（机械电子工程专业论文）总图坐标表信息系统研究与开发.pdf

摘要 摘要 “总图坐标表信息系统 ( 以下简称c i s l d ) 是一个综合的计算机图文管理 系统，它以项目为单位对总图项目、总图对象工程图纸及坐标表等进行管理，用 户可以自动提取总图对象坐标及生成相应的坐标表，可以通过检索快速查找所需 资料，可以基于网页实现对图纸和文档相关信息的浏览，可以根据不同的权限对 服务器端资料进行操作，并可对所需资料进行打印输出。 c i s l d 由电子科技大学软件系统研究所与中冶赛迪工程技术有限公司总图 室联合开发，它以坐标表为主线，将与坐标表相关的信息在服务器上有机地联系 和管理，形成设计资料的连续及一致性保存，解决了总图室设计资料管理分散、 零乱、检索困难的问题，实现了图纸及坐标表等信息的共享，提高了设计资源的 利用率。另外，c i s l d 还具有总图对象坐标的自动提取及坐标表的自动生成功能， 此功能减少了设计人员枯燥、重复性的工作，提升了设计效率。 c i s l d 在管理总图坐标表方面的创新性工作有： 1 、a u t o c a d 图形数据库及扩展数据库( 以下简称a u t o c a d 内部数据库) 和 s q l s e 、但r2 0 0 0 数据库软件( 以下简称外部数据库) 的综合使用，增加了c i s l d 的数据处理能力，实现了图形数据和非图形数据的分别存储、相互关联及双向访 问，保证了服务器上设计信息的统一、完整。 2 、a c t i v c x 控件和c o m 组件技术的使用，使基于它们开发的系统具有良好 的模块性、可扩展性和可维护性，给开发者带来极大的方便。 3 、b s 和c s 混合模式的综合使用，充分发挥了企业的资源优势，增加了设 计人员工作方式的灵活性。 随着信息技术的迅速发展和企业信息化建设的不断深入，开发基于网络环境 的c i s l d ，对于提高总图室管理设计资料的水平和效率意义重大。研究和开发结 果表明，c i s l d 具有运行稳定、性能可靠，使用方便、扩展和维护容易、安全性 高等特点，能改善总图室现有坐标表等资料管理不善的情况，提高了总图室资源 的共享性，有较强的实际应用和推广价值。 关键词：0 b j e c t a r x ，a u t o c a d 二次开发，图形数据库，s q ls e v e r2 0 0 0 ，软件结构 a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n de m e 印f i s e c o n s t r u c t i o ni ni n f o r m a t i o n i z a t i o n ，i ti st h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no fi n f o r m a t i o n i z a t i o n t or e a l i z et h em a n a g e m e n ta n ds h a r eo fr e s o u r c eb yt h ei n t e r a c t ，a n dl e tc o m p u t e r sd o s i m p l ew o r kf o rd e s i g n e r s i ti so fi m p o r t a n c et oi m p r o v et h em a n a g e m e n tl e v e la n d e f f i c i e n c yo fd e s i g nd o c u m e n t s ，b yt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fl a y o u tc o o r d i n a t e s t a b l ei n f o r m a t i o ns y s t e mb yt h ei n t e m e t c o o r d i n a t e si n f o r m a t i o ns y s t e mo fl a y o u t d r a w i n g ( c i s l d f o r b r i e f ) i s d e v e l o p e dj o i n t l yb yu e s t cs o f t w a r es y s t e mr e s e a r c hi n s t i t u t ea n dc i s d i e n g i n e e r i n gc o l t d i tb a s e do nc o o r d i n a t e st a b l e s ；c o n n e c t e da l li n f o r m a t i o na b o u t c o o r d i n a t e st a b l e si n t oa no r g a n i cr e l a t i o n s h i pi nt h es e r v e r ；r e s u l t e dt h a tt h ed e