Inventor平臺上平板鋼閘門自動出圖與尺寸標注

尹偉波，靳麗輝，魏 群

(1.華北水利水電學院，河南鄭州450045;2.中國科學院大學，北京100049)

目前國內大部分的詳圖設計以使用二維繪圖軟件為主，設計難度高，工作量大，審圖和校對任務重，圖紙差錯率高，管理難度大.近年來隨著三維設計的興起，國外一些優(yōu)秀的一體化處理軟件如Solid-Works，Pro/E，CATIA等從三維模型入手，通過投影、變換、切割、局部放大等手段獲得了視圖布局，替代了手工單根線繪制模式，大大提高了工程圖的準確性，但是工程詳圖仍然需要手工添加尺寸標注和注釋文本等內容.一些文獻提出了利用上述軟件繪圖的改良方法.如賈俊鵬［1］根據實際情況對Pro/E進行二次開發(fā)，并研制了繪圖模塊;劉毅等［2］和馮中偉等［3］在SolidWorks環(huán)境下開發(fā)了工程圖屬性和工程圖生成模塊;王宗榮等［4］和黃杰等［5］研究了CATIA環(huán)境下工程圖圖框以及明細欄的自動生成.這些研究提高了工程圖的出圖效率，但仍然沒有一種方法能從整體的視角處理存在的問題，使得整個工程圖出圖達到自動化的目標.最主要的原因在于這些開發(fā)、應用不能從根本上解析圖形的數字化本質，不能從根本上處理圖形和數據的關系.

筆者在平板鋼閘門三維信息模型的支持下，將模型中附著的大量數據通過三維模型在二維空間的投影傳遞到圖紙空間，然后通過檢索這些數據，自動完成圖紙布局和尺寸標注.

1 詳圖布局

詳圖布局［6－7］是詳圖設計的第一步.主要包含2個方面的內容:①各種各樣視圖的生成，即將模型空間投影到圖紙空間，通過變換、消隱等完成視圖的生成;②在圖幅的約束下，在圖紙空間中對各個視圖進行優(yōu)化布置，為尺寸標注、文字說明、材料統計等后續(xù)工作提供準備，并預留足夠的布置空間.

1.1 視圖生成

視圖生成是將模型空間中的三維模型通過投影、變換、切割、消隱、局部放大等手段投射到圖紙空間，完成視圖的生成.

視圖可以分為兩大類.第一類視圖是由三維模型直接投影生成，不需要經過變換、切割等.其數據結構以C#編程語言定義為:

第二類視圖是在第一類視圖基礎上，通過剖切、局部放大、剖斷、旋轉、消隱等手段生成的視圖.可以生成主要視圖，也可生成輔助視圖.常用的剖切視圖的數據結構以C#編程語言定義為:

在Inventor平臺上生成基本視圖的代碼以VB.Net編程語言編寫如下:

1.2 視圖布局

視圖布局的原則是以圖幅內的視圖作為主要視圖，圖幅外的視圖作為輔助視圖［8］.這樣可充分利用視圖的切割、變換、旋轉、拼接等手段完成主要視圖的生成.

視圖布局要考慮各視圖位置、比例、與其他視圖的關系、尺寸標注、說明文本大小和位置等要素.

其數據結構以C#編程語言定義為:

2 尺寸標注

尺寸標注是詳圖設計的重要部分，也是詳圖設計中最繁瑣的一步.

自動尺寸標注使用的模型是三維信息模型，包含了模型的參數信息、定位信息和關聯信息.這些信息分布在模型空間的x，y，z方向上.在三維模型空間向二維圖紙空間投影的過程中，模型附帶的數據也存在著投影的過程，同時伴隨著坐標系統的轉化.三維數據投影的模型如圖1所示.

圖1 三維數據投影模型

圖紙空間中主要考慮尺寸的布置.可以考慮把所有的尺寸標注分布到不同的層上，如圖2所示.

圖2 尺寸的層模型

水平尺寸的數據結構以C#編程語言定義為:

其中Dimxl，Dimxr，Dimy牽涉到局部坐標系的變化，可由 Inventor API提供的 ModelToSheetSpace()，ModelToDrawingViewSpace()兩個函數進行計算;由圖紙空間或視圖空間反推模型空間坐標系時，可由SheetToModelSpcae()和DrawingViewToModel-Space()兩個函數進行計算.

3 自動出圖和自動尺寸標注

尺寸標注一般按照行業(yè)或者某個單位各自的習慣來設計尺寸標注樣式、類型和方式.根據平板鋼閘門的結構特點和現有的布圖要求，結合所積累的大量關于尺寸布局的經驗，筆者所在團隊在鋼閘門三維信息模型的基礎上，利用Inventor API和Visual Studio.Net開發(fā)出了鋼閘門智能出圖系統.其自動出圖的步驟如下.

1)定義圖紙空間大小Wp×Hp(寬度×長度).

2)對視圖 Viewi(i=1，2，…，n)進行布局，要考慮布局美觀和避讓尺寸線等因素來確定各視圖的間距.

4)由視圖框的大小和比尺Scalei(i=1，2，…，n)確定表現尺寸，將三維實體按布置.視圖框中三維實體的表現寬度為

視圖框中三維實體的表現高度為

視圖框中三維實體的表現深度為

5)確定視圖框間距是否合適.如果不合適，返回步驟2.

自動出圖流程如圖3所示.

圖3 自動出圖流程

自動標注尺寸的步驟如下.

4)據圖紙類型決定要標注尺寸的種類和數據.

5)確定每個尺寸所在的層，并自動標注.

自動標注尺寸的流程如圖4所示.

圖4 自動標注尺寸流程

4 結語

利用三維模型中蘊含的數據，通過坐標系轉換的方法，確定三維數據在二維空間的投影，利用局部坐標系進行尺寸定位，并進行尺寸自動標注，出圖和標注速度快、效率高.可為其他軟件的自動出圖和自動尺寸標注提供有效的參考.

［1］賈俊鵬.基于Pro/E繪圖模塊的二次開發(fā)［J］.中國新技術新產品，2011(4):39.

［2］劉毅，辛選榮，劉汀.SolidWorks二次開發(fā)在工程圖屬性中的應用［J］.機械工人:冷加工，2006(6):66 －68.

［3］馮忠偉，宋月英.Solidworks環(huán)境下二維圖生成技術研究［J］.現代制造工程，2005(4):56 －57.

［4］王宗榮，左敦穩(wěn)，王珉.基于CATIA的工程圖圖框、標題欄和明細欄快速生成技術［J］.中國制造業(yè)信息化，2006(21):58－61.

［5］黃杰，黃翔.基于CATIA的明細欄自動生成方法的研究［J］.機械制造與自動化，2003(3):64 －66.

［6］魏群，張國新，尉軍耀，等.拱壩三維可視化設計軟件的開發(fā)與應用［J］.天津大學學報，2008，41(9):1087－1090.

［7］魏群.Auspic DDD研發(fā)報告［R］.鄭州:華北水利水電學院，2004.

［8］魏群，姬廣坤，尹偉波.基于深層分析的方法的Inventor二次開發(fā)［J］.華北水利水電學院學報，2010，31(5):1－5.