王立新，楊繼超

WANG Li-xin, YANG Ji-chao

（鄭州大學(xué) 機械工程學(xué)院 ，鄭州 450001）

面向現(xiàn)代化制造的CAD集成研究

Reasearch of integrated CAD system for manufacturer

王立新，楊繼超

WANG Li-xin, YANG Ji-chao

（鄭州大學(xué) 機械工程學(xué)院 ，鄭州 450001）

針對NC編程過程中，DWG格式文件中標注尺寸不能完全真實反映出圖形的實際尺寸問題，本文通過對AutoCAD進行二次開發(fā)和研究，探索了如何自動判斷實際尺寸和標注尺寸差異，定制出圖形標注尺寸校對功能，保證DWG文件中圖形標注的準確和一致性。經(jīng)實例驗證，該功能的開發(fā)，可以很好保證圖形尺寸的準確性、極大提高數(shù)控編程的效率。

AutoCAD；二次開發(fā)；.NET API

0 引言

AutoCAD計算機輔助設(shè)計軟件被廣泛應(yīng)用于機械、電子、船舶、建筑、航空、服裝行業(yè)。AutoCAD的強大優(yōu)勢在于開放的體系結(jié)構(gòu)。不同的用戶在使用這個通用平臺過程中，可以根據(jù)自身使用情況和行業(yè)特點進行二次開發(fā)和定制。

現(xiàn)代加工制造業(yè)中，CAD/CAM一體化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控編程人員希望直接利用AutoCAD圖形,以捕捉點、線的方式進行NC編程。但是，AuotCAD圖形數(shù)據(jù)中的標注尺寸和實際尺寸的準確性和一致性，以往是需要進行人工校對和處理。核對計算機圖形的標注尺寸和計算機圖形實際尺寸時，細微的差別，單憑工程設(shè)計人員的肉眼和直覺，很難被檢測出來。這些缺乏預(yù)處理的AutoCAD數(shù)據(jù)，如果直接導(dǎo)入數(shù)控機床，并以此為基準，來進行加工數(shù)控編程，很容易產(chǎn)生誤差甚至是廢品，這給生產(chǎn)帶來極大的浪費和損失。傳統(tǒng)的AutoCAD數(shù)據(jù)人工校對手段效率低下，檢查難以徹底。借助對AutoCAD二次開發(fā)，利用計算機對數(shù)據(jù)進行前處理，提高數(shù)據(jù)的準確度，為下一步NC編程提供可靠的數(shù)據(jù)，非常有必要。

1 AutoCAD.NET API二次開發(fā)技術(shù)

從AutoCAD2006開始，Autodesk公司開始部分使用.NET對其軟件進行開發(fā)，改變以往完全使用非托管C++的做法?；?NET平臺的開發(fā)語言有C#、VB.NET和托管C++等。本次研究以C#為手段，對AutoCAD進行開發(fā)。使用.NET對AutoCAD進行二次開發(fā)，必須使用AutoCAD.NET托管封裝類，即添加acdbmgd.dll和acmgd.dll程序集引用。acdbmgd包含ObjectDBX托管類，用于AutoCAD數(shù)據(jù)庫服務(wù)和DWG文件操作，acmgd.dll包含ObjectARX托管類，與AutoCAD應(yīng)用程序有相關(guān)聯(lián)。

圖1 .Net Framework 結(jié)構(gòu)

2 設(shè)計方案

2.1 AutoCAD數(shù)據(jù)庫操作

對AutCAD數(shù)據(jù)文件進行自動分析校對，首先要以程序訪問的方式，進入AutoCAD的數(shù)據(jù)內(nèi)部進行操作。AutoCAD數(shù)據(jù)庫是DWG文件在內(nèi)存中的表示，是存儲AutoCAD數(shù)據(jù)庫對象的容器。AutoCAD的數(shù)據(jù)庫對象在數(shù)據(jù)庫中按層次保存，每個數(shù)庫對象，保存在特定的容器中。AutoCAD數(shù)據(jù)庫使用Autodesk.AutoCAD.DatabaseService命名空間中的Database類表示。

圖2 AutoCAD數(shù)據(jù)庫的構(gòu)成

獲得當(dāng)前圖形數(shù)據(jù)庫：

在.NET開發(fā)中，有關(guān)于數(shù)據(jù)的操作是通過“事務(wù)處理”來進行。AutoCAD中事務(wù)管理器TransactionManager來控制程序所以事務(wù)。通過數(shù)據(jù)庫Database.TransactionManager獲取事務(wù)管理器。方法StartTransaction（）開始一個事務(wù)，Commit（）提交事務(wù)，方法Abort（）放棄一個事務(wù)。

2.2 AutoCAD實體訪問方法

實體（Entity）是具有圖形表示的數(shù)據(jù)庫對象，包括直線、圓、文本、樣條曲線和橢圓等。AutoCAD數(shù)據(jù)進行校驗的很重要的一步，是進行AutoCAD實體對象的訪問。AutoCAD實體保存在表記錄BlockTableRecord中，表記錄保存在BlockTable中。在創(chuàng)建AutoCAD時，一般都會存在模型空間和圖紙空間。模型空間在通常情況下用于圖形設(shè)計，圖紙空間創(chuàng)建最終的打印布局。如下所示：