s i g n i n f o r m a t i o na r es t o r e dw i t hc o n t i n u i t ya n dc o n s i s t e n c y t h i ss y s t e ms o n e dt h ep r o b l e m i nd e s i g ni n f o r m a t i o nw h i c hh a sac o n f u s e dm a n a g e m e n ta n dah a r ds e a r c h i ta l s o c a r r i e do u tt h ei n f o r m a t i o ns h a r i n go fd r a w i n g sa n dc o o r d i n a t e st a l e s ，a n dg o tah i g l l e f f i c i e n c yl e v e lo fu s i n gd e s i g nr e s o u r c e s f u r t h e r m o r e ，t h i ss y s t e mc o u l dd oa u t o m a t i c e x t r a c t i o no fc o o r d i n a t e sa b o u tl a y o u td r a w i n go b j e c ta n da u t o m a t i cg e n e r a t i o no f c o o r d i n a t e st a l e s i n n o v a t i v ew o r ko fc i s l di sa sf o l l o w i n g ：1 t h ec o m b i n a t i o no fa u t o c a d2 0 0 4 g e o g r a p h yd a t i v e ，x d a t ad a t a b a s ea n ds q l s e v e r2 0 0 0e n h a n c et h ed a t ap r o c e s s i n g a b i l i t yo fc i s l d 2 t h eu s eo fa c t i v e xa n dc o m l e tt h es y s t e m ，w h i c ha l ed e v e l o p e d b yu s i n gt h e m ，h a sg o o dm o d u l a r i t y , a n de a s yt om a i n t a i na n df u r t h e rd e v e l o p 3 t h e c o m b i n a t i o no fb sa n dc sl e td e s i g n e r sw o r km o r ee f f i c i e n t l y i ti ss h o w nb yr e s e a r c hr e s u l t st h a tt h es y s t e mi ss t a b l ea n dr e l i a b l e ，a n dg r e a t l y i m p r o v et h em a n a g e m e n ts i t u a t i o na n ds h a r eo fd o c u m e n t si nl a y o u td r a w i n gr o o m ， t h es y s t e ma l s oi sap r a c t i c a b l em e t h o dt of u r t h e rr e a l i z et h ei n f o r m a n i z a t i o ni nl a y o u t d r a w i n gr o o m k e y w o r d s ：o b j e c t a r x ，a u t o c a ds e c o n dd e v e l o p m e n t ，g e o g r a p h yd a t a b a s e ，s q l s e v e r2 0 0 0 、s o f t w a r es t r u c t u r e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：唑日期：呷年；月喀日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： 导师签名：垒查 臼期：岬年专月日 第一章绪论 第一章绪论 计算机辅助设计( c a d ，c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ) ，是工程技术人员与计算机 相结合、各尽所长、应用多学科的方法综合有效地进行问题求解的信息处理技术。 它把人类的决策判断、创新能力与计算机的高速运算、信息存储等功能有机结合， 从而达到缩短工程产品设计周期、提高设计质量的目的。