VBA二次開發AutoCAD技術在橋梁工程中的應用

□文 /張海濤

VBA（Visual Basic for Application）是一種面向對象的編程語言，它的基本語法完全繼承于VB，所以具有語法簡單易懂、編程邏輯清晰的特點，非常適合程序的快速開發。VBA的強大優勢在于將VB的編程環境與被開發程序同時運行，利用面向對象編程方法（OOP），在接口的庫中將軟件中的重要部分對象化、參數化，在VBA中直接調用軟件中豐富的對象進行操作以實現編程目的。因此，VBA作為一種通用型語言，能廣泛應用于Windows下的Office系列軟件、AutoCAD等專業商業軟件的二次開發、Windows腳本編程（VBS）等。

AutoCAD是目前應用最為廣泛的交互式計算機輔助繪圖與設計軟件，其優勢在于通用性、多工業標準和開放的體系結構，廣泛應用于土木建筑、裝飾設計、機械工程等領域。雖然AutoCAD功能強大，但在解決一些專業問題，尤其在需要結合設計計算、數據處理、復雜圖形繪制時就會顯得力不從心，這時候在程序基礎上對AutoCAD進行二次開發成為解決上述問題的有效補充手段[1]。AutoCAD常見的二次開發工具包括Auto LISP/Visual LISP、基于ActiveX Automation技術的VB/VBA、采用C++語言的Object ARX技術、基于微軟.Net技術的VB.Net和C#語言開發。這幾種語言各有優劣，具體特點及使用方法可參考相關介紹[2]。相較而言，VBA具有編程簡單、快速開發、運行效率高、功能強大等特點使其擁有不同于其他二次開發工具的特殊優勢，也使其在各專業工程人員中的推廣和繼承具有了生命力。

基于VBA的這些優勢，二次開發技術在橋梁工程中得以廣泛應用[3]。本文對AutoCAD和Excel進行聯合開發，利用Excel獲取CAD圖形數據生成橋梁工程專業計算軟件橋博的腳本，輔助橋博軟件的建模，提高了工作效率。在此基礎上本文著重介紹了包括VBA理論模塊、程序設計方法和關鍵技術，為相關工程的二次開發提供參考。

1 程序設計

1.1 VBA的調用對象

首先，二次開發的操作是基于對AutoCAD提供對象（Object）的操作，這些對象的種類非常豐富并且包含各種屬性（Properties）和方法（Methods）。對象本質上是一種特殊的變量，可以進行定義、賦值、釋放。AutoCAD中的對象按性質可以主要劃分為以下幾種[4]。

1）圖形對象，如直線（Line）、文本（Text）、標注（Dimensions）等。

2）樣式設置對象，如線型（Linetype）、文字樣式（TextStyle）。

3）組織結構，如圖層（Layers）、塊（Blocks）。

4）圖形顯示對象，如視圖（View）和視口（Viewport）。

5）AutoCAD 應 用 程 序 （Application） 和 文 檔（Document）。

這些對象基本涉及到了AutoCAD的各方面并可以在VBA的對象瀏覽器中查詢。各對象之間并不是隨意排列，大多數都存在父對象和子對象的樹形衍生關系，常用對象見圖1。

圖1 AutoCAD對象

如圖1所示，AutoCAD中的圖形對象基本都囊括在ModelSpace中，比如常用的各類線、文字等，用Add方法可以向AutoCAD的Document對象中添加各種圖元，完成圖形的繪制，而另外一個重要的對象Utility則集合了一系列的內部實用工具，比如獲取兩點間距（GetDistance）、獲取對象（GetEntity）、獲取坐標（GetPoint）等方法函數，用于獲取圖形中的各類信息。這兩個基本類可以完成對AutoCAD的大部分常用操作。關于其余對象的定義、屬性、方法及示例都可以在AutoCAD提供的官方幫助文件里查詢。

1.2 程序的調用方法

使用VBA開發軟件可以分為內部調用和外部調用兩種方式。AutoCAD內置了VB的開發環境VBE（高版本需要安裝VBA開發包），可以在VBE中直接開發VBA，這樣能夠在程序內部直接運行程序并查看在窗口中的運行結果，這是VBA相較其他開發語言的優勢之一。缺點是內置的VBA沒有辦法進行封裝，只能將代碼部分通過加密的方式進行簡單保護。

