（机械设计及理论专业论文）盘盖类零件图作业自动批改软件若干技术的研究.pdf

西北工业大学硕士论文 中英 文摘要 摘要 盘盖类零件是工程上常用的零件之一， 其典型的特征是具有回转性。 本文即 从这一特点出 发并借 助a u t o c a d的 二 次开发 工具o b j e c t a r x ， 对 基于a u to c a d 的盘盖类零件图作业实现计算机自 动批改的若干关键技术进行了研究， 提出了 一 些重要的算法并加以 实现。 研究使用的开发环境为v c + + 6 .0 . 本文提出了对图形区域的一种精确划分方法， 在此基础之上重点讨论了 对具 有不同表达方法的零件图通过提取其特征参数并采用直接比 较和特征比较相结 合的方法， 找出零件图中常见的错误， 实现对图形的批改。 同时按系统的工作流 程介绍了图形的预处理、区域划分、 视图识别、 视图的规范化、 视图的比较和显 示模块。 最后以随机批改一个盘盖类零件图的结果实例验证本算法的正确性和合 理性。 关键词: 机械制图; 盘盖类零件; 作业批改; a u t o c a d ; o b j e c t a r x a b s t r a c t t h e p l a t e i s o n e o f t h e m o s t f a m il i a r p a r t s i n e n g i n e e r i n g , w i t h a f e a t u r e o f a r e v o l v i n g b o d y . a c c o r d i n g t o t h i s a n d w i t h t h e h e l p o f d e v e l o p m e n t t o o l o b j e c t a r x f o r a u t o c a d , t h e p a p e r d i s c u s s s o m e im p o rt a n t t e c h n o l o g i e s f o r c o m p u t e r t o c o r r e c t t h e p l a t e w o r k s g e n e r a t e d b y a u t o c a d a n d p u t f o r w a r d s o m e k e y a l g o r i t h m f o r i m p l e m e n t i n g u n d e r t h e d e v e l o p m e n t e n v ir o n m e n t v c + + 6 .0 . t h e p a p e r p r e s e n t a d e l i c a t e b lo c k d i v i s i o n a l g o r i t h m f o r a u to c a d d r a w i n g s ,u p o n e d w h i c h b o t h d i r e c t g r a p h i c s e l e m e n t c o m p a r e a n d c h a r a c t e r c o m p a r e a r e i n t ro d u c e d t o s o l v e p r o b l e m b e t w e e n t h e d r a w i n g s w i t h t h e d i f f e r e n t e x p r e s s i o n . b e s i d e t h i s ,t h e p a p e r a l s o g i v e a d e s c r i p t i o n o f p r e p r o c e s s i n g m o d u l e , b l o c k d iv i s i o n m o d u l e , i d e n t i f y i n g m o d u l e , d r a w i n g u n i f o r m m o d u l e , g r a p h i c s c o m p a r i n g m o d u l e a n d d i s p l a y i n g m o d u l e . i n t h e f i n a l , a n i n s t a n c e s o f r a n d o m c o r r e c t i n g r e s u l t o f a p l a t e j u s t i f y t h e c o r r e c t n e s s r a t i o n a l i t y o f t h e t e c h n i q u e . k e y w o r d s : m a c h i n e p a r t s d r a w i n g ; t h e p l a t e ; c o r r e c t i n g o f d r a w i n g ; a u t o c a d ; o b j e c t a r x 西北工业大学硕士论文中英 文摘要 摘要 盘盖类零件是工程上常用的零件之一， 其典型的 特征是具有回转性。 