solidworks二次開發(fā)及SNP開發(fā)驗證的研究方法和技術路線

1、2.3Solidworks二次開發(fā)Solidworks是在windows環(huán)境下實現(xiàn)的三維機械CAD軟件。它采用了windows用戶界面,擁有強大、動態(tài)激活的屬性管理器,以靈活的草圖繪制為基礎,輔助以特征建立能力以及裝配控制功能，并提供了自由、開放、功能完整的API開發(fā)工具接口。這些功能使solidworks實現(xiàn)了三維CAD軟件所提倡的易操作性、高效性以及功能完全性。Solidworks軟件進行參數(shù)化建模的主要技術特點是：（1）基于特征。將某些具有代表性的平面幾何形狀定義為特征,并將其所有尺寸存為可調參數(shù),進而形成實體,以此為基礎來進行更為復雜的幾何形體的構造。（2）全尺寸約束。將形狀和尺寸聯(lián)系

2、起來考慮,通過尺寸約束來實現(xiàn)對幾何形狀的控制。（3）尺寸驅動設計通過編輯尺寸數(shù)值來驅動幾何形狀的改變,尺寸參數(shù)的修改將導致其他相關模塊中的相關尺寸的全盤更新。采用這種技術的理由在于它能夠徹底地克服了自由建模的無約束狀態(tài),幾何形狀均以尺寸的形式而被牢牢地控制住。Solidworks通過OLE（對象的嵌入與鏈接）或者COM為用戶提供了自由開放、功能完整的二次開發(fā)接口（API）。因此，凡支持OLE和COM編程的開發(fā)工具，諸如VisualBasic、VisualC+等均可用于Solidworks的二次開發(fā)，以創(chuàng)建出使用人員所需的、專門化的Solidworks應用模塊。Solidworks支撐Activ

3、eXAutomation技術，在VB環(huán)境下建立客戶程序可以直接訪問Solidworks中的對象，在這里，為求方便，我們可將solidworks理解為一個服務程序，把二次開發(fā)工具的VB程序作為客戶程序，它們之間只是服務器與客戶的關系。用戶主要在VB上進行操作，VB就可以驅動Solidworks完成相應的工作。通過調用API對象屬性的設置和方法，就可以在開發(fā)的程序中實現(xiàn)與solidworks相同的功能。對于一般零件我們可采用人機交互的形式建立模型，設定合理的設計變量，再通過VB程序驅動設計變量實現(xiàn)模型的更新方法，系統(tǒng)開發(fā)流程如圖2-5示：建立零件三維模型設定尺寸變量引用solidworks對象庫編

4、寫VB應用程序圖2-5二次開發(fā)幾乎是所有應用CAD軟件企業(yè)的共同需求，商品化軟件開發(fā)機構為了開拓市場、擴大市場份額、保持產(chǎn)品的市場地位，也非常重視企業(yè)在應用CAD軟件時的這個共性需求。本設計闡述了利用SolidWorksAPI接口開發(fā)嵌入式功能模塊以擴充原SolidWorks功能的關鍵技術，已在企業(yè)SolidWorks二次開發(fā)中得以廣泛運用，并且形成了客戶化定制的SolidWorks軟件系統(tǒng)，具有明顯的實用價值。其中SolidWorksAPI(SolidWorksApplicationProgrammingInterface)提供了支持二次開發(fā)的應用編程接口，通過該接口可以開發(fā)嵌入式功能模塊以

5、擴充原SolidWorks的功能，形成客戶化定制的SolidWorks軟件系統(tǒng)。本節(jié)對SolidWorks二次開發(fā)接口API對象、DLL動態(tài)連接庫三種SolidWorks二次開發(fā)關鍵技術分別進行分析和簡要論述。2.3.1SolidWorks二次開發(fā)接口API對象SolidWorksAPI(ApplicationProgrammingInterface)是SolidWorks基于ActiveXAutomation的應用編程接口，利用SolidWorksAPI可以方便高效地設計具有Windows風格的、與SolidWorks無縫集成的應用程序。SolidworksAPI的調用是指調用Solidwo

6、rks的事件、方法、屬性及相關功能,Solidworks是一個自上而下的樹形網(wǎng)絡結構，調用下層對象時，一定要先調用上層對象。Solidworks應用程序對象是所有調用SolidworksAPI功能的最頂層，也是調用其他對象的入口。在其之下是Solidworks活動文檔對象，它包括“零件環(huán)境”、“裝配環(huán)境”“工程圖環(huán)境”及“非工作環(huán)境”四個狀態(tài)。得到的Solidworks活動文檔對象主要是當前活動的工作環(huán)境,一旦上述兩個對象調用之后,就可以調用戶提供的其他功能。在進行二次開發(fā)的過程中,只有調用正確的對象,才可以調用對象相應的事件、屬性、方法及相關函數(shù)。所以，API的層次調用對二次開發(fā)有著重要的意

