CATIA的DMU空间分析模块可以进行设计的有效性评价，
。它提供丰富的空间分析手段，包括产品干涉检查、剖面分析和3D几何尺寸比较等。它可以进行碰撞、间隙及接触等计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。它能够处理电子样机审核及产品总成过程中经常遇到的问题，能够对产品的整个生命周期（从设计到维护）进行考察。DMU空间分析能够处理任何规模的电子样车，它适用于从日用工具到重型机械行业的各种企业。X.1 相关的图标菜单CATIA V5的空间分析模块由一个图标菜单组成：空间分析(DMU Space Analysis)Clash: 干涉检查Sectioning: 剖面观察器Distance and Band Analysis: 距离与自定义区域分析Compare Products: 产品比较Measure Between: 测量距离和角度Measure Item: 单项测量Arc through Three Points: 测量过三点的圆弧Measure Inertia: 测量惯量3D Annotation: 三维注释Create an Annotated View: 建立注释视图Managing Annotated Views:
管理注释视图Groups: 定义产品组x.2 空间分析模块的环境参数设定在开始使用CATIA V5的空间分析模块前，我们可以根据自身的习惯特点，合理地设定其环境参数。在菜单栏中使用下拉菜单ToolsàOptionàDigital Mockup打开DMU Space Analysis的环境参数设定界面，在此窗口中有六个标签，分别对应不同的参数设定。x.2.1 干涉检查设置(DMU Clash)该设置针对Clash命令，允许设置以下内容：Retrieve Information：得到干涉的结果From previous computation：从前一个计算得到分析结果From PDM(UNIX only with ENOVIAVPM)：从PDM中得到分析结果(在UNIX系统下是ENOVIA VPM)None：（缺省）无比较Results Window /Automatically open：当进行干涉检查时自动打开结果显示窗口Display in Results box：设置缺省的显示条目list by conflict：冲突列表list by product：产品列表First line automatically selected：（缺省）自动选择冲突列表或产品列表的第一行Type of Computation：设置冲突的缺省类型和缺省的安全距离During Initial Computation：计算并显示所有冲突的深度和最小距离x.2.2 干涉检查细节设置(DMU Clash – Detailed Computation)该设置针对Clash命令，允许设置以下内容：Level of Detail：设置细节的级别Element：（缺省）让用户全面地工作于产品级别，直到查明有关的元素。Product：仅仅得到产品级别的信息。注意：只有设置成Element，才能得到详细的分析结果。Clash Result：指定干涉检查结果的显示图形Curve：计算干涉并显示成红色的相交曲线None：不生产红色的相交曲线Contact & Clearance Result：指定接触和安全距离分析结果的显示图形Triangle：当产品之间是接触关系，或者是在指定的安全距离以内时，分别地进行计算并显示成黄色和绿色三角形注意：三角形显示可能会降低性能。Surface：当产品之间是接触关系，或者是在指定的安全距离以内时，分别地进行计算并显示成黄色和绿色三角形针对该选项，用户必须设置精度。该精度值定义为分析结果的所有显示三角形的最长边的最大值。分析结果通常显示为黄色和绿色曲面。None：不生产显示三角形或曲面Numeric Result：Penetration depth or minimum distance：显示干涉的最大深度和最小的安全距离None：不显示干涉的最大深度和最小的安全距离x.2.3 干涉检查渗透模式设置(DMU Clash – Penetration)Mode of Penetration：设置所计算的干涉值的模式Element：（缺省）该模式中，干涉深度是指沿着干涉方向上的可视相交区域的深度，并显示其最大值注意：不能使用该计算结果来移动产品以避免干涉。