數控銑床圖形編程系統零件圖元排序程序設計

西安工程技術學院 李洪聲 賀歆昉

數控銑床圖形編程系統零件圖元排序程序設計

西安工程技術學院 李洪聲 賀歆昉

基于autoCAD數控銑床圖形自動編程系統設計中，本文利用Visual C++6.0語言設計一個比較完整的零件輪廓圖元排序程序。首先介紹了定義了存儲各圖元信息數據結構，定義了雙向鏈表結點復合結構體類型。利用list列表容器存儲非均勻B樣條曲線信息。設計比較函數以及鏈表操作函數，簡化了排序程序設計。

數控銑床自動編程；排序程序；非均勻B樣條曲線；雙向鏈表

1.引言

在WindowsXP操作平臺上，以Auto-CAD2004繪圖軟件為開發平臺、采用可視化程序設計語言Visual C++6.0設計開發適于PC機數控系統上使用的數控銑床圖形編程系統。系統框架結構如圖1所示。

(1)讀入模塊：讀取存儲零件各圖元幾何信息。設計人員采用AutoCAD對加工的零件實體建摸后，將圖形信息以DXF文件格式存儲。讀入模塊通過分析DXF文件格式，讀取CAD圖形實體數據，存儲零件的幾何和參數信息。(2)讀入雙向連表模塊：將存儲各圖元信息結構體讀入鏈表后由排序模塊進行排序組環。(3)工藝設置模塊：對話框交互式輸入工藝參數。(4)生成代碼模塊：對(2)中的存儲零件輪廓環的雙向鏈表中各結點結構體中的圖元類型、環方向進行判斷并根據輸入的工藝參數進行相應處理生成數控加工程序代碼。

本文主要介紹了使用Visual C++6.0語言對存儲數控銑床加工零件輪廓各圖元雙向鏈表排序程序設計過程。首先介紹了定義了存儲各圖元信息數據結構，利用list列表容器存儲非均勻B樣條曲線信息。設計圖元信息讀入鏈表模塊以及雙向鏈表操作函數和圖元排序程序。

2.在讀入模塊中定義各類型圖元結構體[1]

2.1 定義存儲各基本類型圖元結構體

3)非均勻B樣條曲線圖元結構體

STL是最新的C++標準函數庫中的一個子集[2]。它采用泛型程序設計思想。容器是容納、包含一組元素或元素集合的對象。容器類中包含一組元素或一個元素集合，作為通用元素收集器，其list列表容器主要用于存放鏈表，其中的鏈表是雙向鏈表，可以從任意一端開始遍歷。利用雙向迭代器可以在兩個方向上對列表進行遍歷。利用迭代和訪問方法、可變序列算法和不可變序列算法對列表容器中的元素進行正反迭代返回元素個數、查找排序等操作[2]。

利用listControlist列表容器存儲非均勻B樣條曲線控制頂點序列，list Jnlist列表容器存儲其節點序列。定義存儲非均勻B樣條圖元結構體如下：

2.2 定義存儲各類型圖元雙向鏈表結點復合結構體DNodel

讀入雙向鏈表模塊將存儲各類型圖元信息結構體讀入雙向鏈表后由排序程序進行排序組環。數控銑床加工的零件二維平面輪廓環主要是由一系列基本圖元(直線、圓弧、樣條曲線)組成首尾相接的封閉環。

本課題基本圖元類型分別為非均勻B樣條曲線、直線和園弧。雙向鏈表結點結構體用于存儲零件圖中組成平面輪廓環的各基本圖元，鏈接成雙向鏈表。這就要求雙向鏈表的結點數據域結構體類型存儲各類基本圖元。由于直線、圓弧、樣條曲線等圖元的基本信息不同，故存儲這些圖元信息的結構體類型也不同。為了將這些不同類型的結構體讀入同一雙向鏈表進行后續處理，其結構體數據域形式必須滿足存儲各類基本類型圖元。定義復合結構體DNodel，其中數據域結構體unite包含各基本圖元結構體類型成員。定義雙向鏈表復合結構體結點類型體如下：