从广义上说，c a d 技术 包括二维工程绘图、三维几何设计、有限元分析、数控加工、仿真模拟、产品数 据管理、网络数据库以及上述技术( c a d c a e 7 c a m ) 的集成技术等【1 】【2 1 。 c a d 技术有狭义和广义之分，狭义c a d 就是单纯的计算机辅助设计，而广 义c a d 还包括计算机辅助工程分析( c a e ) 、计算机辅助工艺规划( q 廿p ) 、计 算机辅助制造( c a m ) 和产品数据及图档管理( p o m s ) 。c a d 技术是传统设计与 现代计算机技术的有机结合，与传统的工业设计相比，c a d 在设计方法、设计过 程、设计质量和效率等各方面都发生了质的变化。作为一门综合的交叉性学科， c a d 技术涉及到多学科领域，不仅包括计算机图形学、数据库和优化技术，还涉 及网络通讯、多媒体、虚拟现实、模糊技术、知识工程、人工智能和人机工程学 等。 1 1c a d 综述 1 1 1c a d 发展史 c a d 技术产生于2 0 世纪5 0 年代后期，随着计算机软硬件技术和计算机图形 学技术的发展而成长，先后经历了四次大的变革，从最初的二维线框技术到无约 束自由曲面建模和实体造型的三维技术，从无约束的自由造型三维技术到参数化 技术，从参数化技术到变量化技术，每一次技术变革都带来了巨大的经济和社会 效益。按c a d 软件的结构划分，c a d 系统经历了五个阶段：单功能c a d 、基于 文件的多功能c a d 、基于工程数据库的集成c a d 、基于专家系统和人工智能的 c a d 、基于分布计算的网络c a d 3 4 1 。 2 0 世纪5 0 年代到6 0 年代初是c a d 技术的萌芽期。自1 9 4 6 年世界上第一台 电子计算机在美国出现后，人们就不断地将计算机技术引入机械设计、制造领域。 电子科技大学硕士学位论文 2 0 世纪5 0 年代，美国麻省理工学院m i t 开发了名为s k e t c h p a d 的计算机交互图形 处理系统，并描述了人机对话设计和制造的全过程，产生了最初的c a d 概念：科 学计算、绘图。2 0 世纪6 0 年代初，由于交互式图形生成技术的出现，促使了计算 机辅助设计技术的迅速发展。麻省理工学院的研究生i e s u t h e r l a n d 在他的论文” 人机对话图形通信系统”中首次提出了计算机图形学、交互技术及图形符号的存储 采用分层的数据结构等思想，对c a d 技术的应用起到了重要的推动作用。 2 0 世纪6 0 年代末到7 0 年代，c a d 技术进入发展和广泛应用阶段。c a d 从 封闭的专用系统走向商品化，其主要技术特点是二维、三维线框造型，只能表达 基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。此时期有代表性的产品 是：美国通用汽车公司的d a c 一1 ，洛克希德公司的c a d a m 系统。2 0 世纪7 0 年代后期，飞机和汽车工业在设计中遇到大量的自由曲面问题，法国入提出的贝 赛尔算法使人们用计算机处理曲线及曲面问题成为可行，法国达索飞机制造公司 在此基础上推出了三维曲面造型系统c a t i a ，采用多截面视图、特征纬线的方式 来近似表达自由曲面。该阶段的主要技术特点是自由曲面造型。总的来说，2 0 世 纪7 0 年代是c a d 单元技术的发展和应用阶段，各功能模块趋于完善，应用主要 集中在计算机二维绘图和有限元分析方面，集成性较差。 2 0 世纪8 0 年代是c a d 技术飞速发展的时期，随着超级微型机和3 2 位字长 的工作站的发展和普及，c a d 厂商将原来用在大型机和小型机上的c a d 系统向 新的硬件平台移植；同时，相应的软件技术如数据管理技术、有限元分析、优化 设计等技术也迅速提高。商品化软件的出现促进了c a d 技术广泛服务于机械、电 子、宇航、建筑、纺织等产品的总体设计、造型设计、结构设计、工艺过程设计 等环节。这一时期最有代表性的c a d 产品有：a u t o c a d 、c v 、u g 、i - d e a s 等， 这些产品的特点是：几何造型技术已经成熟，成为c a d 系统的核心，实体造型技 术成为主流并走向成熟，特征建模及二、三维参数化设计系统开始出现，c a d 系 统有较好的集成。 2 0 世纪9 0 年代是c a d 技术日趋成熟的时期，随着各种先进设计理论、计算 机技术、互联网和通讯技术的迅猛发展，c a d 技术在过去单一模式、单一功能、 单一领域的水平上，向着标准化、集成化、智能化、网络化和协同化的方向发展。 现在，c a d 广泛应用于我国的各行各业，无论是军事工业还是民用工业，无论是 建筑行业还是制造加工行业，无论是机械、电子、轻纺行业还是文体、影视广告 行业等都离不开c a d 技术。c a d 技术已成为企业争夺市场份额和生存发展不可 缺少的重要手段。到2 0 0 0 年，我国机械制造业应用c a d 技术的普及率和覆盖率 2 第一章绪论 均达7 0 以上；工程设计行业c a d 技术的普及率和覆盖率均达1 0 0 。 