Product：使用该模式，显示的数值（带方向）是指将产品沿着指定方向移动该数值大小的距离（最小）就可以避免干涉的产生x.2.4 干涉检查输出设置(DMU Clash – Publish)该选项可以设置XML格式文件的输出：Default path：设置XML格式文件的默认输出位置Style. sheet：设置输出文件的风格面板Browser automatically opened：当干涉结果输出后，自动打开一个浏览器并显示结果x.2.5 剖面观察器设置(DMU Sectioning)Section Planes：设置截平面的缺省设置Default color：设置截平面的缺省颜色Normal X, Y, Z：指定截平面的法向与绝对坐标系的X、Y、Z轴中哪个方向一致Origin：指定截平面的中心位置是绝对零点，或者是所选择产品的中心Hide the plane in the No Show space：将截平面放置在隐藏空间（若不选取该选项，则剖切平面放置在显示空间）Automatic computation of the result：修改截平面设置时自动更新显示Section Grid：设置截平面的二维视图的网格设置Absolute Mode：网格按照绝对坐标系统显示Relative Mode：设置网格中心位置在剖切平面的中点Style：设置网格显示为直线或交点Automatic filtering：选择后，在缩放时自动调整显示的网格Steps：设置网格的相邻两根直线的距离，缺省值为100，单位为当前单位Results Window：设置分析窗口的缺省选项Automatically open：选择剖面观察器命令时自动显示分析窗口Always 2D view：总是在分析窗口中显示截面的二维视图Automatically reframe.:当在作图区操作剖切平面时，自动在分析窗口和预览窗口中匹配显示结果Section fill：在分析窗口中填充截面x.2.6 距离分析设置(DMU Distance)该选项针对Distance and Band Analysis命令，可以进行以下设置Results Window/ Automatically open:自动显示分析窗口XML Publish Default Directory：设置XML格式文件的输出（只针对连接面分析命令）Default path：设置XML格式文件的默认输出位置Style. sheet：设置输出文件的风格面板Browser automatically opened：当结果输出后，自动打开一个浏览器并显示结果x.3 空间分析命令详解本节将详细地介绍数字化电子样机模块的相关功能。x.3.1 干涉检查(Clash)在用CATIA V5进行装配设计后，我们必须进行干涉检查，以保证各元件设计的合理性。一、干涉检测1．从菜单栏中选择InsertàClash，或者单击图标，出现“Check Clash”对话框，相应地，在结构树上出现Interference条目。2．这时，我们可以定制分析的名称，并通过Type的下拉式菜单选择需要分析的冲突的类型：Contact + Clash：分析接触和干涉Clearance + Contact + Clash：分析产品之间是否离开指定的距离Authorized penetration：指定一个富余的干涉距离，分析各个产品在该距离之内的干涉情况。这种分析类型主要应用于柔性产品，如电缆、接头等。3．我们还可以通过第二个下拉式菜单选择分析的类型：Inside one selection：在一个指定的元件中，检测该元件的每一个产品之间的关系Selection against all：检测某个指定的元件中的每一个产品与整个文档中的所有其它产品之间的关系Between all components：（缺省）检测每一个产品与整个文档中其它产品之间的关系Between two selections：检测第一个元件中的每一个产品与第二个元件中的每一个产品之间的关系4．除了在第3步中选择Between all components外，我们必须指定检测的产品。5．单击Apply，执行检测。二、检测结果说明1. Clash Tool工具栏中的菜单都被激活了：在另一个窗口中显示干涉检查结果重新构造干涉检查显示窗口的大小将分析结构输出2. Check Clash对话框扩展为下图，显示检测结果：图中状态灯显示红色，并指出有4处冲突，包括2处接触，2处在指定距离以内。