l引言

　　CATIA(Computer Aided Tri--dimensional Interface Applieatio.)軟件：是由世界著名的航空航天企業(yè)法國Dassault Aviation公司開發(fā)的一款包含CAD/CAM/CAE/PDM于一體的三維制圖軟件。一經(jīng)推出就憑借其完美的曲面處理能力被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、電子等各種行業(yè)，尤其是航空航天業(yè)。

　　CATIA為了滿足不同用戶的使用需求，它給用戶預(yù)留了進(jìn)行二次開發(fā)的接口，這些接口給用戶提供了一系列開發(fā)工具，用以完成宏程序執(zhí)行，用戶界面定制，幾何形體生成等功能。

　　二次開發(fā)是對軟件進(jìn)行個性化和專業(yè)化的有效手段，可以使軟件更好地為用戶服務(wù)，對提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約研發(fā)成本和縮短開發(fā)周期有著重要的作用。憑借CATIA軟件在業(yè)界內(nèi)的領(lǐng)先地位和其功能的完善性，把CATIA作為二次開發(fā)技術(shù)平臺，具有很好的實際應(yīng)用價值和創(chuàng)新價值。目前國內(nèi)CATIA的二次開發(fā)研究還處于起步階段，相關(guān)的資料相對較少，通過對CATIA二次開發(fā)技術(shù)進(jìn)行一些探討，以期能對讀者起到拋磚引玉的作用。文中程序均在Windows XP系統(tǒng)下的CATIA P3V5R17版本中調(diào)試通過。

　　2 CATIA二次開發(fā)技術(shù)概述

　　一般而言，對CAD產(chǎn)品的二次開發(fā)工具主要有兩大類：(1)是基于OLE Automation的工具，即第三方工具，如開發(fā)AutoCAD的VBA技術(shù);(2)是CAD軟件本身所提供的開發(fā)平臺。同樣CATIA接口也通過這兩種方式與外部程序通信：進(jìn)程內(nèi)應(yīng)用程序(In—Process Application)方式和進(jìn)程外應(yīng)用程序(Out—Process Application)方式。

　　2.1進(jìn)程內(nèi)應(yīng)用程序(1n—Process Application)方式

　　進(jìn)程內(nèi)訪問是指程序腳本和CATIA在同一進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行，這一方式主要通過CATlA的宏(Maco)命令運行。宏的方法比較簡單，在CATIA環(huán)境中即可操作，但宏在運行過程中不能接受輸入，無法改變參數(shù)值，智能程度較低，只適用于簡單的重復(fù)性操作過程。

　　2.2進(jìn)程外應(yīng)用程序(Out-Process Application)方式

　　我們所說的二次開發(fā)大部分都是指的進(jìn)程外開發(fā)方式。在此方式下，CATIA提供了多種二次開發(fā)的接口，最主要的有兩種方法，一種是開放的基于構(gòu)件的應(yīng)用編程接口CAA V5技術(shù)，另一種是自動化對象編程CATIA Automation技術(shù)。前者是基于CATIA已有組件的定制開發(fā)，后者是交互方式的定制開發(fā)。兩者的共同特點是程序腳本均由第三方軟件開發(fā)，通過CATIA提供的連接組件實現(xiàn)兩者之間的通信。

　　2.2.1 CAA V5技術(shù)

　　CAA是組件應(yīng)用架構(gòu)(Component Application Architecture)的縮寫，是Dassault Systemes產(chǎn)品擴(kuò)展和客戶進(jìn)行定制開發(fā)的平臺。開發(fā)工具完全集成在Microsoft visual C++6.0環(huán)境中。

　　對于準(zhǔn)備使用CAA技術(shù)進(jìn)行CATIA二次開發(fā)的用戶，需要掌握的知識較多，除了對CATIA軟件及其文檔結(jié)構(gòu)的全面了解之外，還需要具備Visual Basic、Visual C++(或Java)等語言的開發(fā)能力，同時還需具備連接端口等方面的知識翻。入門相對困難，下面要介紹的CATIA Automation技術(shù)在功能上雖不及CAA強(qiáng)大，但容易理解，入門容易，因此建議開發(fā)工作盡可能使用Automation完成，不足之處再借助CAA進(jìn)行完善。