1 1 2c a d 技术发展趋势 作为成熟的普及技术，c a d 技术已在企业中广泛运用并已成为现实生产力， 伴随企业创新能力的提高以及互联网、通信技术的飞速发展，c a d 技术正朝着集 成化、智能化、网络化、并行化和标准化的方向发展【5 1 。 1 、集成化 c a d 集成化是指以工程数据库为核心，以图形系统和网络软件为支撑，遵循 产品数据接口标准和图形接口标准，实现不同硬件平台、不同网络结构、不同操 作系统、不同应用间的集成，即以三维c a d 为基础的c a d 洲删c a p p 集成 技术。 随着计算机集成制造系统( c i m s ) 、并行工程( c e ) 和产品全生命周期管理 ( p l m ) 在中国制造业的推动，c a d 软件与删咄c a p p p d m e r p 集成，已 成为企业的一体化解决方案和信息化的重点。目前以三维c a d 为基础的集成技术 已成为国内外软件厂商发展重点，如p r o e 、u g 、i n v e n t o r 、c a t i a 、s o l i d w o r k s 等，它们不仅具备强大的三维造型功能， 周期数据管理等功能。为提高集成水平， 还具备c a m 、c a e 、仿真、产品全生命 c a d 技术还应在以下方面提高：统一的 面向全生命周期的产品模型( 不仅包括产品全生命周期相关的所有信息，还应在 结构上清楚表达信息间的关联关系) 、产品数据交换标准、产品数据管理、c a d 技 术算法模块化、c a x ( q 缸删c a p p 等) 和d f x ( d f m d 酚徊f r 等) 的 进一步集成。 2 、智能化 设计是一个含有高度智能的人类创造性活动，不仅需要丰富的专业知识和实 践经验，而且要做很多重复性的工作，如果所有的设计工作都由设计者完成，设 计效率低下。c a d 技术在设计中集数值计算、方案构思、结构设计、分析、评价 及决策于一体，将人工智能( 趾) 、知识工程( k e ) 和专家系统( e s ) 与传统的 c a d 技术相结合，形成智能c a d 系统是发展的趋势。智能c a d 除了具有人类专 家的知识和经验，还能模仿人的学习、推理、联想和判断，解决那些以前必须由 人类专家才能完成的复杂工作，并在更高的创造性思维活动层次上给设计人员以 支持。c a d 智能化还需发展新的设计理论与方法，如并行设计、概要设计、大规 模定制设计、设计知识模型的表示及建模、知识获取及搜索等。 3 电子科技大学硕士学位论文 3 、网络化 迅猛发展的计算机网络、通信技术将分布在世界各地的企业密切联系起来， 使基于网络的异地协同设计成为可能，针对某一特定任务，分散在不同地区的智 力和物力资源可迅速整合，有利于各种资源潜力的最大发挥。c a d 网络化需在以 下方面发展：基于互联网的协同设计环境、各种网上c a d 应用服务。 4 、并行化 传统的c a d 系统按串行的方式工作，先进行产品设计，然后把设计数据转换 为c a m q 廿p c 椰r p 可以接受的格式进行后续工作，从而实现产品信息共享。 并行的c a d 系统利用并行工程的原理，在设计阶段就考虑产品生命周期其它阶段 的问题，更强调产品信息集成和过程集成，从而实现产品的优化开发。在并行c a d 系统中通过计算机网络的支持，工程技术人员在统一的产品模型上，异地、协同 地进行设计、工程分析和对设计进行可制造性，可装配性等的评价，并进行工艺 规划、数控编程等工作。并行c a d 系统的关键在于产品建模。 5 、标准化 主要的c a d 软件除了逐渐实现i s o 标准和工业标准，面向专业应用领域的标 准件库也成了c a d 系统的必备部分。不同c a d 系统间图形数据和产品定义数据 交换标准( 如i g e s 、s t e p 、p d d i 和p d e s 等) 的制定和实行 为支持异构跨平台的c a d 系统间数据交互，从2 0 世纪8 0 年代起i s o 国际标 准化组织就开始制订标准，称作i s 0 1 0 3 0 3 ”产品数据表达与交换标准”( 简称 s t e p ) 。 1 1 3q 如二次开发 c a d 技术改变了传统的设计方法和工作模式，大大提高了设计效率及质量， 近年来在我国国民经济中运用广泛。又由于c a d 是与之相关的各个环节如c i m s 、 c a m 、c a p p 、c a e 、p d m 、e r p 等的技术基础，其应用水平已成为一个行业或 企业现代化水平的重要标志。c a d 是通用性很强的图形系统，它适用于多领域和 行业，主要的功能是对设计方案进行几何表示，包括二维图形绘制及三维造型， 专业针对性较差，在工程运用中难以达到理想的效果。因此c a d 软件的二次开发 就成为提升c a d 应用水平的重要手段。早期的c a d 软件开发是在d o s 、u n i x 操作系统下进行，程序长而复杂；如今的c a d 软件开发是在成熟的实体建模软件 基础上，利用现有的二次开发接1 ：3 ，如a u t o c a d 的o b j e c t a r x 、p r o e 的p r o t o o u 【i t 、 4 第一章绪论 u g 的o p e ng l ，完成用户界面开发、系统功能扩展等工作。 