其状态灯通常会用三个图标表示：：至少有一处相关的冲突：没有相关的冲突，但是至少有一处冲突没有被检测出：没有任何冲突而检测结果会用以下三种方式显示：List by Conflict：（缺省）按照每行一个冲突显示List by Product：按照产品显示，这时可能行数会多于产品数（因为有些产品可能会有多个冲突）Matrix：用矩阵的形式显示冲突 我们还可以用过滤器(Filter)来定制分析结果：Type of interference：冲突的种类 冲突，接触，在指定距离以内Value：根据冲突值设置过滤器 不设定关于冲突值的过滤器，按照递增关系，按照递减关系Status：按照冲突的状态设置过滤器 所有状态，没有检测，有关的，无关的 注：如果不在Check Clash窗口中选择具体的冲突项，所有的冲突项都显示为“没有检测”；检测以后的冲突有可能是有关或无关的。Info (available when comparing results)：没有相关的冲突，但是至少有一处冲突没有被检测出对于设置的过滤器，一定要单击Apply filters来更新显示结果。如果要对某些冲突加上注释，我们可以单击该冲突的comment区域，添加注解。3. 在分析预览窗口中，我们可以看到用不同颜色表示的分析情况，缺省状态下如图：Clash：红色相交曲线Contact：黄色三角形Clearance：绿色三角形三、更加详细的分析结果用List by Product来显示分析结果，然后单击按钮，得到更详细的结果。我们先介绍显示过滤器(Visualization):All products：显示所有产品之间的检测结果Product：显示与当前冲突有关的产品Element：显示与当前冲突有关的元素Show / Show：（下拉式）显示，隐藏或用暗颜色的几何体来替代与冲突有关的两个产品All cases：（下拉式）选择自己需要的图形表示法，包括所有的图例，没有图例，最少的图例三种在列表中双击VALVE，我们可以看到，在“Product”模式下，VALVE和BODY1，BODY2，LOCK，TRIGGER四个产品之间检测出有冲突，我们可以用Previous和Next在冲突之间转换。针对每一个冲突，在Detailed Results窗口中可以看到详细的分析结果（如果是干涉，则显示干涉渗透的方向）。我们可以转换到Element模式下：在Detailed Results窗口中显示了各个冲突的具体元素。单击Deselect按钮，去除当前选择的项目。四、输出分析结果1. 单击图标，出现Save As对话框;2. 设置输出文件类型（缺省为XML文件类型）；3. 指定保存路径；4. 输入文件名；5.单击Save保存文件。x.3.2 剖面观察器(Sectioning)在CATIA V5中，我们还可以通过剖面观察器来分析装配中各个组成元件之间的关系。下面我们来详细地介绍剖面观察器。一、生成截平面从菜单栏中选择InsertàSectioning，或者直接单击图标，激活剖面观察器命令，系统自动运用生产单截面的命令，出现Sectioning Definition对话框和Preview窗口，相应地，在结构树上出现Sections条目，并且自动生产一个平面。该平面为主平面。在Sectioning Definition窗口中单击Name，可以指定剖面观察器的名称。如果没有预先进行选择，生成的平面将对所有显示的元件进行截面分析；如果预先选择了某些元件，生成的平面只对已选择的元件进行截面分析。也可以单击Selection，重新选择需要进行截面分析的元件。在缺省状态下，自动生成的平面通过已选择的元件的几何中心并平行于绝对坐标系中的YZ平面。该平面有边界和自己的坐标系统，U、V和W代表三个轴，W轴表示平面的法向，边界轮廓显示为红线。单击OK退出剖面观察器。我们可以通过该截平面的属性对话框(Properties)来更改名称、颜色、线型、大小等属性。二、操作截平面1. 粗略地定义截平面的大小并进行移动、旋转等操作：a) 定义大小 b) 移动 c) 旋转a) 将鼠标移动到平面的边界上，拖动指示箭头，定义平面的大小；b) 将鼠标移动到平面中，拖动指示箭头，平行移动平面的位置；c) 将鼠标移动到平面的坐标轴或坐标系边界上，拖动指示箭头，绕坐标轴旋转平面，
《
CATIA运动仿真DMU空间分析》(