由于在AutoCAD中無法通過內部命令的方式直接運行內部VBA，所以通常會用LISP給VBA編寫一個調用命令，可采用如下形式：

（defun c：CM（）

（command“_vbarun”“cm_vba”）

）

這樣，在加載這個lsp文件和dvb格式的源文件后，就可以通過在命令行中直接輸入“CM”來內部調用名稱為“cm_vba”的VBA程序。

在另外一些情況下，如果將部分代碼封裝為動態鏈接庫后外部引用或者從其他程序的VBE、VB6.0和Visual Studio等開發工具進行外部控制時，則需要進行外部調用，首先要在窗口的“工具”-“引用”中調用基本庫[5]，然后在代碼部分聲明引用對象，獲得軟件的控制權限。

例如，當采用外部創建CAD文件時，可采用以下代碼，依次獲得對軟件和新建文檔的控制權：

DimAcadApp as AcadApplication

DimAcadDoc as AcadDocument

Set AcadApp

=CreateObject（“AutoCAD.Application”）

AcadApp.Visible=True

Set AcadDoc=AcadApp.ActiveDocument

外部調用的缺點是沒有辦法直接在AutoCAD中直接運行程序查看結果且需要考慮程序運行過程中輸入、輸出的接口問題。但是外部調用為AutoCAD與其他程序的交互提供了實施方法。

1.3 利用VBA與其他程序的交互

AutoCAD的優勢在于對圖形的處理，當涉及到其他方面的工作時，單一依賴AutoCAD或者完全靠VB本身的功能與函數去構建復雜的程序會拖累整體的運行效率。所以，與其他專業軟件進行交互，是VBA的一項重要功能，見圖2。

圖2 VBA交互體系

Excel是微軟公司開發的專業辦公軟件，所以Office已經內置了VBA的開發環境[6]。Excel協助AutoCAD能夠完成數據提取、整理、運算、輸出等一系列工作，結合Excel和AutoCAD可以避免大量使用VB窗口及控件，從而節省復雜的窗口設計工作。關于Excel的對象結構此處不多做介紹，具體參閱相關教材與手冊。

在設計程序時，需要選擇VBA基于的軟件主體：如果程序的主要功能是運算和數據處理，需要從Au-toCAD定向獲取、輸出圖形信息，可以選擇從Excel控制AutoCAD，借用Excel的內置功能對數據信息進行處理；如果程序的主要任務是繪圖，只是借助Excel的末端功能完成簡單數據匯總、數據傳遞功能等，可以選擇從AutoCAD控制Excel；如果希望編譯獨立可執行程序，可以直接用VB6.0、Visual Studio等開發工具調用其他VBA兼容軟件。

1.4 程序的模塊化處理

因為VBA語言本身沒有劃分模塊的語法結構，所以在程序設計初期就應當考慮把程序定義成不同模塊，以方便后期對程序進行定向維護和擴展，有以下幾個基本原則可參考。

1）劃分程序的主次，將具體執行各部分功能的操作歸納于不同的子程序中，而主程序用于控制所有子程序的運算流程，這里將最終腳本輸出函數Genegrate_Script（）作為主程序，而子程序負責各個部分腳本信息的統計和生成，見圖3。

圖3 程序模塊

2）將自編的一些通用型功能函數歸納成各類函數模塊，方便在不同的子程序中直接使用，也方便向其他程序進行移植，比如排序函數、插值函數、向量計算函數等。

Sub Array_Shrink（ByRefarr As Variant）

'清除多段線中重復節點

......

For i=2 Tonum-1 Step 2

tmp_array（m）=arr（i）

tmp_array（m+1）=arr（i+1）

Ifarr（i）=arr（i-2）And arr（i+1）=arr（i-1）Then

ReDimPreserve tmp_array（num-2）

Else

m=m+2

End If

Next i

arr=tmp_array

End Sub

3）VB不具備C++/C#等語言方便定義類的功能，但是依然可以利用Type語句在“模塊”中自定義數據類型，可以將一些變量盡量對象化置于模塊中，以方便對同對象變量進行識別，比如此處將箱梁截面定義成對象，包含截面的序號、坐標、插入點屬性。

