標(biāo)志排字及過橋的AutoCAD自動化插件設(shè)計

祖家俊 劉陽 梁涓華 劉正亮

摘 要：船舶建造中，外板標(biāo)志等鋼板割字的排板套料工作，其最費時間的是文字的縮放、排列及過橋，而此工作一般是由手工完成，耗時耗力。本文介紹了一個利用二次開發(fā)技術(shù)設(shè)計的AutoCAD插件，可以將繁復(fù)的手工操作改為通過計算機(jī)自動處理直接得到結(jié)果，且此插件可適用于幾乎所有的船舶及海工項目甚至部分陸用產(chǎn)品，具有較好的通用性。

關(guān)鍵詞：AutoCAD二次開發(fā)；AutoLisp/VLisp；標(biāo)志；過橋；效率

中圖分類號：U671.99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： During the ship construction， the most time-consuming work of the outer plate marks composing nesting is text zoom， arrangement and crossing. The work is usually done manually by the designer and it is time-consuming and exhausting. This paper introduces an AutoCAD plug-in designed by the secondary development technology， which can change the complicated manual operation to the automatic calculation through computer. This plug-in can be applied to almost all ships and marine projects， and even some of the land products with good versatility.

Key words： AutoCAD secondary development； AutoLisp/VLisp； Marks； Crossing； Efficiency

1 前言

對于鋼質(zhì)船舶，在外板和甲板等位置要布置諸如分艙標(biāo)志、放水塞標(biāo)志、肋位標(biāo)志、水尺水字、載重線標(biāo)志、螺旋槳標(biāo)志、船名、港籍、IMO號碼等標(biāo)志，也可能在船舶內(nèi)部需設(shè)置如貨艙內(nèi)艙壁上的高度、容積等標(biāo)志，或者在各種人孔蓋、艙口蓋上的艙名等標(biāo)志，以及其他位置上可能需要的標(biāo)志。本文中統(tǒng)一簡稱為標(biāo)志。

以上這些標(biāo)志的制作方式主要有兩種：鋼板割字；用焊珠堆焊輪廓。其中，鋼板割字制作出來的標(biāo)志具有字體清晰、安裝方便、美觀耐用等優(yōu)點，成為各種標(biāo)志首選的制作方式。

在鋼板割字的制作過程中，火焰切割池上方的托架，一般由間距300 mm的扁鋼支撐，字高或字寬小于300 mm的字符切割后掉入托架下方，收集不便，如果在字符之間制作過橋則能避免這種情況的發(fā)生。同時，為了方便現(xiàn)場施工人員的領(lǐng)用和減少丟失，也要求字符之間存在過橋結(jié)構(gòu)。切割后的標(biāo)志如圖1所示。

鋼板割字的制作，現(xiàn)在已經(jīng)有很多軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動及手動結(jié)合的方式進(jìn)行套料，生成套料冊及切割指令用于現(xiàn)場生產(chǎn)。但在為套料進(jìn)行的前期準(zhǔn)備工作中，將外板標(biāo)志的文字按要求進(jìn)行縮放、排列并進(jìn)行過橋的操作卻是相當(dāng)耗時耗力，基本上占用了準(zhǔn)備工作的90%以上。其實，這種機(jī)械式重復(fù)的工作，可以通過計算機(jī)自動化程序解決。

2 實施過程

使用AutoCAD軟件自帶的VLisp編程語言編寫程序源代碼，將標(biāo)志文字按要求縮放字高、調(diào)整間距后排列出來，并做過橋操作的自動化處理軟件。AutoCAD軟件自帶的VLisp編程語言是歷史悠久的Lisp語言的子集，嵌入式的運(yùn)行方式使之能夠更好的操作與處理AutoCAD對象，但也限制了程序不能脫離AutoCAD軟件獨立運(yùn)行，故此程序稱為插件更為合適。該插件包含以下幾個部分組成：

（1）傳統(tǒng)的字模文件

字模文件即生產(chǎn)設(shè)計實際使用的文字模板文件，一般為DWG格式。其中包含了大寫英文字母A～Z、數(shù)字0～9以及符號“/”等，但不包含“-”、“.”以及T或L型分艙標(biāo)志符。這類符號一般與字母及數(shù)字不等高，混在一起套料降低了板材的利用率，也不便于編程處理，故不在本插件的考慮范圍之內(nèi)。

對于字模文件的要求不高，每個字符的內(nèi)外輪廓線均是閉合的多段線，無自交，盡量避免太過尖銳的銳角。

（2）將字模文件轉(zhuǎn)換為字體數(shù)據(jù)庫的插件

將常用的幾種字體轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)文件保存起來，每種字體為一個數(shù)據(jù)文件，使用時按照船廠的習(xí)慣和船東的偏好進(jìn)行選擇。一般情況下字體種類不是很多，需要添加新字體的情況不多，所以制作了一個功能單一的簡單插件實現(xiàn)添加新字體的功能，而不是和經(jīng)常使用的排字過橋功能合成一個整體插件。

（3）需求表

需求表內(nèi)含需要排字并過橋的字符串、字高、間距、零件名稱、數(shù)量、板厚、材質(zhì)等必要的信息。*.xls和新的*.xlsx兩種格式的Excel表格文件均可支持，但對于表格內(nèi)部的格式則必須按照固定的格式不可隨意更改，以免產(chǎn)生不可預(yù)料的錯誤。