https://www.unjs.com)。我们注意到，当我们操作截平面时，预览窗口中的截面显示会相应变化。2. 精确地定义截平面。在Sectioning Definition窗口中选择X、Y、Z，可以定义剖切平面的法向（W轴）沿着哪一条绝对坐标轴。要使剖切平面的法向反向，可以在作图区双击W轴，或者在Sectioning Definition窗口中单击图标。图标用来编辑截平面的位置和大小：X、Y、Z代表截平面的中心点坐标在绝对坐标系中的数值。Width、Height表示截平面的宽度（V向）和高度（U向），Thickness表示在使用剖切薄片和剖切盒子功能时两个截平面之间的距离。Translations功能可以让截平面沿着U、V、W方向移动指定的距离。Rotations功能可以让截平面绕着U、V、W轴旋转指定的角度。如果某一步操作有误，可以使用Undo Last Move/Redo Last Move来撤销、重做最后一步操作。3. 图标用来恢复截平面到初始位置。4. 图标用来指定截平面的法向沿着所选择的几何元素的切矢方向。系统能自动捕捉回转体的旋转轴作为截平面的法向，可以按住Ctrl键来关闭这种自动捕捉功能。该功能还可以使截平面沿着曲线、边界或曲面移动：选取目标元素，单击，再按住Ctrl键，沿着目标元素移动光标，则截平面随光标移动而移动，预览窗口中出现相应的截面形状。三、生成双截面在Sectioning Definition对话框中的下拉命令中选择图标，建立双截面。在预览窗口中自动更新截面图形。后生成的平面为副平面，平行于主平面，两平面的边界轮廓都显示为红色。当鼠标放置在副平面的边界上时可以通过移动鼠标来更改两平面间的距离(Thickness)。四、生成盒状剖切在Sectioning Definition对话框中的下拉命令中选择图标，生成盒状剖切。在预览窗口中自动更新截面图形。剖切盒子的边界轮廓用红色线条表示。同样，我们可以通过拖动边界和盒子的六个面的方法来改变其主、副平面大小和两平面之间的距离(Thickness)。该命令可以指定需要剖切分析的部位的大小。五、生成三维断面在Sectioning Definition对话框中的下拉命令中选择图标，在作图区生成三维断面。该命令去除截平面法向反方向的部分，但系统也会自动调整截平面的法向以方便当前视图。在截取工具不同时，会出现不同的效果： 双截面 盒状剖切六、冻结断面形状有时我们需要将作图区和预览区的截面形状固定住，以作为一个截面操作的历史，我们可以单击图标，这时，不管在作图区怎样操作截平面，在以上三个窗口中显示的图形都不变。七、截面的二维视图单击图标生成一个单独的截面二维视图，该视图窗口自动地和主文档窗口竖直平铺，并通过一个前视图来显示截面形状。在视图中单击鼠标右键，弹出快捷选项，如图：和：将截面形状绕水平轴/竖直轴翻转180°和：将截面形状绕原点逆时针/顺时针旋转90° 将图形放置在合适位置后，可以通过以下渲染方式表现截面图：在二维视图中是否填充截面（缺省状态为填充截面）在二维视图中是否显示网格编辑二维视图中显示的网格在Edit Grid对话框中，各个选项的意义如下：Mode：定义截面的二维视图的原点是绝对坐标原点还是所选择的元件的几何中心Style：定义网格是用直线表示还是用短的相交直线表示Steps：定义网格的步距 Automatic filtering：在二维视图窗口中缩放图形时，自动调整网格的显示级别 Defaults：使用缺省的步距设置注意：即使自定义了网格的步距，当退出二维视图窗口后，再次进入二维视图窗口或修改以前生成的二维视图时，系统会以缺省的设置步距来显示视图。在网格线上单击鼠标右键，弹出快捷选项，如图：Coordinates：在网格线的交点上显示坐标值Clean All：清除坐标值在二维视图中我们也可以检测干涉情况：在Sectioning Definition对话框中单击图标，在二维视图中将高亮显示干涉情况（见右图）。八、注释在二维视图中我们可以对截面形状的最小距离、角度等属性进行测量并将测量结果当作注释放置在视图中。我们也可以单击三维注释图标在二维视图中添加文字注释。九、保存二维视图1. 使用捕捉命令激活需要输出的窗口，在菜单栏中选择下拉菜单ToolàImageàCapture，在Capture工具栏选择矢量模式，再选择保存，可以将截面形状保存为各种CGM格式的文档。2. 