Excel在AutoCAD參數化繪圖中的應用

余亮平

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

目前，工程設計圖紙主要由人工繪制，重復繁瑣的繪圖工作，往往占用設計人員大量的工作時間；少部分圖形雖可利用設計軟件生成，但其局限性較大；特別是在當前共建“一帶一路”的時代背景下，國際工程項目對于制圖規則、表達深度要求不一，國內傳統圖紙的表達方式與現有設計繪圖軟件暫不能與之接軌，使得繪圖工作量顯著增加。如何滿足特定項目要求，使工程繪圖，尤其是重復性較大的繪圖工作實現高效化、便捷化、自動化，成為繪圖人員應當思考的問題。此前，一些論文[1，2]對于如何利用Excel表格進行數據整理和輔助繪制簡單圖形等有所介紹，但其應用程度尚淺。本文介紹的表格繪圖法，從設計條件參數化出發，通過Excel函數[3]對條件數據進行轉化處理，將條件數據與AutoCAD命令[4](或相關繪圖插件命令)整合編制，并通過VBA獲取繪圖軟件可識別并連續執行的命令流，最終實現施工圖的快速自動生成。

1 表格繪圖法概述

表格繪圖法本質上是利用Excel表格中豐富的公式及函數庫，將設計條件、規范規定及功能要求等進行數據處理、命令匯編的一種參數化繪圖方法。本文基于實際工程應用的表格繪圖經驗，對表格繪圖法的基本框架(見圖1)予以歸納和介紹。

圖1 表格繪圖法的基本思路

1.1 數據輸入

(1)設計條件。此為編制繪圖表格的初始輸入條件之一，同時也是表格編制完成后工程應用的設計變量輸入，如數量、尺寸、標高、角度等設計參數。

(2)規范、標準。此為編制繪圖表格的初始輸入條件之一，在表格編制完成后的工程應用中，基本不再變動,即將規范、標準中的相關規定(如規范允許值、條文規定、標準形狀及尺寸等),利用比較函數(如MAX、MIN)、查詢函數(如VLOOKUP、INDEX、MID)、邏輯函數(如IF、AND、OR)等轉換為數據或邏輯條件,再將其輸入Excel表格，作為數據處理時的計算、判別或篩選依據。

(3)圖形控制。此為編制繪圖表格的初始輸入條件之一，在表格編制完成后的工程應用中，允許進行調整，從而實現對圖形顯示的控制，如繪圖比例、圖形分布、字號、線寬、線型、顏色、圖層等環境參數。

1.2 Excel表格

本文稱之為繪圖表格，其中包含數據處理、命令處理兩類模塊。

(1)數據處理模塊。此用于對輸入的條件進行轉換、批量計算、條件判斷等，例如表格繪圖中的“定位”、“長度”、“數量”等關鍵數據，即在數據處理模塊中產生。部分常用數據處理轉換關系或Excel函數見表1。

表1 部分常用數據處理轉換關系或Excel函數

(2)命令處理模塊。該模塊是在數據處理模塊的基礎上，將AutoCAD 或其應用插件能夠識別的命令字符，按照命令執行規則，與數據處理模塊生成的各類數據進行整合，形成可自動執行的命令片段，最后匯總為可連續執行的命令流。部分典型繪圖功能對應的CAD命令及命令流格式見表2。

表2 部分典型繪圖功能對應的CAD命令及表格繪圖法命令流格式

注：①表中□表示空格(執行命令)；②CHAR(13)為Excel表格中的回車函數；③命令流中斜體文字內容為通過數據處理模塊輸出的繪圖數據。

1.3 圖形生成

(1)TXT命令文本。為獲得Excel表格處理得到的繪圖命令流，采用VBA代碼控件，將命令流輸出保存為與Excel表格同目錄文件夾下的TXT命令文本，VBA代碼如下：

Dim nm$

nm = ThisWorkbook.Path & "" & Range("B6") & ".txt" ‘新建文本并以單元格B6內容命名’

Open nm For Output As #1

Print #1, Range("E31")

