关于AutoCAD 参数化建模中标注约束运行机制的猜想

时间：2024-07-28

李潇潇张其林

(上海市同济大学，上海 200092)

引言

参数化建模技术是现代CAD 技术发展的一个里程碑，在机械类三维软件(例如PRO/E、UG、CATIA 等)早已使用，而AutoCAD 软件在之前版本一直没有参数化绘图功能，终于在2009 年4 月发行的AutoCAD 2010 版新增该功能。本文旨在揭露CAD参数化中标注约束可能的内在运作机制，以供大家能够更好地理解CAD 参数化的内部运作机制。

1 AutoCAD2012 参数化绘图介绍

1.1 几何约束

如图1 参数化菜单，几何约束包含了自动约束、水平、竖直、垂直、平行、相切、相等、平滑、重合、同心、共线、对称、固定等各种不同类型约束。其中自动约束功能可以为已经绘制好的图形自动添加约束，如水平、竖直、平行、点重合等。

1.2 标注约束

标注约束设计是现代CAD 技术实现参数化设计的关键技术，它在图形设计，产品设计中起很大作用。Autodesk 公司为AutoCAD 2010 版添加了标注约束的功能，包含了线性、对齐、半径、直径、角度等不同类型的尺寸，也可以将现有图形上的普通尺寸标注转换成标注约束，但无法逆操作。

图1 几何约束类型

不论是几何约束还是标注约束，都离不开给表达式赋予参数值。如图2 参数管理器对话框所示，所有参数可以赋予表达式，支持三角函数、乘方等常用的数学表达式。

2 关于AutoCAD 中标注约束运行机制的猜想

2.1 ObjectARX 中相关类的继承关系

所有和参数化相关的类都是从AcRxObject 类派生出来的，其中又分为两大块，一块是以AcConstraintGroupNode 为基类，用于参数化内部图形的处理;另一块是以AcDbObject 为基类，用于CAD 界面的现实。它们各自具有不同的作用。类的派生关系见图4。

图2 参数管理器

2.2 标注约束中对象的从属关系及相互关系

我们以图3 的标注约束为例子，图3 中的直线就是图5 中的AcDbLine，图3 中的标注就是图5 中的AcDbDimension。至于直线和标注之间是如何联系起来的，就要用到图5 中的AcDbAssocNetwork 了。可以看到在AcDbAssocNetwork 中又包括了Ac-Db2dConstraintGroup 和AcDbAssocVariable，其中Ac-DbAssocVariable 与直线的长度变量通过AcDbAssocValueDependency 相关联，而AcDb2d-Constraint-Group中包括AcConstrainedGeometry，AcGeomConstraint 和各个Dependency，其中AcConstrainedGeometry 与直线通过AcDbAssoc-GeomDependency 相关联，AcGeomConstraint 与标注通过AcDbAssocDependency 相关联。上述中各个对象之间具体是通过何种函数来关联的，请见图6(图中的AcConstrained-BoundedLine 就是AcConstrainedGeometry，AcDistanceConstraint 就是AcGeomConstraint)。

图3 标注约束

图4 类的派生关系图

图5 类的从属关系图

图6 对象相互关系图

2.3 关于标注约束内部运行机制的猜想

仍然以图3 中的直线与约束标注作为例子，目前d1=1000，如果我们把d1 修改为500，那么直线也要相应的缩短，标注也要跟随直线做相应的变化。在CAD 内部，这到底是如何实现的呢?图7 给出了一种猜想。首先要找到数据库中所有的Value值，通过isReleventChange()来判断该Value 值是否已改变;如果改变，则保存改变后的变量值，并且通过AcExplicitConstraint(AcDistanceConstraint)来找到该Value 值所对应的直线(AcDbLine)，给这根直线赋新值，同样通过AcExplicitConstraint(AcDistanceConstraint)来找到该Value 值所对应的标注(AcDbDimension)，并给该标注赋新值。这样，直线和标注就都被修改了。计算流程图如图7 所示。

图7 计算流程图