使用输出命令在Sectioning Definition对话框中选择，显示Save As对话框，指定保存路径和文件名，选择一种文件格式，单击Save完成输出。CATPart：CATIA V5的三维数据格式CATDrawing：CATIA V5的二维数据格式dxf/ dwg：DXF/DWG数据格式igs：IGES数据格式model：CATIA V4的数据格式stp：STEP数据格式wrl：虚拟现实建模语言(VRML)十、自动更新二维视图在Sectioning Definition对话框中单击自动更新命令，选择OK退出。当我们在作图区用罗盘移动某元件时，其与截平面的相交形状自动在三维图形中进行更新。取消该命令，只需再次单击。打开自动更新 关闭自动更新十一、使用弹出菜单当建立一个剖面观察器后，在结构树上选择Sections条目，单击鼠标右键，激活弹出菜单。Definition…：更改所选择的section的设置Update the section：手动地更新所选择的sectionActivate/Deactivate the auto-update：激活/关闭自动更新设置Activate/Deactivate the section cut：激活/关闭三维断面Export the section(s)：保存二维视图Select the product(s)：在结构树上高亮显示与该section相关联的元件。x.3.3 距离与自定义区域分析一、简介在装配环境中，为了保证设计的精准度，CATIA V5的电子样机的空间分析模块提供了距离与自定义区域分析命令，可以测量两个元件之间的最小距离和沿坐标轴X、Y、Z方向的距离。我们也可以计算并显示两个元件在给定的区域之间的部分。例如，我们需要知道是否有足够的空间来安置方向盘（非红区域），同时也要确定当手放置在方向盘上时可以触摸到哪些物体（绿色区域）。A的绿色区域是指其中的所有点到B的距离都在用户定义的范围内。A的红色区域是指其中的所有点到B的距离都小于用户指定的最小距离。距离分析命令可以和其它的空间分析命令结合起来使用。例如，可以直接在距离分析结果窗口中单击剖面观察器命令，生成的截平面平行于最小距离的方向，中心位于该测量距离的中点，并且还可以使用各种操作截平面的方法来移动、旋转、定位该截平面。二、测量最小距离和沿坐标轴X、Y、Z方向的距离从菜单栏中选择InsertàDistance and Band Analysis，或者直接单击图标，出现Edit Distance and Band Analysis对话框。Type的第一个下拉菜单中可以选择测量的方式：Minimum：（缺省）最小距离Along X：沿X轴Along Y：沿Y轴Along Z：沿Z轴Band Analysis：自定义区域从Type的第二个下拉菜单中指定计算类型：Inside one selection：（缺省）在所选择的元件中，计算该元件的各个产品与其它产品之间的关系Between two selections：计算第一个元件中的各个产品与第二个元件中的各个产品之间的关系Selection against all：计算所选择的元件中的各个产品与总装配中的所有其它产品之间的关系注意：1. 在选择的元件中，其结构树上的所有子装配都参与计算；2. 单击Selection 1窗口，该窗口变成深蓝色，其所选择的元件高亮显示；3. 可以多选；4. 要想取消已选择的元件，只需在结构树或作图区再次单击该元件即可。现在我们使用Minimum、Between two selections模式，并选择两个元件，单击Apply，出现分析预览窗口，原来的Edit Distance and Band Analysis对话框也扩展为下图。在Results中，系统给出了最小距离及其矢量，和起始、中止点的坐标值。单击图标生成一个单独的视图表示分析结果，该窗口自动地和主文档窗口竖直平铺。或者选择Along Z，分析两个元件之间的Z向最小距离。单击OK，结束命令。相应地，在结构树上出现Distance条目。三、自定义区域分析在Edit Distance and Band Analysis对话框中选择测量方式为Band analysis，单击Apply，扩展该对话框如下，并显示分析结果。如果有必要，也可以指定测量精度Accuracy。该精度值定义为分析结果的所有显示三角形的最长边的最大值。值越小，精度越高。我们也可以使用Visualization Filters来设置绿色和红色曲面是显示、隐藏还是透明状态。