本文即 从这一 特点出 发并 借助a u t o c a d的 二次开发 工具o b j e c t a r x ， 对基于a u t o c a d 的盘盖类零件图作业实现计算机自 动批改的若干关键技术进行了 研究， 提出了一 些重要的算法并加以实现。 研究使用的开发环境为v c 十 + 6 .0 . 本文提出了对图形区域的一种精确划分方法， 在此基础之上重点讨论了对具 有不同表达方法的零件图通过提取其特征参数并采用直接比 较和特征比较相结 合的方法， 找出零件图中常见的错误， 实现对图形的批改。 同时按系统的工作流 程介绍了图形的预处理、 区域划分、 视图识别、 视图的规范化、 视图的比 较和显 示模块。 最后以 随机批改一个盘盖类零件图的结果实 例验证本算法的正确性和合 理性。 关键词: 机械制图; 盘盖类零件;作业批改; a u t o c a d ; o b j e c t a r x a b s t r a c t t h e p l a t e i s o n e o f t h e m o s t f a m i l i a r p a r t s i n e n g i n e e r i n g , w i t h a f e a t u r e o f a r e v o l v i n g b o d y . a c c o r d i n g t o t h i s a n d w i t h t h e h e l p o f d e v e l o p m e n t t o o l o b j e c t a r x f o r a u t o c a d , t h e p a p e r d i s c u s s s o m e im p o rt a n t t e c h n o l o g i e s f o r c o m p u t e r t o c o r r e c t t h e p l a t e w o r k s g e n e r a t e d b y a u t o c a d a n d p u t f o r w a r d s o m e k e y a l g o r i t h m f o r i m p l e m e n t i n g u n d e r t h e d e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n t v c + + 6 .0 . t h e p a p e r p r e s e n t a d e l i c a t e b l o c k d i v i s i o n a l g o r it h m f o r a u to c a d d r a w in g s ,u p o n e d w h i c h b o t h d i r e c t g r a p h i c s e l e m e n t c o m p a r e a n d c h a r a c t e r c o m p a r e a r e i n t ro d u c e d t o s o l v e p r o b l e m b e t w e e n t h e d r a w i n g s w i t h t h e d i ff e r e n t e x p r e s s i o n . b e s i d e t h i s ,t h e p a p e r a l s o g i v e a d e s c r i p t i o n o f p r e p r o c e s s i n g m o d u l e , b l o c k d iv i s i o n m o d u l e , i d e n t i f y i n g m o d u l e , d r a w i n g u n i f o r m m o d u l e , g r a p h i c s c o m p a r i n g m o d u l e a n d d i s p l a y i n g m o d u l e . i n t h e f i n a l , a n i n s t a n c e s o f r a n d o m c o r r e c t i n g r e s u l t o f a p l a t e j u s t i f y t h e c o r r e c t n e s s r a t i o n a l i t y o f t h e t e c h n i q u e . k e y w o r d s : m a c h i n e p a r t s d r a w i n g ; t h e p l a t e ; c o r r e c t i n g o f d r a w i n g ; a u t o c a d ; o b j e c t a r x 西北 1 业 大学映 i s 论文 第欲 r 论 第一章 绪论 1 . 