Excel在AutoCAD參數(shù)化繪圖中的應(yīng)用

余亮平

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

目前，工程設(shè)計圖紙主要由人工繪制，重復(fù)繁瑣的繪圖工作，往往占用設(shè)計人員大量的工作時間；少部分圖形雖可利用設(shè)計軟件生成，但其局限性較大；特別是在當(dāng)前共建“一帶一路”的時代背景下，國際工程項(xiàng)目對于制圖規(guī)則、表達(dá)深度要求不一，國內(nèi)傳統(tǒng)圖紙的表達(dá)方式與現(xiàn)有設(shè)計繪圖軟件暫不能與之接軌，使得繪圖工作量顯著增加。如何滿足特定項(xiàng)目要求，使工程繪圖，尤其是重復(fù)性較大的繪圖工作實(shí)現(xiàn)高效化、便捷化、自動化，成為繪圖人員應(yīng)當(dāng)思考的問題。此前，一些論文[1，2]對于如何利用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和輔助繪制簡單圖形等有所介紹，但其應(yīng)用程度尚淺。本文介紹的表格繪圖法，從設(shè)計條件參數(shù)化出發(fā)，通過Excel函數(shù)[3]對條件數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，將條件數(shù)據(jù)與AutoCAD命令[4](或相關(guān)繪圖插件命令)整合編制，并通過VBA獲取繪圖軟件可識別并連續(xù)執(zhí)行的命令流，最終實(shí)現(xiàn)施工圖的快速自動生成。

1 表格繪圖法概述

表格繪圖法本質(zhì)上是利用Excel表格中豐富的公式及函數(shù)庫，將設(shè)計條件、規(guī)范規(guī)定及功能要求等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、命令匯編的一種參數(shù)化繪圖方法。本文基于實(shí)際工程應(yīng)用的表格繪圖經(jīng)驗(yàn)，對表格繪圖法的基本框架(見圖1)予以歸納和介紹。

圖1 表格繪圖法的基本思路

1.1 數(shù)據(jù)輸入

(1)設(shè)計條件。此為編制繪圖表格的初始輸入條件之一，同時也是表格編制完成后工程應(yīng)用的設(shè)計變量輸入，如數(shù)量、尺寸、標(biāo)高、角度等設(shè)計參數(shù)。

(2)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。此為編制繪圖表格的初始輸入條件之一，在表格編制完成后的工程應(yīng)用中，基本不再變動,即將規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定(如規(guī)范允許值、條文規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)形狀及尺寸等),利用比較函數(shù)(如MAX、MIN)、查詢函數(shù)(如VLOOKUP、INDEX、MID)、邏輯函數(shù)(如IF、AND、OR)等轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)或邏輯條件,再將其輸入Excel表格，作為數(shù)據(jù)處理時的計算、判別或篩選依據(jù)。

(3)圖形控制。此為編制繪圖表格的初始輸入條件之一，在表格編制完成后的工程應(yīng)用中，允許進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對圖形顯示的控制，如繪圖比例、圖形分布、字號、線寬、線型、顏色、圖層等環(huán)境參數(shù)。

1.2 Excel表格

本文稱之為繪圖表格，其中包含數(shù)據(jù)處理、命令處理兩類模塊。

(1)數(shù)據(jù)處理模塊。此用于對輸入的條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換、批量計算、條件判斷等，例如表格繪圖中的“定位”、“長度”、“數(shù)量”等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，即在數(shù)據(jù)處理模塊中產(chǎn)生。部分常用數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換關(guān)系或Excel函數(shù)見表1。

表1 部分常用數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換關(guān)系或Excel函數(shù)

(2)命令處理模塊。該模塊是在數(shù)據(jù)處理模塊的基礎(chǔ)上，將AutoCAD 或其應(yīng)用插件能夠識別的命令字符，按照命令執(zhí)行規(guī)則，與數(shù)據(jù)處理模塊生成的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成可自動執(zhí)行的命令片段，最后匯總為可連續(xù)執(zhí)行的命令流。部分典型繪圖功能對應(yīng)的CAD命令及命令流格式見表2。

