UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用

1、塑料UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用2006年35卷第4期UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用王斌修，郭麗華,劉敬平(青島理工大學(xué)，山東，青島266033)*摘要:深入探討了三維軟件Unigraphics二次開發(fā)工具包UG/Open的特性及利用其 進行系統(tǒng)開發(fā)的基本方法和關(guān)鍵技術(shù)。綜合運用UG二次開發(fā)工具包UG/Open和VisualC 6.0等UG二次開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)建立了一套完整的介入式診療器三維參 數(shù)化模型庫。該模型庫與UG的集成環(huán)境有機地結(jié)合在一起，界面友好，具有良好 的可擴充性和可移植性。關(guān)鍵詞:UG;二次開發(fā);介入式診療器；參數(shù)化建模中圖分類號

2、:TP391.72文獻標(biāo)識碼:A文章編號：1001-9456(2006)04-0067-05Applicati ono fUGDevelopme ntTech nologyi n3 DParameterizedModeli ngofl nterve ntio nalMedicall nstrume ntWANGBin xiu,GUOLi hua,LIUJi ng pi ng(Qi ngdaoTech nologicalU niversity,Qi ngdao,Sha ndon g266033,Chi na) Abstract:Thepropertiesofdevelopme ntkitUG/O

3、pe no f3DsoftwareU ni graphicswerei ntrod uceda ndthebasicmethodsa ndkeytech nologytodevelopthesystemweredeeplydiscussed.As etof3Dparameterizedmodellibraryfori nterve ntio nalmedicali nstrume ntwasbuilt onUn igra phicsplatformbys yn theticallyutilizi ngUni graphicsdevelopme ntkitUG/Ope nan dVisualC6

4、 0.Withfrie ndlyi nterface,excelle ntexpa nsibilitya ndtran spla ntatio n, themodellibrarywasi ntegratedwithU ni graphicssystem. Keywords:UG;UGdevelopme n;ti nterve ntio nalmedicali nstrume n;tmodeli ngbased on para meter1前言隨著技術(shù)的發(fā)展，為滿足日益迫切的體內(nèi)微創(chuàng)、無創(chuàng)診療系統(tǒng)的需求，介入治療技 術(shù)應(yīng)運而生。介入式診療器是介入治療的主要器械，因為其低創(chuàng)、方便的特點，近年來在

5、國內(nèi)、外介入治療中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，具有重要的醫(yī)療價值和經(jīng)濟 效益。由于該診療器開發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)加工系列過程中，存在著大量的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，甚至有大量尺寸規(guī)格不同，但拓撲結(jié)構(gòu)相同或相似的非標(biāo)準(zhǔn)件。工程技術(shù)人員 常常因不同尺寸對相似零件進行重復(fù)設(shè)計，不僅耗費時間精力，而且增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，在通用的CAD軟件平臺軟件基礎(chǔ)上進行旨在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 的二次開發(fā)具有重要意義。Unigraphics（簡稱UG）是當(dāng)前世界上最*先進和緊密集成的、面向制造行業(yè) CAID/CAD/CAE/CAM 的高端軟件。它實現(xiàn)了 設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過程的知識工程組合,使用戶能夠參數(shù)化地創(chuàng)建和獲取 三維

6、產(chǎn)品定義，是世界上最優(yōu)秀的三維建模軟6件。開發(fā)正是以UG軟件為平臺進行介入式診療器二次開發(fā)，即利用UG/Open提 供的應(yīng)用程序和開發(fā)工具，實現(xiàn)介入式診療器各部分的參數(shù)化建模，快速、準(zhǔn)確地 創(chuàng)建可用于分析和制造的三維模型，縮短了開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本。2 UG二次 開發(fā)方法利用UG提供的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境應(yīng)用程序接口 ，編程進行二次開發(fā)。UG提供了二次 開發(fā)工具包UG/Open,其中界面開發(fā)工具包括：UIStyler（用戶界面設(shè)收稿日期:2006-03-24作者簡介:王斌修（1961-）,男，博士，青島理工大學(xué)教授，研究方向為現(xiàn)代制造技術(shù)與設(shè) 備。塑料2006年35卷第4期UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式