设置完后，需要单击Apply Filters应用过滤器。Products的下拉菜单可以设置所选择的元件是否显示、隐藏或透明。但此菜单只针对分析结果窗口中的显示情况。在单击OK完成分析后，同样地在结构树上出现Distance的条目。四、输出分析结果Edit Distance and Band Analysis窗口中的命令可以将分析结果输出成以下格式：model：CATIA V4的数据格式cgr：CGR格式wrl：虚拟现实建模语言(VRML)xml：XML格式x.3.4 产品比较CATIA V5的空间分析模块还提供产品比较功能，可以比较两个零件或两个装配之间的不同，并确定哪些部位去除或增加了材料。该功能主要应用于设计过程的不同阶段和对某一产品作内部或外部（客户要求）修改时，可以比较装配或零件的不同之处。一、可视比较模式(Visual Compare)1. 从菜单栏中选择InsertàCompare Products，或者直接单击图标，出现Compare Products对话框。该命令提供两种比较模式：Geometric Comparison：装配或零件间的不同点用立方体来表示，并用两个窗口分别显示增加和去除材料。Visual Comparison：（缺省）比较关系完全可视，并出现一个分析结果窗口。Visual模式提供更快更好的比较，主要表现在：a) 比较的时间和分析结果窗口的大小成正比；b) 分析结果窗口完全用象素表示，可以通过缩放来获得更好的显示。在以上的比较模式中，我们可以指定参考坐标系：（缺省）绝对坐标系Use local axis systems：使用局部坐标系2. 选择需要比较的元件。注：需要比较的元件（装配或零件）一定要在同一个总装配中。并且，产品比较功能不支持多选。3. 单击Preview，执行可视比较，出现分析结果窗口：黄色：共有的部分绿色：去除材料部分红色：增加材料部分4. 也可以通过滑动条来设置比较精度：比较精度与两个相比较的产品之间的改变部位的最小距离相协调。值越大，显示图形越简单。可以见到，将比较精度调到10后，绿色部位不再被认为是不同的。比较精度的缺省值是0.4，推荐不要更改该设置。注：可视比较模式不能保存比较结果。二、几何比较模式(Geometric Compare)5. 针对以上例子，选择几何比较模式。6. 设置计算精度（缺省为5mm）。计算精度决定了用来表示增加或去除材料的立方体的尺寸。较小的值将减慢计算速度，但能获得更精确的分析。7. 设置显示精度。我们也可以设置显示精度，将计算结果的粗糙的显示转变为较好的图像显示。显示精度的缺省值等于计算精度的值。8. 从Type的下拉菜单中选择比较的类型：Added + removed：（缺省）计算材料的增加和去除Added：只计算材料的增加Removed：只计算材料的去除9. 单击Preview执行几何比较显示精度＝20mm显示精度＝5mm10. 我们可以将显示立方体保存为CGR、VRML或WRL格式文件，如果有DMU优化器模块的license，还可以保存为3DMAP格式文件。3DMAP格式文件可以插入到一个装配中，或者插入到DMU的空间分析和漫游器的命令中。三、使用局部坐标系我们将下面的两个零件插入到同一个装配中，它们在绝对坐标系中位置不同，但两零件相对于各自的局部坐标系位置一致。这时，我们需要用到局部坐标系的选项。x.3.5 测量距离和角度参见第一章。x.3.6 单项测量参见第一章。x.3.7 测量过三点的圆弧我们还可以测量通过三点的圆弧的长度、半径和角度。具体的操作步骤如下：1. 从菜单栏中选择AnalyzeàArc through Three Points，或者直接单击图标，出现Measure Arc Section对话框:Keep Measure：将当前和以后的测量结果作为三维注释保留在作图区，双击已经存在的测量结果可以编辑该对象。2. 选择沿着曲线或弧线的三个点，生成一个圆弧，其长度、角度、半（直）径和圆心点都自动显示。在选择点时，鼠标指针的形状表示了当前所在的选择的阶段。当鼠标指向某对象时，鼠标指针高亮显示，并且当移动到某边界时，该边界（不是曲面）也高亮显示。Measure Arc Section对话框的内容也自动更新：3. 如果有必要，也可以拖动半径标注线和测量数值的位置。4. 我们可以随时通过Customize来定制需要测量的项目：5. 单击OK，完成测量。