表2 部分典型繪圖功能對應(yīng)的CAD命令及表格繪圖法命令流格式

注：①表中□表示空格(執(zhí)行命令)；②CHAR(13)為Excel表格中的回車函數(shù)；③命令流中斜體文字內(nèi)容為通過數(shù)據(jù)處理模塊輸出的繪圖數(shù)據(jù)。

1.3 圖形生成

(1)TXT命令文本。為獲得Excel表格處理得到的繪圖命令流，采用VBA代碼控件，將命令流輸出保存為與Excel表格同目錄文件夾下的TXT命令文本，VBA代碼如下：

Dim nm$

nm = ThisWorkbook.Path & "" & Range("B6") & ".txt" ‘新建文本并以單元格B6內(nèi)容命名’

Open nm For Output As #1

Print #1, Range("E31")

由表3可知：Yoder法與WS處理測定的MWD呈極顯著相關(guān)，與FW、WS處理呈顯著相關(guān)；Yoder法和FW處理測定的GMD呈顯著相關(guān)，F(xiàn)W處理與WS、SW處理呈顯著相關(guān)，其他處理間相關(guān)性不顯著；Yoder法和SW處理測定的R0.25值相關(guān)性顯著，WS處理與FW處理也呈顯著相關(guān)，其他處理間相關(guān)性不顯著?？梢钥闯觯和ㄟ^Yoder法測定的MWD、GMD、R0.25值與FW處理均有相關(guān)性，LB法三種處理測定的MWD、GMD、R0.25值大部分呈顯著相關(guān)，說明植被混凝土團(tuán)聚體在機(jī)械擾動下的崩解作用與消散作用顯著正相關(guān)，LB法中團(tuán)聚體崩解的三種機(jī)制之間有內(nèi)在的聯(lián)系。

Close #1 ‘將單元格E31中內(nèi)容寫入文本’

ActiveWorkbook.Save ‘保存工作表’

End Sub

由以上VBA代碼輸出的命令流滿足兩個自動繪圖要求：一是可被繪圖軟件識別；二是可被繪圖軟件連續(xù)執(zhí)行。

(2)DWG繪圖模板。該模板為使用AutoCAD程序或其應(yīng)用插件創(chuàng)建的模板文件，可在其中預(yù)設(shè)繪圖環(huán)境(如圖層、線型、顏色等)，還可預(yù)置工程圖形的“標(biāo)準(zhǔn)件”(即一般為標(biāo)準(zhǔn)做法的工程圖形)，供自動繪圖過程中調(diào)用，從而有效節(jié)省Excel表中相應(yīng)繪圖數(shù)據(jù)編制處理工作、命令字符數(shù)量以及命令執(zhí)行時間。

(3)圖形生成。將TXT命令文本中的命令復(fù)制粘貼在DWG繪圖模板命令行，AutoCAD程序即開始執(zhí)行命令流，完成自動繪圖。

2 表格繪圖法的編制與使用要點(diǎn)

2.1 合理搭建數(shù)據(jù)、命令處理框架

在表格編制過程中，數(shù)據(jù)、命令處理框架搭建的合理與否將直接決定表格編制的難易甚至成敗。在搭建處理框架時，首先需要選擇各個部分圖形的基本控制點(diǎn)或參數(shù)，如同工程測量或放線中的控制點(diǎn)，后續(xù)的繪圖工作可以基于該控制點(diǎn)或參數(shù)逐漸發(fā)散、細(xì)化;其次，應(yīng)考慮各個參數(shù)在表格中的布局，以充分利用Excel表格橫向與縱向二維填充功能。

2.2 以“模塊化”方式進(jìn)行數(shù)據(jù)、命令處理

2.3 繪圖表格的開放與保護(hù)

