（计算机软件与理论专业论文）基于autocad平台的智能cnc自动编程系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 数控编程是目前c a d c a p p c a m 系统中最能明显发挥效益的环节之一，其 在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面 发挥着重要作用。采用人工编制的方法进行编制数控技术机床程序，不但准确 性不高，而且大大制约了生产率的提高，不利于自动化程度的提高。所以开发 优异的数控自动编程系统，更加准确、高效的编制机床程序( g 代码) ，成了众 多专业人员的研究方向。 本文研究了基于a u t o c a d 的数控自动编程系统开发技术，在充分了解 a u t o c a d 的数据结构的基础上，采用o b j e c t a r x 2 0 0 4 和v i s u a lc + + 2 0 0 2 n e t 对 a u t o c a d 2 0 0 4 进行二次开发，开发了一个线切割数控自动编程系统。该系统采 用o b j e c t a r x 与m f c 相结合的a u t o c a d 二次开发技术，以a u t o c a d 零件图 形作为原始数据，进而实现自动编程，动态仿真及加工工艺参数优化推理等功 能。实现了从a u t o c a d 所绘制的二维图形中直接提取零件的特征信息继而生成 数控机床所需的程序代码，在很大程度上方便机械设计师进行设计。与此同时 该系统引入b p 神经网络来推理所有工艺参数组合下的工艺指标参数，在满足加 工精度要求的前提下选取加工速度最大的工艺参数组合，使系统具有智能化加 工的特点。 此外，该系统开发出了友好的用户界面。利用a u t o c a d 提供的编程格式， 开发出数控加工程序菜单；利用v i s u a lc + + 2 0 0 2 n e t 的m f c 结合a u t o c a d 二次 开发的环境o b j e c t a r x 提供的a d u i ，a c u i 类库，开发出与a u t o c a d 内部一致 风格的对话框。使该系统力争实现“简化式”设计，所有命令均通过w i n d o w s 风 格的菜单驱动来实现，且所有的数据均通过对话框输入，输入形式简单明了， 自动化程度较高。对于基本操作，可实现一用即会。 关键词：c n c ；自动编程；a u t o c a d 二次开发；o b j e c t a r x ；b p 神经网络 a b s t r a c t a b s t r a c t n cp r o g r a m m i n gi so n eo ft h el i n kb r i n g i n gb e n e f i c i a lr e s u l ti n t op l a ya tp r e s e n t c a nm o s to b v i o u s l yi nc a d c a p p c a ms y s t e m ，p r e c i s i o nm a c h i n i n ga n d p r o c e s s i n g t oi m p r o v eq u a l i t y , s h o r t e np r o d u c td e v e l o p m e n tc y c l e ，a n ds op l a y sa n i m p o r t a n tr o l e p r o d u c e db ya r t i f i c i a lm e t h o d so fp r e p a r a t i o no ft h en cm a c h i n et o o lt e c h n o l o g y p r o g r a m ，n o to n l yt h ea c c u r a c yi sn o th i g h ，a n dg r e a t l yr e s t r i c t e dt h ei n c r e a s ei n p r o d u c t i v i t yi sn o tc o n d u c i v et or a i s i n gt h el e v e lo fa u t o m a t i o n t h e r e f o r e ，t h e d e v e l o p m e n to ft h ee x c e l l e n ta u t o m a t i cn cp r o g r a m m i n gs y s t e m ，m o r ea c c u r a t ea n d e f f i c i e n tp r o c e d u r e sf o rt h ep r e p a r a t i o no fm a c h i n et o o l ( gc o d e ) ，h a sb e c o m ea l a r g en u m b e ro fp r o f e s s i o n a l si nt h er e s e a r c h ， i nt h i s p a p e r , b a s e do na u t o c a do fn ca u t o m a t i cp r o g r a m m i n gs y s t e m d e v e l o p e dt e c h n o l o g y , i nf u l lk n o w l e d g eo fa u t o c a dd a t as t r u c t u r eb a s e do nt h eu s e o fo b j e c t a r x 2 0 0 4a n dv i s u a lc + + 2 0 0 2 。