1 课题背景 画法几何及机械制图 是工科院校学生必修的一门技术基础课， 有着很强 的实践性， 需要通过大量的题目 练习才能掌握。 但山于制图作业的特点， 教师需 要投入大量的时间和精力去批改， 且效果也不太理想， 不易有效调动学生的积极 性。 随着计算机技术的迅猛发展， 计算机在教育领域的普及和应用己日 益广 泛和 深入。 计算机正成为有效的学习、 教学和教育管理的工具。 由于计算机的智能化 和视觉的直观化等特点， 使用计算机绘图不但可以成为教学手段， 而且正成为- 种好的学习手段。 它可以作为学生自 我练习的有效工具， 不仅可以调动学生的学 习积极性， 提高学生的绘图效率， 而且 可以及时反馈老师的意见， 减轻教师的1 : 作量 因 此开 发 设 计出 一 套 制图 的 计 算机自 动 批改 作 业系 统 r n rz u 3 ， 不 但成为 可 能，而目 . 也越来越必要。 1 . 2 作业批改软件的目 标 1 . 2 . 1 作业批改软件的要求 作业批改软件是根据图形参考答案来批改学生的作业， 要求能够做到在学生 没有老师指导的情况下也能通过软件做习题练习并能立即知道自己做题的对错。 软件要能够对学生用计算机绘制的作业进行批改，同时给出较详细和直观的反 馈: 包括用图形显示学生图形的错误位置和用对话框等界 面以文字的形式给出错 误的种类、数量等。 由于盘盖类零件通常具有一条公共回转轴线的特点， 所以对零件内川 珍t: 构的 表达通常采用过回转轴线的单 一剖或旋转剖， 对外部形状采用视图。 但在视图的 其体配置上学生图 可能会出 现与参考答案不同的情况， 甚至在图 形的a法卜 就与 参考 答案不同。 因此， 软件要求能对出 现的这些情况起到 一 定的包容性， 增加该 软件的灵活性和适川性 针刊 一 具体的翻 a: 类零件的批改， 要涉及到f各种图形) c 的处1 lp . . 包括对i r: 线、曲线、各种标注的处理等 刊沉 线和曲线的处理除j 1 衍 要芍虑纯发 姗弓 和线烈 外， 还要考虑到线宽。 线如均 处理应士 妇以 机诫制图国家标日 ， 扫 的规定 对作 业图， ， 构成f f 线、 曲线的数据比较还应 i y j 虑到学 f l , 图过程, i , i i i 1 . 数 据点捕捉 西北 1 业 大学映 i s 论文 第欲 r 论 第一章 绪论 1 . 1 课题背景 画法几何及机械制图 是工科院校学生必修的一门技术基础课， 有着很强 的实践性， 需要通过大量的题目 练习才能掌握。 但山于制图作业的特点， 教师需 要投入大量的时间和精力去批改， 且效果也不太理想， 不易有效调动学生的积极 性。 随着计算机技术的迅猛发展， 计算机在教育领域的普及和应用己日 益广 泛和 深入。 计算机正成为有效的学习、 教学和教育管理的工具。 由于计算机的智能化 和视觉的直观化等特点， 使用计算机绘图不但可以成为教学手段， 而且正成为- 种好的学习手段。 它可以作为学生自 我练习的有效工具， 不仅可以调动学生的学 习积极性， 提高学生的绘图效率， 而且 可以及时反馈老师的意见， 减轻教师的1 : 作量 因 此开 发 设 计出 一 套 制图 的 计 算机自 动 批改 作 业系 统 r n rz u 3 ， 不 但成为 可 能，而目 . 也越来越必要。 1 . 2 作业批改软件的目 标 1 . 2 . 1 作业批改软件的要求 作业批改软件是根据图形参考答案来批改学生的作业， 要求能够做到在学生 没有老师指导的情况下也能通过软件做习题练习并能立即知道自己做题的对错。 软件要能够对学生用计算机绘制的作业进行批改，同时给出较详细和直观的反 馈: 包括用图形显示学生图形的错误位置和用对话框等界 面以文字的形式给出错 误的种类、数量等。 由于盘盖类零件通常具有一条公共回转轴线的特点， 所以对零件内川 珍t: 构的 表达通常采用过回转轴线的单 一剖或旋转剖， 对外部形状采用视图。 但在视图的 其体配置上学生图 可能会出 现与参考答案不同的情况， 甚至在图 形的a法卜 就与 参考 答案不同。 因此， 软件要求能对出 现的这些情况起到 一 定的包容性， 增加该 软件的灵活性和适川性 针刊 一 具体的翻 a: 类零件的批改， 要涉及到f各种图形) c 的处1 lp . . 包括对i r: 线、曲线、各种标注的处理等 刊沉 线和曲线的处理除j 1 衍 要芍虑纯发 姗弓 和线烈 外， 还要考虑到线宽。 线如均 处理应士 妇以 机诫制图国家标日 ， 扫 的规定 对作 业图， ， 构成f f 线、 曲线的数据比较还应 i y j 虑到学 f l , 图过程, i , i i i 1 . 数 据点捕捉 西北 业人学硕 卜 论文 第一 节绪沦 精度的原因所造成的误差 在满足允 许误y 的前 提卜 ，卜 要考察flr r. ( . 对制图 课程 掌握， 尽可能忽略一 些不必要的细节， 以 突出软件的主 要功能。 对尺寸 标江、 形 位公差标注的处理应当按照标注位置和结构特征来定。 山于零件加工工艺过程优 化性的特点， 对线性尺寸的标注主要按照位置对应来判断， 而对表达方法较灵活 的圆的 直径尺寸 标注及形位公差的 标注则主要按照结构特征 4 1 来判断。 