　　2.2.2 CArI.IA Automation技術(shù)

　　CATIA自動化是一種在解釋環(huán)境下執(zhí)行，在COM基礎(chǔ)上實現(xiàn)的技術(shù)，繼承了COM的與語言無關(guān)、進(jìn)程透明特點，簡化了COM的底層細(xì)節(jié)，應(yīng)用更加廣泛。COM(ComponentObjectModel，組件對象模型)是一種二進(jìn)制兼容規(guī)范，使不同語言開發(fā)的組件在二進(jìn)制可執(zhí)行代碼級基礎(chǔ)上相互通信，增強(qiáng)了代碼的重用性，提高了編程效率。這一技術(shù)的主要思想就是用一種程序去控制另一種程序，Automation并不能直接地獲取和處理數(shù)據(jù)，只能間接地通過開放的對象、方法和屬性，來獲取、設(shè)置和處理數(shù)據(jù)。

　　CATIA Automation提供了眾多的接口對象和枚舉數(shù)據(jù)類型，其中包含一些CATIA定義的專用數(shù)據(jù)常量。接口對象就是二次開發(fā)的API函數(shù)。數(shù)據(jù)常量在應(yīng)用程序和CATIA進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，可以直接引用，不需要重新定義，由于使用了自動化技術(shù)，信息的傳遞過程對應(yīng)用程序來說是不可見的。

　　(1)CATIA API介紹

　　API(Application Programming Interface。應(yīng)用程序編程接口)是一套用來與外界進(jìn)行通信的，CATIA預(yù)先編好的一組函數(shù)。他們包含在一個附加名為DLL的動態(tài)鏈接庫文件中，在Xl：programFilesDassault systemesBx2intel-acodebin目錄下可以找到這些文件(X1為CATIA安裝的盤符名稱，X2為CATIA的版本號)。不同的CATIA文檔對應(yīng)不同的API，具體的CATIA文檔結(jié)構(gòu)，如圖l所示。從圖中可以看出，編程時文檔結(jié)構(gòu)與手繪時圖形的樹狀結(jié)構(gòu)順序是一樣的。

　　圖1 CATIA軟件文檔結(jié)構(gòu)

　　(2)CATIA重要對象介紹

　　在CATIA Automation中，所有的數(shù)據(jù)都被封裝成了對象的形式，并形成我們在建模時常見的逐層包含的樹狀結(jié)構(gòu)。Application是根對象，下面又派生出許多子對象。每一個對象都有其自己的操縱集合的方法和屬性，如添加(Add)、刪除(Remove)、獲取子項(Item)方法和數(shù)量(Count)屬性等。

　　Application是CATIA的根對象，由它派生出各種CATIA的操作對象。

　　CATIA文檔包含多種類型，如零件(Part)、產(chǎn)品(Product)、工程圖(Drawing)等。而Documents對象就是這幾種對象的集合，而Document則是上面所述文檔中的某一種，對不同的文檔有不同的屬性和操作方法。Application對象建立好之后，可以通過Add方法添加一個新文檔。

　　從對象的名稱里可以看出這兩個對象儲存的是關(guān)于文檔視圖的一些信息。對應(yīng)二維和三維圖形，Cameras對象包含了Camera2D和Camera3D兩種對象。

　　同Documents和Document對象關(guān)系相似，Windows對象指的是CATIA中所有打開的窗口的集合，Window對象則是指的某一特定窗口。Windows對象有—個常用的Active Window屬性，它指代的是當(dāng)前活動窗口。

　　3 CATIA二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1 CATlA二次開發(fā)前的準(zhǔn)備工作

　　在進(jìn)行CATIA的二次開發(fā)之前，還應(yīng)清楚兩個問題。(1)選擇合適的開發(fā)語言。(2)對CATIA編程的整體流程有—個清晰的思路。CATIA進(jìn)行編程的整體流程可用圖進(jìn)行示意說明網(wǎng)。如圖2所示。