n e to fa u t o c a d 2 0 0 4f o rs e c o n d a r y d e v e l o p m e n t ，t h ed e v e l o p m e n to fac u t t i n gl i n ef o ra u t o m a t i cn c w a ys y s t e m t h e s y s t e mu s e sm f ca n do b j e c t a r xc o m b i n a t i o no fa u t o c a ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n t o ft e c h n o l o g y , t o p a r t sg r a p h i ca u t o c a da s t h er a wd a t a , a n da u t o m a t i c p r o g r a m m i n g ，d y n a m i cs i m u l a t i o na n dp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yp a r a m e t e r so p t i m i z e d r e a s o n i n gf u n c t i o n s r e a l i z e df r o mt h ea u t o c a dd r a w i n gt w o d i m e n s i o n a lg r a p h i c s i nt h ed i r e c te x t r a c t i o no fp a r t so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ei n f o r m a t i o na n dt h e n g e n e r a t et h en e c e s s a r yc n cm a c h i n et o o l sc o d e ，t oal a r g ee x t e n tf a c i l i t a t et h e d e s i g n e r so fm e c h a n i c a ld e s i g n a tt h es a m et i m e ，t h ei n t r o d u c t i o no ft h es y s t e mb p n e u r a ln e t w o r kr e a s o n i n gt oa l lt h et e c h n i c a lp a r a m e t e r so ft h ep r o c e s su n d e rt h e c o m b i n a t i o no fp a r a m e t e r s ，i np r o c e s s i n gt om e e tt h er e q u i r e m e n t so fa c c u r a c yo nt h e p r e m i s eo fs e l e c t i n gt h es p e e do fp r o c e s s i n gt h e l a r g e s tp o r t f o l i o o fp r o c e s s p a r a m e t e r s ，t h es y s t e mh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n t e l l i g e n tp r o c e s s i n g i na d d i t i o n ，t h es y s t e md e v e l o p e da f r i e n d l yu s e ri n t e r f a c e t h eu s eo fa u t o c a d t op r o v i d ep r o g r a m m i n gf o r m a t ，d e v e l o p e dac n c m a c h i n i n gp r o g r a mm e n u ；t h eu s e o fv i s u a lc + + 2 0 0 2 n e tc o m b i n a t i o no fm f c s e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fa u t o c a d i i a b s t r a c t e n v i r o n m e n to b j e c t a r xp r o v i d e da