1 . 2 . 2 作业批改软件的实现依据 人工批改作业是教师多年学科知识积累的灵活运用和体现， 是对制图规则和 投影原理进一步的深化和理解，其中夹杂着丰富的空间想像力和抽象能力的运 用， 是一个非常复杂的思维过程。 所依据的评判标准就是所有这些内容的综合体 现， 无 法用 语言 形 式 表 达 该 过 程。 由 于 受 软 件及 硬 件的 影 响， 计 算 机本 身 并 没 有 这种能力，它必须需要一种客观、存在着的一个图形实体作为评判的参考对象， 学生图中的 所有确定因 素必 须以 参考答案中 的 相同 因素作 为 标准， 并 依据 机械 制图国家标准 中的有关规定来判断。 对灵活和不确定的因素则以程序的形式予 以灵活处理，在保证主要功能的前提下，不必要的则可给予忽略。 1 . 2 . 3作业批改软件的设计原则 由于零件的种类繁多， 使用场所不同， 形状和结构也各不相同， 特点通常会 有很大的差异， 而软件的设计则是以零件的特点为中心， 因此很难用一种通用的 算法来满足所有的零件。 再者， 学生作图过程中由于自己对零件理解的偏差会形 成各不相同的错误， 这些错误有的是共同的， 带有普遍性， 而有些错误则是个人 的， 有些甚至是非常规的。因此， 为提高编程效率， 通常都是以这些普遍的典型 错误为对象来设计程序，从而归纳出一些关键技术而忽略一些不必要考虑的错 误，做到有所为，有所不为。因此，木课题作业批改软件的设计原则如 卜 : !本课题软件主要针对盘盖类零件。 2主要用来检查该类零件图经常出现的典型错误，不要求有错必究 3考虑到作图过程中出现的一些误差。 4考虑到可移植性。 1 . 3 解决的问题 1 1 f . 制图作业的熨杂性等特点， 设计出套针对某i -u in ii i i ii(1 . 1 l ( i i i 能化的作业批改软件是i 时j 的， 要完li d 女通川的 i 能图形批改软( 足 川川川 r 勺 西北 业人学硕 卜 论文 第一 节绪沦 精度的原因所造成的误差 在满足允 许误y 的前 提卜 ，卜 要考察flr r. ( . 对制图 课程 掌握， 尽可能忽略一 些不必要的细节， 以 突出软件的主 要功能。 对尺寸 标江、 形 位公差标注的处理应当按照标注位置和结构特征来定。 山于零件加工工艺过程优 化性的特点， 对线性尺寸的标注主要按照位置对应来判断， 而对表达方法较灵活 的圆的 直径尺寸 标注及形位公差的 标注则主要按照结构特征 4 1 来判断。 1 . 2 . 2 作业批改软件的实现依据 人工批改作业是教师多年学科知识积累的灵活运用和体现， 是对制图规则和 投影原理进一步的深化和理解，其中夹杂着丰富的空间想像力和抽象能力的运 用， 是一个非常复杂的思维过程。 所依据的评判标准就是所有这些内容的综合体 现， 无 法用 语言 形 式 表 达 该 过 程。 由 于 受 软 件及 硬 件的 影 响， 计 算 机本 身 并 没 有 这种能力，它必须需要一种客观、存在着的一个图形实体作为评判的参考对象， 学生图中的 所有确定因 素必 须以 参考答案中 的 相同 因素作 为 标准， 并 依据 机械 制图国家标准 中的有关规定来判断。 对灵活和不确定的因素则以程序的形式予 以灵活处理，在保证主要功能的前提下，不必要的则可给予忽略。 1 . 2 . 3作业批改软件的设计原则 由于零件的种类繁多， 使用场所不同， 形状和结构也各不相同， 特点通常会 有很大的差异， 而软件的设计则是以零件的特点为中心， 因此很难用一种通用的 算法来满足所有的零件。 再者， 学生作图过程中由于自己对零件理解的偏差会形 成各不相同的错误， 这些错误有的是共同的， 带有普遍性， 而有些错误则是个人 的， 有些甚至是非常规的。因此， 为提高编程效率， 通常都是以这些普遍的典型 错误为对象来设计程序，从而归纳出一些关键技术而忽略一些不必要考虑的错 误，做到有所为，有所不为。因此，木课题作业批改软件的设计原则如 卜 : !本课题软件主要针对盘盖类零件。 2主要用来检查该类零件图经常出现的典型错误，不要求有错必究 3考虑到作图过程中出现的一些误差。 4考虑到可移植性。 1 . 3 解决的问题 1 1 f . 制图作业的熨杂性等特点， 设计出套针对某i -u in ii i i ii(1 . 1 l ( i i i 能化的作业批改软件是i 时j 的， 要完li d 女通川的 i 能图形批改软( 足 川川川 r 勺 西北 业人学硕 卜 论文 第一 节绪沦 精度的原因所造成的误差 在满足允 许误y 的前 提卜 ，卜 要考察flr r. ( . 对制图 课程 掌握， 尽可能忽略一 些不必要的细节， 以 突出软件的主 要功能。 对尺寸 标江、 形 位公差标注的处理应当按照标注位置和结构特征来定。 山于零件加工工艺过程优 化性的特点， 对线性尺寸的标注主要按照位置对应来判断， 而对表达方法较灵活 的圆的 直径尺寸 标注及形位公差的 标注则主要按照结构特征 4 1 来判断。 1 . 2 . 