2.3 AutoCAD 標注尺寸判斷

本次研究主要的是對實體的實際尺寸和標注尺寸進行研究。在處理AutoCAD圖形的尺寸的標注，按照實體與標注的關(guān)聯(lián)情況，分為關(guān)聯(lián)（associated）和非關(guān)聯(lián)（non associate）。程序首先遍歷AutoCAD中數(shù)據(jù)庫中所有標注，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與實體關(guān)聯(lián)時，檢測標注是否有被代替，如果有，需要對代替的的字符進行處理，提取代替字符串中的數(shù)字，與實體實際參數(shù)進行比對。當(dāng)遇到非關(guān)聯(lián)標注時，這是程序判斷的難點，也是最需要注意的地方。此時，程序要進行如下步驟的操作：第一，將標注的類型分為直線長度標注、圓直徑或半徑標注、弧長標注、角度標注。如圖3所示，確定標注為直線標注。第二，獲得標注后，可以確定點a的坐標，然后按順序在a點附近收索出點b的坐標。無論是AutoCAD圖形輪廓復(fù)雜情況，均能沿圖形尺寸標注界線點查找出附近標注的點b。

圖3 AutoCAD標注

如圖4所示，將a點按一定精度來劃分區(qū)域，b點必定在某個方框區(qū)域內(nèi)，先檢測框1的區(qū)域，如果其中沒有實體端點，繼續(xù)尋找框2，依次尋找1第一圈（框1到框8），如果存在實體端點端點，停止搜尋，否則搜尋第二圈，依次循環(huán)進行，找出b點坐標（xb，yb）。按上述方法，繼續(xù)找出c點坐標（xc，yc）。計算出實體的實際尺寸：

圖4 a點區(qū)域

如上圖3所示，如果L=17.31，則標注尺寸與實際尺寸相吻合，否則，檢測出標注錯誤，并給予警告提示。

2.4 錯誤標注警告設(shè)置

當(dāng)程序檢測到標注錯誤時，發(fā)出警告來提示設(shè)計者。在此次研究中，當(dāng)程序發(fā)現(xiàn)實體體的實際尺寸與標注尺寸不一致時，有兩種警告提示的解決方案，分別是：

a. 改變實體的顏色。實體顏色，在Autodesk.AutoCAD.Colors.Color類來表示，并且它們都有相應(yīng)的索引，常見的如下：

注：索引0、256分別表示顏色隨塊和隨層。

b. 改變實體線型。在AutoCAD中，線型對象對應(yīng)線型表中一條表記錄，LinetypeTableRecord，在AutoCAD.net API中，通過如下方式來獲取線型記錄：

3 軟件應(yīng)用實例

圖5 下拉式菜單

本軟件使用C#語言，對AuotCAD平臺進行二次開發(fā)。本程序為了更好的與AutoCAD進行整合，將以主菜單的形式呈現(xiàn)在AutoCAD中。本程序經(jīng)過編譯后，成為一個類庫，在AutoCAD運行的程序中調(diào)用。此時在AutoCAD主菜單中多了一個“開發(fā)控件”項。在“開發(fā)控件”的主菜單下，選擇“文件讀取”，自動打開需要校對的AutoCAD文件。如圖5所示，本例打開一幅繪制完成的AutoCAD圖形。

在打開的AutoCAD圖形后，點擊“標注校對”選項，開始文件標注進行校對，如圖6，彈出對話框。程序進行實體遍歷，需要確定其標注的的屬性，首先判斷標注與被標注的實體關(guān)聯(lián)性，按照關(guān)聯(lián)與否，判斷標注的準確性。本例是一個零件的三視圖，當(dāng)程序檢測完圖形后，程序檢測出信息為：實體種類為3種，分別為：直線、圓和?。划?dāng)前的AutoCAD數(shù)據(jù)庫中，建立了7個圖層；在程序明細框中，列出了AutoCAD圖形中所有的標注及標注類型，并且給出了標注錯誤與否的信息。此圖有兩處標注錯誤，分別是標注為15.5的直線和標注為21的圓弧。于此同時，在AutoCAD交互繪圖區(qū)域中，這兩處錯誤的實體，即直線和圓弧，自動改為ACAD_ISO02W100線型，并將顏色標記為黃色。

圖6 程序執(zhí)行

圖7 彈出信息框

4 結(jié)論

AutoCAD廣泛應(yīng)用于平面設(shè)計，它作為一個開放的計算機輔助設(shè)計平臺，為用戶后期的二次開發(fā)提供了強大的支持。本文通過對二次開發(fā)，對AutoCAD數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，使AutoCAD數(shù)據(jù)更加可靠、準確，實現(xiàn)了CAD的人工智能化。通過實例的應(yīng)用，證明該程序的可靠和準確性。

[1] 王立新,黃文良,魏維.計入尺寸公差的虛擬樣機零件生成[J].機械設(shè)計,2004,21(3)：59-60.

[2] 張晉西.Visaul Basic.NET 二次開發(fā)AutoCAD范例精解[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004.

[3] 王鈺.用VBA開發(fā)AutoCAD 2000 應(yīng)用程序[M].北京：人民郵電出版社,1999.

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TP311

A

1009-0134(2010)10(下)-0035-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.10(下).11

2010-01-26

河南省科技攻關(guān)項目（082102240010）；鄭州大學(xué)研究生科學(xué)研究基金項目

王立新（1967 -），男，河南新鄉(xiāng)人，副教授，工學(xué)博士，研究方向為機械系統(tǒng)CAD、仿真與虛擬樣機技術(shù)。