d u i ，a c u ic l a s sl i b r a r y , d e v e l o p e di n h o u s e a u t o c a dc o n s i s t e n tw i t ht h es t y l ed i a l o gb o x k e y w o r d s ：c n c ；a u t o m a t i cp r o g r a m m i n g ；a u t o c a ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ； o b j e c t a r x ；b pn e u r a ln e t w o r k i i i 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 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 为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一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。 学位论文作者签名( 手写) ：藤 签字目期：z 卯8 年儿月2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、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。本人授权直昌太堂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、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：能 签字e l 期：z 口一箩年2 月2f 日 导师签名： 、移云我 签字日期：夕移年膨月 刁日 第1 章绪论 第1 章绪论 随着数控技术的不断发展，机械制造业的自动化程度越来越高，数控机床 的作用也越来越大。数控机床是柔性制造系统( f m s ) 、现代集成制造系统( c i m s ) 中重要的组成部分。在数控机床上加工零件，首先需要编制零件的加工程序， 并输入数控系统，然后才能进行加工。图形数控自动编程是高效的数控编程手 段，是数控系统向集成化、智能化发展的必要环节，是当今数控编程技术的主 流，是c a d c a m 研究的重要领域。 数控编程是从设计零件图到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是 计算加工走刀中的刀位点( c u r e r l o c a t i o n p o i n t 简称c l 点) 。数控加工程序的编 制是进行数控加工的一个重要步骤，也是c a d c a p p c a m 系统中最能明显发挥 效益的环节之一。 1 1国内外数控自动编程技术的发展状况 数控自动编程【l ，2 】技术是随着计算机技术的不断发展而逐步发展和完善起来 的。早期由于计算机性能的限制，所以国外开发的数控自动编程软件也是先用 语言来描述几何图形信息和加工过程，然后再由计算机处理并生成加工程序。 这种编程方法虽然在手工编程的基础上有所提高，但是也有明显的缺点：采用 语言定义零件几何形状，难以描述复杂图形，缺乏几何直观性；缺少对零件形、 状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和c a d 数据库 以及c a p p 系统有效连接；不容易做到高度自动化、集成化而且编程过程比较 复杂。近年来，由于计算机技术发展十分迅速，计算机图形处理能力有了很大 的增强。因此，一种可以将零件几何图形信息自动转化为数控加工程序的全新 计算机数控自动编程技术便应运而生。 美国最早开始数控自动编程技术的研究。1 9 5 3 年，麻省理工学院伺服机构 研究室在美国空军的资助下，着手研究数控自动编程技术，1 9 5 5 年，研究成果 予以公布，奠定了a p t ( a u t o m a t i c a l l yp r o g r a m m e dt 0 0 1 ) 语言的基础。1 9 5 8 年， 美国航空空问协会组织1 0 多家航空工厂，在麻省理工学院协助下进一步发展 第1 章绪论 a p t 系统，产生了a p ti i ，可以用于平面曲线的自动编程。1 9 6 2 年，又发展了 a p t i i i ，可以用于3 5 坐标立体曲面的数控自动编程。其后，美国航空空间协 会继续对a p t 进行改进，并成立了a p t 长期规划组织。1 9 7 0 年发表了a p t i v ， 可以进行自由曲面的数控自动编程。该数控自动编程系统配有多种后置处理程 序，是一种应用广泛的数控编程软件，能够适应多坐标数控机床加工曲线、曲 面的需要。与此同时，世界上许多先进的工业国家也都开展了数控自动编程技 术的研究工作。各主要工业领域都丌发了自己的数控编程语言，这些语言多借 助于a p t 的思想体系，与a p t 语言在语法格式上基本类似且各具特点。其中， 美国除了丌发a p t 系统之外，还开发了a d a p t 、a u t o s t o p 等小型系统，英 国丌发的2 c 、2 c l 、2 p c ，德国开发的e x a p t ，法国开发的i f a p t ，日本开发 的f a p t 、h a p t 等都在一定范围内得到应用。