一方面，繪圖表格在編制時可以考慮個人使用習(xí)慣、應(yīng)用要求，使之具備一定的開放性。表格繪圖允許使用者自定義繪圖命令縮寫，使生成的命令流與繪圖軟件中用戶自定義的快捷命令相匹配；允許根據(jù)設(shè)計需要更改繪圖環(huán)境參數(shù)，如比例、線寬、線性、顏色、字體、字號等;另一方面，為保護(hù)已通過驗(yàn)證的表格數(shù)據(jù)不被篡改出錯，有必要對表格各部分進(jìn)行不同程度的加密保護(hù)，設(shè)置可編輯區(qū)、允許自動計算區(qū)和完全不可編輯區(qū)。其中，可編輯區(qū)一般用于設(shè)計條件輸入，允許更改內(nèi)容；完全不可編輯區(qū)一般用于參數(shù)說明、使用說明等；允許自動計算區(qū)，不接受人為輸入或改寫，但可接受Excel程序內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果的刷新與存儲。

2.4 使用注意事項(xiàng)

表格使用時，首先須允許表格使用宏，以便執(zhí)行VBA代碼獲取命令流；第二，命令執(zhí)行時(即從命令文本復(fù)制粘貼到DWG繪圖模板文件的過程)，不可隨意增補(bǔ)或刪減命令內(nèi)容，任何多余或遺漏的分步命令(如空格、回車等)都可能導(dǎo)致命令執(zhí)行錯誤或中斷。

3 表格繪圖法的應(yīng)用優(yōu)勢

表格繪圖法充分發(fā)揮了Excel表格對數(shù)據(jù)的批量處理和AutoCAD軟件自動執(zhí)行命令流的功能，不但能夠達(dá)到圖面整潔、深度足夠的工程標(biāo)準(zhǔn)，并且相對于人工繪制，還表現(xiàn)出以下幾方面的應(yīng)用優(yōu)勢：

3.1 繪圖速度快

人工操作數(shù)小時，表格繪圖幾秒鐘。利用表格繪圖，將重復(fù)的圖形繪制工作交給Excel表格數(shù)據(jù)處理和AutoCAD命令流執(zhí)行，同類圖形批量生成，節(jié)省的繪圖時間非?？捎^。

3.2 無人為錯誤

人工繪圖難免出現(xiàn)人為錯誤，而表格繪圖一旦通過試用驗(yàn)證，則可完全避免重復(fù)工作中可能出現(xiàn)的人為錯誤。

3.3 圖形精度高

人工繪圖過程中，受計算精度、捕捉誤差等影響，易造成制圖誤差以及誤差累積。而表格繪制的圖形定位、長度、比例等均是通過精確數(shù)據(jù)結(jié)果生成，確保了圖形繪制的精確性。

3.4 實(shí)用性強(qiáng)

根據(jù)具體工程要求，自定義繪圖條件和繪圖輸出，針對性和實(shí)用性強(qiáng)。在設(shè)計條件方面，可按需設(shè)置輸入?yún)?shù)，還可接口現(xiàn)有設(shè)計軟件導(dǎo)出的成品數(shù)據(jù)，簡化輸入過程。在輸出功能方面，比例可選、圖層可調(diào)、字高可設(shè)，一鍵生成命令文本并自動命名保存，可隨時重復(fù)使用。

3.5 通用性好

表格編制與使用方便快捷，通用性好。首先，相比使用AutoLISP等二次開發(fā)方式，繪圖表格的編制對于編程能力要求較低，適合大部分工程人員使用；其次，用于生成命令文件的Excel表格和TEXT文本，為最基本的辦公文件程序或格式，無需安裝其他程序文件，且一般不受限于系統(tǒng)版本及程序兼容性要求。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

4.1 實(shí)例一

化工塔設(shè)備圓形塔平臺結(jié)構(gòu)圖的表格繪圖見圖2。

(1)輸入界面。如圖2，輸入界面各部分分別為：①繪圖使用說明；②設(shè)計條件輸入；③輸入?yún)⒖紙D例；④圖形控制輸入；⑤命令生成控件。

圖2 圓形塔平臺表格繪圖參數(shù)輸入界面

(2)命令文本及繪圖模板。塔平臺繪圖命令文本及繪圖模板見圖3,命令文本自動以設(shè)備位號命名；繪圖模板預(yù)設(shè)繪圖環(huán)境、圖形“標(biāo)準(zhǔn)件”(如鋼梯平面圖)等內(nèi)容。

