利用ObjectARX方法实现NC车削自动编程系统的图形输入

文|石鑫 王忠建 刘丽华 石梦琳 .中航工业江西洪都航空工业股份有限公司 .中南林业科技大学

一、引言

AutoCAD软件在机械制造领域已经得到了广泛的应用，能够完成各种机械零件设计及图形输入任务，然而其所绘制的图形数据结构不能为CAPP、CAM等相关模块所利用，为此需要对AutoCAD的图形数据进行读取并转化成数控编程系统所需要的数据结构。国内外学者对此作了很多研究工作，如利用AutoLISP读取DXF文件等方法对AutoCAD的图形文件进行读取识别。然而这些方法仍然有很多的局限性，不能进行信息的全面转化。针对上述问题，本文利用ObjectARX3.0方法读取AutoCAD2000数据库的图形信息及ID值来识别图素的属性并进行相应的数据处理，转换成NC加工所需要的基于特征的数据结构，从而为CAPP、CAM等相关模块提供数据源，最终实现NC数控编程自动化。

二、ObjectARX简介

ObjectARX3.0是Autodesk公司针对AutoCAD 2000平台的二次开发而推出的一个工具包，它支持面向对象的编程方法（OOP）。ObjectARX3.0应用程序是一种Windows动态库。

ObjectARX由以下类构成：

（1）AcRx 用于绑定应用程序和运行时类的注册。

（2）AcEd 用于注册内部命令和系统事件通知的类。

（3）AcDb AutoCAD数据库类。

（4）AcGi用于渲染AutoCAD实体的图形界面。

所有ObjectARX应用程序必须与acad.Lib和raapi.Lib连接，根据使用的ObjectARX类库和函数的前缀不同，还可能需要其它的附加链接库如表1所列。

表1 附加链接库

三、总体结构

1、总体结构的设计

在AutoCAD环境下进行零件设计与零件工程图的绘制，根据零件工程图信息进行加工特征的定义和零件特征模型的描述。图形输入系统的总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

2、几何数据结构

本程序的数据源来自AutoCAD数据库，利用ObjectARX方法从数据库中读入数据需要存储以便进一步进行数据分析，为此建立了图素的几何数据结构，如下：

struct STusu

long R;//若为圆弧则表示圆弧的半径坐标，对其他图素没有意义

double startAngle,endAngle;//若为圆弧则表示圆弧的起、止角度值，对其他图素没有意义};

注：x1，y1——直线（或圆弧，或样条曲线）的始点坐标。

x2，y2——直线（或圆弧，或样条曲线）的末点坐标。

c1，c2——若为圆弧则表示圆弧的中心点坐标，对其他图素没有意义。

3、零件工艺信息

由于零件是以实体特征面构建的，所以各特征面的工艺信息可能是不同的，有的工艺信息是所有表面共有的，称作全局工艺信息。实体表面工艺信息是指不同的表面类型而具有不同的工艺参数。本文主要考虑了以下工艺信息：硬度、粗糙度、表面处理、轴向尺寸公差、直径尺寸公差、直线度、圆柱度、平行度、圆度、垂直度、同轴度、径向全跳动和径向圆跳动等。

四、程序设计

本程序分为数据读入模块、数据处理模块及工艺信息输入模块。

1、读入模块

读入模块是利用ObjectARX方法从AutoCAD数据库中读取零件的信息，并保存在前面确定的几何信息数据结构中，以便接下来的数据处理。读入模块源代码流程图如图2所示。以下是读入模块遍历所有实体的源代码：

{//打开当前块表

2、数据处理模块

数据处理模块共有三个函数：

Data process1函数：寻找圆点O(OX,OY)，删除中心线，把坐标系转化为以O(OX,OY)为圆点的坐标系。

Data process2函数：取图形的上半部分，并将多余的图素删去。

Data process 3函数：通过对零件的几何信息进行分析，提出了一种方便快捷的图形轮廓搜素法，从而得到图形的外轮廓数据。它对从AutoCAD数据库读入的数据进行了进一步处理，从而判断出各图素的工艺特征（柱面、端面和锥面等）。