7、義。Solidworks的OLE對象總共可以分為十個大類，數(shù)百個對象，涵蓋從Solidworks基本操作如打開、保存等到建模、修改等各個功能。但是需要注意并不是所有的對象都可以被VB所調用。Solidworks對象,可以實現(xiàn)應用程序的最基本的操作.如創(chuàng)建、打開、關閉和退出Solidworks文檔，設置當前的活動文檔，并可以對Solidworks的系統(tǒng)環(huán)境進行設置。ModelDoc對象屬于模型層，是sldworks的子對象。用ModelDoc對象可以實現(xiàn)視圖設置、輪廓線修改、參數(shù)控制、對象選擇打開和保存文檔、創(chuàng)建編輯特征參量、創(chuàng)建框架等與實體模型相關的各類操作，ModelDoc對象包括PartD

8、oc、AssemblyDoc和DrawingDoc等三個常用的對象。不管是用何種編程語言對Solidworks進行外部開發(fā)或在其內部進行開發(fā)，都是通過調用Solidworks的對象體系結構來進行的。Solidworks的API編程接口封裝了所有的ActiveX對象供編程所用。Solidworks的對象層次結構可以描述為自上而下的樹型結構模型如圖所示。最低層的根對象是Sldworks對象，其他對象都是他的子對象。其中父對象與子對象之間的關系并不是繼承關系，而是包含關系也就是說如果VB要與Solidworks的一個特定對象通信，必須先從Sldworks對象對其子對象進行遍歷，直到找到該特定的對象。

9、另外，本節(jié)所提供的Solidworks對象表是所有SolidworksActive對象的總括，其中的箭頭符號表示該對象下面還包含子對象。SolidWorksAPI是一個自上而下的多層次的樹形網(wǎng)絡（層次結構見圖）。SldWorks是根目錄對象類，位于應用程序的底層，是訪問SolidWorksAPI所有對象的入口程序。接口對SolidWorksAPI的調用實行逐級尋訪，即先調用能實現(xiàn)所需功能的對象的父對象，然后調用與父對象相關的子對象，如果子對象所封裝的屬性和方法不能實現(xiàn)所需要的功能，則繼續(xù)調用該子對象的下級子對象，如此逐級遍歷，直到結束。對SolidWorksAPI對象的調用不能跨級，因為父對象

10、與子對象是包含關系，而不是繼承關系，父對象包含子對象的屬性和方法，子對象自身不帶有該屬性和方法，跨級調用程序將會出錯。swconst.bas，SolidWorks安VB模塊，將SolidWorksAPI的常量SolidWorks提供了一個BASIC模塊該模塊包含了預先定義的許多SolidWorks常數(shù)值，swconst.bas在裝目錄下的samplesappComm文件夾內。編制應用程序時，添加swconst.bas包含在VB工程中，否則API函數(shù)調用將會出錯。SolidworksAPI中的各對象關系圖2-6對象模型OtherObject:EnumLpops2EnumComponentEnum

11、DrSectionEnumSketchHatchesEnumSketchPointsEnumSketchSegmentEnumDisplaydimentionsEnumModelViews圖2-7solidworks對象模型在調用solidworks的過程中，我們只有對各個函數(shù)之間的關系和層次分的明了清楚，才能保證正確調用。如上圖表所示，在編程中可以用作對象參考。要調用solidworks的API其他功能，必須先調用接口對象。一般的在程序里寫作：DimswAppAsObjectSetswApp=CreateObject(SldWorks.Application)2.3.2DLL動態(tài)連接庫Sol

12、idworks本身自帶有程序編輯器VBA，通過宏錄制可以實現(xiàn)對SolidWorks的驅動，應用程序在SolidWorks環(huán)境下直接執(zhí)行，編程時不需要考慮SolidWorks的庫文件，而直接調用SolidWorksAPI所有函數(shù)及對象，隨時編輯應用程序，環(huán)境支持如單步調試、逐過程調試等多種調試手段，調試的同時可進行修改。但VBA的功能較弱，所提供的控件數(shù)目較少，對象的屬性、事件以及方法等不完全，用VBA二次開發(fā)SolidWorks將頗費周折，選用DLL動態(tài)連接庫技術從外部操作SolidWorks非常方便。DLL動態(tài)連接庫(DynamicLinkLibrabry)是運行時連接的可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)模塊