（4）排字及過橋的插件

排字及過橋的插件為本套插件的核心程序，運(yùn)行后選擇特定的字體，按要求的字高、間距將各個字符排列好，并在相鄰字符之間生產(chǎn)過橋，同時生成零件代碼。

3 使用方法

（1）制作字體庫文件

首先準(zhǔn)備CAD字模文件，其中包含該字體需要的全部字母、數(shù)字及符號等；然后加載制作字體數(shù)據(jù)庫的插件，加載成功后會彈出窗口提示本插件的運(yùn)行命令，同時在命令行也會出現(xiàn)相似的提示信息；選擇新建的字體數(shù)據(jù)庫文件，開始轉(zhuǎn)換文字多段線到數(shù)據(jù)庫文件。每次選擇一個文字多段線（含輪廓及內(nèi)部線條），選擇成功后用戶輸入此字符的名稱。

轉(zhuǎn)換的順序并不影響后續(xù)程序的運(yùn)行，但還是建議按照數(shù)字、字母及特殊字符的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便日后有需要時修改調(diào)整。

數(shù)據(jù)庫文件的寫入是按照新增數(shù)據(jù)的模式進(jìn)行的，如果某個字符的選擇不正確也不必停下轉(zhuǎn)換，只需保證輸入的字符名稱正確，待到最后再次轉(zhuǎn)換該字符，最新轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)會保存在數(shù)據(jù)庫文件的末尾，只需將正確的數(shù)據(jù)替換掉前面錯誤的數(shù)據(jù)即可。

（2）制作需求信息表

本文采用一條總長約95 m、型寬22.6 m、設(shè)計吃水6.2 m的工程船舶進(jìn)行示例，全船外板標(biāo)志217個字符串共294件。

（3）運(yùn)行主程序插件

加載并運(yùn)行排字及過橋插件。程序開始后，依次選擇需要使用的字體庫和需求表，選擇之后程序自動運(yùn)行。程序結(jié)束之后，程序會彈出提示信息，反饋本次處理的字符串的數(shù)量和運(yùn)算耗費的時間。

插件運(yùn)行時間僅供參考，實際運(yùn)行時間受到以下3個方面的影響：①每個標(biāo)志中包含的字符個數(shù)不同；②選用的字體復(fù)雜程度不同；③計算機(jī)硬件性能不同。

由于運(yùn)行時讀取字體庫的時間是固定的，并不因需求表的增大而增加，所以在需求表增加時，插件的運(yùn)行時間并不是簡單的按比例增加。例如，上面217個標(biāo)志用了約15 s，而用同一臺計算機(jī)對1 000個類似長度的標(biāo)志進(jìn)行測試，分別使用4種字體，用時最多的也不超過40 s，說明使用本插件單次處理的標(biāo)志越多，則越是節(jié)省時間。

本次運(yùn)行共處理了217個標(biāo)志，在此僅截取部分結(jié)果顯示，如圖2所示。

如圖3所示，過橋統(tǒng)一寬度為6 mm，并在4個連接處做了R3倒角。倒角并不是必須的，但考慮到過橋與文字如果存在小于90°的銳角，切割時在拐角處可能造成過度切割形成缺陷，所以對所有連接處均做了倒角處理。

4 小結(jié)

本套插件利用計算機(jī)編程解決了機(jī)械重復(fù)的手工勞動，具有諸多優(yōu)點，同時也存在著一些缺點：

（1）節(jié)約時間。以本文中示例的船舶中200多個字符串為例，對于一個有經(jīng)驗的設(shè)計人員來說，大約需要一個工作日才能完成，而使用本插件僅需要不到20秒的時間，大大提高了工作效率，節(jié)約了時間；

（2）節(jié)約成本。設(shè)計人員的工時能夠折算為工時成本，節(jié)約了時間亦即縮短了設(shè)計周期，也就節(jié)約了時間成本；

（3）防止丟失和混亂。相對于不做過橋操作的情況來說，使用本套插件進(jìn)行過橋操作，極大的減少了切割之后從火焰切割池托架下方收集零散字符的時間，以及現(xiàn)場找字拼字的時間，同時也極大的避免了因為現(xiàn)場丟失需要補(bǔ)料、重新切割字符均導(dǎo)致時間耗費和成本增加。

（4）通用性強(qiáng)。幾乎所有的船舶以及海工項目都會有各類鋼質(zhì)標(biāo)志，使用者只需根據(jù)需要不斷增加新的字體庫文件就可以重復(fù)使用，甚至其他陸上行業(yè)也可以使用此插件進(jìn)行排字和過橋的操作。

（5）增加了切割長度。以往的手工過橋，有經(jīng)驗的設(shè)計人員會在相鄰的兩個字符間最接近的位置添加過橋，以盡量減少切割長度，減少切割所用的材料及時間。而本插件還無法做到人工智能的添加過橋，只能將過橋統(tǒng)一制作在字符串頂端，以避免不同字符帶來的不利影響。但考慮到前面提到的各種優(yōu)點，此缺點增加的損耗基本可以忽略不計。

參考文獻(xiàn)

[1] AutoLISP Developer's Guide（C）. 1982-1999 Autodesk， Inc.

[2] AutoLISP 參考（C）. 1982-1999 Autodesk， Inc.

[3] ActiveX/VBA 開發(fā)人員手冊（C）. 1982-1999 Autodesk， Inc.