虽然这些系统相对于手工编程有 了很大的提高，但由于采用的是基于语言的数控自动编程方法，编程不够直 观并且效率也比较低。因此，图形数控自动编程技术的研究逐步发展起来。 早在7 0 年代初，美国洛克得飞机制造公司就率先推出了其图形数控自动编 程软件c a d a m 。到8 0 年代，随着图形工作站与高性能微机性价比的提高，出 现了各种图形数控自动编程系统，编程功能也从二维坐标系加工编程发展到三 维多坐标加工中心的数控编程与复杂雕塑曲面工件的数控编程。这些编程系统 大都用于大、中型计算机和工作站，也有少数可以用于微型计算机。目前国外 在这方面已经做了大量的工作，一些软件已经可以十分方便的实现三维( 3 d ) 曲面的几何造型，特征造型，并且商品化的图形数控自动编程软件不断涌现。 如美国的s u r f c a m 、i - d e a s 、m a s t e rs e r i e s ，法国的e u c l i d i s ，以色列的 c i m a t r o n 9 0 ，英国的h y p e r m i l l 等。其中美国c n c s o f t w a r e 公司的 m a s t e rc a m 软件功能较为强大，它除了方便的造型功能外，还具有多种绘图 软件接口，可以与3 0 0 多种数控机床连接。这些国外软件价格昂贵，以我国目 前的经济状况不能普遍使用。所以近几十年来，我国针对数控自动编程也进行 了一系列的研究和开发，并取得了一定的成绩。 我国从6 0 年代中期歼始数控自动编程方面的研究，7 0 年代以a p t 为蓝本 研制出二坐标功能的数控加工自动编程系统s k c 、z c x 、c k y 等。后来又研制 出具有复杂曲面编程功能的c a d 2 5 1 数控加工绘图语言等系统，功能从二坐标 扩大到三、四、五坐标。近年又推出了h z a p t 、e a p t 等微机数控语言编程系 统。图形数控自动编程近年来也有所发展，较著名的商品软件有北京航空航天 2 第1 章绪论 大学的c a x a 、华中科技大学的开目c a m 、清华大学g e m s 和西北工业大学的 n u p c a d c a m 等。 国内开发的这些数控自动编程系统，主要有以下三种自动编程方式： ( 1 ) 采用编程语言的数控自动编程。以著名的a p t 语言为基础。 ( 2 ) 基于专用图形的数控自动编程。采用专用图形软件，将设计好的零件 图形显示在屏幕上，编程人员指定要加工的表面，并回答软件提出的一些问题， 诸如刀点、走刀方式、切削用量参数等，然后由系统进行自动编程，形成刀位 文件或a p t 程序，再经过后置处理，变成机床所需的n c 代码。 ( 3 ) 从已有的c a d 系统获取零件信息的数控自动编程。一般利用 a u t o c a d 、u g 等普遍应用的c a d 系统提供的图形交换接口得到编程所需的零 件形状信息，编程人员只需进行适当的工艺处理就可生成数控程序。 1 2 现代数控技术的发展趋势 为更好满足市场和科学技术发展的需要，满足现代制造技术对数控技术提出 的要求，当今数控技术呈现新的发展趋势，主要体现在以下几个方面【3 , 4 , 5 】： 1 ) 建立基于p c 机、具有开放式体系结构的数控系统 根据i e e e 定义、开放系统应该能够使符合系统规范的各种应用系统运行于 不同销售商的不同平台之上，可以与其他应用系统实现相互操作，并提供一致 风格的用户交互界面。一般认为、开放式体系结构应具备四个特点：相互操作性、 可移植性、可缩放性、可互换性。 2 1 高速化j 高精度和高自动化 为了适应机床高速和高精度加工的需要，世界各国的数控设备生产商都致 力于提高系统的控制精度和加工速度。要求数控系统能够高速插补，计算出伺 服电机的位移量，伺服电机可以在极短的时间内达到指定的运行速度、并在高 速运行中保持高的定位精度。 3 1 智能化【6 7 】 智能化是数控技术的一个重要发展趋势。带有自适应控制功能的数控系统 可以在加工过程中根据切削力和切削温度等加工参数，自动优化加工过程，从 而达到提高生产率，增加刀具寿命并改善加工的表面质量等目的。刀具破损监 控和刀具智能管理功能可以智能地管理刀具，使刀具保持最佳工作状态。建立 3 第1 章绪论 以工艺参数数据库为支撑的、具有人工智能的专家系统指导加工。 4 ) 网络化 为适应制造业的网络化和全球化发展趋势，数控系统的网络化功能也日趋 重要。在企业内部，具有网络功能的数控系统可以充分实现企业内部的资源和 信息共享，适应未来车间面向任务的订单的生产发展模式，使底层生产控制系 统的集成更加简便有效。在生产企业之间，数控系统的网络化功能可以更好地 适应敏捷制造( a m ) 等先进制造模式。同时，系统制造商也可以通过系统的网 络功能进行远程珍断服务。 5 ) 提供数字伺服接口和更高的通讯功能 数字伺服系统具有高速、高精度和无漂移等特点，发展非常迅速，并已经 在数控机床上获得广泛应用。数控系统应该可以通过数字通讯接口和通讯协议 末控制伺服轴、主轴和p l c i o 接口。 6 ) 多功能化和小型化 一机多能的数控系统，可以最大限度地提高设备的利用率。数控加工中心 便是一种能实现多工序加工的数控机床。