1 c a d 二次开发的含义 c a d 软件的二次开发是指以优秀的c a d 软件为基础平台，如p r o e 、u g a u t o c a d 、i - d e a s 等，为完善软件功能，更加符合用户的行业特点和特定需求， 将相关的国家标准、行业设计规范和方法等以约束关系的形式集成到通用c a d 软 件中，使应用对象的设计用户化、本地化、智能化和集成化。【6 】 2 c a d 二次开发的要求 ( 1 ) 融合性：二次开发是在支撑软件的基础上进行的再开发，应用程序与支撑 软件应能在功能上实现无缝集成，可以进行互操作。 ( 2 ) 易用性：二次开发是为了更好满足用户的特定需求，应用模块的操作应易 学易用，应用程序应与c a d 支撑软件在界面风格上保持一致。 ( 3 ) 独立性：应用程序的加载和卸载不影响支撑软件的正常运行。 ( 4 ) 综合性：二次开发行业针对性强，任务复杂，开发人员不仅要具备软件开 发能力，深入了解支撑c a d 软件，还要懂专业知识。 1 1 4q 如系统 c a d 系统是c a d 技术的重要组成部分，是由硬件分系统和软件分系统组成 的面向工程设计领域的信息处理系统。硬件分系统包括各种处理系统、图形工作 站、图形输入输出及显示设备等，完成计算、信息存储、输入输出、人机交互等 功能。软件分系统对c a d 系统的总体功能起着决定性作用，按体系结构大体分为 三个层次：基础层、支撑层和应用层，如图1 - 1 。 图1 - 1c a d 系统构成 5 电子科技大学硕士学位论文 1 基础层 基础层直接与硬件分系统联系，由整个软件分系统中最核心部分的系统软件 组成，系统软件是保证计算机正常工作的最基本软件，它包括操作系统、高级程 序编译系统、监督诊断系统等。操作系统是系统软件的核心，作用是对计算机的 软、硬件资源进行管理，如c p u 管理、进程和线程管理、存储管理、文件管理、 输入和输出管理等；而编译系统则是将各种高级语言编写的程序翻译成计算机的 机器语言。 2 支撑层 支撑层建立在基础层之上，是c a d 软件的核心，它为c a d 的二次开发提供 支撑，一般包括绘图软件、几何造型软件、有限元分析及优化设计软件、数据库 管理软件、动态仿真软件等。现常用的软件有p 玲e 、u g 、s o l i d w o r k s 、c a t i a 、 i - d e a s 、a n s y s 、s q ls e v e r 。在这些软件的支撑下，用户可以从一个较高的平 台开始自己应用软件的开发，从而提高开发的速度和质量。 3 应用层 应用层直接面向最终用户，一般由专业人员在选定的系统软件和支撑软件基础上 进行二次开发，二次开发的宗旨在于解决用户各种实际问题，提高设计效率及质 量，更符合设计人员的思维习惯。应用层软件通常被设计成交互式，用户通过交 互界面输入操作指令和相关参数。 1 2a u t o c a d 介绍 1 2 1a u t o c a d 概述 美国a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 是目前工程设计领域p c 机上广泛使用的c a d 软件，它占据了国内二维c a d 软件市场份额的9 0 。自1 9 8 2 年1 2 月首次推出， 经历了数次升级，如今已发展到a u t o c a d2 0 0 7 。因a u t o c a d 功能强大，易学易 用，多平台支持，开放性强，受到了全世界工业设计人员的普遍欢迎，迄今为止 全球已有数十亿的工程图采用了a u t o c a d 的标准格式：d w g 和d x f 。 a u t o c a d 是一种通用的c a d 绘图软件，在我国应用范围广，尤其在机械和 建筑行业拥有大量的用户群。由于a u t o c a d 提供给用户的只是通常的c a d 功能， 如造型、绘图、编辑、标注、渲染等，要想在一个具体的行业或项目中体现a u t o c a d 使用效率，有必要利用a u t o c a d 的开放式体系结构，通过接口文件的设计和用户 菜单的定制，开发用户自己的命令集、应用程序和标准件库，使a u t o c a d 软件专 6 第一章绪论 业化和个性化。当前，利用a u t o c a d 的二次开发功能的各种应用已经渗透进了各 行各业，如何结合本行业的特点更好地对a u t o c a d 进行二次开发成为人们关注的 焦点。 1 2 2a u t o c a d 二次开发 1 2 2 1 开发工具 a u t o d e s k 公司在a u t o c a d 上添加了二次开发功能，先后推出了四代二次开发 工具，它们分别为：a u t o u s p 、a d s 、a r x 、v b a 。 a u t ol i s p ，a d s ，a r x 都是a u t o c a d 提供的内嵌式编程语言，它们通过调 用a u t o c a d 的对象体系结构实现对a u t o c a d 的二次开发。a u t ol i s p 和a d s 都 是通过内部进程通讯i p c 和a u t o c a d 交互。