第9参数化与知识顾问.ppt

第9章 参数化与知识顾问,9.1 设置有关知识工程的环境 9.2 参数化和知识工程工具 9.3 应用实例 习题,参数化与知识顾问模块的功能是将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过程的显示知识。 用户通过定义特征、 公式、 规则和检查，产生Parameters（参数）、Design Tables（设计表）、formulas（方程）、checks（检查）以及rules（规划）等知识对象。这些工具可以对产品设计实施参数化，利用企业积累的设计规范或标准对产品设计进行智能检查、实现设计标准和三维几何模型的统一的集成化和智能化，从而有利于企业产品知识的继承和积累，对企业新产品的开发大有裨益。,9.1 设置有关知识工程的环境 使用CATIA知识工程的参数、方程或设计表时，应该进行以下设置： 1. 设置特征树的显示状态 选择菜单【Tools】 【Options 】，弹出图 9-1所示对话框。在该对 话框左侧特征树上选择 【Parameters】，单击 【Knowledge】选项卡， 见图9-1。 图9-1设置参数在特征树的显示状态,该选项卡分为以下三栏： (1) Parameter Tree View栏 With value 切换开关：若该切换开关为开，参数值显示在特征树上，参见图9-2。 With formula切换开关：若该切换开关为开，方程显示在特征树上，参见图9-2。 (2) Parameter names栏 Surrounded by The symbol切换开关：若该切换开关为开，参数需要用引号括起，对非拉丁字母的参数名称必须用引号括起，参见图9-2。 (3) Language栏 Load extended language libraries切换开关：若该切换开关为开，可以使用测量或用户定义函数，可以从下面的选项框中选择库函数。,图9-2参数和方程在特征树上显示的实例,2. 选择菜单【Tools】【Options 】，弹出图9-3所示对话框。在该对话框左侧路径树上选择【Mechanical Design】【Part Design】，单击【Display】选项卡，见图9-3。 图9-3设置实体模型特征树的显示配置选项,Specification tree栏 Parameters 切换开关：若该切换开关为开，实体模型参数显示在实体特征树上 Relations 切换开关：若该切换开关为开，实体模型的方程，检查或规则等关系显示在实体特征树上。 3. 选择菜单【Tools】【 Options 】，弹出图9-4 所示对话框。在该对话框左侧路径树上选择【Infrastructure】 【Product Structure】，单击【Display】选项卡，见图9-4。,图9-4设置装配体模型特征树的显示配置选项 Specification tree栏 Parameters 装配模型的参数显示在特征树上 Relations 装配模型的关系式显示在特征树上,9.2 参数化和知识工程工具 有关参数化和知识工程的术语有参数（Parameter）、关系（Relation）、方程（Formula）、规则（Rule）、检查（Check）和设计表（Design Table）。 9.2.1.参数 1. 参数（Parameter）的特点 （1）参数是CATIA特有的特征，被赋予特定值，可以在Relation（关系）中引用。 （2）可以在实体模型层（part level）、装配模型层（product level）和特征层（feature level）三个层次定义参数。 （3）参数可以分为CATIA自动产生的内部参数和用户定义的参数。 （4）参数有实数、整数、字符串、逻辑变量、长度、质量等数据类型。 （5）参数可以是单值的，也可以是多值的。,2. 定义参数的过程 单击图标 ，弹出图9-5所示公式对话框。通过该对话框定义参数的名称、类型、单值还是多值以及该参数的默认值。 例如定义参数a1，a1是整型的单值的参数，它的默认值是10。操作如下： 单击图标 ，从图9-5所示公式对话框的New Parameter of type的下拉列表中选择Integer，从With的下拉列表中选择Single Value，单击New Parameter of type按钮，在Double click on a parameter to edit it列表和Edit name or value of the curner parameter编辑框出现了Integer.1。 Integer.1是当前默认的新参数，选择Edit name or value of the curner parameter编辑框内的Integer.1，将其修改为a1，将其右侧的编辑框内的默认值修改为10。该参数定义完毕，在特征树上显示了该节点，见图9-6。,图9-5公式对话框,图9-6添加了参数a1之后的特征树,9.2.2 公式 公式（Formulas）即一个参数用其它参数定义的表达式。有以下三种定义公式的途径。 1. 