混合編程二次開發(fā)在水利水電工程設計中的應用

李希龍

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司,貴州 貴陽 550081)

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混合編程二次開發(fā)在水利水電工程設計中的應用

李希龍

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司,貴州 貴陽 550081)

利用混合編程對AutoCAD與CATIA進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了跨平臺的無損數據傳遞，提高了軟件之間的協(xié)同設計能力。以水工建筑物開挖面三維建模為例，介紹了混合編程在水利水電工程設計中的具體應用。

水利水電；混合編程；二次開發(fā)；開挖；CATIA；AutoCAD；ObjectARX

AutoCAD是廣大設計人員普遍采用的工具軟件，具有良好的用戶界面和強大的二維制圖功能，已成為平面制圖領域事實上的標準；但AutoCAD軟件的三維造型功能較弱，對復雜曲面和實體的建模能力不足。CATIA是一款主要面向航空航天、汽車、船舶等制造行業(yè)的三維設計軟件，因其強大的三維建模及參數化、模板化設計能力，近年來在水利水電工程設計中得到了越來越廣泛的應用；然而CATIA軟件對點、線、面等基本圖元的建模要求更為嚴格，缺乏靈活性。

目前AutoCAD與CATIA軟件之間僅能進行簡單的二維數據傳輸，不能直接進行三維數據交換。本文利用ObjectARX VC++與VB.net混合編程技術，通過對AutoCAD和CATIA進行二次開發(fā)，將AutoCAD圖形數據無縫導入到CATIA中，實現(xiàn)了跨平臺的數據傳遞，提高了軟件之間的協(xié)同設計能力。

1　基于AutoCAD和CATIA的二次開發(fā)混合編程原理

1.1混合編程的概念和意義

混合編程是指通過使用兩種或多種編程語言編寫源代碼，使其共同形成一個應用程序的方法。如今水利水電工程設計中用到的軟件越來越多，軟件平臺之間的數據交換也越來越頻繁，這些數據交換通常需要二次開發(fā)才能實現(xiàn)；由于不同的應用軟件往往采用不同的二次開發(fā)編程語言，為適應不同軟件的二次開發(fā)要求，混合編程技術的應用顯得越來越重要。

1.2AutoCAD及CATIA二次開發(fā)簡介

AutoCAD的二次開發(fā)方式有VisualLisp、VBA、ObjectARX C++等。其中VisualLisp和VBA簡單易學，開發(fā)周期短，但這兩種方式對面向對象的編程支持較弱，程序運行效率低，不易實現(xiàn)較復雜的算法，一般適合于小型實用工具的開發(fā)；ObjectARX C++完全采用面向對象編程原理，能對AutoCAD進行底層二次開發(fā)，具有功能強大、運行效率高的特點，使用該方法能方便的開發(fā)出簡潔高效的應用程序，因此對具有復雜算法的大型應用程序，大多采用該方式進行二次開發(fā)。

CATIA的二次開發(fā)方式主要有3種，即Automation API、CAA和VB.net。其中Automation API是一種交互式的二次開發(fā)方式，它通過錄制宏記錄軟件的操作過程，自動生成相應的VBScript或JavaScript程序代碼，用戶通過修改該代碼生成自己的二次開發(fā)程序。該方法雖然簡單易用，但程序封裝性差，特別是受到API開放接口的限制，不能對軟件進行深層次二次開發(fā)[1]。CAA(Component Application Architecture)采用面向對象編程語言C++進行二次開發(fā)，能在最底層對軟件功能進行擴展，具有強大的交互、集成和自定義的能力。然而CAA二次開發(fā)體系過于龐大且復雜，它包括一整套函數庫、組件庫等，其學習難度大，一般設計人員不易掌握。VB.net是在VisualStudio環(huán)境下，采用VB編程語言對CATIA進行二次開發(fā)，該方法引進面向對象的編程原理，同時兼顧VB簡單易用的特性，具有較高的開發(fā)效率，能滿足大多數的CATIA二次開發(fā)需求。

1.3AutoCAD和CATIA二次開發(fā)混合編程原理

經比較上述各種二次開發(fā)方式，采用ObjectARX C++及VB.net分別對AutoCAD和CATIA進行二次開發(fā)，具有運算效率高、學習難度適中及開發(fā)周期短的優(yōu)點。但由于兩個平臺所使用的二次開發(fā)語言不相同，故不能在統(tǒng)一編程環(huán)境下直接進行數據交換。

筆者經反復測試，可通過二次開發(fā)混合編程將AutoCAD圖形數據成功導入到CATIA中。即先利用VB.net編制CATIA數據寫入函數，并編譯成生成DLL文件。然后在ObjectARX中添加混合編程支持，添加引用此前VB.net編寫的DLL文件，再通過VC++讀取AutoCAD圖形數據，同時調用DLL函數啟動CATIA寫入數據，流程如圖1所示。

圖1　AutoCAD與CATIA二次開發(fā)混合編程流程圖

2　AutoCAD和CATIA二次開發(fā)混合編程的實現(xiàn)

在VS2008環(huán)境下，利用ObjectARX 2010 VC++及VB.net，說明通過二次開發(fā)混合編程，將AutoCAD圖形數據導入CATIA的實現(xiàn)過程。

2.1創(chuàng)建解決方案和工程

在VS2008中創(chuàng)建一個名稱為“CADtoCATIA”的解決方案，并添加兩個工程。其中一個工程名稱為“VBforCATIA”，利用VS2008向導創(chuàng)建，開發(fā)語言選擇“Visual Basic”，模板類型選擇“Class Library”；另一個工程名稱為“ARXforCAD”，利用ObjectARX 2010向導創(chuàng)建，并選擇“.Net mixed managed code support”選項。