由表3可知：Yoder法與WS處理測定的MWD呈極顯著相關，與FW、WS處理呈顯著相關；Yoder法和FW處理測定的GMD呈顯著相關，FW處理與WS、SW處理呈顯著相關，其他處理間相關性不顯著；Yoder法和SW處理測定的R0.25值相關性顯著，WS處理與FW處理也呈顯著相關，其他處理間相關性不顯著。可以看出：通過Yoder法測定的MWD、GMD、R0.25值與FW處理均有相關性，LB法三種處理測定的MWD、GMD、R0.25值大部分呈顯著相關，說明植被混凝土團聚體在機械擾動下的崩解作用與消散作用顯著正相關，LB法中團聚體崩解的三種機制之間有內在的聯系。

Close #1 ‘將單元格E31中內容寫入文本’

ActiveWorkbook.Save ‘保存工作表’

End Sub

由以上VBA代碼輸出的命令流滿足兩個自動繪圖要求：一是可被繪圖軟件識別；二是可被繪圖軟件連續執行。

(2)DWG繪圖模板。該模板為使用AutoCAD程序或其應用插件創建的模板文件，可在其中預設繪圖環境(如圖層、線型、顏色等)，還可預置工程圖形的“標準件”(即一般為標準做法的工程圖形)，供自動繪圖過程中調用，從而有效節省Excel表中相應繪圖數據編制處理工作、命令字符數量以及命令執行時間。

(3)圖形生成。將TXT命令文本中的命令復制粘貼在DWG繪圖模板命令行，AutoCAD程序即開始執行命令流，完成自動繪圖。

2 表格繪圖法的編制與使用要點

2.1 合理搭建數據、命令處理框架

在表格編制過程中，數據、命令處理框架搭建的合理與否將直接決定表格編制的難易甚至成敗。在搭建處理框架時，首先需要選擇各個部分圖形的基本控制點或參數，如同工程測量或放線中的控制點，后續的繪圖工作可以基于該控制點或參數逐漸發散、細化;其次，應考慮各個參數在表格中的布局，以充分利用Excel表格橫向與縱向二維填充功能。

2.2 以“模塊化”方式進行數據、命令處理

2.3 繪圖表格的開放與保護

一方面，繪圖表格在編制時可以考慮個人使用習慣、應用要求，使之具備一定的開放性。表格繪圖允許使用者自定義繪圖命令縮寫，使生成的命令流與繪圖軟件中用戶自定義的快捷命令相匹配；允許根據設計需要更改繪圖環境參數，如比例、線寬、線性、顏色、字體、字號等;另一方面，為保護已通過驗證的表格數據不被篡改出錯，有必要對表格各部分進行不同程度的加密保護，設置可編輯區、允許自動計算區和完全不可編輯區。其中，可編輯區一般用于設計條件輸入，允許更改內容；完全不可編輯區一般用于參數說明、使用說明等；允許自動計算區，不接受人為輸入或改寫，但可接受Excel程序內部運算結果的刷新與存儲。

2.4 使用注意事項

表格使用時，首先須允許表格使用宏，以便執行VBA代碼獲取命令流；第二，命令執行時(即從命令文本復制粘貼到DWG繪圖模板文件的過程)，不可隨意增補或刪減命令內容，任何多余或遺漏的分步命令(如空格、回車等)都可能導致命令執行錯誤或中斷。

3 表格繪圖法的應用優勢

表格繪圖法充分發揮了Excel表格對數據的批量處理和AutoCAD軟件自動執行命令流的功能，不但能夠達到圖面整潔、深度足夠的工程標準，并且相對于人工繪制，還表現出以下幾方面的應用優勢：

3.1 繪圖速度快

人工操作數小時，表格繪圖幾秒鐘。利用表格繪圖，將重復的圖形繪制工作交給Excel表格數據處理和AutoCAD命令流執行，同類圖形批量生成，節省的繪圖時間非常可觀。

3.2 無人為錯誤

人工繪圖難免出現人為錯誤，而表格繪圖一旦通過試用驗證，則可完全避免重復工作中可能出現的人為錯誤。

3.3 圖形精度高

人工繪圖過程中，受計算精度、捕捉誤差等影響，易造成制圖誤差以及誤差累積。而表格繪制的圖形定位、長度、比例等均是通過精確數據結果生成，確保了圖形繪制的精確性。

3.4 實用性強

根據具體工程要求，自定義繪圖條件和繪圖輸出，針對性和實用性強。在設計條件方面，可按需設置輸入參數，還可接口現有設計軟件導出的成品數據，簡化輸入過程。在輸出功能方面，比例可選、圖層可調、字高可設，一鍵生成命令文本并自動命名保存，可隨時重復使用。

