UG NX平台模型质量检查应用与扩展技术研究

苏媛媛，毛宏图

UG NX平台模型质量检查应用与扩展技术研究

苏媛媛，毛宏图

（中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015）

CAD模型质量检查是通过有效的机制检查数据模型发现不符合标准、规范的问题，并及时地处理解决以提高产品的设计制造质量。详细研究了主流CAD平台的模型检查模块，针对NX平台具体分析其模型质量检查Check-Mate机制，发掘应用Check-Mate基于知识工程进行知识获取、封装和扩展的功能。结果表明：基于Teamcenter PDM平台实现的应用和扩展技术方案可有效提高模型质量，保证模型知识数据的有效性。

模型质量检查；UGNX平台；产品数据管理；知识融解；数字化设计；制造

0 引言

在企业产品数字化设计制造过程中，产品CAD模型已成为产品数据的载体，直接传递产品的设计信息，表达产品的设计意图。CAD模型贯穿于整个产品的设计、分析、制造和改进过程，其作为企业知识载体直接影响和关系到企业产品的质量，针对CAD模型数据的重要性，如何运用现有的规范和经验从源头载体保证CAD模型的规范、标准已成为具有实际意义的非常重要的问题。随着CAD软件的广泛应用和发展，现今企业需要快速开发出高质量的产品，针对这一问题，各大主流CAD软件制造商都大力发展并提供了相应的模型质量检查机制和功能模块[1-2]。如CATIA用于CAD模型质量检查的Free Style模块、Pro/E中的Model CHECK功能和对装配过程中的干涉检查、UG NX提供的功能强大全面的Check-Mate模块用于产品模型的质量检查[3-5]。以上软件的质量检查在设计制造企业有着广泛的应用，并取得了显著的效果。UG NX平台是1套数字化产品开发的完整解决方案，基于Teamcenter PDM平台高效合理地将CAD、CAE、CAM集成为1个有机整体完成产品设计的全生命周期管理，其功能强大、市场应用广泛，在中国航空发动机、汽车制造[6]等行业已成为主流CAD软件。

本文针对UG NX平台，结合实际应用背景，研究CAD模型检查机制，详细分析Check-Mate模块并提出行之有效的应用和扩展方案。

1 UG NX平台模型质量检查机制

针对CAD模型质量检查的迫切需求，UG NX平台从NX 3.0版本开始提供全英文环境的Check-Mate模块，并逐步发展完善功能，并在NX 7.0版本中提供了具有中文环境的Check-Mate模块。

UG NX平台合理的规划检查流程提出了Check-Mate机制，并将其封装为1个功能模块集成于NX环境中，提供强大丰富的CAD模型质量检查功能，并考虑到检查信息的查看以及模型的复查审批，提供多种查看审批方式完成NX平台环境下和非NX平台情况下的检查信息查看。同时，Check-Mate机制可以有效地集成于Teamcenter PDM环境中，在产品的生命周期内保证CAD模型的质量。

1.1 Check-Mate机制检查模型

Check-Mate模块从方便执行、高效检查角度出发，主要包括运行测试（Run Tests）和编创测试（Author Tests）子模块，其中运行测试模块包括部件（Parts）、测试（Tests）和运行选项（Run Options），通过部件功能可以选择检查部件的3种加载方式，即当前部件、所有已加载部件和目录中的所有部件，灵活高效的检查部件。测试功能是Check-Mate的核心，提供200多种检查项满足用户的需求。运行选项功能主要设置检查信息的存储方式，并生产相应的检查信息文件（XML格式）用于保存被检查部件的信息，此XML格式文件将用于模型检查信息的查看，是NX环境、非NX环境以及Teamcenter PDM平台查看模型检查信息的数据载体文件。

Check-Mate机制模型质量检查模型的执行流程如图1所示。

图1 Check-Mate质量检查执行流程

1.2 Check-Mate机制查看检查信息

CAD模型设计人员、模型复查审批人员要根据检查信息确定模型的质量状态，为了方便使用，Check-Mate模块提供2种查看机制，即NX平台下查看和非NX平台查看，如图2所示。在每种环境下，NX都提供丰富的检查信息，如出错部件、解决建议等，可帮助用户定位性质、解决问题。

图2 NX平台、非NX平台查看检查信息

（1）NX平台下查看检查信息

在NX平台下可以方便调用Check-Mate模块的查看功能检查信息，并且每次执行检查项目后都会实时地提供检查状态信息。

与此同时，NX7.5版本提供了可视报告（Visual Reporting），其有别于其他文字方式的信息查看，将问题通过图示直接定位于UG 3D模型中，实现图形用户方式地交互查看，草图全约束检查如图3所示。这种方式简单直观，可显著提高检查模型质量状态信息的效率。

（2）非NX平台查看检查信息

在不调用NX平台的情况下依据检查信息XML数据文件，可以简单地使用IE查看，也可使用NX提供的非NX平台检查信息工具质量仪表盘（Quality Dashboard）进行查看，如图4所示。质量仪表盘工具提供了功能相似但使用方式不同的2种具体工具来满足不同习惯用户的需求，这2种工具是Check-Mate Viewer和 Quality Dashboard Report Generator。