13、，用它能節(jié)省內存、方便地進行應用程序中的參數(shù)傳遞和通信、實現(xiàn)代碼共享、升級方便、且獨立于編程語言。SolidWorks允許用戶建立獨立的可執(zhí)行文件(StandaloneEXE)、應用型動態(tài)鏈接庫文件(UserDLL)及擴展型動態(tài)鏈接庫文件(ExtensionDLL)DLL是基于Windows程序設計的一個非常重要的組成部分。在建立應用程序的可執(zhí)行文件時，不必將DLL鏈接到程序中，而是在運行時動態(tài)裝載DLL,裝載時DLL被映射到進程的地址空間中。在每次運行SolidWorks時，DLL文件自動裝載，操作方便。SolidworksAPI的調用是指調用Solidworks的事件、方法、屬性及相關功能

14、，Solidworks是一個自上而下的樹形網(wǎng)絡結構，調用下層對象時，一定要先調用上層對象。Solidworks應用程序對象是所有調用SolidworksAPI功能的最頂層，也是調用其他對象的入口。在其之下是Solidworks活動文檔對象，它包括“零件環(huán)境”、“裝配環(huán)境”、“工程圖環(huán)境”及“非工作環(huán)境”四個狀態(tài)。得到的Solidworks活動文檔對象主要是當前活動的工作環(huán)境，一旦上述兩個對象調用之后,就可以調用用戶提供的其他功能。在進行二次開發(fā)的過程中,只有調用正確的對象,才可以調用對象相應的事件、屬性、方法及相關函數(shù)。所以，API的層次調用對二次開發(fā)有著重要的意義。在接下來的幾個章節(jié)中本設計

15、將對輪腿機構的部分組成構件作參數(shù)化分析，并注相應程序代碼。SNP開發(fā)/驗證的研究方法和技術路線分子標記：分子標記，我想這部分是我們分子標記組最核心的任務。現(xiàn)在，我們沒有任何可用的標記檢測我們的定位材料。即使想要驗證已經(jīng)定位的QTLs，我們也需要相對應的區(qū)間內的分子標記，尤其是SNP標記。全基因組SNPAffymetrix芯片：一套完整的全基因組的SNP芯片，相對于Douglas體系，其操作簡單，高通量?？梢灾苯訉Χㄎ蝗后w進行初定位的掃描或是對育種材料的背景進行分析。在國家玉米改良中心，有一套3k的Illumina芯片，就是用來對玉米材料進行高通量檢測，基因型檢測結果通?？梢杂脕鞶TLs初定位，

16、育種材料的群體劃分與純度鑒定以及低密度的關聯(lián)分析等。在此，我建議我們應該開發(fā)一套番茄基因型檢測的芯片。目前，只是查找到Illumina芯片有一套全基因SNP信息，包含7,720條探針。而Affymetrix公司目前并沒有相應的產(chǎn)品。但是通過跟Affymetrix公司了解，可以利用Illumina芯片已有的結果進行開發(fā)。番茄目前測序結果顯示其全基因組大小為760Mb，而玉米為2,500Mb，但是他們包括的基因數(shù)目30,000個，整體情況相近。另外，番茄作為自交植物，其LD的衰減值應該更大，有效的歷史重組會更少，遺傳多樣性低。因此，綜合考慮，我建議我們可以開發(fā)3k芯片，應該可以滿足大多數(shù)研究材料、

17、育種材料的基因型檢測需求。雖然目前下一代測序技術蓬勃發(fā)展，但是對于用于基因型檢測來講，其數(shù)據(jù)分析與成本相對于芯片都要更復雜和更高。總之，我們番茄處于剛剛發(fā)展階段，我認為就基因型檢測方面，芯片有其很高的應用價值。即使像玉米，這樣測序技術發(fā)展很多年的材料，芯片技術也在應用。全基因組SNPDouglas：當用Affymetrix芯片檢測鑒定完番茄基因型并完成基因型分析之后，1）對于優(yōu)良的QTLs或是基因，我們可以直接選擇覆蓋整個區(qū)間的分子標記運行Douglas系統(tǒng)進行分子標記輔助育種，2）對于需要進一步驗證的QTLs，我們也可以利用Douglas系統(tǒng)只檢測材料覆蓋定位區(qū)間的基因型，而不需要再一次利用