7、診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用計）和MenuScript（菜單腳本語言），二次開發(fā)語言主要包括:UG/OpenGRIP（圖形交互 程序）和UG/OpenAPI（應(yīng)用編程接口）。二次開發(fā)語言中,UG/OpenAPI比UG/OpenGRIP功能強大，是UG二次開發(fā)應(yīng)用最多的語言。采用UG二次開發(fā)方法創(chuàng)建的零件庫獨立于 UG環(huán)境，便于數(shù)據(jù)庫的查詢、添加、 刪除等操作，而且在此基礎(chǔ)上可以擴充創(chuàng)建產(chǎn)品的信息數(shù)據(jù)庫，為異地協(xié)同設(shè)計的 開發(fā)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理（PDM）等系統(tǒng)的開發(fā)提供了良好的接口4UG對話框的可視化工具，生成的對話框能與UG集成,讓用戶更方便、更高效地與 UG進行交互操作。UIStyler最大

8、的優(yōu)點是可以避免復(fù)雜的圖形用戶接口GUI（GraphicsUserI nterface）編程，利用可視化環(huán)境可以快速生成UG風(fēng)格對話框，從而減少開發(fā)時間。其設(shè)計對話框的方式與VC十分相似,即利用對話框中基本控件的組合生成不同的對話框，對話框中所有的2控件設(shè)計都是實時可見的。每一個UIObjects對象都有一定的屬性、選擇性及回調(diào)函數(shù)，不同的UIObjects對象 有不同的屬性，這些屬性在設(shè)計對話框時由用戶根據(jù)自己的需要來確定。確定各UIObjects對象的屬性后，保存UIStyler對話框文件，這時生成3個文件:*dlg,*emplate.c,*.h,存放在用戶路徑下的 application

9、文件夾下，其中,*dlg是UlStyler對話框界面文件，非ASCII格式,封裝了對話框的圖形界面布局;*_template.c及*.h分別是UlStyler對話框C語言模板文件和頭文件,這兩個文 件是建立與該對話框?qū)?yīng)的編程框架的主要組成部分。模板文件中包含各回調(diào)函 數(shù)(CallbackFu nc tio n)框架，頭函數(shù)中包含模板文件中各回調(diào)函數(shù)的聲明。3介入式診療器三維參數(shù)化建模及其實現(xiàn)技術(shù)介入式診療器三維參數(shù)化建模綜合 應(yīng)用了上述 UG/OpenAPI、UG/OpenMenuScript、UG/OpenUIStyler 和 VisualC 6 0 等UG二次開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，其程序框圖如圖

10、1所示。其中利用UG/OpenMenuScript 編寫用。2.1 UG/OpenAPI 程序簡介UG/OpenAPI又稱UserFunction,是UG軟件提供的一個二次開發(fā)編程語言工具，具 有與外部高級開發(fā)語言的接口。UG/OpenAPI封裝了近2000個UG操作的函數(shù)，這些函數(shù)和過程分別在$ UGII_BASE_DIRugopen目錄下的頭文件中定義。通過 UG/OpenAPI的編程，可以對UG的圖形終端、文件管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進行操作，幾 乎所有能在UG界面上的操作都可以用C/C語言編程來調(diào)用這些UG/OpenAPI函 數(shù)實現(xiàn)，從而實現(xiàn)用戶化的需要。并且，這些API函數(shù)可以無縫地集成到C

11、/C程序中，并利用強大的Mi crosoftVisualC (簡稱VC)集成 環(huán)境進行編譯。這樣就可以充分地發(fā)揮出VC強大的功能和極其豐富的資源，包括MFC類庫，使用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒?，?yōu)質(zhì)高效地進行軟件的開發(fā)。2.2 UG/Ope nMen uScriptUG/OpenMenuScript是UG軟件提供的用戶定制菜單的專用模塊，其語法非常簡單， 包括說明塊、主菜單塊和下拉菜單塊。通過UG/OpenMenuScript可以對UG的菜單進行用戶化開發(fā)，無須編程即可對UG標(biāo)準(zhǔn)菜單進行添加、重組、剪裁或在UG軟件中集成用戶自己開發(fā)的軟件功能。UG/Ope nMe nuScript可以執(zhí)行宏文件(

12、Macros)、UG/OpenGRIP程序、UG/OpenAPI程序,及一些操作系統(tǒng)的命令，可以打 開*.utd文件(用戶自定義文件)和UI對話框(UIStyler)。通過MenuScript開發(fā)的菜 單(下拉式菜單或者彈出式菜單),可以把自己開發(fā)的應(yīng)用程序無縫地嵌入到UG系統(tǒng)中。菜單腳本文件的擴展名為 men,存放在用戶路徑的startup文件夾下，在UG啟動時 自動加載。2.3 UG/OpenUIStylerUG/OpenUIStyler是用戶或第三方軟件商開發(fā)3圖1介入診療器三維參數(shù)化建模程序框圖 塑料UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用2006年35卷第4期用戶菜單，直