由于蓬勃发展的机电一体化设备，对 c n c 系统提出了小型化，使体积小型化便于将机、电装置揉合为一体。 1 3 课题来源 本课题来源于江西省工业攻关项目基于智能a g e n t 技术的c n c 加工自 动编程系统。该项目主要研究内容为：对现有的c n c 加工各方面及现有的自 动编程算法进行分析、研究；寻求新的c n c 加工自动编程求解算法；寻求能实 现把c n c 加工各方面有机集成的人工智能方法、理论；应用人工智能技术对c n c 加工的相关领域如决策支持等做一些有关的应用研究；将结果应用于实际的 c n c 加工过程，实验检验上述研究成果并分析其优劣。 1 4 课题的主要研究内容 本课题主要基于a u t o c a d 二次开发技术7 引，选用o b j e c t a r x 2 0 0 4 9 1 0 1 v i s u a l c + + 2 0 0 2 n e t 作为开发工具，在a u t o c a d 环境下实现零件设计、切割工艺 设定、数控加工程序生成、切割过程动态仿真和工艺参数优化推理等功能。这 4 第1 章绪论 样可以将c a d c a m 软件高度集成，充分利用了目前国内c a d 的大环境，避免 大量数据转换和数据冗余，简化操作界面，先前使用a u t o c a d 的技术人员能直 接上手，大大提高了数控自动编程软件的实用性和编程效率。 具体研究内容包含以下几个方面： a u t o c a d 环境下自由曲线拟合技术： a u t o c a d 环境下切割数控自动编程技术； 研究分析人工智能技术及其在c n c 加工自动编程中的应用； a u t o c a d 环境下引入b p 神经网络【1 1 , 1 2 , 1 3 】实现加工工艺参数的优化推理的研 究。 5 第2 章基丁a u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 第2 章基于a u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 作为c a d 工业旗帜产品的a u t o c a d ，因其功能强大而被广泛应用于我国的 机械、电子、建筑、航空等领域，其完备的系统开放性和丰富的个性化能力， 是其能在各行各业应用中生机勃勃的基本要素。a u t o c a d 允许用户和开发者在 几乎所有方面对其进行修改和扩充，进行二次资源歼发，能最大限度地满足用 户的特殊要求，形成更广泛的应用领域a u t o c a d 最重要的特点就是它可以和高 级语言交换数据，即支持高级语言编程。 2 1a u t o c a d 的二次开发技术 a u t o c a d 是目前国内外使用最为广泛的基于微机系统的通用c a d 绘图软 件之一，它提供了丰富的窗口操作系统，用户界面友好，并涉及了计算机领域 中许多新知识和新技术，如w i n d o w s 用户界面，实体造型及着色技术，事件驱 动的编程方法，s q l ( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) 关系型数据库等。a u t o c a d 得到广泛的应用，其功能强，支持的平台多，外部设备应用广，性能价格比高， 好学易用都是主要的原因。而它是开放的体系结构的应用程序，用户和开发者 可以利用各种方法定制a u t o c a d 以满足他们各自的需求。 从形式上看，除可通过系统变量定制系统参数外，a u t o c a d 的二次开发途 径主要有两个，即文件开发和程序开发。文件开发是根据用户的具体开发要求， 按照a u t o c a d 提供的方法和文件格式，通过编辑a u t o c a d 系统所支持的a s c i i 码标准功能文件或建立同种类型新的a s c i i 码功能文件，来对a u t o c a d 进行二 次开发；程序开发方式是指利用a u t o c a d 提供的编程环境和开发工具( 即 a u t o c a d 应用程序接口) ，通过编写程序来实现对a u t o c a d 开发。本文中的二 次开发介绍主要指的是程序开发方式。 二次开发【8 】应遵循工程化，模块化，标准化和继承性等一系列的原则，依据 工程化的思想对二次开发进行统筹规划，具体实现峰持模块化，标准化和继承 性原则。 ( 1 ) 工程化原则 6 第2 章基于a u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 二次开发应按照软件工程学的方法和步骤进行，突出工程化的思想。首先 对所要解决的问题进行详细定义分析( 由软件开发人员与用户讨论决定) ，并加 以确切的描述，确定软件技术目标和功能目标，编写软件需求说明书，确认测 试计划和数据要求说明书等。然后根据需求说明书的要求，设计建立相应软件 系统的体系结构，编写软件概要设计和详细设计说明书，数据库或数据结构设 计说明书，组装测试计划。从而保证软件的可靠性、有效性和可维护性。 ( 2 ) 模块化原则 模块化的原则要贯穿于二次开发的全过程。首先，在软件的结构设计中应 遵循模块化的原则，将整个系统分解成若干个子系统或模块，定义子系统或模 块间的接口关系，使各模块功能单一以保持模块之间的相对独立，以保证软件 的并行开发，修改和扩展方便。