18、Affymetrix芯片或是其他方法進行全基因檢測（圖1.1）。3）對于一些高信息量，均勻分布在全基因的SNP分子標記，可以用來構建番茄的指紋圖譜。因此，一套完整能夠與Affymetrix芯片相對應的SNP標記是必不可少的。圖1.1QTL區(qū)間上的SNP標記分布圖注：藍色為深入片段，棕色為背景染色體。1.3Douglas系統(tǒng)下SNP標記的開發(fā)通過建立穩(wěn)定、可靠的番茄DNA提取流程與優(yōu)化PCR反應體系，篩選具有一致性、穩(wěn)定性與多態(tài)性SNP分子標記引物，從而構建番茄全基因組SNP分子標記。全基因組的SNP分子標記，可以用于番茄QTL定位群體的檢測，分子標記輔助育種的選擇以及全基因組選擇的群體基因型的

19、檢測。同時，從中挑選高質量，高信息量的分子標記用于構建一套完成的番茄指紋圖譜，檢測品種一致性。供試材料：22份材料的DNA用作特異性引物篩選，2份水作為NTC(NoneTemplateControl)，共計24份模板作為SNP引物的初期篩選。以上實驗在Q6儀器上進行。對于篩選獲得的一致性引物，在利用94株番茄自交系與2份水作為模板，進一步在Douglas儀器上驗證。DNA提?。喝?0mg植物組織，加入研磨介質和400p!裂解液，研磨5min，3000g離心5mino加入裂解液1/3體積的提取液，旋渦振蕩混勻，冰浴(或置于-20C冰箱中)5min,于4C,3200Xg離心10min,吸取上清30

20、0400皿加入到樣品板中。3.按照下表在各96孔板中加入試劑：板號板型板名成分樣品及試劑體積1Microtiterdeepwell96plate樣品板(Lysis)樣品反應液3004001無水乙醇40012Microtiterdeepwell96plate洗滌板I(W1)PW8001磁珠30p!3Microtiterdeepwell96plate洗滌板II(W2)80%乙醇800p!磁套4KingFisher96KFplate洗脫板(Elution)TE1.050100p!4.將各96孔板按儀器提示順序放入儀器中，運行程序。5.程序運行結束后，將DNA溶液轉移PCR板中并測量濃度(100ng/

21、M),進行后續(xù)實驗或于-20C保存待用。1.3.3分子標記命名：分子標記全部采用統(tǒng)一的命名規(guī)則，這樣有利于結果的修改與維護。例如名稱IDSNP位點正向引物反向引物模板序列SolBeckman-00001-V1Sol00001A/G引物合成：由上海生工公司負責引物合成。1.3.4SNP分子標記的開發(fā)：最近，Sim等人利用番茄的Illumina芯片檢測410份自交系與16份番茄品種的基因型。本研究在此基礎上，利用Illumina開發(fā)的7,720條探針序列，選擇其中丟失頻率小于10%，等位基因頻率大于10%的探針序列，獲得3,500條探針序列，作為SNP引物開發(fā)的模板序列(),每條序列的長度為100

22、bp，SNP上下游各50bp。初期，我們可以從3500條探針中，選取120探針序列作為模板發(fā)展引物，這120條序列要求分布在12條染色體上而且在每條染色體上盡量保證均勻分布。如果實驗成功，我們可以逐步地將剩余的探針序列發(fā)展成為SNP引物。1.3.5正向引物設計：由于我們需要使用KASP基因分型檢測試劑盒，本試劑盒對正向引物已經(jīng)確定為SNP位點上游20bp（包括SNP位點），同時需要人工加上FAM或是HEX序列（圖1.2）。因此，我們需要單獨設計反向引物。A）KASPAssaymixAllele-specificforwardprimers:3Callel3AaHel圖1.2正向引物設計1.3.

23、6反向引物設計：利用Primer3.0軟件對模板序列進行引物選擇，引物參數(shù)設定如下：引物長度為1825bp；GC含量為4060%；TM值5862C。如果其上述模板序列不足以滿足引物開發(fā)的需要：我們可以利用剩余4,200條探針，繼續(xù)開發(fā)新的引物。另外，我們還可以利用PCR產(chǎn)物測序的方式獲得gap中序列，尋找新的SNP位點。1.3.6PCR反應：PCR反應體系：PCR反應體系需要保證均一化，這樣可以滿足將來在Douglas系統(tǒng)下進行SNP檢測。初期我們會在Q6儀器上進行預實驗，摸索一致后，再在Douglas系統(tǒng)中進行。PrimerMix反應體系：名稱體積1)FAM-Primer12HEX-Prim

