基于SolidWorks的煙機設(shè)備3D數(shù)字化模型集成平臺

劉太冉　孫連江　陳家遠　王信　趙浩東

摘 要：以濟南卷煙廠制絲車間主機設(shè)備為研究對象，對主機設(shè)備進行測繪和三維建模，在集成開發(fā)環(huán)境Visual Studio 2015中，基于三維機械CAD軟件SolidWorks 2012平臺，運用C#語言和SolidWorks中的API程序接口，開發(fā)煙機設(shè)備3D數(shù)字化模型集成平臺。該平臺將制絲車間的3D模型、設(shè)備信息、教學視頻等資源進行統(tǒng)一整合，便于系統(tǒng)化的管理，并且可以為后續(xù)的數(shù)字化車間提供良好的平臺支持。

關(guān)鍵詞：煙機設(shè)備;集成平臺;SolidWorks;C#;二次開發(fā);CAD

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.100

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，“數(shù)字化車間”越來越受到企業(yè)的關(guān)注，濟南卷煙廠制絲車間緊緊抓住時代脈搏，組織相關(guān)人員對車間主機設(shè)備進行3D建模，通過精密的測量，掌握了大量的關(guān)于設(shè)備的一手資料。包括梗線、二氧化碳膨脹線、8000制葉線等生產(chǎn)線。但是這些3D模型缺少一個統(tǒng)一的平臺，基于此，項目組研究決定開發(fā)一個統(tǒng)一的3D可視化平臺。

1 開發(fā)平臺和方法

設(shè)計系統(tǒng)基于SolidWorks 2012三維造型軟件，在Visual studio 2015編程環(huán)境下，運用C#語言，通過SolidWorks中的API函數(shù)功能進行開發(fā)。C#是由Microsoft的Anders Hejlsberg設(shè)計的一種現(xiàn)代化的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言[1]。它繼承了C和C++強大功能，同時去除了一些它們的復雜特性。SolidWorks是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維機械CAD系統(tǒng)，提供了強大的零件建模、裝配建模、鉑金建模、二維制圖等設(shè)計功能，并提供了自由、開放、功能完整的API開發(fā)工具接口[2]。參考SolidWorks二次開發(fā)的方法，采用編程法對集成平臺進行開發(fā)[3]。通過對3D模型零件信息進行遍歷、預覽，同時運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)集成平臺的功能擴展。

2 集成平臺體系結(jié)構(gòu)

對集成平臺進行需求分析，主要包括以下幾個需求：實現(xiàn)3D模型的打開功能，可以將3D模型加入數(shù)據(jù)庫，并生成設(shè)備列表，顯示各零部件的層次關(guān)系;讀取數(shù)據(jù)庫中模型信息，并可實現(xiàn)模型預覽，進行縮放和旋轉(zhuǎn);實現(xiàn)對零件、設(shè)備信息的錄入、編輯、修改等;可以將教學視頻、設(shè)備信息等資源進行集成。對需求進行功能分析，平臺主要實現(xiàn)三方面的功能，分別是3D模型導入功能、數(shù)據(jù)庫的信息管理、附加功能。附加功能主要包括顯示零部件的層次關(guān)系、三維模型的預覽以及在SolidWorks中打開模型。因此，設(shè)計系統(tǒng)包括3個功能模塊，分別信息導入模塊、數(shù)據(jù)庫信息管理模塊和附加功能模塊。

3 集成平臺設(shè)計和實例

3.1 人機界面設(shè)計

根據(jù)功能分析，對人機界面進行設(shè)計，如圖1所示，左側(cè)為功能按鈕，主要包括：從文件中打開、加入數(shù)據(jù)庫、讀取設(shè)備列表、讀出設(shè)備信息、刪除設(shè)備信息、更新設(shè)備信息、SolidWorks中打開、查看設(shè)備簡介以及推出按鈕。中間為基本信息顯示模塊，分為上下兩部分，上側(cè)主要顯示3D模型的層次結(jié)構(gòu)，下側(cè)主要顯示模型的存儲路徑、零部件數(shù)量等基本信息。右側(cè)為模型預覽模塊，主要實現(xiàn)3D模型的預覽功能，通過鼠標可以實現(xiàn)模型的縮放及旋轉(zhuǎn)。

3.2 集成平臺使用實例

結(jié)合實例，對各功能模塊進行詳細介紹。通過“從文件中打開”按鈕，可以實現(xiàn)對3D模型的打開，選八千加料機總裝配，打開后，即可在基本信息欄里，顯示裝配體的層次結(jié)構(gòu)，顯示設(shè)備的零部件組成，同時，在右側(cè)的預覽窗口，可以對響應的零部件進行預覽及縮放。如果需要將模型加入數(shù)據(jù)庫，通過“加入數(shù)據(jù)庫”按鈕，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的導入。通過“讀取設(shè)備列表”按鈕，數(shù)據(jù)庫中所有3D模型的下拉列表即可出現(xiàn)，根據(jù)需求即可對相應的設(shè)備進行操作，如圖1所示。

如果要查看或者編輯設(shè)備信息，通過“查看設(shè)備簡介”按鈕，即可實現(xiàn)信息的查看和編輯功能?？梢詫υO(shè)備信息進行實時的修改，根據(jù)需要可以添加操作說明、設(shè)備原理等設(shè)備信息，這樣就為單機檔案的建立奠定了一定的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

基于煙機設(shè)備3D數(shù)字化模型集成平臺的開發(fā)，可以將3D模型、設(shè)備信息等資源進行統(tǒng)一整合，便于系統(tǒng)化的管理，并且可以為后續(xù)的數(shù)字化車間提供良好的平臺支持。下一步，可以結(jié)合車間的備件管理工作，對平臺的功能進行擴展和完善，建立整機檔案，提高設(shè)備的保障能力。

參考文獻：

[1]Charles Petzold.C# Windows程序設(shè)計[M].北京：北京大學出版社，2002：2.

[2]騰龍科技.SoldWorks 2010三維設(shè)計及制圖[M].北京：清華大學出版社，2011：1-3.

[3]SolidWorks.SolidWorks高級教程：二次開發(fā)與API 2007[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009：1-12.

作者簡介：劉太冉（1988-），男，山東巨野人，碩士研究生，研究方向：機械設(shè)計。