模块化可以使开发人员同时进行不同模块开发 设计，缩短软件开发周期；在软件需要维护和修改时，对相关模块进行修改即 可，避免了对整个程序进行修改工作；在扩展时，只要把独立的功能模块集成 即可运行。最后通过菜单调用把它们集成起来与原系统组成一个有机的整体。 在建立图库时也应遵循模块化的原则，根据产品结构和工艺的相似性，利用成 组技术将产品划分为有限数目的零件模块，将模块建模入库，方便产品设计， 提高开发效率。 ( 3 ) 继承性原则 二次开发不同于一般从底层做起的软件设计，是在已有软件基础上根据实 际需要而进行的在开发，对支撑软件有很强的依赖性和继承性。继承性既是二 次开发的最大特点，也是二次开发所要遵循的原则，使开发后的系统在界面风 格和概念上与原软件保持一致，新加入的部分在功能，操作等方面与原系统实 现无缝集成，从而保持系统的一致性和完整性。 ( 4 ) 标准化原则 标准化是开发c a d 软件的基础。首先，在丌发过程中要遵循c a d 技术的 基础标准，c a d 技术的发展之路也是一条标准化之路，面向用户的图形标准g k s ( g r a p h i c sk e r n e ls y s t e m ，图形核心系统) 和p h i g s ( p r o g r a m m e r sh i e r a r c h i c a l i n t e r a c t i v eg r a p h i c ss y s t e m ，程序员层次交互式图形系统) ，面向不同c a d 系统 的数据交换标准i g e s 和s t e p 以及窗口标准等都是进行二次开发所必须依据的 标准。其次，c a d 系统的二次开发不同于一般软件的设计开发，它的运行过程 是对具体机械过程的模拟，必须符合机械工程的特点，机械设计及加工过程也 7 第2 章基ta u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 有着严格的国家标准规定。 2 2a u t o c a d 图形数据库 2 2 1 图形数据库结构 a u t o c a d 图形数据库【1 1 1 2 1 保存了组成一幅图形的对象和实体，一幅 a u t o c a d 图形实际上是由一组存储在图形数据库中的a c d b 对象组成的。每一 个图形数据库中的对象都有自己的句柄( h a n d l e ) ，它是该对象在某一特定的图 形中的标示符。实体是一种特殊的对象，它有具体的图形表示，如直线、圆、 圆弧、文本等。实体这种对象在数据库中是存储在一定的容器中的。容器对象 是图形数据库中的另一类对象。容器对象包括符号表和词典，它们是一种把符 号名称( 字符串) 映射到另外一个a c d b 对象上的对象，a u t o c a d 图形数据库 中的符号表数目是固定的，每一个符号表中包含了某一特定的符号表记录类的 实例。例如，层表包含了层表记录，块表包含了块表记录。在a u t o c a d 图形数 据库中，所有的a u t o c a d 实体都属于块表记录。 符号表和字典虽然都是保存对象的载体，但是它们也不尽相同。字典可以 保存任何实体或非实体对象( 由a c d b o b j e c t 类或起子类派生) 。应用程序可以 创建新的字典，但是不能创建新的符号表。一个对象i d 对于同时装载的所有数 据库对象来说是唯一的，而一个句柄仅在一个特定的a c d b d a t a b a s e 范围是唯一 的。一个对象i d 仅仅在一个图形编辑期间存在，而一个句柄则是与图形一起保 存的。因此，在a u t o c a d 对话期间，当多个数据库被装载时，不能保证一个对 象句柄是唯一的。 2 2 2 对象的i d 号 i d 号是对象的唯一的标识符，一旦取得了某一个对象的i d ，就能够获得指 向该数据库对象的指针，从而获得该对象的控制权，能够对它进行各种操作。 可以通过以下几种方法获得某一对象的i d 号： 创建一个新的对象并把它加入到图形数据库中，a u t o c a d 将给对象分配一 个固定的i d 号。 8 第2 章基t - a u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 对于在图形数据库建立时自动建立的对象，可以使用数据库协议来获得对 象i d ，比如各种符号表和对象字典。 使用特定类的协议获取对象的i d 号。某些类，例如符号表和字典，对一些 包含其他对象的复合进行了定义。对于其中包含的对象，可以使用这些类的协 议来获得i d 号。 通过迭代器遍历一组对象来获取i d 号。 通过构造选择集，然后查询选择集查询选择对象的实体名单，可以从名称 转换到对象i d 号。 2 2 3 重要的图形数据库对象 创建对象时，对象将被加入到图形数据库的适当载体对象中( 如各种符号 表以及对象字典) 。例如，实体加入到块表记录中，块表记录加入到块表中。而 一些非图形对象加入到各种字典中。 一个图形数据库必须包含下列对象： 符号表： 块表( a c d b b l o c k t a b l e ) ，数据库中的实体典型的属于块表记录。块表缺省 包括三个记录：* m o d e l e s s pa c e ，* p a p e r e s s pa c e 和* p a p e r e s pa c e o ，这 三个记录对应于三个可以直接由a u t o c a d 用户编辑的初始图纸空间。 