图3 NX平台查看检查信息

图4 非NX平台查看检查信息

1.3 Check-Mate机制与PDM平台的集成

高效的企业产品数字化设计制造过程是依托强大的PDM平台进行管理运行，脱离PDM平台的模型质量检查将失去应用意义。UG NX依托其Teamcenter平台实现CAD模型产品数据管理，并且通过2种方式完成Check-Mate机制与Teamcenter PDM平台的有效集成。

集成方式1为使用NX管理器（NX Manager）。该方式通过在Teamcenter环境中使用NX，再调用NX中的Check-Mate模块运行与非Teamcenter环境下完全相同的模块功能完成相应的质量检查工作，这种方式与UG结合密切。

集成方式2为使用检测管理器（Validation Manager）。检查管理器是 1种新式的集成方式（Teamcenter 8提供），有些情况下模型的质量检查无需启动UG NX，因此检测管理器完成了从Teamcenter环境直接调用Check-Mate模块，使模型的质量检查任务从PDM环境直接独立出来，有利于责任工作的明确。

2 UG NX平台模型质量检查扩展技术

NX UG平台的Check-Mate机制并不是1个封闭环境，它使用知识融解（Knowledge Fusion-KF）封装了用于模型质量检查的API接口，开放了Check-Mate模块全面的检查功能，方便用户根据需要定制扩展Check-Mate，使得此模块可以开发扩展包含具体行业或者企业内部的模型质量检查规范要求。

同时，Check-Mate机制不符合中国工程设计人员的使用习惯，检查项的划分和使用不方便，并且NX 7.0版本前的Check-Mate模块无中文使用环境，即使NX 7.0中提供了Check-Mate的中文环境，但其底层如界面输入、数据显示仍然是英文，因此使用Check-Mate的开放接口可视扩展定制符合中国工程设计人员使用习惯的Check-Mate模块。

Check-Mate模块使用基于知识工程（Knowledge Based Engineering-KBE）的KF开发封装，可以基于知识进行扩展。Check-Mate模块本身就是工程规则知识在标准化检查过程中的体现，是对知识的1种把握和功能体现。KF语言简单高效，使用其开发封装的检查规则可以合理地表现知识，同时KF是1种面向对象语言，体现面向对象的思想高效的重用知识。

Check-Mate模块的子功能模块编创测试（Author Tests）用于完成基于知识的KF扩展，具体扩展步骤如下：

STEP1为知识表示。针对模型质量检查的需求，从知识工程角度完成检查需求到检查规则知识的提炼表示。

STEP2为知识集成。基于KF集成知识并使用Check-Mate编创测试（Author Tests）子模块完成知识获取的封装扩展。Check-Mate的知识集成应按照编创测试的知识规则来定义知识片，如图5所示。

图5 NX Check-Mate模块KF规则知识片

按照以上步骤针对航标扩展的Check-Mate模块运行的实例如图6所示。图左侧部分为3维模型质量检查信息，中间部分为被检查的涡轮叶片3维模型，右侧部分为基于KF扩展的模型质量检查系统。

图6 NX平台基于KF扩展的模型质量检查系统

KF基于知识扩展Check-Mate模块，实现了知识的高效利用。从图6中可见，能将开发的检查规则完全集成于Check-Mate模块、NX UG平台和Teamcenter PDM系统，嵌入Check-Mate模块中继承了其合理的操作执行流程，具备了与系统本身完全相同的检查和查看功能，实现了与Check-Mate结构和功能的无缝连接。

3 结束语

NX平台的Check-Mate机制及其封装的功能模块提供了完善的CAD模型检查功能，并基于知识工程使用KF技术从知识提取、知识重用方面着手开发封装检查项表达知识和应用知识，同时Check-Mate能有效地与Teamcenter PDM平台集成，方便从整个产品的生命周期来控制CAD模型的质量和标准。Check-Mate是完成CAD模型质量检查的有效手段，对提高产品质量具有重要意义。

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Application of UG NX Platform Model Quality Inspection and Research on Extension Technology

SU Yuan-yuan,MAO Hong-tu
（AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute,Shengyang 110015,China）

Data model does not conform to the standards and specifications could be found by CAD model quality inspection method with a effective examination mechanism.Problem could be solved timely,and quality of product design and manufacturing could be improved.Checking module of the main CADplatform was studied detaily.Check-Mate mechanism was analyzed according to NX platform,and knowledge acquisition,packaging and extended function based on knowledge engineering were developed.The results show that application and extension technology scheme based on Teamcenter PDM platform can improve the quality of the model effectively,and ensure the effectiveness of the model knowledge data.

modelqualityinspection；UGNXplatform；Product DataManagement(PDM)；knowledgefusion;digitized design;manufacture

V221.92

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2015.01.012

2013-12-19

苏媛媛（1984），女，硕士，工程师，从事航空发动机机械系统设计研究工作；E-mail：ianleelj@qq.com。

苏媛媛，毛宏图.UGNX平台模型质量检查应用与扩展技术研究[J].航空发动机，2015，41（1）；62-65.SU Yuanyuan，MAOHongtu.Application of UGNX platformmodel quality inspection and research on extension technology[J].Aeroengine，2015，41（1）：62-65.

（编辑：沈广祥）