基于AutoCAD的折邊肘板參數(shù)化實體造型的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：肘板是鋼結(jié)構(gòu)中常用的連接構(gòu)件，折邊肘板經(jīng)常用于船舶主構(gòu)件的折邊對接中。為了提高折邊肘板建模的效率，設(shè)計了折邊肘板參數(shù)化三維實體造型過程；根據(jù)造型過程，探討了肘板輪廓參數(shù)化生成及折邊信息存儲方法；給出了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及折邊旋轉(zhuǎn)算法；研究了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法；以AutoCAD為開發(fā)平臺，VS.Net為編程環(huán)境，ObjectARX為開發(fā)工具，實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮恼圻呏獍鍏?shù)化實體造型。

關(guān)鍵詞：AutoCAD；ObjectARX；折邊肘板；參數(shù)化建模；三維設(shè)計

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 22-0000-03

1 引言

肘板是鋼結(jié)構(gòu)中常用的連接構(gòu)件，折邊肘板經(jīng)常用于船舶主構(gòu)件的折邊對接中[1，2]。折邊肘板又可分為折邊舭肘板、折邊橫梁肘板和折邊舷墻肘板等類型。研究一種方法，實現(xiàn)不同類型肘板的快速建模及折邊肘板的三維實體造型，可以提高工程人員船體建模的效率。在折邊肘板實體造型過程中，折邊的方向與肘板的厚度方向等有一定的關(guān)系，通過用戶設(shè)置的肘板厚度方向、折邊方向等參數(shù)，確定折邊的位置，是折邊肘板實體造型過程中需要解決的問題。針對這個問題，本文中研究了折邊旋轉(zhuǎn)的算法，結(jié)合面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法，最終實現(xiàn)了折邊肘板參數(shù)化三維實體造型。

2 造型過程描述

折邊肘板參數(shù)化實體造型過程設(shè)計為三個步驟，如圖1所示。

第一步、肘板輪廓參數(shù)化繪制。對于不同的肘板類型，通過用戶界面設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，實現(xiàn)肘板基本輪廓的繪制。第二步、折邊信息定義。在肘板輪廓中定義并存儲相應(yīng)的折邊信息。第三步、三維實體生成。根據(jù)肘板中定義的折邊信息，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及折邊旋轉(zhuǎn)算法，生成折邊肘板三維實體。

3 方法研究及實現(xiàn)

3.1 面向?qū)ο蠓椒?/p>

使用面向?qū)ο蟮恼Z言進(jìn)行程序編制意味著將實體對象抽象建立為新的數(shù)據(jù)類型（稱為類Class），以及使這些數(shù)據(jù)類型能夠通過建立僅與類相關(guān)的方法（函數(shù)）來處理信息，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其操作封裝在類對象中，達(dá)到類對象中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與其操作過程彼此不分離。把這種方法用于船舶結(jié)構(gòu)實體造型建模上，即把船體各種構(gòu)件分類、定義出具有不同特點的板材類，抽象出它們的屬性和它們的行為[3]。折邊肘板參數(shù)化三維實體造型具體實現(xiàn)時，將折邊，肘板及肘板輪廓都?xì)w結(jié)為對象。

3.2 板輪廓參數(shù)化繪制

肘板輪廓參數(shù)化繪制過程中，通過定義相應(yīng)的參數(shù)信息，便可完成輪廓的繪制。具體實現(xiàn)時，定義了CrossSection類表示肘板輪廓對象，不同類型的肘板以不同的參數(shù)初始化CrossSection對象，并通過Draw（）方法繪制肘板輪廓。圖2為某一類型肘板的參數(shù)信息及對應(yīng)生成生成的肘板輪廓示意圖。

3.3 折邊信息存儲

折邊肘板實體造型中利用XDATA存儲折邊信息，包括這邊的基準(zhǔn)線及輪廓線。XDATA是AutoCAD提供的一種擴(kuò)展實體數(shù)據(jù)的方法。XDATA 跟隨在該實體的正常定義數(shù)據(jù)之后，包含一個或多個1001組。每一組均以一個互不相同的應(yīng)用程序名開頭，不同組碼對應(yīng)不同類型的信息[4]。可用以下方法為指定對象附加擴(kuò)展實體數(shù)據(jù)，獲取指定對象的擴(kuò)展實體數(shù)據(jù)。

（1）為指定對象附加擴(kuò)展實體數(shù)據(jù)：Acad：：ErrorStatus AcDbObject：：setXData（const resbuf* xdata）；其中，xdata為結(jié)果緩沖區(qū)鏈表，包含要添加的信息。

（2）獲取指定對象的擴(kuò)展實體數(shù)：Acad：：ErrorStatus AcDbObject：：XData（const char* regappName）；其中，regappName欲獲取信息所屬的應(yīng)用程序名。

3.4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及折邊旋轉(zhuǎn)算法

折邊肘板三維實體生成過程中，對于每個折邊實體，要根據(jù)定義的折邊方向、厚度及旋轉(zhuǎn)角度等信息進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如圖3中折邊肘板側(cè)面圖中所示，虛線折邊實體要沿著紅色旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，最終確定折邊實體的位置（旋轉(zhuǎn)角度定為90）。

3.5 三維實體生成

在折邊肘板面向?qū)ο髮嶓w生成實現(xiàn)中，將肘板及其折邊分別抽象為類類CFBracket及CFlange，折邊肘板中的每一個折邊對應(yīng)一個CFlange類對象，通過各自的CreateSolid（）方法生成對應(yīng)實體。圖4為類設(shè)計UML圖，圖5為折邊實體生成過程時序圖。

圖6為圖2對應(yīng)肘板定義折邊后生成的三維實體示意圖，圖中包含兩條折邊，折邊厚度方向與肘板厚度方向一致。

4 結(jié)語

為了提高折邊肘板建模的效率，本文給出了一種折邊肘板參數(shù)化實體造型的方法。造型過程分為三個階段：肘板參數(shù)化繪制；折邊信息定義；三維實體生成。針對造型過程的三個階段，分別給出了相應(yīng)的實現(xiàn)方法，對實體生成過程中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及折邊旋轉(zhuǎn)算法進(jìn)行了詳細(xì)的描述。利用提出的造型方法，結(jié)合面向?qū)ο缶幊趟枷?，最終在AutoCAD平臺下實現(xiàn)了折邊肘板參數(shù)化實體造型。給出相應(yīng)的工程示例，證明了方法的有效性。

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[作者簡介]

薛楨（1978-），女，碩士，工程師，主要研究方向：計算機(jī)系統(tǒng)及開發(fā)技術(shù)，計算機(jī)控制；管芳景（1980-），碩士，講師，研究方向：計算機(jī)系統(tǒng)及開發(fā)技術(shù)，人工智能；田志峰（1981-），碩士，工程師，主要從事計算機(jī)輔助工程設(shè)計。