层表( a e d b l a y e r t a b l e ) ，层表缺省包含一个层：o 层。当用户使用l a y e r 命令时，可以为此表添加层。当然也可以使用二次开发语言创建新的层并把新 层添加到层表中。 文本类型表( a c d b t e x t s t y l e t a b l e ) 、线型表( a c d b l i n e t y p e t a b l e ) 、视图表 ( a c d b v i e w t a b l e ) 、u c s 表( a c d b u c s t a b l e ) 、视口表( a c d b v i e w p o r t t a b l e ) ， 注册应用程序表( a c d b d i m s t y l e t a b l e ) 。与每个符号表相对应，可以创建各符号 表的迭代器，通过迭代器可以遍历各表的对象。 一个命名字典： 当图形数据库创建时，该对象字典包含三个字典：组( g r 0 u p ) 字典、复 合线( m l e ) 样式字典和布局( l a y o u t ) 字典。组字典时维护数据库实体 的排序集合的容器对象。也可以把组看作是命名的常驻选择集。它与所包含的 实体之间不存在所有者关系的关联。复合线样式字典包含a c d b m l i n e s t y l e 类的 9 第2 章基于a u t o c a d 的_ 二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 对象。每个a c d b m l i n e 类的对象拥有相关的m l i n e 类型，指定了复合线的特性， 如颜色、线型等。布局字典是包含a c d b l a y o u t 类对象的命名对象字典中的缺省 字典。 a c d b l a y o u t 对象存储图纸空间布局的特性，包括出图设置。每个 a c d b l a y o u t 对象也包含相关块表记录的对象i d ，其中存放了与布局相关的实体 的信息。a u t o c a d 初始时包括三个布局：一个模型空间布局和两个图纸空间布 局，缺省情况下使用的是模型空间布局，可以在这里绘图，两个图纸空间用于 展示图纸对象，给出已配置的打印设备的可打印范围。字典也有相应的迭代器， 可以通过迭代器来访问这些字典中的对象。 2 3 o b j e c t a r x 编程 a u t o c a d 使用一种特定的c + + 编程环境，这就是o b j e c t a r x 1 3 1 4 l 5 。 o b j e c t a r x 是在a u t o c a dr 1 3 使用的a r x 的基础上发展起来的第二代面向对 象的c + + 编程环境。目前，与a u t o c a d 2 0 0 4 相配套使用的是o b j e c t a r x 2 0 0 4 版。o b j e c t a r x 包含一组动态链接库( d l l ) ，这些库与a u t o c a d 在同一地址 空间内运行并能直接利用a u t o c a d 核心数据库结构和代码。库中包含一组通用 工具，使得二次开发者可以充分利用a u t o c a d 的开放结构，直接访问a u t o c a d 数据库结构，图形系统以及c a d 几何造型核心，以便能在运行期间实时扩展 a u t o c a d 具有的类似功能以及创建全面享受a u t o c a d 固有命令特权的新命令。 2 3 1 o b j e c t a r x 应用程序的特点 在o b j e c t a r x 环境下开发的程序称为o b j e c t a r x 应用程序。o b j e c t a r x 应 用程序本质上就是w i n d o w sd l l 程序，而a u t o c a d 软件本身则是一个典型的 w i n d o w s 程序。o b j e c t a r x 应用程序与a u t o c a d 、w i 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。o b j e c t a r x 应用程序通过调用a c r x e n t r y p o i n t ( ) 函数 建立与a u t o c a d 消息传递的入口，在a c r x e n t r y p o i n t ( ) 函数中用s w i t c h 语句 处理来自a u t o c a d 的各种消息。 下面这段代码表示了a c r x e n t r y p o i n t ( ) 函数。 