新一代GPS的線性尺寸查詢及標(biāo)注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為解決線性尺寸標(biāo)注不符合新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)標(biāo)準(zhǔn)的問題，加快新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系的推廣使用，基于WinCE的嵌入式技術(shù)開發(fā)了新一代GPS的線性尺寸查詢及標(biāo)注系統(tǒng)。系統(tǒng)中的公差原則及要求的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)零件尺寸公差的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和查詢，實(shí)現(xiàn)了線性尺寸設(shè)計(jì)的規(guī)范化和數(shù)字化。

引言

線性尺寸作為產(chǎn)品幾何特征中最基礎(chǔ)、最常用的要求，在新一代GPS中占有很重要的地位。根據(jù)第一代GPS規(guī)范要求，傳統(tǒng)的線性尺寸規(guī)范在設(shè)計(jì)圖樣的表達(dá)上，只是給出產(chǎn)品的公差要求，并不給出加工、測(cè)量和評(píng)定規(guī)范，這必然會(huì)導(dǎo)致定義不明確，規(guī)范不到位，加工、測(cè)量隨意性大等問題。新一代GPS中關(guān)于線性尺寸的規(guī)范(ISO14405)則要求設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的功能要求，給出一整套的從加工、測(cè)量到評(píng)定的規(guī)范和方法。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從功能要求、規(guī)范設(shè)計(jì)到計(jì)量認(rèn)證的有機(jī)統(tǒng)一，明確清晰。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)中線性尺寸的研究大多停留在理論階段。鄭州大學(xué)精密工程研究中心的周鑫等人基于新一代GPS采用VB為開發(fā)平臺(tái)建立了幾何精度查詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了幾何精度的智能化設(shè)計(jì)和查詢，對(duì)于線性尺寸智能化的設(shè)計(jì)有著十分重要的推進(jìn)作用。

本文基于新一代GPS對(duì)線性尺寸的規(guī)范，以Microsoft VisuaI Studio 2008為開發(fā)平臺(tái)，采用嵌入式技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開發(fā)了基于新一代GPS的線性尺寸查詢及標(biāo)注應(yīng)用系統(tǒng)。

1 新一代GPS的線性尺寸規(guī)范

1.1 線性尺寸的定義、分類規(guī)范

ISO/TC 213針對(duì)第一代GPS在線性尺寸規(guī)范上所存在的問題，基于“系統(tǒng)、規(guī)范、科學(xué)、實(shí)用”的基本思想，建立了新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系。新一代GPS從系統(tǒng)規(guī)范的角度統(tǒng)籌考慮，根據(jù)從產(chǎn)品功能(function)要求、規(guī)范(specification)設(shè)計(jì)到檢驗(yàn)/認(rèn)證(verification)的整個(gè)過程，拓展了線性尺寸的規(guī)范和定義。ISO14450給出了關(guān)于線性尺寸的定義，尺寸定義分為默認(rèn)定義和特殊定義兩種。尺寸類型主要有局部尺寸、全局尺寸、計(jì)算尺寸和統(tǒng)計(jì)尺寸。

①局部尺寸(local size)指兩點(diǎn)之間的距離或某一范圍內(nèi)定義的線性尺寸，包括兩點(diǎn)尺寸、截面尺寸、部分尺寸、球面尺寸。

②全局尺寸(global size)是對(duì)提取要素通過擬合操作所得到擬合要素的本質(zhì)特征值。擬合操作使用的準(zhǔn)則包括最小二乘準(zhǔn)則、最大內(nèi)接準(zhǔn)則、最小外接準(zhǔn)則。根據(jù)擬合操作所使用準(zhǔn)則的不同，可以得到最小二乘尺寸、最大內(nèi)接尺寸、最小外接尺寸。

③計(jì)算尺寸(calculated size)指利用數(shù)學(xué)計(jì)算公式得到的尺寸。數(shù)學(xué)計(jì)算公式是用來(lái)表達(dá)一個(gè)要素的本質(zhì)特征(如圓柱的直徑)和其他一些具有相同要素的特征(如圓周的周長(zhǎng)、圓柱面的面積)之間關(guān)系的。

④統(tǒng)計(jì)尺寸(rank-order size)指對(duì)相同類型的一系列局部或計(jì)算尺寸使用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法獲得的尺寸，包括最大統(tǒng)計(jì)尺寸、最小統(tǒng)計(jì)尺寸、平均統(tǒng)計(jì)尺寸。