圖3 塔平臺繪圖命令文本及繪圖模板

(3)自動繪圖成品。圖形塔平臺繪圖成品見圖4。成品圖為按條件層數(shù)生成的化工塔設(shè)備圓形塔平臺平面圖，含塔周圍平臺與塔頂平臺。圖形主要以化工行業(yè)塔平臺標(biāo)準(zhǔn)圖集[5]為計算與設(shè)計依據(jù)，按施工圖標(biāo)準(zhǔn)與深度，繪制包含軸線、設(shè)備外形、支耳、托架、鋼梯、欄桿、角度、尺寸和標(biāo)高及相應(yīng)文字標(biāo)注等內(nèi)容。在無后續(xù)專業(yè)協(xié)調(diào)要求的前提下，該成品圖基本可直接用于工程施工。

4.2 實(shí)例二

某境外總包項(xiàng)目混凝土梁配筋詳圖的表格繪圖見圖5。

(1)輸入界面。梁配筋詳圖的表格繪圖參數(shù)輸入界面見圖5，輸入界面各部分為：①繪圖使用說明；②、③、④設(shè)計條件輸入1(從設(shè)計軟件MIDAS程序中導(dǎo)出的混凝土梁截面、配筋數(shù)據(jù)等條件)；⑤設(shè)計條件輸入2(需手動輸入的設(shè)計條件);⑥圖形控制輸入；⑦命令生成控件。

(2)命令文本及繪圖模板。梁配筋詳圖繪圖命令文本及繪圖模板見圖6，命令文本自動按用戶輸入的梁編號命名；繪圖模板預(yù)設(shè)繪圖環(huán)境、圖形“標(biāo)準(zhǔn)件”(如美標(biāo)規(guī)定的鋼筋標(biāo)準(zhǔn)彎鉤)等內(nèi)容。

圖6 梁配筋詳圖繪圖命令文本及繪圖模板

(3)自動繪圖成品。梁立面、剖面配筋詳圖繪圖成品見圖7，成品圖為按條件跨數(shù)繪制的連續(xù)梁配筋立面圖和各跨跨左、跨中、跨右梁配筋剖面圖。繪圖內(nèi)容基于美標(biāo)構(gòu)造要求[6，7]與MIDAS軟件計算、設(shè)計結(jié)果，包含鋼筋布置、鋼筋截斷位置、配筋數(shù)量與直徑、加密區(qū)和非加密區(qū)的箍筋布置,以及相關(guān)尺寸標(biāo)注和文字標(biāo)注等連續(xù)梁配筋信息，在該成品圖基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化調(diào)整至施工圖深度，可節(jié)省大部分繪圖時間。

圖7 梁立面、剖面配筋詳圖繪圖成品

5 結(jié)語

表格繪圖法作為一種創(chuàng)新的參數(shù)化繪圖方法，其應(yīng)用可遵循本文歸納的基本方法：從輸入條件出發(fā)，設(shè)計并搭建好數(shù)據(jù)處理框架，以“模塊化”方式完成不同屬性圖形的數(shù)據(jù)與命令處理，并通過VBA代碼實(shí)現(xiàn)命令整合與導(dǎo)出，最后在預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù)的DWG模板文件中執(zhí)行命令，生成圖形。從實(shí)例一、實(shí)例二工程圖形繪制的應(yīng)用結(jié)果可見，表格繪圖法可大大縮減繪圖時間，同時還具有無人為錯誤、繪圖精度高、實(shí)用性強(qiáng)、通用性好等優(yōu)勢，值得推廣應(yīng)用。

本文所列舉的兩個實(shí)例表格，為相關(guān)的繪圖工作帶來了極大便利,節(jié)省了大量繪圖時間。但由于作者不具有專業(yè)的編程水平，在設(shè)計條件讀取、命令執(zhí)行啟動、表格封裝處理等方面有待進(jìn)一步深入和優(yōu)化。