　　圖2 CATlA編程流程表圖

　　3.2 Visual Basic語言開發(fā)CATIA實例

　　作者結(jié)合所做課題，用VB語言開發(fā)的自動繪制螺旋槳的程序。過程清楚明了，易于理解

　　3.2.1連接CATIA，創(chuàng)建APPlication對象

　　啟動VB程序，新建—個“標(biāo)準(zhǔn)EXE”工程。在菜單欄中點擊“工程(P)一引用(N)”命令，在彈出的“引用一工程l”對話框中，把以“CATIA V5”開頭的項全部選中，點擊“確定”，如圖3所示。這樣VB就包含了CATIA的庫文件，在編寫代碼時可以使用自動完成功能。

　　圖3在VB中包含CATlA類型文庫

　　連接VB和CATIA及獲取Application對象代碼：

　　…

　　setCATIA=Getobject("CATIApplication")

　　…

　　3.2.2創(chuàng)建Documents對象，進(jìn)行草圖1的繪制

　　…

　　Set sketchesl=bodyl sketches

　　…

　　3.2.3關(guān)鍵代碼分析

　　獲得草圖對象后，即可繪制草圖，下面代碼繪制一個圓心在原點，半徑為45m的圓。并拉伸成高為30mm的螺旋槳基體。

　　Setcircle2DI：factory2D1.Create Closed Circle(0.000000，0.000000，45.000000) Setpoint2Dl=axis2D1.Getltem(“原點”) ciIcle2Dl CenterPoint=point2D1

　　…

　　草圖完成后，有關(guān)閉標(biāo)編輯命令，并對零件進(jìn)行更新。零件體美完成一項新的操作后，都要進(jìn)行更新操作，否則無法體現(xiàn)操作效果。

　　…

　　Set shapeFactoryl=partI.ShapeFactory

　　Set padl=shapeFactoryI.AddNewPad(sketchl，30.000000)

　　設(shè)置輔助平面1，畫槳葉第—條邊線，平面2及邊線2設(shè)置過程相同

　　Set hybridShapesl=bodyl.HybridShapes

　　Set reference4=hybridShapesI.Item(”平面.1”)

　　Set sketc2=sketchesl.Add(reference4)

　　創(chuàng)建多截面曲面并加厚Imm

　　SethybridShapeLoftl=hybridShapeFaetoryI.AddNewLoft()

　　對槳葉圓陣列，完成建模

　　SetcircPatteml=shapeFactoryl.AddNewCircPattem(Nothing，l，2，20.000000,45.000000,1，1，reference22，reference23，Tme，0.000000，True)

　　在VB中，點擊“F5”運行程序.得到最終模型，如圖4所示。

　圖4 建模結(jié)果

　　4結(jié)論

　　CATIA作為一款高端的CAD/CAM軟件，其應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)大，應(yīng)用需求也越來越多，為了更好地利用CATIA軟件資源，滿足個性化使用要求，對CATIA進(jìn)行二次開發(fā)已經(jīng)成為軟件技術(shù)人員必須掌握的一門技術(shù)。為未來我國制造業(yè)、裝備業(yè)的發(fā)展提供充足的技術(shù)支撐。

　　基于Visual Basic語言的軟件開發(fā)，已可以實現(xiàn)軟件的大部包括對于CATIA零件庫的開發(fā)，數(shù)控加工的開發(fā)等各個領(lǐng)域，尤其適合中小企業(yè)的矗用需求。但我們可以看到，現(xiàn)代CAD軟件二次開發(fā)工具都朝著面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)展，友好的人機(jī)容性和穩(wěn)定的跨平臺移植將成為必不可少的要求。同時，CAA平臺的二次開發(fā)，不僅可實現(xiàn)VB語言的全部功能，還能在電子樣機(jī)、協(xié)同設(shè)計、虛擬裝配和虛擬制造等技術(shù)領(lǐng)域有更廣闊的應(yīng)用，因此推廣和掌握CAA開發(fā)技術(shù)，特別是CAA VC++技術(shù)，將是未來發(fā)展的必然要求。