2.3 集合類CPtrArray對象存儲圖元信息

在讀入模塊中將存儲所有圖元信息結構體對象加入集合類CPtrArray對象供后續處理使用。CptrArray類對象的容量可動態增加。類CPtrArray對象m_PtrArray1、m_PtrArray2、m_PtrArray3分別存儲直線圖元結構體、存儲圓弧圖元結構體、存儲非均勻B樣條曲線圖元結構體。

3.雙向鏈表結構存儲各圖元

3.1 各圖元結構體讀入雙向鏈表

本課題涉及的是在AutoCAD中繪制的二維加工平面零件。由于DXF文件中圖元的排列順序不一定是按照繪制零件輪廓的拓撲順序排列的，所以讀入模塊讀入各圖元信息數據后，在生成數控刀軌時、需要將這些圖元讀入雙向鏈表后進行排序。讀入鏈表部分Visual C++程序如下：

3.2 比較函數以及雙向鏈表操作函數

3.2.1 比較函數

在零件輪廓圖元排序時、需要用比較函數查找首尾相接的點從而組成一個首尾相接的環。直線、圓弧圖元比較函數int CDDDDoc::compare(drawing*c1,drawing*c2),直線、圓弧與非均勻B樣條曲線比較函數int CDDDDoc::copare(drawing*c1，FeiType *c2)…。

考慮到首尾相接的點由于繪圖的原因、不一定是同一點，所以使用了容差，即相連接的某一圖元的終點坐標與另一圖元的起點坐標、兩點的坐標值誤差在一定范圍內就認為兩點重合。直線、圓弧圖元之間比較判斷函數部分代碼如下：

3.2.2 雙向鏈表操作函數

編制并利用雙向鏈表的各種函數實現雙向鏈表的各種基本操作運算:初始化、插入元素、刪除元素、釋放雙向鏈表等。部分函數名及函數參數如下：

3.2.3 設計雙向鏈表排序程序

在數控刀軌生成時，需要將這些首尾相接的圖元(直線、圓弧、樣條等)組成一個整體有序的環。組環的方法分為無分支和有分支兩種情況。本課題討論無分支情況。

鏈表的最大特點是元素的插入或刪除僅需修改指針而不需要移動元素。本課題使用比較函數、鏈表操作函數等設計已讀入雙向鏈表零件圖元組環排序程序。排序程序算法流程如圖2所示。取鏈表L中第i個結點、與i結點后所有的結點j進行比較、如果值相等則j結點插入i結點后。本文用Visual C++6.0編制的部分組環排序程序如下：

4.結束語

本文定義了存儲各類圖元數據結構體，對存儲非均勻B樣條曲線信息結構體使用C++標準函數庫子集STL中list列表容器作為成員變量存儲節點和控制頂點等信息，從而可簡化讀取模塊設計。利用迭代和訪問方法、可變序列算法和不可變序列算法對列表容器中的元素進行正反迭代指向返回元素個數、查找、排序等操作，從而可大大簡化圖形編程系統非均勻B樣條后處理模塊設計。

用Visual C++6.0設計雙向鏈表讀入程序，設計比較函數以及雙向鏈表操作函數簡化了雙向鏈表圖元排序程序設計。經運行排序程序、存儲零件各圖元鏈表排序結果正確。

圖2 雙向鏈表排序流程

[1]譚浩強.C++程序設計[M].北京:清華大學出版社.

[2]鄭莉,董淵,張瑞豐.C++語言程序設計(第3版)[M].北京:清華大學出版社,2004.

[3]孫鑫,余安萍.VC++深入祥解[M].北京:工業出版社,2006.

李洪聲（1962—），男，貴州貴陽人，工程碩士，西安工程技術學院講師，研究方向：數控機床編程加工。

賀歆昉（1963—），渭南技師學院講師。