三维CAD支持MBD设计模式的几个关键技术之文字可阅读性

yxy7412 · 发表于 2014-10-13 14:31:26

文字可阅读性

按照ASMEY14.41以及GB/T24734-2009在3.1.2和5.4中的规定“所有的标注都应在一个或多个标注面上给出详细说明，并始终保持标注面相对模型的定向关系”。因此，在保持定向关系条件下旋转模型时，标注平面也将随模型转动，其上的文字将出现上下或前后颠倒的情况。在标准GB/T24734.5-2009中5.4规定了3种解决方法：（1）模型旋转后，标注面的阅读方向也能相应更新，NX和SOLIDWORKS具备此功能；（2）在模型的每个标注面上应确定正确的阅读方向；（3）保存视图时，应能确保模型朝向符合设定的视图方向。CATIA、SC、Proe标注文字的阅读方向不随动，需要用户保证视图或阅读方向。

要实现标注文字阅读方向的自动更新，CAD系统的实现思路如下。

1.4种基于视点变化的文本姿态

二维标注平面内的文本总占用一个矩形区域，将该矩形显式的画出，并分别为标注平面中矩形的4个角点编号为1～4（该编号不再改变），随着模型的旋转，文本分别存在4种空间姿态，如图8所示。在保证文字总是从左向右阅读的原则下，为了保持文本的可阅读性，系统需要将文本相应变换为图9所示的4种状态。
图8模型旋转时标注平面上文本的4种空间姿态
图9文本按照可阅读性调整后的对应状态

依据分析，在规定文本只能从左向右阅读时，空间文字相对于其所在文本框的状态就4种，即分别以文本框4个角点为左上角点的状态。

2.三维空间中文本定姿参数

三维空间中要确定文本的姿态，通常需要3个矢量参数，如图10所示：文本平面正向（图中黑色箭头的反方向）、文本书写方向（图中红色箭头）、文本字头方向。若规定文本总是从左向右阅读，这3个矢量符合右手法则，即文本平面正向为X轴，书写方向为Y，则文本字头方向为满足右手法则的Z方向。依据上述分析，在规定文本阅读顺序从左到右的情况下，用户只要给出3个矢量中的2个，按右手法则就可以完全确定文本的空间姿态，其中文本平面正向在用户指定标注平面时确定，因此后续只需用户指明书写方向和字头方向中的一个。
图10标注平面上文本定姿示例

要实现文本的模型旋转过程中的可阅读性，实时计算上述3个矢量方向。根据图8、图9的分析，文本在定义之处就确定了3个矢量，文本阅读方向的不同，也就是3个矢量正向或反向的组合。

要判断矢量是否反向，CAD系统需要定义屏幕坐标系（图11），取OM垂直于屏幕平面指向观察者，ON平行于屏幕水平向右，OP平行于屏幕竖直向上，该屏幕坐标系的3个方向永远不变，不随模型的旋转改变。确定文本姿态的3个矢量中图中O′M′代表文本平面正向，O′N′代表书写方向，O′P′代表字头方向，3个矢量在随模型转到某一姿态时，若矢量OM和O′M′之间的夹角＞90°时，将矢量O′M′反向；当矢量OP和O′P′之间的夹角＞90°时，将矢量O′P′反向。文字书写方向的判断就根据3个矢量之间的右手法则判断。
图11屏幕坐标系及文本姿态矢量反向的判别条件

结束语

本文提出了一种机加工产品工艺信息基于三维模型的表达方案，并设计了机加工产品MBD模型结构和多视图管理方法，为机加工产品MBD体系下的工艺信息表达提供了较完整的方案；根据毛坯、工序、零件模型间相关性，分析了工序模型的正向和逆向创建方法，并提出了模型修改方式，为CAD系统建立工序、毛坯、零件模型间的相关性提供了思路；分析了标注内容形式化目前面临的2个问题，并提出了可行的解决方法，为MBD模型的计算机理解提供了方法。最后提出的一种实现文字动态可阅读性的技术方法，对三维CAD系统的开发有借鉴意义。