3.5 通用性好

表格編制與使用方便快捷，通用性好。首先，相比使用AutoLISP等二次開發方式，繪圖表格的編制對于編程能力要求較低，適合大部分工程人員使用；其次，用于生成命令文件的Excel表格和TEXT文本，為最基本的辦公文件程序或格式，無需安裝其他程序文件，且一般不受限于系統版本及程序兼容性要求。

4 工程應用實例

4.1 實例一

化工塔設備圓形塔平臺結構圖的表格繪圖見圖2。

(1)輸入界面。如圖2，輸入界面各部分分別為：①繪圖使用說明；②設計條件輸入；③輸入參考圖例；④圖形控制輸入；⑤命令生成控件。

圖2 圓形塔平臺表格繪圖參數輸入界面

(2)命令文本及繪圖模板。塔平臺繪圖命令文本及繪圖模板見圖3,命令文本自動以設備位號命名；繪圖模板預設繪圖環境、圖形“標準件”(如鋼梯平面圖)等內容。

圖3 塔平臺繪圖命令文本及繪圖模板

(3)自動繪圖成品。圖形塔平臺繪圖成品見圖4。成品圖為按條件層數生成的化工塔設備圓形塔平臺平面圖，含塔周圍平臺與塔頂平臺。圖形主要以化工行業塔平臺標準圖集[5]為計算與設計依據，按施工圖標準與深度，繪制包含軸線、設備外形、支耳、托架、鋼梯、欄桿、角度、尺寸和標高及相應文字標注等內容。在無后續專業協調要求的前提下，該成品圖基本可直接用于工程施工。

4.2 實例二

某境外總包項目混凝土梁配筋詳圖的表格繪圖見圖5。

(1)輸入界面。梁配筋詳圖的表格繪圖參數輸入界面見圖5，輸入界面各部分為：①繪圖使用說明；②、③、④設計條件輸入1(從設計軟件MIDAS程序中導出的混凝土梁截面、配筋數據等條件)；⑤設計條件輸入2(需手動輸入的設計條件);⑥圖形控制輸入；⑦命令生成控件。

(2)命令文本及繪圖模板。梁配筋詳圖繪圖命令文本及繪圖模板見圖6，命令文本自動按用戶輸入的梁編號命名；繪圖模板預設繪圖環境、圖形“標準件”(如美標規定的鋼筋標準彎鉤)等內容。

圖6 梁配筋詳圖繪圖命令文本及繪圖模板

(3)自動繪圖成品。梁立面、剖面配筋詳圖繪圖成品見圖7，成品圖為按條件跨數繪制的連續梁配筋立面圖和各跨跨左、跨中、跨右梁配筋剖面圖。繪圖內容基于美標構造要求[6，7]與MIDAS軟件計算、設計結果，包含鋼筋布置、鋼筋截斷位置、配筋數量與直徑、加密區和非加密區的箍筋布置,以及相關尺寸標注和文字標注等連續梁配筋信息，在該成品圖基礎上進一步細化調整至施工圖深度，可節省大部分繪圖時間。

圖7 梁立面、剖面配筋詳圖繪圖成品

5 結語

表格繪圖法作為一種創新的參數化繪圖方法，其應用可遵循本文歸納的基本方法：從輸入條件出發，設計并搭建好數據處理框架，以“模塊化”方式完成不同屬性圖形的數據與命令處理，并通過VBA代碼實現命令整合與導出，最后在預設環境參數的DWG模板文件中執行命令，生成圖形。從實例一、實例二工程圖形繪制的應用結果可見，表格繪圖法可大大縮減繪圖時間，同時還具有無人為錯誤、繪圖精度高、實用性強、通用性好等優勢，值得推廣應用。

本文所列舉的兩個實例表格，為相關的繪圖工作帶來了極大便利,節省了大量繪圖時間。但由于作者不具有專業的編程水平，在設計條件讀取、命令執行啟動、表格封裝處理等方面有待進一步深入和優化。