a u t ol i s p 是a u t o c a dr i o 版本以前 使用的开发工具，注重应用程序的交互性，a d s 由a u t o c a dr l l 版本推出，着眼 于应用程序的综合性。a r x 由a u t o c a dr 1 3 版本推出，以d l l 形式与a u t o c a d 共享地址空间，着眼于应用程序的智能性。自r 1 4 版以后，a u t o c a d 引入了a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术，可以使用各种面向对象的开发语言，如v b 、v c 、d e l p m 、j a v a 竺【7 】 寸a 1 第一代开发工具a u t ol i s p ( l i s tp r o c e s s i n g ) a u t ol i s p 是由a u t o d e s k 公司开发的一种l i s p 语言，内嵌入a u t o c a d 之中， 通过i p c ( 进程间通讯) 与a u t o c a d 交互。它继承了l i s p 语言的语法、主要函 数及数据类型，可直接调用几乎所有的a u t o c a d 命令，能对a u t o c a d 图形数据 库进行直接访问和修改。 a u t ol i s p 具有以下优点：( 1 ) 语言简洁、表达力强、程序控制结构灵活，具 有较强的开发能力。( 2 ) 直接针对a u t o c a d ，有强大的图形处理能力，易于交互。 a u t ol i s p 的缺点是：( 1 ) 功能单一，综合处理能力差，程序规模小。( 2 ) 作为 a u t o c a d 开发中唯一的解释型语言，a u t o l i s p 的函数由解释器逐行解释并请求 a u t o c a d 执行，程序运行速度慢。( 3 ) 缺乏很好的保护机制，源程序保密性差。 ( 4 ) 不能直接访问硬件设备、进行二进制文件的读写。 2 第二代开发工具a d s ( a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ) a d s 以c 语言为主的开发环境，直接利用c 编译器，将应用程序编译成可 执行文件后在a u t o c a d 环境下运行，即利用了a u t o c a d 环境的强大功能，又利 用了c 语言的结构化编程、运行效率高的优势。 与a u t ol i s p 相比，a d s 优越之处在于：( 1 ) 能进行复杂的大规模计算。( 2 ) 编译成机器代码后执行速度快。( 3 ) 动态图形显示。( 4 ) 直接操作外部设备。( 5 ) 7 电子科技大学硕士学位论文 原代码可读性好。而其缺点有：( 1 ) c 语言比l i s p 语言难于掌握和熟练应用。( 2 ) a d s 程序的隐藏错误往往导致a u t o c a d ，乃至操作系统的崩溃。( 3 ) a d s 程序与 a u t o c a d 并不是直接通信，而是先利用i p c 机制与a u t o l i s p 通讯，再通过 a u t o l i s p 实现与a u t o c a d 通讯。( 4 ) 同样功能，a d s 程序源代码比a u t ol i s p 代码长很多。 3 第三代开发工具一a r x ( a u t o c a dr u n t i m ee x t e n s i o n ) a r x 是一个以c + + 语言为基础的面向对象的开发环境和应用程序接口，本质 上是w i n d o w s 动态链接库，与a u t o c a d 共享地址空间，可直接访问a u t o c a d 的 核心数据结构及代码，能够在运行期间扩展a u t o c a d 的类和协议，编程创建全面 享受a u t o c a d 固有命令特权的新命令。 a r x 的优点在于：( 1 ) 运行速度快，功能强大。( 2 ) 因采用面向对象的c + + 作为基本的程序开发语言，用其开发的c a d 软件具有模块性好、代码可重用性高、 连接简单、使用方便、独立性强等特点。( 3 ) 可以充分利用w i n d o w s 的资源、微 软的基本类库m f c ( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s ) 和多文档界面m d i ( m u l t i d o c u m e n ti n t e r f a c e ) ，简洁、高效地设计具有典型w i n d o w s 风格的c a d 应用程序。 ( 4 ) a r x 程序与a u t o c a d 、w i n d o w s 之间采用w i n d o w s 消息传递机制直接通讯， 避免了i p c 的系统开销和由此引起的性能下降。a r x 的不足之处在于：( 1 ) 要求 程序员熟练掌握c + + 语言，开发有一定难度。( 2 ) 因a r x 与a u t o c a d 共享同一 地址空间，编程的错误可能导致a u t o c a d 乃至w i n d o w s 的崩溃。 