e x t e m ”c ”a c r x ：a p p r e t c o d e 1 0 第2 章基- j - a u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 a e r x e n t r y p o i n t ( a c r x ：a p p m s g c o d em s g ，v o i d 幸p k t ) s w i t c h ( m s g ) c a s ea c r x ：k l n i t a p p m s g ： t h i sa p p l i c a t i o nc a l lb eu n l o a d e d a c r x d y n a m i c l i n k e r - u n l o e k a p p l i c a t i o n ( p k t ) ； t h i si sa l lm d ia w a r ea p p l i c a t i o n a c r x d y n a m i c l i n k e r - r e g i s t e r a p p m d i a w a r e ( p k t ) ； i n i t a p p ( ) ； b r e a k ； c a s ea c r x ：k u n l o a d a p p m s g ： u n l o a d a p p ( ) ： b r e a k ； ) r e t u ma c r x ：k r e t o k ； ) o b j e c t a r x 应用程序与a u t o c a d 在同一地址空间内运行并能直接利用 a u t o c a d 核心数据库结构和代码。o b j e c t a r x 应用程序可以充分利用a u t o c a d 的刀：发结构，直接访问c a d 数据库结构、图形系统以及c a d 几何造型核心。 由o b j e c t a r x 应用程序定义的外部命令通过a c e d r e g c m d s ( ) 宏注册。这些外 部命令与a u t o c a d 自身固有命令一样由a u t o c a d 本身执行，享受a u t 0 c a d 固 有命令之特权。 o b j e c t a r x 应用程序以c 抖为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数 据可封装性、可继承性及多态性等特点。用其开发的工程c a d 软件具有模块性 好、独立性强、连接简单、使用方便、内部功能高效实用以及代码可重用性强 等优点，并且支持m f c ，能简洁高效地实现许多复杂功能。 2 3 2 o b j e c t a r x 的组成 o b j e c t a r x 环境主要包含以下五个类库【1 6 , 1 7 1 ：a c r x ，a c e d ，a c d b ，a c g i 第2 章基于a u t o c a d 的二次开发技术与o b j e c t a r x 编程 和a c g e ，以及一个与原来的a d s 相兼容的函数库。其核心是两组关键的a p i ， 即a c d b 和a c e d 类库。 表2 1 列出了连接o b j e c t a r x 应用程序所需要的库。所有的o b j e c t a r x 应 用程序必须与a c e d 1 i b 和r x a p i 1 i b 库链接。对于其它的库也是要求的，但这要依 赖用户正在使用的o b j e c t a r x 库和函数的前缀。 a c r x 类库( a c r x 是a u t o c a d 实时扩展的简称) 。a c r x 库主要用于初始化 和链接动态链接库，同时用于实时类注册和识别。 这个库的基本类是a c r x o b j e c t ，它可为以下操作提供工具： 1 ) 对象实时类识别和继承分析； 2 ) 向一个已存在的类实时添加新的协议； 3 ) 实体相等与比较的测试； 4 ) 实体拷贝。 a c e d 类库( a c e d 是a u t o c a d 编辑器的简称) 。这是a u t o c a d 编辑器类， 它为a u t o c a d 图形编辑器提供核心接口。这一接口允许二次开发人员注册新的 a u t o c a d 命令，与a u t o c a d 原有核心中的命令等同执行。a c e d 还使应用程序 可以监控某些特定事件，如命令的开始、结束或取消，使某一应用程序与其它 程序之间有特定的关系。在该库中的一个重要的类是a c e d i t o r r e a c t o r 。 a c d b 类库( a c d b 是a u t o c a d 数据库的简称) 。这是a u t o c a d 数据库类， 为访问a u t o c a d 数据库提供直接接口。这一接口使开发人员可以定义专业对象 如直线、圆、圆弧等图元，也可以通过扩展协议来扩展a u t o c a d 对现有对象和 图元所支持的行为。同时，该库也为非图形对象( 如层、线型、文本样式等) 保存所有信息。 a c g i 类库( a c g i 是a u t o c a d 图形接口的简称) 。a c g i 库提供了用于绘制 a u t o c a d 实体的图形接口。该库由a c d b e n t i t y 成员函数w o r l d d r a w ( ) 、 v i e w p o r t d r a w ( ) 和s a v e a s ( ) 所使用，这些函数是标准实体协议的一部分。 表2 1 链接o b j e c t a r x 应用程序所需要的库 前缀需要的库 a c r x a c e d a c d b a c g i a c e d 1 i b ，r x a p i 1 i b ，a c 1 6 1 i b a c e d 1 i b ，r x a p i 1 i b ，a c e d a p i 1 i b ，a