2 作业批改软件的实现依据 人工批改作业是教师多年学科知识积累的灵活运用和体现， 是对制图规则和 投影原理进一步的深化和理解，其中夹杂着丰富的空间想像力和抽象能力的运 用， 是一个非常复杂的思维过程。 所依据的评判标准就是所有这些内容的综合体 现， 无 法用 语言 形 式 表 达 该 过 程。 由 于 受 软 件及 硬 件的 影 响， 计 算 机本 身 并 没 有 这种能力，它必须需要一种客观、存在着的一个图形实体作为评判的参考对象， 学生图中的 所有确定因 素必 须以 参考答案中 的 相同 因素作 为 标准， 并 依据 机械 制图国家标准 中的有关规定来判断。 对灵活和不确定的因素则以程序的形式予 以灵活处理，在保证主要功能的前提下，不必要的则可给予忽略。 1 . 2 . 3作业批改软件的设计原则 由于零件的种类繁多， 使用场所不同， 形状和结构也各不相同， 特点通常会 有很大的差异， 而软件的设计则是以零件的特点为中心， 因此很难用一种通用的 算法来满足所有的零件。 再者， 学生作图过程中由于自己对零件理解的偏差会形 成各不相同的错误， 这些错误有的是共同的， 带有普遍性， 而有些错误则是个人 的， 有些甚至是非常规的。因此， 为提高编程效率， 通常都是以这些普遍的典型 错误为对象来设计程序，从而归纳出一些关键技术而忽略一些不必要考虑的错 误，做到有所为，有所不为。因此，木课题作业批改软件的设计原则如 卜 : !本课题软件主要针对盘盖类零件。 2主要用来检查该类零件图经常出现的典型错误，不要求有错必究 3考虑到作图过程中出现的一些误差。 4考虑到可移植性。 1 . 3 解决的问题 1 1 f . 制图作业的熨杂性等特点， 设计出套针对某i -u in ii i i ii(1 . 1 l ( i i i 能化的作业批改软件是i 时j 的， 要完li d 女通川的 i 能图形批改软( 足 川川川 r 勺 西北工业大学硕 l 论文 第一章 绪论 制图作业中的图形是空间三维物体在平面上的投影，由很多不同形式的点、 线构成。 我们可以 按照投影规则和制图标准对图形元素加以识别和理解并重构 三 维形体。 该软件即是计算机模仿人类的这种认识和思维习惯的一种再现。 其中计 算机需要实现的功能有: 图形数据的提取、 区域划分、 视图识别、 元素特征识别、 图形比较和图形显示等。由于制图作业图形表达方案的多样性和一定的不确定 性， 即使是人为地实现一个完满的批改也有很大的困难。 计算机对图形处理的 难 点主要体现在区域划分、 元素特征识别和图形比较。 区域划分是视图识别的前提。 而元素特征识别则是相对困难的， 一是它要针对零件图中的许多工艺结构: 例如 轴孔、 键槽、 肋板、 销孔、 各种槽类等。由于这些结构会因人的绘图习惯的不同 而采用不同的表达方案: 如表达各种结构的线条位置的不同以及是否采用简化画 法等都给机器识图 带来较大的困 难;二是对除点、 线外的许多其他图素的 识别: 如尺寸 标注、 剖面 线、 字符、 形位公差 标注、 粗 糙度 标注的 识别 阎 等， 这些图 素 同样也会因人的习惯不同而标注不同， 而且对同一结构完全可以采用不同的标注 位置和不同的标注方式， 而这些标注方式可能又是可以被接受的。 但现有的开发 工具并没有对上述可能遇到的全部问题提供技术支持， 需要通过编程来现实， 困 难很大。 1 . 4目 前国内研究现状 目 前， 国内 较为成熟的针对机械制图的计算机辅助教学软件， 很少具备考核 学生学习效果的功能， 主要用于计算机绘图教学的软件多是针对画法几何的。 郑 州轻工业学院的何培英和华中科技大学的常明开发了一套基于 w e b的工程制图 作业批改系统，该系统使用 v c + + 作为开发环境，具有作业批改、评分、成绩统 计等功能， 其算法主要采用直接比较法， 而且是针对华中科技大学c a d 开发中心 开发的凯图c a d t o o l 2 0 0 0 工程绘图软件， 其适应性和应用范围非常有限。 鉴于此， 西北工业大学制图教研室的9 7 级研究生陈子恒和李蓉在廖达雄老师开发的计算 机绘图软件d x c a d 平台上做了一些开创性的工作， 并且在一些具体问题上给出了 一定的 算 法6 1 。 为了 适应当前教学中普 遍 采用的a u t o c a d 绘图软件， 9 3 级研究生 许占民采用a u t o c a d 2 0 0 0 的二次开发工具o b j e c t a r x 2 0 0 0 ， 在v i s u a l c + + 6 . 0 环 境中 进行 面向 对象 的开 发， 完 成了 数 据 库的 转型 和 直接比 较 模 块 7 1 的 设 计， 部分 实现了自 动批改学生作业的功能， 能够对作业评分， 指出作业的错误， 并有适当 的评语。2 0 0 。级研究生袁宁在己 有程序的基础之上，提出了直线扫描线算法i i i 用以检查图形上各绘图元素， 并添加了剖面线与尺寸标注的智能比较模块， 同时 改进视图的比较方法， 改进批改结果的显示界面， 对整个软件的结构和显示技术 进行了改进，使程序具有更广泛的适应性和实用性。在此基础之上。2 0 0 1级研 西北工业大学硕 l 论文 第一章 绪论 制图作业中的图形是空间三维物体在平面上的投影，由很多不同形式的点、 线构成。 