4 第四代开发工具一基于a u t o c a da c t i v e x 技术的v b a a u t o d e s k 公司自a u t o c a dr 1 4 版开始，内置了基于a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术 的第四代开发工具v b a ( v i s u a lb a s i cf o r a p p l i c a t i o n ) 。作为一个a u t o m a t i o n 控件， a u t o c a dv b a 通过a c t i v e xa u t o m a t i o n 接口对a u t o c a d 进行编程控制。v b a 是 一种基于v b 的完全面向对象体系结构的编程语言，与v b 具有几乎一样的功能与 语法结构，但从语言结构上讲，v b a 是v b 的一个子集，具有易用、功能强大且 代码运行效率高等特点。v b a 没有自己完全独立的工作环境，必须依附于一个主 程序才能运行，如w o r d ，e x c e l ，a u t o c a d 。 v b a 的主要功能有：( 1 ) 提供强大的窗体创建功能，可以为应用功能建立对 话框、菜单、工具条。( 2 ) 可以建立功能强大的模块级宏指令。( 3 ) 可以提供建 立类模块的功能。( 4 ) 可以有效地对分布式数据库和远程数据库进行操作，通过 o d b cd i r e c t 、d a o 、r d o 三种形式对外部数据库实现访问与管理。( 5 ) 能够使 用w i n 3 2 a p i 提供的功能，建立应用程序与操作系统之间的通信。 8 第一章绪论 1 2 2 2 关键技术 l 、函数库d l l 和基于函数库的a p i 提供函数库d l l 和基于函数库的a p i 接口是最直接的二次开发手段。函数 库的使用有两种方式，一种为应用程序在其内部使用函数库，可在无a u t o c a d 系 统的情况下运行，但欠缺灵活性，无法访问a u t o c a d 系统和充分发挥a u t o c a d 系 统的性能。另一种为在a u t o c a d 系统内部加载函数库，这种方式能扩充a u t o c a d 系统的功能和进行界面定制，但能在a u t o c a d 系统内运行。 2 、a c t i v e xa u t o m a t i o n a c t i v e xa u t o m a t i o n 是建立在m i c r o s o f t 组件对象模型( c o m ，c o m p o n e n t o b j e c tm o d e 1 ) 基础之上的标准通信开放协议，由o l ea u t o m a t i o n ( o b j e c tl i n k i n g a n de m b e d d i n ga u t o m a t i o n ) 发展而来，其核心技术是允许通过外显的对象由一个 w i n d o w s 应用程序控制另一个w i n d o w s 应用程序，作用是在w i n d o w s 系 统的统一管理下协调不同的应用程序，使应用程序能相互通信和控制。a c t i v e x a u t o m a t i o n 包括a u t o m a t i o n 客户和a u t o m a t i o n 服务器。a u t o m a t i o n 客户是控 制者，通过i d i s p a t c h 接口同a u t o m a t i o n 服务器进行通信。a u t o m a t i o n 服务器 则是被控制者，它包含了一系列的暴露对象，暴露对象通过自身的方法和属性被 外界调用。方法是一些函数，是暴露对象可执行的各种操作，如c o p y 、p a s t e 、 e r a s e 等；属性是对象具有的一些性质，如线所具有的颜色、粗细等。a c t i v e x a u t o m a t i o n 的代码在a u t o m a t i o n 客户上运行，而代码所控制的动作由a u t o m a t i o n 服务器执行。 1 3 课题介绍 1 3 1 研究背景 总图设计是钢铁厂设计的专业之一，是各专业设计的综合和协调环节，需综 合考虑规划厂区的地形地貌，合理布置各类总图单元，为建筑施工提供各类总图 单元的坐标信息、方位参数及其它辅助参数。合理的总图设计对改进厂区的总平 面布置，减少占地面积，节约基建投资，创造良好的施工条件以及安全生产都具 有重要意义。 总图涉及的实体较少，通常只涉及管线、建构筑物、铁路和道路( 以下简称 总图对象) 等，但是每张总图中包含有大量的图元处理工作需要完成，包括精确 9 电子科技凡学硕士学位论文 制图、坐标计算、尺寸标注、各类总图单元的坐标表生成等，如图1 - 2 所示。 焉翼黑黑薷繁麓妻孑。t 苦。书。，一。帅 羞i 、，、，r l - a - 1 。+i2 # i 日。二 厂j 而；i h i 丽w 一 t i i ， 一 一一。= _ ，r 图1 - 2 总图示意囝 作为我国一流的钢铁厂设计企业，中冶赛迪工程技术有限公司对外承接的设 计项目火而复杂。