24、er12Reverse-Primer30ddH2O46Total100PCR反應體系：名稱體積1)ReactionMix2.5PrimerMix0.7ddH2O0.8DNA1Total51.3.7PCR反應程序：我們的PCR產(chǎn)物應該都為100bp，因此我們可以采用統(tǒng)一設定，保證均一化。采用兩步法進行PCR反應，前期篩選引物我們設計3個復性梯度：60C、57C以及55C，以便找到最合適的復性溫度。首先，利用60C的復性溫度進行篩選：步驟參數(shù)意義125C1:30min反應前收集熒光294C10min預變性394C15s變性460C1min復性，延伸53-4重復40個循環(huán)625C1:30min反應完

25、收集熒光如果SNP引物在60C復性溫度時擴增結果正常，則保留該引物在60C復性進行PCR反應。如果得到引物擴增效果不好，則降低復性溫度，利用57C進行復性。57C復性溫度PCR反應程序篩選：步驟參數(shù)意義125C1:30min反應前收集熒光294C10min預變性394C15s變性457C1min復性，延伸53-4重復40個循環(huán)625C1:30min反應完收集熒光如果SNP引物在57C復性溫度時擴增結果正常，則保留該引物在57C復性進行PCR反應。如果得到引物擴增效果不好，則降低復性溫度，利用55C進行復性。最終，如果55C復性溫度時，反應結果不好，則該SNP引物剔除去掉。55C復性溫度PCR反

26、應程序篩選:步驟參數(shù)意義125C1:30min反應前收集熒光294C10min預變性394C15s變性455C1min復性，延伸53-4重復40個循環(huán)625C1:30min反應完收集熒光SNP分子標記準確性驗證：對于已在21份模板DNA擴增穩(wěn)定的SNP引物，需要進一步在大群體中驗證其穩(wěn)定性、一致性、多態(tài)性。選擇84份番茄自交系或品種的DNA，通過相同的PCR方法，驗證新開發(fā)的SNP分子標記。目標要求:番茄全基因組SNP標記：在番茄的全基因上，我們獲得1200對特異的SNP引物（平均100對/染色體）覆蓋番茄的全基因組。已獲得在12份模板DNA能夠穩(wěn)定擴增的SNP分子標記，全部保留。2分子標記輔

27、助育種：2.1ILs群體：如果利用現(xiàn)在群體不再進一步構建亞群體,Ls群體（Lpennellii漸滲系群體）76個自交系，整個群體數(shù)目較小，不利于定位及QTLs驗證（圖2.1）o但是對于這些材料的滲入片段都已經(jīng)注視清楚，因此我們可以直接比較深入系與M82自交系的表型差異，如果存在顯著性差異，則可以定義為有深入片段引起的表型差異。當鑒定結果與已定位的QTLs信息一致時，我們就認為此QTL在區(qū)間內。同時我們要檢索此QTL定位時的位置，以此為基礎發(fā)展SNP標記，用于以后分子標記輔助育種。對于每個QTL的區(qū)間，需要發(fā)展48個SNP標記覆蓋其定位區(qū)間（圖1.1）,其中，區(qū)間外兩段各一個標記，內部26個SN

28、P標記。這樣可以保證目標QTL被完整的應用。SNP標記的開發(fā)，此時的SNP標記只需要在ILs群體的兩個親本中有多態(tài)性就可以應用。引物設計同全基因組SNP引物設計相同。性狀驗證：對于確定的QTLs，我們需要開發(fā)對應的SNP標記，利用這些標記重新驗證定位結果：MY-1_J圭翦空dlEL3圖2.2IBLs群體構建2.3性狀調查：從我的觀點出發(fā)，對于分子育種比較有價值研究的QTL,應為育種家需求的性狀所對應的QTL。我認為我們需要跟番茄育種家合作并討論育種需求與育種目標。鑒于目前ILs群體定位情況（表1,表2）,我認為我們可以從中選擇一些我們能夠鑒定測量的性狀進行研究，例如：糖分，可溶性固形物的含量，

29、果實形狀與大小等?？傊覀円軌驕y量這些性狀。同時,對于需要研究性狀,我們需要對其進行界定,比如果實大小,我們需要測量成熟后幾天的果實,作為統(tǒng)一的判定。以保證性狀測量的準確性。表1和用IL群悻定檢的番茄果實品質基囲或QTUIWhigI200634航壞血曙閨建融Zuuclal2(KM網(wǎng)賓的風昧Mzluuletul.i200712昨血馥Stow酣cm200S127果宜化學妳慌時恢選堊國Bennu日czuLaL.r200K耒2利用H.辭津克匱的番茄基因或QTIaIkbk2GtraMTL?ckjaitd礙出intrngre胡onfiirieflhitditfialo基恂或QIL;染色體丈IttGeiM./QTLs：PhmotypcClli.a11v