新一代GPS充分考慮到實(shí)際的需要，對(duì)線性尺寸的分類更具體、更全面。在規(guī)范設(shè)計(jì)階段，根據(jù)各線性尺寸類型的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，考慮工件的功能和特征要求，規(guī)范設(shè)計(jì)不同的尺寸類型。

1.2 線性尺寸的圖樣表達(dá)規(guī)范

新一代GPS線性尺寸的缺省定義是兩點(diǎn)尺寸，擬合操作的缺省準(zhǔn)則是最小二乘準(zhǔn)則。各尺寸類型的標(biāo)注代號(hào)如表1所列。

當(dāng)默認(rèn)定義不能滿足產(chǎn)品的功能和特征要求時(shí)，需要在產(chǎn)品圖紙中標(biāo)注應(yīng)用于尺寸要素的尺寸類型，圖樣標(biāo)注如圖1所示。在有些情況下，要求必須同時(shí)控制極限尺寸和最大形狀誤差，此時(shí)需要用局部尺寸和全局尺寸共同控制，圖樣標(biāo)注如圖2所示。

2 基于嵌入式技術(shù)的線性尺寸查詢及標(biāo)注

嵌入式系統(tǒng)可以稱為后PC時(shí)代和后網(wǎng)絡(luò)的新型技術(shù)。與傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)和數(shù)字產(chǎn)品相比，基于嵌入式智能化的精度設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有集成度高、軟件執(zhí)行速度快、運(yùn)行速度快、人機(jī)界面的控制和設(shè)計(jì)十分靈活等優(yōu)點(diǎn)。

2. 1 線性尺寸公差信息查詢及管理技術(shù)

基于新一代GPS的線性尺寸查詢及標(biāo)注系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要查詢大量信息。單獨(dú)在程序中一一編寫，不僅工作繁瑣，而且會(huì)造成程序內(nèi)容過多，因此可以通過建立數(shù)據(jù)庫(kù)，方便對(duì)其管理。

目前，WinCE系統(tǒng)下比較常用的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)為SQLCE。SQLCE數(shù)據(jù)庫(kù)全稱為Microsoft SQL 2000 Windows CE Edition，是微軟推出的適于移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)、平板電腦等)上的小型數(shù)據(jù)庫(kù)，是SQL Server的精簡(jiǎn)產(chǎn)品，可以支持WinCE，也可以在普通Windows中使用。系統(tǒng)采用SQLCE建立一個(gè)小型的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)基本語(yǔ)句包括創(chuàng)建數(shù)據(jù)表Create、插入數(shù)據(jù)Insert、修改數(shù)據(jù)Update、刪除數(shù)據(jù)Delete、查詢數(shù)據(jù)Select等基本數(shù)據(jù)操作語(yǔ)句。

在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用的具體過程為：首先，在編寫C#程序中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用時(shí)，要在所創(chuàng)建的WinCE智能設(shè)備項(xiàng)目中添加System.Da ta.SQLCE.dll引用，然后在代碼程序中創(chuàng)建SQLCE的using指令，即using System.Data.SqlServerCe，之后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用。

在本設(shè)計(jì)中，將組建好的數(shù)據(jù)庫(kù)存入計(jì)算機(jī)某一位置，在使用C#編寫程序時(shí)，將數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用出來(lái)即可。調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的程序?yàn)椋?/p>

private static string connStr=@“data source=Program Filesgongche.sdf”

調(diào)用完數(shù)據(jù)庫(kù)之后，在程序段中編寫dr.Close();conn.Close()，完成數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用，關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)下線性尺寸查詢及標(biāo)注

本系統(tǒng)是在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境下用C#語(yǔ)言編寫開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)。C#相對(duì)C++來(lái)說(shuō)，在嵌入式系統(tǒng)的界面和多窗口設(shè)計(jì)方面有著很大優(yōu)勢(shì)。用C#設(shè)計(jì)的界面比用C++設(shè)計(jì)的界面更加美觀、簡(jiǎn)潔和方便。但是，在Microsoft Visual StLtdio 2008環(huán)境中的WinCE，只是設(shè)備中控件的屬性比較簡(jiǎn)單，并不能完成豐富的界面設(shè)計(jì)。為了美化用戶的操作界面，需要在創(chuàng)建的項(xiàng)目中添加OpenNETCF.Windiws.Forms.dll引用，可以對(duì)用戶控件的屬性和方法作較大補(bǔ)充。系統(tǒng)的主界面如圖3所示。