13、接掛在UG系統(tǒng)的主菜單上，形成與UG融合統(tǒng)一的界面 刑用UG/OpenUIStyler制作UG風(fēng)格的對話框，供用戶菜單調(diào)用和對話框嵌套調(diào)用；通過VisualC 6.0和UG/OpenAPI編寫參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用程序，并生成動態(tài)鏈接庫文件，在UG啟動時自動加載，實現(xiàn)了對UG的底層開發(fā)1動時會自動加載用戶菜單文件，生成UG用戶菜單。如 圖2所示,為了與UG交互界面風(fēng)格保持一致，采用了分級式下拉菜單。3.1用戶菜單設(shè)計利用MenuScript提供的UG菜單腳本語言,編寫 擴展名為men的文本文件，將其放在用戶路徑下的St artup文件夾中，通過設(shè)定UG的環(huán)境變量,UG在啟VERSIONI20/兼容UG

14、12的菜單腳本EDITUG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR 編輯 UG 主菜單 BEFOREUG_HELP第一級菜單位于 Help菜單之前 CASCADE_BUTTONMY_MENU/第一級菜單的標(biāo)志，它是下拉菜單LABEL介入式診療器/定義菜單的標(biāo)題END_OF_BEFORE/結(jié)束第一級菜單的編輯MENUMY_MENU/編輯第二級菜單，是第一級菜單的下拉菜單BUTTONMY_MENU_catheter 第二級菜單的標(biāo)志LABEL導(dǎo)管/第二級菜單標(biāo)題ACTIONScatheter.dlg/用戶按下該按鈕后所執(zhí)行的程序SEPARATOR/ 分隔符CASCADE_BUTTONMY_MEN

15、U_shenbujiegou/ 第二級菜單的標(biāo)志LABEL身部結(jié)構(gòu)/第二級菜單標(biāo)題SEPARATOR/ 分隔符BUTTONMY_MENU_waizhui 第二級菜單的標(biāo)志LABEL外錐/第二級菜單標(biāo)題ACTIONSwaizhui/用戶按下該按鈕后所執(zhí)行的程序END_OF_MENU/結(jié)束第二級菜單的編輯MENUMY_MENU_she nbujiegou編輯第三級菜單，是第二級菜單MY_MENU_shenbujiegou的下拉菜單BUTTONMY_MENU_shenbujiegou_neizhui 第三級菜單的標(biāo)志LABEL內(nèi)錐/第三級菜單標(biāo)題ACTIONS neizhui/用戶按下該按鈕后所執(zhí)行

16、的程序BUTTONMY_MENU_shenbujiegouianjiebufen 第三級菜單的標(biāo)志LABEL連接部分/第三級菜單標(biāo)題ACTIONSlianjiebufe n用戶按下該按鈕后所執(zhí)行的程序 END_OF_MENU結(jié)束第三級菜單的編輯3.2用戶對話框設(shè)計利用UG/OpenUIStyler制作UG風(fēng)格的對話框,如圖3所示,在對話框上部顯示零件圖片，下部是建模所需要的參數(shù)，在對話框左上角顯示對話框標(biāo)題，在UG系統(tǒng)窗口左下角顯示操作 提示信息，這樣可以使用戶方便地設(shè)計零件。不同規(guī)格的介入式診療器尺寸不同，但拓撲結(jié)構(gòu)相同。所以只需給出零件的主參數(shù)，就可以完整無誤地畫出其三維結(jié)構(gòu) 圖,實現(xiàn)了參

17、數(shù)化圖2 MenuScript實現(xiàn)的用戶菜塑料2006年35卷第4期UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用設(shè)計。主參數(shù)的選取沒有嚴(yán)格的規(guī)定，但作者要采取最優(yōu)方法，即參數(shù)要明了簡單， 能準(zhǔn)確地表達模型。2）配置程序頭文件（*h）、庫文件（*lib）的目錄路徑Project->Setti ngs->C/C -'Category 加上頭文件。Project->Setti ngs->L in k ,在Outputfile name文本框中輸入 DLL文件的輸出路徑和文 件名,必須將DLL文件輸出到Startup文件夾中，每次編譯后，系統(tǒng)自動將生成的DLL文

18、件置于指定路徑中。在 Object/librarymodules文本框中輸入 UG庫文件 libufun.lib 和 libugopenin.tlib。3）配置路徑選項Tools->Options->Directories,分別在 Show圖3介入式診療器內(nèi)錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計對話框directoriesfor下拉菜單的兩個選項 Libraryfiles和Includefiles中添加UG根目錄下 UGOPEN 文件夾的路徑! $ UGII_BASE_DIRUGOPEN ?。4）將對話框生成的C模板文件*._template.c和頭文件*.h加入到工程中。5）編制應(yīng)用程序。進入對話框回調(diào)函