Public Type bdSection '定義箱梁截面

indexAs Integer '截面序號

Pt_List As Variant'截面組成坐標

InsertPt As Variant'截面插入點坐標

End Type

2 設計實例

以Excel為主體，通過VBA外部控制AutoCAD獲取模型信息，自動生成橋博的腳本文件。主程序主要負責匯總各部分信息并輸出為橋博腳本dbs類型文本。型式參照以下總體信息部分代碼，引用的是init_ZTXX（）函數

Print#1,"http://總體信息*************"

Print#1,"GEN.PrjTitle=""橋梁博士腳本"";"

Print#1,"GEN.CalType="&init_ZTXX.CalType&";" '函數獲取總體信息

Print#1,"GEN.BPrestress="&init_ZTXX.bPrestress&";"

Print#1,"GEN.SelfHumi=0.8;

Print#1,"GEN.Code="&init_ZTXX.Code&";"

Print#1,"GEN.cU="&init_ZTXX.cU&";"

從Excel內部控制AutoCAD需要識別已打開的CAD文件，使用的是GetObject（）函數，型式如下

DimAcadApp as AcadApplication

DimAcadObj As AcadDocument

Set AcadApp=GetObject（,"AutoCAD.Application"）

Set AcadObj=AcadApp.ActiveDocument

進入AutoCAD之后，由于模型空間的圖形類型豐富，需要對選定對象類別進行限制，可以用FilterType、FilterData兩個數組限定選擇對象為多段線或者直線等圖元類型

DimFilterType（0）As Integer

DimFilterData（0）As Variant

FilterType（0）=0

FilterData（0）="LWPOLYLINE"

Plset.SelectOnScreen FilterType,FilterData

在AutoCAD中通過鼠標點擊獲取坐標參考原點，使用Utility下的Getpoint（）函數，但需要注意由于是外部控制程序，涉及對象語句必須前置主體對象A-cadObj，也就是CAD文件本身：

base_pt=AcadObj.Utility.GetPoint（,"選擇參考基點："）

這里程序會返回一個三維雙精度數組，表示點在三個方向的坐標值。

通過選擇獲得多段線對象后，即可以通過其Coordinates屬性得到多段線上全部的節點坐標，返回值為一個數組，然后再返回給Excel

Num=Plset.count

For i=0 Tonum-1

Pl_cdn=plObj（i）.Coordinates

Call Array_Shrink（Pl_cdn）

'自定義函數刪除多段線上重復節點

Pl_num= （UBound（Pl_cdn）+1）/2

For j=0 ToPl_num-1

Cells（j+12,4*i+1）.Value=j+1

Cells（j+12,4*i+2）.Value=Round（（Pl_cdn（2*j）-base_pt（0））/1000,3）

Cells（j+12,4*i+3）.Value=Round（（Pl_cdn（2*j+1）-base_pt（1））/1000,3）

Cells（j+12,4*i+4）.Value=0

Next j

Next i

從AutoCAD中得到的圖形信息本質就是節點坐標，利用Excel的數據統計功能可以方便的對這些坐標做自動化處理

DimSec_numAs Integer'截面類型數量

DimSections（）As bdSection'截面類型

Sec_num=WorksheetFunction.CountA （Range（"B4:B100"））

ReDimSections（1 ToSec_num）

這樣就定義了一個截面對象數組，包含全部類型截面的坐標信息。

3 結語

VBA編程主要具有以下幾個優點：

1）語法簡單清晰、邏輯性強，能夠協助工程人員快速掌握并開發程序，不需要花費大量時間去學習復雜的語法和數據結構原理方面的知識；

2）VBA具有通用性，可以用于二次開發Auto-CAD、Office等一系列軟件，更可以用來聯合不同功能的軟件進行組合編程，實現功能上的互補；

3）利用二次開發技術，在面對需要批量化、重復性、數據處理類的工作時，能夠明顯提高完成速度。

當然，VBA的一些缺點限制了它的應用和發展，比如大部分使用者由于是非編程專業領域出身的工程人員，加之VB語法本身不夠緊湊，很容易寫出龐大繁冗的程序。VBA的類定義功能不全，它的優勢在于對接口提供的類庫進行直接應用而并不是深化創造，使得它在二次開發領域的應用擴展性比較受限。

但總而言之，對于工程領域的從業者來說，VBA實現的部分功能是一種極為高效簡便的解決方案，本文簡單介紹了其在橋博建模中的一種應用方法，可為在其他更廣泛領域內的使用提供參考。