对于一般项目，各类设计图纸通常有数百张，依靠传统的手工 处理方式需要大量的人力且正确性无法得到保障，为提高坐标表的制表效率和自 动化程度，中冶赛迪t 程技术有限公司总图室于2 0 0 3 年立项开发“总图运输坐标 数据自动提取及成图系统”c d s v l0 ，该系统运行在a u t o c a d l 4 平台上，使用v i s u a l c 50 及o b j e c t a r x 2 0 丌发，采用w i n d o w s 风格的用户界面和a u t o c a d 相同的 命令行交互方式，能自动绘制总图室工程施工的各类管线坐标表。 总图室设计资料众多主要采用手工和计算机单机两种管理方式，它们存在 的不足有：( 1 ) 手工管理：由专人负责，成本高且效率低，资料多为纸质形式存 放，保存时间不长，随着设计资料的增多，检索困难性逐步加大。( 2 ) 计算机单 机管理：资料共享性差，容易造成信息隔离，信息安全性难以控制，但在资料的 维护、管理、检索方面较手工方式有所提高。 132 研究内容 尽管c d s v l0 在各类管线坐标表生成上获得了成功应用，但由于没有提供处 理建构筑物、铁路和道路的坐标表的相应功能，因此c d s v l0 在总图设计自动化 第一章绪论 应用中受到了很大局限。为提高施工图的设计质量及效率，中冶赛迪工程技术有 限公司总图室联合电子科技大学软件系统研究所合作开发c i s l d ，研究的内容包 括： 1 、对c i s l d 的总体框架进行设计，明确了c i s l d 研究的目的、应具备的功 能，分析了客户服务器( c s ) 架构和浏览器朋艮务器( b s ) 架构的异同，选用了 c s 和b s 联用的混合模式。采用面向对象的设计方法，将c i s l d 功能按模块进 行划分，对各功能模块的实现进行了详细设计。 2 、对a u t o c a d2 0 0 4 进行二次开发，实现总图对象坐标的自动提取、坐标表 的自动生成。 3 、在服务器上采用合理的数据模型建立系统数据库，对图纸及坐标表信息实 行按项目分类管理。并在服务器硬盘上统一管理、备份及共享总图室所有设计图 纸及其相关的坐标表。 4 、建立总图坐标表信息发布子系统，使用户可通过浏览器查询、操作数据库 中设计信息。 1 3 3 研究意义 通过c i s l d ，实现了对总图对象坐标的提取和坐标表的自动生成，在服务器 上可对总图图纸及其所属坐标表统一管理、分类汇总，提高了总图设计效率，并 使总图室设计资料的综合管理水平及共享程度得到提高。其意义如下： 1 、改变了设计资料的传统管理方式。利用计算机网络、数据库等先进工具， 使分散的设计资料能及时汇集、整合，大大降低了设计人员管理资料的难度和工 作量。c i s l d 提供的多种手段使设计资料的收集、统计、输出、查询、交流，更 加快速、准确、直观、简单。 2 、加强了人员间的交流。c i s l d 为设计人员提供了一个信息交流及发布平台， 为设计信息远程共享及协同设计的实施打下了基础。 3 合理利用企业现有资源。采用c s 和b s 混合结构，有效利用了企业现有 网络硬、软件设施，减少了信息化建设的资金投入。 1 3 4 国内外研究现状 对于设计图档的管理，现在中、小型企业大多还是采用的手工或文件系统的 方式，管理手段落后，信息共享性差，效率低且易出错。 1 1 电子科技大学硕士学位论文 因p d m 系统在管理设计图和电子文档、管理材料报表( b o m ) 和工程文档 集成方面功能较强，随着p d m 在制造业的推行，越来越多的企业利用p d m 系统 实现图档管理。 还有一些企业通过购买专用的图档管理软件进行电子图档的管理，但市面上 常见的图档管理系统因技术有限或关键技术没有突破，只能对图档进行静态管理， 无法解决面向工程设计过程的、具有动态特性的管理问题。 在图形的浏览方面，目前国内外的图档管理系统一般要借助c a d 软件，这在 很大程度上增加了用户的成本。对于一些基于w e b 的系统，也只是将图纸制作成 位图b m p 格式，然后才发布到w e b 上，不能实现无级缩放，这在很大程度之上限 制了浏览者的使用【引。 第二章系统总体设计 第二章系统总体设计 本章主要介绍了c i s l d 的总体框架、功能模块及软件体系结构。 2 1 系统开发原则 c i s l d 面向总图设计部门，对实用性要求很高，为保证能被设计人员接受， 设计应遵循以下原则： 1 、面向应用：首先保证c i s l d 是一个有机整体，各模块既相互联系，协调解 决坐标表白动生成及统一管理问题；其次，各模块要能独立运行，能解决坐标表 管理中的具体问题。 2 、以人为本：c i s l d 界面必须友好，符合工程设计人员的操作习惯，且操作 简单，易学易用，安装和维护方便。 3 、完整性：c i s l d 各模块间的交互应以数据库为中心，保证设计信息的准确 性、及时性和一致性。 4 、开放性：c i s l d 应具有可扩展性、互操作性、可移植性。 5 、利用现有资源：c i s l d 应考虑到设计人员常用的软、硬件环境，和总图室 现有的网络设备。 6 、安全和容错性：c i s l d 应有完善的安全体系，能对用户进行认证