我们可以 按照投影规则和制图标准对图形元素加以识别和理解并重构 三 维形体。 该软件即是计算机模仿人类的这种认识和思维习惯的一种再现。 其中计 算机需要实现的功能有: 图形数据的提取、 区域划分、 视图识别、 元素特征识别、 图形比较和图形显示等。由于制图作业图形表达方案的多样性和一定的不确定 性， 即使是人为地实现一个完满的批改也有很大的困难。 计算机对图形处理的 难 点主要体现在区域划分、 元素特征识别和图形比较。 区域划分是视图识别的前提。 而元素特征识别则是相对困难的， 一是它要针对零件图中的许多工艺结构: 例如 轴孔、 键槽、 肋板、 销孔、 各种槽类等。由于这些结构会因人的绘图习惯的不同 而采用不同的表达方案: 如表达各种结构的线条位置的不同以及是否采用简化画 法等都给机器识图 带来较大的困 难;二是对除点、 线外的许多其他图素的 识别: 如尺寸 标注、 剖面 线、 字符、 形位公差 标注、 粗 糙度 标注的 识别 阎 等， 这些图 素 同样也会因人的习惯不同而标注不同， 而且对同一结构完全可以采用不同的标注 位置和不同的标注方式， 而这些标注方式可能又是可以被接受的。 但现有的开发 工具并没有对上述可能遇到的全部问题提供技术支持， 需要通过编程来现实， 困 难很大。 1 . 4目 前国内研究现状 目 前， 国内 较为成熟的针对机械制图的计算机辅助教学软件， 很少具备考核 学生学习效果的功能， 主要用于计算机绘图教学的软件多是针对画法几何的。 郑 州轻工业学院的何培英和华中科技大学的常明开发了一套基于 w e b的工程制图 作业批改系统，该系统使用 v c + + 作为开发环境，具有作业批改、评分、成绩统 计等功能， 其算法主要采用直接比较法， 而且是针对华中科技大学c a d 开发中心 开发的凯图c a d t o o l 2 0 0 0 工程绘图软件， 其适应性和应用范围非常有限。 鉴于此， 西北工业大学制图教研室的9 7 级研究生陈子恒和李蓉在廖达雄老师开发的计算 机绘图软件d x c a d 平台上做了一些开创性的工作， 并且在一些具体问题上给出了 一定的 算 法6 1 。 为了 适应当前教学中普 遍 采用的a u t o c a d 绘图软件， 9 3 级研究生 许占民采用a u t o c a d 2 0 0 0 的二次开发工具o b j e c t a r x 2 0 0 0 ， 在v i s u a l c + + 6 . 0 环 境中 进行 面向 对象 的开 发， 完 成了 数 据 库的 转型 和 直接比 较 模 块 7 1 的 设 计， 部分 实现了自 动批改学生作业的功能， 能够对作业评分， 指出作业的错误， 并有适当 的评语。2 0 0 。级研究生袁宁在己 有程序的基础之上，提出了直线扫描线算法i i i 用以检查图形上各绘图元素， 并添加了剖面线与尺寸标注的智能比较模块， 同时 改进视图的比较方法， 改进批改结果的显示界面， 对整个软件的结构和显示技术 进行了改进，使程序具有更广泛的适应性和实用性。在此基础之上。2 0 0 1级研 西北t业大学硕士 论文第一章 绪论 究生孙洁和汤良 勇分别针对具体的轴套类零件和盘盖类零件提出并设计了一些 算法，提出了对零件结构的特征识别的构想，用以克服直线扫描线算法的不足。 以 上各种尝试也取得了一定的效果， 其中对于补画三视图和剖视剖面图这些比 较 固定而且缺少变化的图形处理效果还比 较令人满意。 但对于结构复杂、 表达方案 不确定的零件图到目 前为止还没有一个十分完满的处理结果。 尤其是零件图上的 尺寸标注、形位公差标注和粗糙度标注的处理还有待进一步完善和提高。 1 . 5关于开发工具o b j e c t a r x 早期针对a u t o c a d常用的开发工具有v b a , a u t o l i s p 和a d s c a a u t o l i s p程序是一种解释性程序， 程序的全部代码均由文本编辑器编写。 它包含了许多像 c和c + + 那样的基本元素，但运行速度要比c + + 慢。 其优点是 它不需要编译，而且可以 运行在任何平台上。 由于图形复杂性等特点，在开发a u t o c a d应用程序时，定制对象是不可或 缺的 。 尽管v b a拥 有了o b j e c t a r x 大 部分 的 功能 ， 但 是它 却 不能 定 制a u t o c a d 对象。 a d s - c ( a u t o c a d d e v e l o p m e n t s y s t e m ) 是在o s / 2 操作系统下的a u t o c a d r 1 0 版本引入的。 a d s 编程是由c语言各提供开发者用来创建应用程序的c程 序库组成的。现在它是以a d s r x的形式被集成到a r x中。 o b j e c t a r x程 序 本 质 上是 一 个 动 态 链 接库( d l l ) ， 它 分 享a u to c a d的 地址 空间并在应用程序调用时可被加载， 与调用程序的代码是相互独立的， 并可以被 多个应用程序调用。它与a u t o c a d和wi n d o w s 之间均采用w i n d o w s 消息传递 机制直接通信。 