尹偉波，靳麗輝，魏 群

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

目前國(guó)內(nèi)大部分的詳圖設(shè)計(jì)以使用二維繪圖軟件為主，設(shè)計(jì)難度高，工作量大，審圖和校對(duì)任務(wù)重，圖紙差錯(cuò)率高，管理難度大.近年來(lái)隨著三維設(shè)計(jì)的興起，國(guó)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(guò)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(zhǔn)確性，但是工程詳圖仍然需要手工添加尺寸標(biāo)注和注釋文本等內(nèi)容.一些文獻(xiàn)提出了利用上述軟件繪圖的改良方法.如賈俊鵬［1］根據(jù)實(shí)際情況對(duì)Pro/E進(jìn)行二次開(kāi)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(kāi)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(xì)欄的自動(dòng)生成.這些研究提高了工程圖的出圖效率，但仍然沒(méi)有一種方法能從整體的視角處理存在的問(wèn)題，使得整個(gè)工程圖出圖達(dá)到自動(dòng)化的目標(biāo).最主要的原因在于這些開(kāi)發(fā)、應(yīng)用不能從根本上解析圖形的數(shù)字化本質(zhì)，不能從根本上處理圖形和數(shù)據(jù)的關(guān)系.

筆者在平板鋼閘門(mén)三維信息模型的支持下，將模型中附著的大量數(shù)據(jù)通過(guò)三維模型在二維空間的投影傳遞到圖紙空間，然后通過(guò)檢索這些數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成圖紙布局和尺寸標(biāo)注.

1 詳圖布局

詳圖布局［6－7］是詳圖設(shè)計(jì)的第一步.主要包含2個(gè)方面的內(nèi)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(guò)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(duì)各個(gè)視圖進(jìn)行優(yōu)化布置，為尺寸標(biāo)注、文字說(shuō)明、材料統(tǒng)計(jì)等后續(xù)工作提供準(zhǔn)備，并預(yù)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(guò)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(lèi).第一類(lèi)視圖是由三維模型直接投影生成，不需要經(jīng)過(guò)變換、切割等.其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以C#編程語(yǔ)言定義為:

第二類(lèi)視圖是在第一類(lèi)視圖基礎(chǔ)上，通過(guò)剖切、局部放大、剖斷、旋轉(zhuǎn)、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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以C#編程語(yǔ)言定義為:

在Inventor平臺(tái)上生成基本視圖的代碼以VB.Net編程語(yǔ)言編寫(xiě)如下:

1.2 視圖布局

視圖布局的原則是以圖幅內(nèi)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(zhuǎn)、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(guān)系、尺寸標(biāo)注、說(shuō)明文本大小和位置等要素.

其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以C#編程語(yǔ)言定義為:

2 尺寸標(biāo)注

尺寸標(biāo)注是詳圖設(shè)計(jì)的重要部分，也是詳圖設(shè)計(jì)中最繁瑣的一步.

自動(dòng)尺寸標(biāo)注使用的模型是三維信息模型，包含了模型的參數(shù)信息、定位信息和關(guān)聯(lián)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(guò)程中，模型附帶的數(shù)據(jù)也存在著投影的過(guò)程，同時(shí)伴隨著坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化.三維數(shù)據(jù)投影的模型如圖1所示.

圖1 三維數(shù)據(jù)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(biāo)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以C#編程語(yǔ)言定義為:

其中Dimxl，Dimxr，Dimy牽涉到局部坐標(biāo)系的變化，可由 Inventor API提供的 ModelToSheetSpace()，ModelToDrawingViewSpace()兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算;由圖紙空間或視圖空間反推模型空間坐標(biāo)系時(shí)，可由SheetToModelSpcae()和DrawingViewToModel-Space()兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算.

3 自動(dòng)出圖和自動(dòng)尺寸標(biāo)注

尺寸標(biāo)注一般按照行業(yè)或者某個(gè)單位各自的習(xí)慣來(lái)設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)注樣式、類(lèi)型和方式.根據(jù)平板鋼閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)有的布圖要求，結(jié)合所積累的大量關(guān)于尺寸布局的經(jīng)驗(yàn)，筆者所在團(tuán)隊(duì)在鋼閘門(mén)三維信息模型的基礎(chǔ)上，利用Inventor API和Visual Studio.Net開(kāi)發(fā)出了鋼閘門(mén)智能出圖系統(tǒng).其自動(dòng)出圖的步驟如下.

1)定義圖紙空間大小Wp×Hp(寬度×長(zhǎng)度).

2)對(duì)視圖 Viewi(i=1，2，…，n)進(jìn)行布局，要考慮布局美觀和避讓尺寸線等因素來(lái)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(xiàn)尺寸，將三維實(shí)體按布置.視圖框中三維實(shí)體的表現(xiàn)寬度為

視圖框中三維實(shí)體的表現(xiàn)高度為

視圖框中三維實(shí)體的表現(xiàn)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(dòng)出圖流程如圖3所示.

圖3 自動(dòng)出圖流程

自動(dòng)標(biāo)注尺寸的步驟如下.

4)據(jù)圖紙類(lèi)型決定要標(biāo)注尺寸的種類(lèi)和數(shù)據(jù).

5)確定每個(gè)尺寸所在的層，并自動(dòng)標(biāo)注.

自動(dòng)標(biāo)注尺寸的流程如圖4所示.

圖4 自動(dòng)標(biāo)注尺寸流程

4 結(jié)語(yǔ)

利用三維模型中蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)，通過(guò)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法，確定三維數(shù)據(jù)在二維空間的投影，利用局部坐標(biāo)系進(jìn)行尺寸定位，并進(jìn)行尺寸自動(dòng)標(biāo)注，出圖和標(biāo)注速度快、效率高.可為其他軟件的自動(dòng)出圖和自動(dòng)尺寸標(biāo)注提供有效的參考.

［1］賈俊鵬.基于Pro/E繪圖模塊的二次開(kāi)發(fā)［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(4):39.

［2］劉毅，辛選榮，劉汀.SolidWorks二次開(kāi)發(fā)在工程圖屬性中的應(yīng)用［J］.機(jī)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(shù)研究［J］.現(xiàn)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(biāo)題欄和明細(xì)欄快速生成技術(shù)［J］.中國(guó)制造業(yè)信息化，2006(21):58－61.

［5］黃杰，黃翔.基于CATIA的明細(xì)欄自動(dòng)生成方法的研究［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2003(3):64 －66.

［6］魏群，張國(guó)新，尉軍耀，等.拱壩三維可視化設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用［J］.天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，41(9):1087－1090.

［7］魏群.Auspic DDD研發(fā)報(bào)告［R］.鄭州:華北水利水電學(xué)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(kāi)發(fā)［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，31(5):1－5.