新一代GPS的線(xiàn)性尺寸查詢(xún)及標注系統設計

摘要：為解決線(xiàn)性尺寸標注不符合新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規范(GPS)標準的問(wèn)題，加快新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規范標準體系的推廣使用，基于WinCE的嵌入式技術(shù)開(kāi)發(fā)了新一代GPS的線(xiàn)性尺寸查詢(xún)及標注系統。系統中的公差原則及要求的設計，能夠實(shí)現零件尺寸公差的自動(dòng)化設計和查詢(xún)，實(shí)現了線(xiàn)性尺寸設計的規范化和數字化。

引言

線(xiàn)性尺寸作為產(chǎn)品幾何特征中最基礎、最常用的要求，在新一代GPS中占有很重要的地位。根據第一代GPS規范要求，傳統的線(xiàn)性尺寸規范在設計圖樣的表達上，只是給出產(chǎn)品的公差要求，并不給出加工、測量和評定規范，這必然會(huì )導致定義不明確，規范不到位，加工、測量隨意性大等問(wèn)題。新一代GPS中關(guān)于線(xiàn)性尺寸的規范(ISO14405)則要求設計師應根據產(chǎn)品的功能要求，給出一整套的從加工、測量到評定的規范和方法。實(shí)現產(chǎn)品從功能要求、規范設計到計量認證的有機統一，明確清晰。

目前國內對于新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規范(GPS)中線(xiàn)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(kāi)發(fā)平臺建立了幾何精度查詢(xún)系統，實(shí)現了幾何精度的智能化設計和查詢(xún)，對于線(xiàn)性尺寸智能化的設計有著(zhù)十分重要的推進(jìn)作用。

本文基于新一代GPS對線(xiàn)性尺寸的規范，以Microsoft VisuaI Studio 2008為開(kāi)發(fā)平臺，采用嵌入式技術(shù)以及數據庫技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于新一代GPS的線(xiàn)性尺寸查詢(xún)及標注應用系統。

1 新一代GPS的線(xiàn)性尺寸規范

1.1 線(xiàn)性尺寸的定義、分類(lèi)規范

ISO/TC 213針對第一代GPS在線(xiàn)性尺寸規范上所存在的問(wèn)題，基于“系統、規范、科學(xué)、實(shí)用”的基本思想，建立了新一代GPS標準體系。新一代GPS從系統規范的角度統籌考慮，根據從產(chǎn)品功能(function)要求、規范(specification)設計到檢驗/認證(verification)的整個(gè)過(guò)程，拓展了線(xiàn)性尺寸的規范和定義。ISO14450給出了關(guān)于線(xiàn)性尺寸的定義，尺寸定義分為默認定義和特殊定義兩種。尺寸類(lèi)型主要有局部尺寸、全局尺寸、計算尺寸和統計尺寸。

①局部尺寸(local size)指兩點(diǎn)之間的距離或某一范圍內定義的線(xiàn)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)是對提取要素通過(guò)擬合操作所得到擬合要素的本質(zhì)特征值。擬合操作使用的準則包括最小二乘準則、最大內接準則、最小外接準則。根據擬合操作所使用準則的不同，可以得到最小二乘尺寸、最大內接尺寸、最小外接尺寸。

③計算尺寸(calculated size)指利用數學(xué)計算公式得到的尺寸。數學(xué)計算公式是用來(lái)表達一個(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(cháng)、圓柱面的面積)之間關(guān)系的。

④統計尺寸(rank-order size)指對相同類(lèi)型的一系列局部或計算尺寸使用數學(xué)統計方法獲得的尺寸，包括最大統計尺寸、最小統計尺寸、平均統計尺寸。

新一代GPS充分考慮到實(shí)際的需要，對線(xiàn)性尺寸的分類(lèi)更具體、更全面。在規范設計階段，根據各線(xiàn)性尺寸類(lèi)型的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，考慮工件的功能和特征要求，規范設計不同的尺寸類(lèi)型。

1.2 線(xiàn)性尺寸的圖樣表達規范

新一代GPS線(xiàn)性尺寸的缺省定義是兩點(diǎn)尺寸，擬合操作的缺省準則是最小二乘準則。各尺寸類(lèi)型的標注代號如表1所列。

當默認定義不能滿(mǎn)足產(chǎn)品的功能和特征要求時(shí)，需要在產(chǎn)品圖紙中標注應用于尺寸要素的尺寸類(lèi)型，圖樣標注如圖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，圖樣標注如圖2所示。

2 基于嵌入式技術(shù)的線(xiàn)性尺寸查詢(xún)及標注

嵌入式系統可以稱(chēng)為后PC時(shí)代和后網(wǎng)絡(luò )的新型技術(shù)。與傳統的通用計算機和數字產(chǎn)品相比，基于嵌入式智能化的精度設計系統具有集成度高、軟件執行速度快、運行速度快、人機界面的控制和設計十分靈活等優(yōu)點(diǎn)。

2. 1 線(xiàn)性尺寸公差信息查詢(xún)及管理技術(shù)

基于新一代GPS的線(xiàn)性尺寸查詢(xún)及標注系統在設計時(shí)，要查詢(xún)大量信息。單獨在程序中一一編寫(xiě)，不僅工作繁瑣，而且會(huì )造成程序內容過(guò)多，因此可以通過(guò)建立數據庫，方便對其管理。

目前，WinCE系統下比較常用的嵌入式數據庫為SQLCE。SQLCE數據庫全稱(chēng)為Microsoft SQL 2000 Windows CE Edition，是微軟推出的適于移動(dòng)設備(手機、平板電腦等)上的小型數據庫，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。系統采用SQLCE建立一個(gè)小型的嵌入式數據庫管理系統。數據庫基本語(yǔ)句包括創(chuàng )建數據表Create、插入數據Insert、修改數據Update、刪除數據Delete、查詢(xún)數據Select等基本數據操作語(yǔ)句。

在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境中實(shí)現數據庫調用的具體過(guò)程為：首先，在編寫(xiě)C#程序中進(jìn)行數據庫的調用時(shí)，要在所創(chuàng )建的WinCE智能設備項目中添加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)行數據庫的調用。

在本設計中，將組建好的數據庫存入計算機某一位置，在使用C#編寫(xiě)程序時(shí)，將數據庫調用出來(lái)即可。調用數據庫的程序為：

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

調用完數據庫之后，在程序段中編寫(xiě)dr.Close();conn.Close()，完成數據庫的調用，關(guān)閉數據庫。

2.2 新一代GPS標準下線(xiàn)性尺寸查詢(xún)及標注

本系統是在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境下用C#語(yǔ)言編寫(xiě)開(kāi)發(fā)的嵌入式系統。C#相對C++來(lái)說(shuō)，在嵌入式系統的界面和多窗口設計方面有著(zhù)很大優(yōu)勢。用C#設計的界面比用C++設計的界面更加美觀(guān)、簡(jiǎn)潔和方便。但是，在Microsoft Visual StLtdio 2008環(huán)境中的WinCE，只是設備中控件的屬性比較簡(jiǎn)單，并不能完成豐富的界面設計。為了美化用戶(hù)的操作界面，需要在創(chuàng )建的項目中添加OpenNETCF.Windiws.Forms.dll引用，可以對用戶(hù)控件的屬性和方法作較大補充。系統的主界面如圖3所示。