数据处理的具体思路：搜索初始图素（有一端点坐标值为(0,0)的图素），将它的末点赋给endPoint0，然后利用endPoint0的值继续搜索下一个图素（下一个图素与上一个图素首尾相接），每搜索到符合要求的点时就将它存储到PPON结构中。如果搜索到的图素的X坐标值等于Xmaxx（上个模块中得到的值，它是所有图素中X坐标的最大值），则图形的外轮廓搜索完成。接下来判断有没有内孔，通过将剩下的图素与外轮廓的最后一个图素进行求交，若求交成功则说明内孔存在，然后按照外轮廓搜索的规则继续进行搜索直到所得图素的Y坐标值为0，再判断是否存在左、右盲孔，若存在就继续是使用上述方法进行搜索，直到所搜索到图素的X值为0，全部搜索结束，得到图形的外轮廓。

3、主要图素的处理

（1）直线、圆弧的处理

直线程序：利用ObjectARX类库所提供的startPoint()及endPoint()函数得到直线的起点与终点坐标值。具体使用如下：

在进行外轮廓的搜索时，如果所搜索到的点是直线的终点，将直线的起点与终点进行调换。

圆弧程序：利用ObjectARX类库所提供的startAngle()、endAngle()及center()函数分别得到圆弧的起始角、终止角及圆弧的中心坐标值。具体实现如下：

圆弧旋向的处理：在AutoCAD数据库中圆弧无论是顺时针绘制，还是逆时针绘制，其存储都是按照逆时针进行的，在进行图形外轮廓的搜索时，如果所搜索的点是圆弧的终止点，则将圆弧的旋向取反。

（2）样条曲线的处理

为了从AutoCAD数据库中读入样条曲线的型值点，需要利用ObjectARX所提供的函数。经过仔细的分析从ObjectARX所提供的类库中（dbspline.h）找到了可以得到样条曲线型值点、始末端点及切线斜率等关键值的函数，其声明如下：控制端点：

其中AcGePoint3dArray& fi tPoints定义了一个动态的数组，用来存储搜索到的型值点坐标。

函数的使用如下：

从而得到了动态数组Points，它存储样条曲线所有的型值点坐标。

得到了型值点的坐标后，接着利用追赶法得到绘制三次B样条曲线所需的控制点，经过插补得到B样条的拟合点。将这些点存储在点表PPON结构中，从而完成对样条曲线的处理。

4、工艺信息输入模块

根据零件整体及各特征形面的不同工艺要求，可以输入全局工艺信息或局部工艺信息。实验件的轴端面的工艺信息输入如图3所示。

图3 轴端面工艺信息输入

五、实验结果与讨论

为了考察本系统程序运行的结果是否达到预期的要求，及其形成的文件是否满足NC数控加工所需的数据结构。首先在AutoCAD环境下绘制如图4所示的回转体实验件。

图4 回转体实验件

加载应用程序NCINTPUT.arx，读取AutoCAD所绘制的图形并进行数据处理，程序系统的主界面如图5所示。

图5 程序系统主界面

至此已经得到了实验件的几何图形信息，这还不能满足数控加工的需要，接下来需对零件的工艺信息进行输入，全局工艺信息输入如图6所示，其中，淬火C表示渗碳淬火，强度与韧性单位为MPa。

图6 全局工艺信息输入

为了验证本程序所得数据的正确性，对所形成的文件进形读取并重现了图形的轮廓如图7所示。

图7 图形轮廓重现

六、结论

本文利用VC++6.0语言，通过ObjectARX3.0类库读取AutoCAD2000数据库的图形信息，从而实现NC自动编程系统的图形输入，可以得到以下结论：

◎ 利用ObjectARX方法可对AutoCAD数据库进行操作；

◎ 搜索AutoCAD数据库中的图素时，利用ObjectARX所提供的迭代器进行搜索；

◎ 进行工艺信息的标注时，可随机选取图素进行工艺信息标注(例如，在点选外腔或内腔圆柱面后，将弹出如图8所示的对话框提示用户输入圆柱面工艺信息)。

图8 圆柱面工艺信息输入

经过测试，利用ObjectARX方法及本系统程序所制定的数据转化规则所得到的数据符合NC自动编程所需要的数据结构形式，实现了数控车削自动编程系统图形的快速高效输入，提高了工训实践能力。