2.2CATIA數據寫入程序

在“VBforCATIA”工程中，利用VB.net對CATIA進行二次開發(fā)。

(1)修改“VBforCATIA”工程中默認的類名稱為“CVBforCATIA”。

(2)在“VBforCATIA”工程屬性中，添加引用CATIA自帶的系統(tǒng)類型庫，如圖2所示。

(3)在程序代碼中導入CATIA類型庫：

Imports ProductStructureTypeLib

Imports MECMOD

Imports PARTITF

Imports HybridShapeTypeLib

(4)調用CATIA并新建數據寫入文件，主要代碼如下：

‘定義CATIA對象

Dim my_CATIA As INFITF.Application

Dim my_PartDoc As PartDocument

‘獲取CATIA應用程序

On Error Resume Next

My_CATIA = GetObject(,"CATIA.Application")

If Err.Number <> 0 Then

My_CATIA = CreateObject("CATIA.Application")

End If

’新建Part文檔

my_PartDoc = My_CATIA.Documents.Add("Part")

(5)在“CVBforCATIA”類中，編寫CATIA數據寫入函數(以點數據的寫入為例)：

Public Class CVBforCATIA

{

……

Public Function CreatePoint( ByVal pt_x

圖2　添加引用CATIA類型庫

As Double,ByVal pt_y As Double,ByVal pt_z As Double)

{

……

Dim new_PT As HybridShapePointCoord

new_PT = my_PartDoc.Part.HybridShapeFactory.AddNewPointCoord(pt_x,pt_y,pt_z)

……

}

}

CATIA數據寫入程序完成后，編譯生成“VBforCATIA.DLL”文件以供后續(xù)ObjectARX程序調用。

2.3AutoCAD數據讀取程序

在“ARXforCAD”工程中，利用ObjectARX VC++對AutoCAD進行二次開發(fā)，以讀取AutoCAD圖形中的數據(以點數據的讀取為例)：

AcDbObject* pObj=NULL;

AcDbObjectId obj_ID;

AcGePoint3d pt;

……

Acad::ErrorStatus es=acdbOpenAcDbObject(pObj,obj_ID,AcDb::kForRead);

if (eOk==es && pObj->isKindOf(AcDbPoint::desc()))

{pt=AcDbPoint::cast(pObj);}

2.4調用DLL文件并寫入數據

在“ARXforCAD”工程中，添加引用DLL文件，并調用相應函數將數據寫入CATIA[2]。

(1)在“ARXforCAD”項目屬性中，添加對“VBforCATIA.DLL”文件的引用。

(2)聲明并實例化DLL封裝類：

ARXforCAD:：CARXforCAD ^ my_ObjDll=gcnew ARXforCAD:：CARXforCAD;

(3)調用DLL中的函數，并將數據寫入CATIA：

my_ObjDll.CreatePoint(pt.x,pt.y,pt.z);

3　應用案例

水工建筑物的開挖面通常是不規(guī)則的復雜曲面，其三維建模過程繁瑣，效率較低。下面以復雜開挖面的快速三維建模為例，說明混合編程在水利水電工程設計中的具體應用。

基本思路是先在AutoCAD中設計開挖平面圖，再生成開挖三維線框，然后通過上述混合編程二次開發(fā)，將開挖三維線框導入CATIA并自動生成三維開挖面，如圖3所示。這種建模方式，充分利用了AutoCAD平面制圖的靈活性和CATIA強大的三維曲面建模能力，大大提高了復雜開挖面的三維建模效率[3]。

圖3　混合編程在水工建筑物開挖三維建模中的應用

4　結　論

混合編程可充分發(fā)揮不同編程語言的優(yōu)勢，充分利用現(xiàn)有的程序代碼，實現(xiàn)跨平臺的程序調用。本文針對AutoCAD和CATIA軟件特點，分別選擇簡潔、高效的程序語言進行二次開發(fā)，并通過混合編程實現(xiàn)了跨平臺的數據傳遞。以水工建筑物的開挖面三維建模為例，通過混合編程二次開發(fā)，充分利用AutoCAD和CATIA軟件各自的功能特長，大大提高了復雜開挖面的三維建模效率，加強了軟件之間的協(xié)同設計能力。

[1]胡燚，張運東，張強.三維CAD技術在水利水電工程設計中的應用分析[J].硅谷,2013(23):66-71.

[2]龔剛，鄧榮歡，張憲林.三維設計方法在水利水電工程設計中的應用探討[J].珠江水運，2014(23):64-65.

[3]袁紹東，王靜，王強華，等.AIM軟件在水利水電工程三維設計中的應用探討[J].西北水電，2014(3):88-90.

Application of mixed programming in water resources and hydropower engineering design

LI Xilong

(PowerChinaGuiyangEngineeringCorporationLimited,Guiyang550081,China)

The secondary development of AutoCAD and CATIA was carried on by using the mixed programming.The cross-platform lossless data transfer is realized. And the capacity of collaborative design between softwares is improved. Taking three-dimensional modeling of hydraulic structure excavation face as an example, the specific application of mixed programming in water resources and hydropower engineering design was introduced.

water resources and hydropower; mixed programming; secondary development; excavation; CATIA; AutoCAD; ObjectARX

李希龍(1982-)，男，工程師，主要從事水工建筑物設計及虛擬仿真工作。

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