全自动液压压砖机CAD_CAE信息集成系统数据库的研究与开发_图文

1、文章编号:1000-2278(200402-0102-06全自动液压压砖机CAD CAE 信息集成系统数据库的研究与开发肖任贤 吴南星 潘海鹏 杨 帆(景德镇陶瓷学院机械电子工程学院,333001摘 要对全自动液压压砖机CAD CAE 信息集成系统中的工程数据库的设计和实施进行了研究,分析了系统对数据信息的需求,提出了该系统数据库的E-R 数据模型以及表的定义和结构关系,实现了压砖机CAD CAE 信息集成系统。关键词:全自动液压压砖机,数据库,信息需求,信息集成中图法分类号:TQ174.6 文献标识码:ARESEARCH AND DEVELOPMENT ON THE DATABASE IN

2、THE CAD CAE INFORMATION INTEGRATED SYSTEM OF THEPORCELAIN AUTOMATIC HYDRAULIC PRESSXiao Renxian Wu Nanxing Pan Haipeng Yang Fan(Jingdezhen Cera mic Institute,333001AbstractThis paper studied the design of database in CAD C AE information integrated system of the porcelain automatic hydraulic press,a

3、nalyzed the damand for the data infor mation of the system,put forward the E-R data model and the definition of tables as well as their struc ture relations,and realized C AD CAE information integrated syste m of the porcelain automatic hydraulic press.Keywords automatic hydraulic press,database,dat

4、a demand,information inte grated1 前 言陶瓷全自动液压压砖机C AD CAE 信息集成技术的实施是提高压砖机开发质量、效率和缩短设计周期的一项关键技术。国外一些先进的陶瓷压砖机生产厂家已开始研究C AD CAE 数据信息集成系统,并将其置于internet 上,实现数据共享,从而大大提高了压砖机的研发能力。国内压砖机行业对C AD CAE 技术的研究始于上个世纪90年代中期,但多数停留在绘图和简单有限元静力学分析上。针对目前我国的现状,结合先进的计算机信息及网络技术,对压砖机CAD C AE 信息集成系统进行研究具有十分重要的理论和现实意义。而数据库的设计是压

5、砖机C AD CAE 信息集成系统的核心与关键,因为它既要解决由于CAD 子系统和CAE 子系统间耦合关系的不紧密而导致压砖机设计过程中信息脱节、整体效率不高的问题,又要在技术上实收稿日期:2003-11-15基金项目:江西省工业重点科技计划项目作者简介:肖任贤,男,教授第25卷第2期2004年06月陶瓷学报JOURNAL OF CERAMICSVol.25,No.2June.2004现对异地合作设计的支持1。本文针对江西省工业重点科技计划项目!全自动液压压砖机C AD CAE 信息集成系统中的数据库部分所要实现的功能,对该集成系统数据库的设计与实施进行了研究,提出了该系统数据库设计的总体思路

6、及具体的实施方案。2 压砖机数据库的设计在CAD C AE 系统之间通过开发前处理器和后处理器架桥,仅解决了现有系统之间信息交换问题,而建立以工程数据库为核心的C AD CAE 信息集成系统是先进制造的最终目标。用数据库管理系统对整个企业的数据进行组织、存储和管理,是实现集成信息管理系统的先决条件 2-3。2.1 数据信息的需求分析压砖机C AD CAE 信息集成的内容主要包括:(1三维产品零部件模型与二维工程图纸之间的信息集成;(2CAD 三维模型数据与下游的分析和加工模型之间的信息集成,在进行有限元分析时,可以直接利用CAD 生成的三维实体模型提取几何、材料等信息;(3企业内部各种设计资料

7、、设计计算结果等的查询与统一管理。这些资料大多以文档的形式存储在计算机网络中,以供各种设计人员参考查询 4。针对压砖机CAD C AE 信息集成所包括的内容,本文从C AD 数据、C AE 数据和管理人员所需的数据三个方面进行系统对数据信息需求分析。2.1.1 C AD 数据信息需求分析 对于在压砖机设计时由CAD 系统生成的图形文件,各C AD 子系统内部都有相应的数据管理功能,CAD C AE 信息集成系统无法也没有必要对图形中的每个元素分别进行管理,而只需将图形文件的整体、零部件的基本属性和特征等数据存放到数据库中进行管理;VRML(Virtual Reality Modeling La