除此之外， 它还具有面向对象编程方式的数据封装性和可继承性 等特点，有利于程序的移植和扩充，并支持 m f c ， 据此，可以实现多种复杂的 功能。 基于上述优点， 本文的 作业批改软件选择了o b j e c t a r x作为开发a u t o c a b 的二次开发工具。 西北t业大学硕士 论文第一章 绪论 究生孙洁和汤良 勇分别针对具体的轴套类零件和盘盖类零件提出并设计了一些 算法，提出了对零件结构的特征识别的构想，用以克服直线扫描线算法的不足。 以 上各种尝试也取得了一定的效果， 其中对于补画三视图和剖视剖面图这些比 较 固定而且缺少变化的图形处理效果还比 较令人满意。 但对于结构复杂、 表达方案 不确定的零件图到目 前为止还没有一个十分完满的处理结果。 尤其是零件图上的 尺寸标注、形位公差标注和粗糙度标注的处理还有待进一步完善和提高。 1 . 5关于开发工具o b j e c t a r x 早期针对a u t o c a d常用的开发工具有v b a , a u t o l i s p 和a d s c a a u t o l i s p程序是一种解释性程序， 程序的全部代码均由文本编辑器编写。 它包含了许多像 c和c + + 那样的基本元素，但运行速度要比c + + 慢。 其优点是 它不需要编译，而且可以 运行在任何平台上。 由于图形复杂性等特点，在开发a u t o c a d应用程序时，定制对象是不可或 缺的 。 尽管v b a拥 有了o b j e c t a r x 大 部分 的 功能 ， 但 是它 却 不能 定 制a u t o c a d 对象。 a d s - c ( a u t o c a d d e v e l o p m e n t s y s t e m ) 是在o s / 2 操作系统下的a u t o c a d r 1 0 版本引入的。 a d s 编程是由c语言各提供开发者用来创建应用程序的c程 序库组成的。现在它是以a d s r x的形式被集成到a r x中。 o b j e c t a r x程 序 本 质 上是 一 个 动 态 链 接库( d l l ) ， 它 分 享a u to c a d的 地址 空间并在应用程序调用时可被加载， 与调用程序的代码是相互独立的， 并可以被 多个应用程序调用。它与a u t o c a d和wi n d o w s 之间均采用w i n d o w s 消息传递 机制直接通信。 除此之外， 它还具有面向对象编程方式的数据封装性和可继承性 等特点，有利于程序的移植和扩充，并支持 m f c ， 据此，可以实现多种复杂的 功能。 基于上述优点， 本文的 作业批改软件选择了o b j e c t a r x作为开发a u t o c a b 的二次开发工具。 西北工业大学硕士论文 第二章作业批改软件系统的总体设 计 第二章 作业批改软件系统的总体设计 2 . 1 软件的实现方法 软件实现的关键是图形的比较。 盘盖类零件的结构特点及加工工艺决定了 其 图形的整体表达相对比较固定。 为提高编程效率， 同时考虑到机械图形表达方案 的多样性， 本文采用直接比 较和根据形状、结构特征比较相结合的两种方法。 2 . 1 . 1 直接比较法 该方法模拟了人的直观思维习惯进行两个图形的比较， 找出两个图形中的不 同之处。 使用的前提是两个图形必须处于相同的条件下: 即两个图形具有相同的 绘图比例、 相同的放置方向 和相同的对应基准点。 简单地说， 即如果在某个位置 存上在一个具有某种大小、 形状和方向的图形， 如果在相同的位置上存在具有相 同大小、 形状和方向的另一个图形， 则可判断两个图形是相同的。 如图2 - 1 的所 尔 。 图2 - 1 ( a ) 和图2 - 1 ( b ) 中 两 个四 边形 具 有相同 的 绘图比 例、 放置 方向 和 基准 点位置， 因此可以 进行直接比 较， 并判断出图2 - 1 ( a ) 中四 边形的 边b c , d c 和图 2 - 1 伪 ) 中 的 对应边b c , d c 不同。 人. 创 一 。 一 一 一:介。 一 号 一 ( a、c b) 上 一 卜 图 2 - 1图形的直接比较 在图形的比 较中， 该方法通常针对具有相对固定加工位置和加工工序的零件 图， 如轴套类和轮盘类零件图。 因为直接比 较， 所以 在编程上更简化， 程序对图 形数据的处理更简单， 运算速度也更快。 本文对盘盖类零件主视图的处理通常以 西北工业大学硕士论文 第二章作业批改软件系统的总体设 计 第二章 作业批改软件系统的总体设计 2 . 1 软件的实现方法 软件实现的关键是图形的比较。 盘盖类零件的结构特点及加工工艺决定了 其 图形的整体表达相对比较固定。 为提高编程效率， 同时考虑到机械图形表达方案 的多样性， 本文采用直接比 较和根据形状、结构特征比较相结合的两种方法。 2 . 1 . 1 直接比较法 该方法模拟了人的直观思维习惯进行两个图形的比较， 找出两个图形中的不 同之处。 使用的前提是两个图形必须处于相同的条件下: 即两个图形具有相同的 绘图比例、 相同的放置方向 和相同的对应基准点。 