通过参数的上下文相关菜单定义一个新的或修改原有的公式 例如，现有参数a1、b2、c3，见图9-7（a），若定义公式a1= 2 * b2 + (c3 + 10)/3，操作过程如下： 将光标移至特征树上的节点a1，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文菜单上依次选择【a1 object】 【Edit Formulas 】，见图9-7（b），弹出图9-8所示编辑公式对话框。,图9-7定义公式的上下文菜单选项,图9-8编辑公式对话框,在编辑公式对话框的第二行输入“2 * b2 + (c3 + 10) / 3”，单击OK按钮即可。在特征树上，参数a1从原来的a1=0改变为a1=25=2*b2+(c3+10)/3，并且增加了节点Relations（关系），见图9-9。 图9-9建立了一个公式之后的特征树,2. 利用公式对话框定义公式 单击图标 ，弹出图9-5所示公式对话框。在列表框选择一个参数，单击该对话框右下方的Add Formula按钮或双击某一参数，弹出图9-8所示编辑公式对话框，定义一个新的或修改原有的公式。注意不要选择“Incremental”按钮。 3. 利用对话框的按钮 （1）直接改变参数的数值 双击特征树上的参数，例如，双击特征树上的参数a1，弹出图9-10所示的参数编辑对话框。单击该对话框的按钮 ，弹出图9-8所示编辑公式对话框，通过该对话框定义可以修改原有的公式。 图9-10 参数编辑对话框,（2）间接改变参数的数值 当参数已通过公式成为形体参数的函数时，修改该形体，原有的对话框增加了按钮 ，通过该按钮 ，可以修改原有的公式。 例如，某公式定义参数b2 等于某拉伸体的第一界限长度， 双击这个拉伸体，弹出定义伸 体的对话框增加了按钮 ， 见图9-11。单击该按钮，将弹 出图9-8所示编辑公式对话框， 通过该对话框定义可以修改 原有的公式。 图9-11增加了 按钮的对话框,9.2.3.检查 检查（Checks）是一系列判断表达式，为用户提供是否满足某种状况的信息。检查不影响形体的几何形状。 如果当前模块没有检查或规则的功能，需要选择菜单【Start】【Knowledgeware】【Kno wledgeware Advisor】,调用有关知识工程的模块，即可出现检查图标 和规则图标 。 1. 定义检查 单击图标，弹出图9-12所示定义检查名字对话框，输入检查的名字，例如，“高度 H”。单击OK按钮，按照 图9-13所示定义检查条件 和返回信息对话框。 图9-12定义检查名字对话框。,在图9-13所示对话框的Type of Check域输入返回值的类型，例如“Information”,在Message域输入返回的具体信息，例如“高度 H 已经超过 100 mm ！”,在中间的大窗口输入检查条件，例如“h = 100 mm”。 图9-13 定义检查条件和返回信息对话框,2. 判断表达式 判断表达式与程序设计语言的判断表达式相同，例如： h = 10 mm and h= 100 mm，若参数h的值在10mm和100mm之间（包括10mm和100mm），满足检查的条件，不返回任何信息。 如果不满足上述检查的条件，则返回在Message域指定的信息。,3. 检查返回值的类型 若数据不满足给定的条件时，可有不同类型的返回值。从Type of Check域的下拉列表可以选择以下三种类型。 （1）Silent 不返回任何信息。 （2）Information 返回提示信息，见图9-14。 （3）Warning” 图9-14 返回提示信息 返回警告信息，见图9-15。 图9-15返回警告信息,9.2.4 规则 规则（Rules）类似于程序设计语言的条件语句，在满足条件的情况下执行一些指令，如定义参数或方程，或者发出提示信息，用于对参数的控制。 单击图标 ，弹出图9-16所示定义规则名字的对话框。输入规则的名字，单击OK按钮，弹出图9-17所示定义规则名字的对话框。 图9-16定义规则名字的对话框 定义规则时，参数可以从参数树、几何图形的尺寸或字典参数库中选取，例如下述规则的意义是:如果点Point.5的X坐标为正数，显示信息“Point.5 abscissa is positive”,否则显示信息“Point.5 abxcissa is：（Point5的X参数值）”。.,图9-17定义规则的对话框,9.2.5设计表 设计表(Design Table)提供了产生和管理系列零件的工具，系列零件具有相同的参数、类似的结构，只是零件的参数值不尽相同，例如螺母系列，其参数定义为螺母直径、孔径、厚度、螺纹类型等等。设计表中每一列包括这些参数的一个值，即对应一个螺母零件，整个表对应一系列螺母。 设计表的目的是通过外部参数数据控制几何形状，设计表功能需要Microsoft Excel支持。 1. 建立设计表 单击图标 ，弹出图9-18所示对话框，输入设计表的名称和说明，见图9-18。,图9-18建立设计表的对话框,2. 建立设计表的两个途径 有两种生成设计表的途径，一种是通过已经存在的Excel文件产生参数表，另一种是从现有参数产生参数表。 （1）从已经存在的文件中产生参数表 打开Create a design table from a pre-existing file切换开关（见图9-18），单击OK按钮，随后弹出的Select the Design Table file对话框。通过该对话框选择一个已存在的Excel文件。图9-19是一个用Microsoft Excel建立的名字为bolt.xls文件。,图9-19用Microsoft Excel建立的名字为bolt的文件,接着需要回答图9-20所示“是否产生同名参数自动关联”提示，选择“是”，则同名参数自动关联，选择“否”，则不自动产生同名参数的自动关联，于是弹出图9-21所示生成设计表的对话框。 图9-20“是否产生同名的参数自动对应”的询问,图9-21生成设计表的对话框,通过图9-21所示对话框确定设计表和选择的Excel文件中参数的关系。 Associate按钮：产生同类型参数的关联关系。左边Parameters列表内是在CATIA中定义的参数，Columns列表内是Excel文件中的数据名。例如，在Parameters 列表内选择了“D_dia”，在Columns列表内选择了“D_dia”，将建立了这两个参数的关联关系，二者的名字可以是不同的，但类型必须相同。右边的Associations between parameters and columns列表框显示了CATIA中定义的参数和Excel文件中的数据的对应关联关系。 Dissociate按钮：取消同类型参数已建立的关联关系。 Create parameters 按钮：在参数表中产生输入文件的参数。 Edit table按钮 ：进入Excel环境，编辑所选的Excel文件。 单击OK按钮即可生成图9-22所示的设计表。,图9-22 设计表,打开Create a design table with current parameter value切换开关（见图9-18），单击OK按钮，弹出图9-23所示选择插入到设计表参数的对话框。 图9-23选择插入到设计表参数的对话框 通过该对话框中间的两个箭头，可以将左边列表的表项插入到右边列表，或者将右边列表的表项送回到左边的列表。单击OK按钮，弹出图9-24所示生成设计表的对话框框。 输入文件名，保存设计表为Excel文件。,图9-24生成设计表的对话框,如果单击上述对话框的Edit Table 按钮，将进入图9-25所示Excel编辑设计表的环境。 图9-25在Excel中编辑设计表,3. 编辑更改设计表的配置或修改设计表参数值 （1）修改编辑更改设计表的配置或修改设计表参数值双击特征树上参数表项下的Configuration，出现图9-26所示对话框。 图9-26编辑更改设计表的配置或修改设计表参数值,（2）单击图9-26对话框的按钮 ，进入图9-27所示更改设计表对话框，可以选择设计表的不同行，改变其中的参数。 图9-27更改设计表的对话框 也可以直接双击特征树上的 项，弹出图9-27所示的对话框，改变设计表中的参数。,9.3应用实例 例9-1 以系列的螺栓为例，介绍参数化设计及知识工程的应用。 1进入Part Design模块 选择菜单【File】【 New 】，在随后弹出的建立新文件的对话框中选择“Part”，进入Part Design模块。 2建立参数 单击图标 ，弹出图9-28所示公式对话框。建立以下参数： Material=none 材料 Designation=M6 螺栓名称 D_dia=6mm 螺纹大径 L_length=30mm 螺柱长度 K_max_head_depth=4mm 六角头厚度 S_nom_across_flats=10mm 六角头对边距离 P_pitch=1mm 倒角宽度 R_min=0.25mm 圆角半径,图9-28公式对话框,单击OK按钮，参数定义结束，特征树增加了Parameters结点，见图9-29。 图 9-29 特征树的Parameters（参数）结点,3. 建立螺栓的模型 （1）定义螺纹半径的公式 单击图标 ，选择YZ坐标面，以坐标原点为圆心，画任意半径的圆。将光标移至半径尺寸，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文菜单中选择【Radius.1 Object】【Edit Formula】，通过随后弹出的公式编辑对话框定义螺纹半径为 D_dia * 0.5的公式，见图9-30。 图9-30定义螺栓半径的公式,（2）定义螺栓长度的公式 返回实体建模模块，单击图标 拉伸圆。将光标移至图9-31所示拉伸圆对话框的长度尺寸，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文菜单中选择【Edit Formula 】，通过随后弹出的图9-32所示公式编辑对话框定义螺栓长度的公式为L_length。 图9-31拉伸圆的对话框,图9-32定义螺栓长度的公式,（3）定义六角头对边距离的公式 单击图标 ，选择圆柱的上表面为基面，画正六边形，见图9-33。