新一代GPS的線性尺寸查詢及標注系統(tǒng)設計

摘要：為解決線性尺寸標注不符合新一代產(chǎn)品幾何技術規(guī)范(GPS)標準的問題，加快新一代產(chǎn)品幾何技術規(guī)范標準體系的推廣使用，基于WinCE的嵌入式技術開發(fā)了新一代GPS的線性尺寸查詢及標注系統(tǒng)。系統(tǒng)中的公差原則及要求的設計，能夠?qū)崿F(xiàn)零件尺寸公差的自動化設計和查詢，實現(xiàn)了線性尺寸設計的規(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、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(guī)范，這必然會導致定義不明確，規(guī)范不到位，加工、測量隨意性大等問題。新一代GPS中關于線性尺寸的規(guī)范(ISO14405)則要求設計師應根據(jù)產(chǎn)品的功能要求，給出一整套的從加工、測量到評定的規(guī)范和方法。實現(xiàn)產(chǎn)品從功能要求、規(guī)范設計到計量認證的有機統(tǒng)一，明確清晰。

目前國內(nèi)對于新一代產(chǎn)品幾何技術規(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)平臺建立了幾何精度查詢系統(tǒng)，實現(xiàn)了幾何精度的智能化設計和查詢，對于線性尺寸智能化的設計有著十分重要的推進作用。

本文基于新一代GPS對線性尺寸的規(guī)范，以Microsoft VisuaI Studio 2008為開發(fā)平臺，采用嵌入式技術以及數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)了基于新一代GPS的線性尺寸查詢及標注應用系統(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、實用”的基本思想，建立了新一代GPS標準體系。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)設計到檢驗/認證(verification)的整個過程，拓展了線性尺寸的規(guī)范和定義。ISO14450給出了關于線性尺寸的定義，尺寸定義分為默認定義和特殊定義兩種。尺寸類型主要有局部尺寸、全局尺寸、計算尺寸和統(tǒng)計尺寸。

①局部尺寸(local size)指兩點之間的距離或某一范圍內(nèi)定義的線性尺寸，包括兩點尺寸、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(nèi)接準則、最小外接準則。根據(jù)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(nèi)接尺寸、最小外接尺寸。

③計算尺寸(calculated size)指利用數(shù)學計算公式得到的尺寸。數(shù)學計算公式是用來表達一個要素的本質(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、圓柱面的面積)之間關系的。

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

新一代GPS充分考慮到實際的需要，對線性尺寸的分類更具體、更全面。在規(guī)范設計階段，根據(jù)各線性尺寸類型的特點及適用場合，考慮工件的功能和特征要求，規(guī)范設計不同的尺寸類型。

1.2 線性尺寸的圖樣表達規(guī)范

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

當默認定義不能滿足產(chǎn)品的功能和特征要求時，需要在產(chǎn)品圖紙中標注應用于尺寸要素的尺寸類型，圖樣標注如圖1所示。在有些情況下，要求必須同時控制極限尺寸和最大形狀誤差，此時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 基于嵌入式技術的線性尺寸查詢及標注

嵌入式系統(tǒng)可以稱為后PC時代和后網(wǎng)絡的新型技術。與傳統(tǒng)的通用計算機和數(shù)字產(chǎn)品相比，基于嵌入式智能化的精度設計系統(tǒng)具有集成度高、軟件執(zhí)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。

2. 1 線性尺寸公差信息查詢及管理技術

基于新一代GPS的線性尺寸查詢及標注系統(tǒng)在設計時，要查詢大量信息。單獨在程序中一一編寫，不僅工作繁瑣，而且會造成程序內(nèi)容過多，因此可以通過建立數(shù)據(jù)庫，方便對其管理。

目前，WinCE系統(tǒng)下比較常用的嵌入式數(shù)據(jù)庫為SQLCE。SQLCE數(shù)據(jù)庫全稱為Microsoft SQL 2000 Windows CE Edition，是微軟推出的適于移動設備(手機、平板電腦等)上的小型數(shù)據(jù)庫，是SQL Server的精簡產(chǎn)品，可以支持WinCE，也可以在普通Windows中使用。系統(tǒng)采用SQLCE建立一個小型的嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫基本語句包括創(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)操作語句。

在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫調(diào)用的具體過程為：首先，在編寫C#程序中進行數(shù)據(jù)庫的調(diào)用時，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，之后即可進行數(shù)據(jù)庫的調(diào)用。

在本設計中，將組建好的數(shù)據(jù)庫存入計算機某一位置，在使用C#編寫程序時，將數(shù)據(jù)庫調(diào)用出來即可。調(diào)用數(shù)據(jù)庫的程序為：

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

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

2.2 新一代GPS標準下線性尺寸查詢及標注

本系統(tǒng)是在Microsoft Visual Studio 2008環(huán)境下用C#語言編寫開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)。C#相對C++來說，在嵌入式系統(tǒng)的界面和多窗口設計方面有著很大優(yōu)勢。用C#設計的界面比用C++設計的界面更加美觀、簡潔和方便。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單，并不能完成豐富的界面設計。為了美化用戶的操作界面，需要在創(chuàng)建的項目中添加OpenNETCF.Windiws.Forms.dll引用，可以對用戶控件的屬性和方法作較大補充。系統(tǒng)的主界面如圖3所示。