8、nguage图形既能够将模型的三维信息传递给网上的用户,又能防止工程数据的泄露。为了使设计人员在获取C AD 模型数据前能对目标对象具有一个初步的认识和判断,需要提供VRML 图形文件;为了和其它使用不同CAD 软件的人员进行模型数据交流,还应该提供为不同C AD 软件都能识别的中性文件(如STEP 文件和DXF 文件等;数据库内还必须保存压砖机零部件的件名、件号、版本号等信息,以便能够快速地检索到相应的数据。针对压砖机的具体C AD 数据信息,归纳其需求清单有:件号、件号、父件号、版本号、CAD 数据数据、VRML 模型数据、STEP 文件、DXF 文件、设计人等。2.1.2 C AE 数据

9、信息需求分析在对压砖机进行有限元分析时,C AE 应用程序所产生的数据文件往往数据量都比较大,而且只有在该数据文件的生成环境下才会获得清晰的结果,因此,对这样的数据文件作为一个整体来进行管理比较方便。CAE 分析人员对一个新的CAD 模型进行分析时,需要在数据库里查找到该部件及在参照机型上典型载荷,而且在对新的模型进行了分析计算后,还需要调出参照机型中对应模型的分析结果来进行比较判断。最后,为了使设计者在早期对所设计的构件的动态特征有所把握,C AD 工作人员应能从数据库获取C AE 人员对参考压机构件及设计模型的动态分析信息,因此,数据库中应存有C AE 分析结果说明文件。针对具体的压砖机C

10、 AE 数据信息,归纳其需求清单有:件名、件号、版本号、C AE 模型号、典型载荷图、静态分析文件、模态分析文件、结果说明文件等。2.1.3 管理人员的信息需求分析在压砖机制造企业内部,不同部门的管理人员的信息需求虽然有所差异,但部分信息的需求是相似的。比如,管理人员想知道某部件是由哪些人设计的,在什么时间设计的,以及这些人员的相关信息等。管理人员需求说明清单如下:件名、件号、设计时间、设计人工号、设计人姓名、设计人所属部门、设计人职务、电话号码、E-mail 地址等。2.2 数据库结构设计产品拓朴结构是由产品的零部件按照装配关系组成的树形结构。由于装配关系是产品零部件间最基本的关系,在拓朴关

11、系上类似于父子关系,因此,可将组成同一产品零部件的图纸及相关的技术资料按装配关系组织起来,形成产品图纸及技术资料结构树,该结构树可通过数据库来表达 5。针对压砖机这一特定产品,其E-R 数据模型关系如图1所示。由图可知,这图1 压砖机一般E-R 关系图Fi g.1 The general E-R relation diagram of hydraulic press图2 压砖机主机树状E-R图Fig.2 The dendriform E-R diagram of the mainframe of the hydraulic press图3 数据库表结构的关系Fi g.3 The structu

12、re and relation of the database table是一种复杂的网状关系,这种原始网状结构无法在关系数据库中表达实现,所以在用关系型数据库表示之前,还需要将其转变为树状关系。以压砖机的主机结构为例,可按其装配层次表达成如图2所示的树状E -R模型。关系型数据库不是按层次来存储数据的,数据间的层次关系要用纪录间的关系来实现。在得到树状E -R模型后,还需通过数据库表记录之间的关系来定义约束。因此在压砖机数据库中将具体的表属性及其关系定义如图3所示。(1C AD信息表存放零部件的相关信息,包括层次信息、版本信息和一些模型的地址信息。其中件号和父件号共同构成了零部件之间的层次关

13、系,数量指该件装配在父件上的数量。机型、件号、父件号和版本号共同构成了该表的主键,而CAE模型号、设计人和设计组组号为外键,分别指向CAE信息表、人力资源表和设计组表。(2C AE信息表存放相关件或相关总成的有限元模型、DB文件地址和分析结果等信息,包括对该件的静态和模态分析信息,其中C AE模型号为该表的主键。(3设计组表、人力资源表和人员分配表存放工作组及其成员的信息,以便能随时组建新的设计组或添加新的工作人员。(4机型表存放了现有机型的描述性信息,并为设 计开发新机型保留了空间。2.3 数据库安全设计数据库系统的安全性就是指未经授权的用户不能登录该系统,不能使用相应的数据,不能执行相应的