用定义螺纹半径的方法定义六角头对边距离的公式为S_nom_across_flats，见图9-34。 图9-33画正六边形,图9-34定义螺栓六角头对边距离的公式,（4）定义螺栓六角头厚度的公式 退出草图，单击图标 拉伸正六边形，用定义螺柱长度的方法定义六角头厚度的公式为K_max_head_depth，见图9-35。 图9-35定义螺栓六角头厚度的公式,（5）定义螺栓六角头顶部的圆锥面 选择XZ坐标面，单击图标 ，绘制图9-36所示三角形，标注三角形顶点至螺栓轴线的尺寸，用定义螺纹半径的方法定义三角形顶点到螺栓轴线距离的公式为S_nom_across_flats * 0.5见图9-36。 图9-36定义三角形顶点到螺栓轴线距离的公式,退出草图，单击图标 ，生成螺栓顶部的圆锥面，见图9-37。 图9-37生成螺栓顶部的圆锥面,（6）定义螺栓圆角半径的公式 单击图标 ，生成螺栓的圆角，用定义螺柱长度的方法定义圆角半径的公式为R_min。 图9-38定义螺栓圆角半径的公式,（7）定义螺栓倒角宽度的公式 单击图标 ，生成螺栓的倒角。用定义螺栓圆角半径的方法定义螺栓倒角宽度的公式为P_pitch，如图9-39所示。 图9-39 定义螺栓倒角宽度的公式 至此，螺栓实体参数化模型建立完毕。,4. 生成设计表 （1）更改设置 如果参数名称前后有注释符号“”，通过菜单Tools Option General- Parameters -Knowledge页， 选择菜单Tools Options ，弹出图9-1所示对话框。在该对话框左侧路径树上选择Parameters，单击Knowledge选项卡，关闭“Surrounded by the symbol ”切换开关即可。 （2）建立设计表 单击图标 ，弹出图9-18所示建立设计表的对话框，选择从已有文件产生参数表，选择保存螺栓系列参数的Excel文件，并且自动对应同名参数。例如选择了图8-40所示的名字为bolt的螺栓参数的Excel文件，选择“是”，响应“是否产生同名参数自动关联”提示，即可得到图9-41所示的螺栓设计表。,图 8-40 螺栓参数的Excel文件,在特征树上产生了设计表特征，双击此特征，进入设计表配置对话框，选择不同的行，那末定义的参数值随之改变，单击“Apply”按钮，螺栓的几何模型将随之更新，从而实现了螺栓系列化设计。 图9-41螺栓设计表,5. 定义规则 单击图标 ，在随后弹出的图9-42所示的对话框内输入规则的名字为“Material_Rule”。单击OK按钮，弹出的图9-43所示编辑规则的对话框。 图9-42建立一个规则，名字为“Material_Rule” 在图9-43所示编辑规则的对话框内输入规则的内容为“if l_length 30 mm Material =“Steel“ else Material =“Aluminium“”，见图9-43，单击OK按钮，定义规则完毕。,图9-43定义“Material_Rule”规则的内容,此规则的含义是：当参数L_length大于30mm时，螺栓的材料为“Steel（钢）”,否则为“Aluminium（铝）”。例如，当L_length等于6mm时，Material等于Steel，当L_length等于50mm时，Material等于Aluminium，见图9-44。 图9-44螺栓材料参数“Material”根据“_length”的值改变,6. 定义检查 单击图标 ，在随后弹出的图9-45所示的对话框内输入检查的名字为“Dia_Check”。 单击OK按钮，弹出的图9-46所示编辑检查的对话框。 图9-45建立一个检查，名字为“Dia_Check”,在图9-46所示编辑检查的对话框的Type of Check域选择“Warning”类型，在Messege域域输入“直径不在优选的范围之内！”，在检查的内容域输入“D_dia 8 mm and D_dia 20 mm”， 见图9-43，单击OK按钮，定义检查完毕。 图9-46 输入检查内容对话框,当输入螺栓的直径不在mm至20mm之间时，弹出警告信息窗口：“直径不在优选的范围之内”，见图9-47，并且特征树上检查变成红色。如果输入螺栓的直径在8 mm和20mm之间，不弹出警告信息，特征树上的检查为绿色。 图9-47警告信息窗口,习 题 1. 如何定义用户参数？试定义表9-1所示的参数： 表 9-1,2如何定义方程(Formula)？试定义以下方程： Cube_Volume=Cube_Length*Cube_Width* ube_Height 3如何定义规则(Rule)？试定义以下规则： if Cube_Volume = 100000, then Cube_Length = Cube_Width + Cube_Height Else Cube_Length = Cube_Width * 2 4如何定义检查（Check）? 试定义检查：如果立方体的体积超过100000 mm*3，显示警告信息：“立方体体积超过限度！” 5设计表（Design Table）有何作用，如何实现参数和设计表之间的链接？,