简单地说， 即如果在某个位置 存上在一个具有某种大小、 形状和方向的图形， 如果在相同的位置上存在具有相 同大小、 形状和方向的另一个图形， 则可判断两个图形是相同的。 如图2 - 1 的所 尔 。 图2 - 1 ( a ) 和图2 - 1 ( b ) 中 两 个四 边形 具 有相同 的 绘图比 例、 放置 方向 和 基准 点位置， 因此可以 进行直接比 较， 并判断出图2 - 1 ( a ) 中四 边形的 边b c , d c 和图 2 - 1 伪 ) 中 的 对应边b c , d c 不同。 人. 创 一 。 一 一 一:介。 一 号 一 ( a、c b) 上 一 卜 图 2 - 1图形的直接比较 在图形的比 较中， 该方法通常针对具有相对固定加工位置和加工工序的零件 图， 如轴套类和轮盘类零件图。 因为直接比 较， 所以 在编程上更简化， 程序对图 形数据的处理更简单， 运算速度也更快。 本文对盘盖类零件主视图的处理通常以 西北工业大学硕士论文 第二章作业批改软件系统的总体设计 直接比 较方法为主，但对表达方案更加灵活的图 形，该方法具有很大的局限 性。 采用直接比较法时，需对被比较的a u t o c a d图形进行缩放、旋转、平移及 求 交 等 各 种 变 换 。 o b j e c ta r x 提 供 了 众 多 可 以 操 作a u to c a d 图 形 实 体 的 类 和 函 数，而且很多函数不用重载可以直接调用，这就大大简化了编程的代码。 2 . 1 . 2 结构特征比较法 该方法是根据图形的形状特征来进行比 较。 简单地说，即如果在某个位置上 存在一个具有某个形状的图形， 同时在另一个位置上存在具有不同放置方向但形 状相同 的 另一 个图 形， 则可 判断 两个图 形是相同 的， 如图2 - 2 所示。 尽管图2 - 2 ( a ) 和图2 - 2 ( b ) 中 四 边形的 放置 位 置 和方向 不同 ， 但由 于 其 对 应的 四 条 边分 别 相 等， 因此，可判断两个图形相同。 一|1. 厂丫 厂丫 、 直早一leses 丫 一日 x 入 一闷 ， . 门 |jai止。 11匕. ( c) 协) 图2 - 2 图形的特征比较 图2 - 2 ( a ) 和图2 - 2 何中的 两个四 边形仅仅是 基准点 位置和放置 方向 不同 。 但 对于机械零件图的识别， 情况则复杂的多: 可能不仅两个图形的基准点和放置 方向不同，而且零件某些结构的画法也可能不同。 图2 - 3 ( a ) 和图2 - 3 伪 ) 所示 分 别为 学 生图 和 答 案图 中 一 盘 盖的 左 视图 。 其中 学 生图的表达相对于答案图以逆时针方向旋转了6 0 0， 两个左视图的放置方向不 同;学生图中的3 个沉孔和2 个螺纹孔采取完全表达的画法，而答案图则采取 简化画法。此时如果采用直接比较法，即使将两图形转化为具 有相同的基准点 和相同的放置方向，直接比较沉孔和螺纹孔时也有困 难。 因此， 基于特征比较的方法显得更合理: 先从答案图中识别出各沉孔、 螺纹 孔、 圆孔的数量、 定形尺寸、 定位尺寸， 然后在学生图中识别出相同的结构及其 参数，再 对上 述两图中的对应结构及参数 1 1 1 2 1 进行比 较。 西北工业大学硕士论文 第二章作业批改软件系统的总体设计 直接比 较方法为主，但对表达方案更加灵活的图 形，该方法具有很大的局限 性。 采用直接比较法时，需对被比较的a u t o c a d图形进行缩放、旋转、平移及 求 交 等 各 种 变 换 。 o b j e c ta r x 提 供 了 众 多 可 以 操 作a u to c a d 图 形 实 体 的 类 和 函 数，而且很多函数不用重载可以直接调用，这就大大简化了编程的代码。 2 . 1 . 2 结构特征比较法 该方法是根据图形的形状特征来进行比 较。 简单地说，即如果在某个位置上 存在一个具有某个形状的图形， 同时在另一个位置上存在具有不同放置方向但形 状相同 的 另一 个图 形， 则可 判断 两个图 形是相同 的， 如图2 - 2 所示。 尽管图2 - 2 ( a ) 和图2 - 2 ( b ) 中 四 边形的 放置 位 置 和方向 不同 ， 但由 于 其 对 应的 四 条 边分 别 相 等， 因此，可判断两个图形相同。 一|1. 厂丫 厂丫 、 直早一leses 丫 一日 x 入 一闷 ， . 门 |jai止。 11匕. ( c) 协) 图2 - 2 图形的特征比较 图2 - 2 ( a ) 和图2 - 2 何中的 两个四 边形仅仅是 基准点 位置和放置 方向 不同 。 但 对于机械零件图的识别， 情况则复杂的多: 可能不仅两个图形的基准点和放置 方向不同，而且零件某些结构的画法也可能不同。 图2 - 3 ( a ) 和图2 - 3 伪 ) 所示 分 别为 学 生图 和 答 案图 中 一 盘 盖的 左 视图 。 其中 学 生图的表达相对于答案图以逆时针方向旋转了6 0 0， 两个左视图的放置方向不 同;学生图中的3 个沉孔和2 个螺纹孔采取完全表达的画法，而答案图则采取 简化画法。此时如果采用直接比较法，即使将两图形转化为