14、操作。为了保障系统和数据库的安全,对数据库预设了三种角色。(1Admin 具有最高权限,可以完成数据库管理员的所有任务,并可修改系统数据结构和应用程序。(2user 可登入数据库进行数据的插入、修改、删除等工作,但不能改动数据库的结构,不能重新编译应用程度,除非获得授权。(3Guest 可对数据库相关信息进行浏览,但除非通过应用程序,否则不能登入数据库。另外在数据库应用程序方面,还设置了#浏览和#下载两种权限。拥有浏览权限的用户可通过Web 界面看到数据库内的可见信息;拥有下载权限的用户可以通过Web 下载相关件的Step 文件、有限元分析结果文件等。3 压砖机数据库的实施3.1 压砖机C A

15、D CAE 信息集成系统总体方案在我国目前的现实情况下,把压砖机制造企业内部各部门中的异构CAD 和C AE 系统进行集成,并通过异地合作设计研发方式把压砖机制造企业与大专院校、科研院所联合起来进行新型压砖机的开发设计,将对我国压砖机设计水平的提高起到重大作用。因此,在开发设计压砖机C AD CAE 信息集成系统时,采用以PD M 为核心的基于并行工程的集成方式,利用目前十分先进的WEB 技术,我们开发出了基于WEB 的压砖机CAD C AE 信息集成系统的体系,体系结构如图4所示。 图4 全自动液压压砖机C AD CAE 信息集成系统总体方案Fig.4 The overall scheme

16、of the CAD CAE information integration system of the au tomatic hydraulic press在此压砖机信息集成系统中采用了大型数据库管理系统Oracle9i 作为后台数据库,前台以JAVA 为工具开发Web 用户界面,前后台通过JDBC(Java Database Connect进行连接,使得用户可以方便的通过Internet Intranet 进行多种功能的查询。3.2 数据库在结构化查询模块中的实施结构化查询模块给用户提供了简洁方便的树形结构的查询方式。树形结构层次的安排按照#总成%部件%零件的方式逐级展开。用户用鼠标点击树

17、形菜单可以展开或收缩总成,单击要查询的总成或零件就可以得到该件的各类信息,如图5所示。当用户点击左边树形菜单中的某一零部件后,客户端通过JDB C 向数据库发出对该件的查询请求,数据库服务器接收到这个请求后,首先验证该用户是否具有对该件的查询权限,如果确定该用户具有相应的权限就会在数据库表纪录中找到与该件相关的C AD 图5 结构化查询界面Fig.5 The structural i nquiry interfaceCAE 信息,然后再通过JDB C 把这些信息传递到客户的浏览器端。用户根据需要点击右边界面上的菜单就可以显示或下载VRML 图、二维工程图、有限元模型、分析文档等相应的信息。3.

18、3 数据库在可视化查询模块中的实施可视化查询模块主要由两部分组成:图形显示与查询模块和数据库查询与数据显示模块。前者的主要功能是显示压砖机总成和部件的分解图,并且当用户在图形上选择零部件进行查询时发送消息给数据库查询与显示模块。后者的主要功能是根据用户的需要对数据库进行查询并将查询结果显示到页面上。图6为KD4800主机的可见化查询模块界面。在此模块中,根据压砖机的装配关系来定义和组织最初的图形和数据,它首先收集与压砖机装配关系表示有关的图形,同时定义与这幅图相关的属性,如定义上下层关系,该层可查询的信息等。然后将这些属性连同图形文件一起记录下来形成图形的记录文件,以供查询定义时所用。当用户点击左边分解图中的某一零部件时,就向数据库端发出了对该件的查询请求,数据库端在验证 图6 可视化查询界面Fig.6 The visual inquiry interface!陶瓷学报 2003 年第 2 期 107 图 7 机架查询界面 Fig . 7 The inquiry interface of the frame 了用户身份后, 首先从图形记录文件中了解该图形所 对应的属性, 然后根据属性从数据库中找到相应的数 据, 再通过 JDBC 将这些数据信息传回到用户端, 同时 在用户浏览器显示出下一级的可视化查询界面。图 7 为点击主机机架后出现的 界面。