19、數(shù)內(nèi)部編制程序,定義變量及UG對象，運用C/C語言和 UG/OpenAPI函數(shù)進行參數(shù)化建模設(shè)計。6）生成動態(tài)鏈接庫（*.dll）文件下面以圖3為例，簡單說明UG/OpenAPI程序設(shè)計的主要思想和過程。圖 3中通過 輸入?yún)?shù)，點擊OK鍵就可以準(zhǔn)確地畫出介入式診療器內(nèi)錐的三維圖。完成對話框 的設(shè)計后，在VisualC 6.0對話框的C模板文件*_template.c中找到OK的回調(diào)函數(shù), 編寫程序，以實現(xiàn)畫圖的功能。程序如下(主要部分)：3.3 UG/OpenAPI 程序設(shè)計UG/OpenAPI是UG與外部應(yīng)用程序之間的接口 ，它是UG提供的一系列函數(shù)和過 程的集合。通過C/C語言編程調(diào)用這些

20、函數(shù)和過程可以實現(xiàn)UG模型的構(gòu)建、編輯，裝配體的建立、遍歷，以及工程圖紙的創(chuàng)建等。UG/OpenAPI應(yīng)用程序設(shè)計牽涉到UG提供的 頭文件(*h)、庫文件(*lib)以及C/C語言編程環(huán)境，需要對VisualC編譯環(huán)境進行 設(shè)置。下面給出了 VisualC 6 0編譯環(huán)境設(shè)置方法及動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建過程。1)建立一個空的動態(tài)鏈接庫工程常用 UG 應(yīng)用開發(fā)向?qū)в?3 種:UG/OpenAppWizard、Win32Dynamic LinkLibrary 和MFCAppWizard(dll)。前兩種向?qū)Р恢С?MFC類庫，第3種向?qū)Э梢哉{(diào)用 MFC 類庫。in tlNNER_ok_cb(i ntdi

21、alogd,void*clie nt_data,UF_STYLER_item_value_type_p_tcallback_data)/*定義函數(shù)所需要的參數(shù)變量和 UG對象*/ UF_STYLER_item_value_type_tvalue;#if(UF_i nitialize()!=0) return(UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG); 獲取執(zhí)行許可權(quán)限/*畫圖所需要的函數(shù)*/UF_STYLER_ask_value(dialogd，&value);/獲取浮點型數(shù)值輸入框的內(nèi)容UF_CALL(UF_MODL_create_hollow(thick ness,fac

22、e_lis,t&hollow_feature); 實現(xiàn)挖空特征#塑料UG二次開發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用2006年35卷第4期UF_terminate();終止執(zhí)行許可權(quán)限 return(UF_UI_CB_EXIT_DIALOG);編程中應(yīng)注意以下兩點：1) 字符串處理,UG/OpenAPI基本上采用的是標(biāo)準(zhǔn)C的字符串函數(shù),使用起來非常麻 煩，很容易出現(xiàn)錯誤。此時，可以應(yīng)用C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)intsprintf(char*buffer,constchar*format,argument.)來處理，它的主要作用是格式化 字符串，把整型或者浮點型的數(shù)據(jù)格式化成字符串。2) 對話框

23、嵌套調(diào)用，對話框回調(diào)函數(shù)定義界面中都有！CreatDialog?復(fù)選框,將其選中; 檢查對話框源文件中結(jié)構(gòu)體 UF_STYLER_callback_i nfo_tCOMBINED_cbsCOMBINED_CB_COUNT中回調(diào)函數(shù)后面的參數(shù)是否為！1?,如果為!0?,則手動地將其改為!1?才能調(diào)用下級對話框。4結(jié)論基于參數(shù)化技術(shù)的UG二次開發(fā)，可以快速、準(zhǔn)確地建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，利于修改和 維護。對用戶來說，使用方便，節(jié)省時間和成本4UG主菜單上，與UG的集成環(huán)境有機地結(jié)合在一起，具有良好的人機交互界面、可 擴充性和可移植性，操作簡單方便；同時也為設(shè)計工作人員在UG中進行類似模型 的二次開發(fā)提供了很好的借鑒，具有一定的參考價值。參考文獻：1徐國生，周志雄,劉正恒.UG二次開發(fā)技術(shù)在汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)中的應(yīng)用J.模具制造,2004(4):4-7.出模標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立J.塑料,2005,34(1):93-96.術(shù)研究J.現(xiàn)代制