面向現代化制造的CAD集成研究

王立新，楊繼超

WANG Li-xin, YANG Ji-chao

（鄭州大學 機械工程學院 ，鄭州 450001）

面向現代化制造的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 機械工程學院 ，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。經實例驗證，該功能的開發，可以很好保證圖形尺寸的準確性、極大提高數控編程的效率。

AutoCAD；二次開發；.NET API

0 引言

AutoCAD計算機輔助設計軟件被廣泛應用于機械、電子、船舶、建筑、航空、服裝行業。AutoCAD的強大優勢在于開放的體系結構。不同的用戶在使用這個通用平臺過程中，可以根據自身使用情況和行業特點進行二次開發和定制。

現代加工制造業中，CAD/CAM一體化技術的發展，數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圖形數據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，單憑工程設計人員的肉眼和直覺，很難被檢測出來。這些缺乏預處理的AutoCAD數據，如果直接導入數控機床，并以此為基準，來進行加工數控編程，很容易產生誤差甚至是廢品，這給生產帶來極大的浪費和損失。傳統的AutoCAD數據人工校對手段效率低下，檢查難以徹底。借助對AutoCAD二次開發，利用計算機對數據進行前處理，提高數據的準確度，為下一步NC編程提供可靠的數據，非常有必要。

1 AutoCAD.NET API二次開發技術

從AutoCAD2006開始，Autodesk公司開始部分使用.NET對其軟件進行開發，改變以往完全使用非托管C++的做法。基于.NET平臺的開發語言有C#、VB.NET和托管C++等。本次研究以C#為手段，對AutoCAD進行開發。使用.NET對AutoCAD進行二次開發，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數據庫服務和DWG文件操作，acmgd.dll包含ObjectARX托管類，與AutoCAD應用程序有相關聯。

圖1 .Net Framework 結構

2 設計方案

2.1 AutoCAD數據庫操作

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

圖2 AutoCAD數據庫的構成

獲得當前圖形數據庫：

在.NET開發中，有關于數據的操作是通過“事務處理”來進行。AutoCAD中事務管理器TransactionManager來控制程序所以事務。通過數據庫Database.TransactionManager獲取事務管理器。方法StartTransaction（）開始一個事務，Commit（）提交事務，方法Abort（）放棄一個事務。

2.2 AutoCAD實體訪問方法

實體（Entity）是具有圖形表示的數據庫對象，包括直線、圓、文本、樣條曲線和橢圓等。AutoCAD數據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計，圖紙空間創建最終的打印布局。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聯情況，分為關聯（associated）和非關聯（non associate）。程序首先遍歷AutoCAD中數據庫中所有標注，當發現與實體關聯時，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字，與實體實際參數進行比對。當遇到非關聯標注時，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域，b點必定在某個方框區域內，先檢測框1的區域，如果其中沒有實體端點，繼續尋找框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，依次循環進行，找出b點坐標（xb，yb）。按上述方法，繼續找出c點坐標（xc，yc）。計算出實體的實際尺寸：

圖4 a點區域

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 錯誤標注警告設置

當程序檢測到標注錯誤時，發出警告來提示設計者。在此次研究中，當程序發現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。本程序為了更好的與AutoCAD進行整合，將以主菜單的形式呈現在AutoCAD中。本程序經過編譯后，成為一個類庫，在AutoCAD運行的程序中調用。此時在AutoCAD主菜單中多了一個“開發控件”項。在“開發控件”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聯性，按照關聯與否，判斷標注的準確性。本例是一個零件的三視圖，當程序檢測完圖形后，程序檢測出信息為：實體種類為3種，分別為：直線、圓和弧；當前的AutoCAD數據庫中，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 程序執行

圖7 彈出信息框

4 結論

AutoCAD廣泛應用于平面設計，它作為一個開放的計算機輔助設計平臺，為用戶后期的二次開發提供了強大的支持。本文通過對二次開發，對AutoCAD數據進行預處理，使AutoCAD數據更加可靠、準確，實現了CAD的人工智能化。通過實例的應用，證明該程序的可靠和準確性。

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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

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

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