ObjectARX技术在输电线路杆塔基础参数化绘图中的应用

ABSTRACT：Engineering drawings for overhead transmission tower foundations have to be revised and optimized; and the design efficiency is low. The transmission line software used VB, VC and ObjectARX as the programming language was researched. How the software can realized automated AutoCAD drawings was analyzed. Key innovation and technology include: how to automatically turn on AutoCAD and implement the drawing commands at the opening moment; select different versions of AutoCAD; customize the drawing type, content and frame; selectively draw the tower in the different environment as the engineering unit. This application established a real-time interactive system between VB software and AutoCAD software, which improved the design efficiency and the running speed. KEYWORDS： parameterization drawing； ObjectARX technology；VB；VC；AutoCAD based application development 摘要：目前输电线路杆塔基础过程中，工程图需要反复修改 和优化，设计效率低。研究了以VB、VC结合ObjectARX作为 开发语言的输电线路杆塔基础设计软件系统如何实现 AutoCAD参数化绘图，其中的创新点和技术要点包括：实现VB 软件系统自动打开AutoCAD，并在打开AutoCAD瞬间执行绘 图命令；执行用户选择不同版本的AutoCAD；对绘图类型、内容 和图框进行定制；以工程为单位对各种地形条件、荷载条件的杆 塔基础进行选择性出图。该应用搭建了VB系统与AutoCAD即 时交互的架构，提高了设计效率和运行速度。 关键词：参数化绘图；ObjectARX技术；VB；VC；AutoCAD应用 开发 doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2011.03.009 0 引言 目前输电线路杆塔基础设计过程中，由于基础类 型众多、数据复杂，工程图不可避免地需要经过多次反 复修改，进行形状和尺寸的综合协调、优化，这样就增 加了设计人员工作反复性，降低了工作效率，而通过交 互式界面上的人机对话，修正图形参数的量值，即参数 化绘图则可以解决这一问题。参数化绘图是指设计对 象的结构形式比较定性，可以用 1组参数来约定尺寸 关系，即将图形的尺寸看成是某些变量的参数。 AutoCAD作为工程中最常用的绘图设计软件之 一，得到设计人员的广泛使用。Object ARX是面向 对象的C++开发工具，允许用户利用Visual C++及其 MFC类库开发AutoCAD应用程序（实为动态链接库 DLL），扩充 AutoCAD 的类和，创建新的 AutoCAD命令。ARX应用程序共享AutoCAD的地 址空间，并可直接访问图形数据库，使用AutoCAD的 内核结构和数据。因而Object ARX比其他的二次开 发技术运行速度要快，功能更强[1-4]。 1 软件架构与实现 1.1 软件架构 图 1显示了实现绘图的软件架构。涉及到的软 件有VB、AutoCAD、ObjectARX和VC。软件系统中 的计算模块选用VB6.0作为开发语言，绘图模块选用 VC和 ObjectARX作为开发语言。VC和 ObjectARX 编译生成ARX。计算模块与绘图模块之间的传值过 程如下：首先，通过计算模块得到基础各尺寸参数值， 通过VB中的 Shell函数，将各参数值传递给ARX， ARX读取并记录参数；然后，通过 VB命令激活 AutoCAD窗口；最后，AutoCAD执行ARX中的绘图 命令，自动完成施工图绘图操作。整个过程中计算模 块与绘图模块通过Shell函数建立两者之间的关联。 电 力 建 设 Electric Power Construction Vol.32，No.3 Mar，2011 第32卷 第3期 2011年3月 基金资助项目：国家电网公司科技项目（GC-09-004）。 中图分类号：TM 753 文献标志码：A 文章编号：1000-7229（2011）03-0041-04 ObjectARX技术在输电线路杆塔 基础参数化绘图中的应用 侯晓燕，崔强，鲁先龙，张琰 （中国电力科学研究院，北京市，102401） Application of ObjectARX in Parametric Drawing of Overhead Transmission Tower Foundation HOU Xiaoyan，CUI Qiang，LU Xianlong，ZHANG Yan （China Electric Power Research Institute，Beijing 102401，China） ··41 电 力 建 设 第32卷 1.2 主要文件 绘图功能实现过程中涉及到的主要文件有6种， 这些文件在软件运行过程中起着传递参数、记录信息 等重要作用。 （1）acad.rx，记录了AutoCAD打开时执行的ARX 文件，AutoCAD每次打开时都会读取acad.rx文件，执 行绘图命令。 （2）fpCAD.lnk，是打开AutoCAD的快捷方式，指 定了起始位置和目标可执行文件，起始位置为当前程 序的安装路径，目标可执行文件为用户指定的 AutoCAD可执行文件。使用快捷方式的优点是，可 以从当前路径下打开AutoCAD，这样AutoCAD打开 时就会读取当前路径下的acad.rx文件和执行ARX文 件。所以快捷方式是绘图模块实现自动打开 AutoCAD，并且自动绘图的必不可少的文件。 （3）工程绘图信息汇总.log，是工程目录下的绘 图信息汇总文件。文件包括每个设计完成的杆塔名 称、基础名称和绘图参数文件的绝对路径。每个杆 塔名称都不相同，用户不能随便改变此文件格式和 文件名称。 （4）杆塔名称.txt，是绘图参数文件。里面包括绘 制施工图时需要的所有参数取值。对于不同的基础， 绘图参数文件格式不同。1个工程有多个绘图参数文 件，每个绘图参数文件以杆塔名称为文件名，用户不能 随便改变此文件格式、文件名称和文件路径，因为每个 绘图参数文件在绘图信息汇总文件中都有记录。 （5）fpCAD.arx文件，是封装了绘图命令的ARX 文件。 （6）data.ini文件，是AutoCAD与VB程序的接口 文件，记录了绘图参数文件的保存路径和基础类型， ARX绘图命令每次都会读取 data.ini文件获得所需 信息。 1.3 基本流程图 图2显示了软件实现绘图功能的基本流程。 软件在安装即将结束时，会弹出“选择AutoCAD 路径和版本”对话框。用户选择AutoCAD路径和版 本，点击了“确定”之后，软件会重写 acad.rx文件和生 成 fpCAD.lnk文件。用户进行完AutoCAD路径和版 本设置之后，安装过程结束。 用户在进行基础优化设计时，点击生成“施工图” 按钮后，软件会让用户选择点击“生成参数文件”按钮 或“生成施工图”按钮。若用户点击“生成参数文件” 按钮，程序会生成绘图参数文件，保存在当前工程路 径下面，并且会更新此工程中的绘图信息汇总文件； 若用户点击“生成施工图”按钮，程序首先生成绘图参 数文件，然后将各参数值读写到各图形文件中，并且 在AutoCAD软件上显示出所绘制的施工图。在这个 过程中，软件会生成 data.ini文件。用VB程序打开 AutoCAD软件是通过调用 shellExecute函数打开 fpCAD.lnk来实现的。 打开AutoCAD之后，AutoCAD首先会读取 acad. rx，然后执行 acad.rx所记录的封装了绘图命令ARX 文件。ARX文件会首先读取 data.ini文件，获得绘图 参数文件的路径和基础类型，然后找到并且读取绘图 参数文件，并且依据不同的基础选型做不同的操作， 最后生成施工图。 2 关键技术与方法 2.1 绘图方法 常用的绘图方法包括 2种：第 1种是根据输入的 各参数值，直接绘制工程设计图，即“命令”控制“画 笔”的绘图方法；第 2种是打开并根据所提供的参数 修改预先设定的模板。其中第 2种更适合绘制内容 比较复杂且格式相对固定的图纸。本软件开发过程 中选用第 2种绘图方法。实践证明该方法运行效率 图11 软件架构 Fig.Fig.11 Software configurationSoftware configuration 打开 VB界面 AutoCAD 执行传递参数 ARX 编写 VC+ObjectARX 图22 基本流程图 Fig.Fig.22 Basic flow chartBasic flow chart 安装过程 选择AutoCAD 路径和版本 对话框 acad.rx（记录 AutoCAD打开时 执行ARX的文件） （1）调用 （3）重写 （2）生成 （8）调用 fpCAD.lnk（指 向AutoCAD 的快捷方式） AutoCAD 软件 施工图 VC+ ObjectARX fpCAD.arx（封 装了 AutoCAD绘 图命令） 杆塔名 称.txt（参 数文件） VB界面 点击施工 图按钮 data.ini （记录参数路径） （7）打开 （12）生成 （9）执行（6 ）执 行 （5）生成 （11）读参数 编写 （1 0）读 路径（4）生成 ··42 高，可扩展性好。 2.2 绘图框架定制 软件允许用户对施工图中的设计单位、工程名 称、批准人员、校核人员、审核人员、设计人员、出图日 期、比例、图号等绘图框架信息进行自定义设置，满足 设计人员的需要。需要给用户提供接口，输入必要参 数；在绘图模板上，将绘图框架中的上述信息内容处 添加不同文字标示，例如“工程名称”等；将上述信息 内容写入绘图参数文件中；最后读取参数文件，修改 模板上的相应文字标示。 2.3 绘图比例 软件有默认的绘图比例，并且可以根据提供的绘 图参数，计算出最佳绘图比例。然后将所有实体的尺 寸根据比例进行调整，这样设计出来的施工图尺寸是 比较合适的。 2.4 修改实体 对模板上的实体（包括线条和圆等）进行尺寸修 改、删除是绘图过程的重要工作。 首先，为了修改起来方便，在制作模板过程中，将 所有线条都设定为多段线；其次，给需要修改的每个 实体都增加扩展数据，作为每个实体的编号；最后，通 过读取扩展数据来进行区分实体，进而可以做不同的 操作，包括修改实体的大小、位置，进行删除等。 在给每个实体追加扩展数据时，需要添加3个命 令：AddXData、DelXData和ViewXData，分别为添加 实体数据、删除实体数据和查看实体数据。通过在 AutoCAD加载并执行上述3个命令，就可以轻松地实 现为实体添加、删除、查看扩展数据。 2.5 插入与分解块 在绘图过程中，可以将零散的轮廓线条和尺寸标 注内容封装成块，以块的形式插入到所需的位置。这 种方法适合绘制一些内容固定但位置会根据所提供 的绘图参数发生变化的图形，比如地面线由许多实体 组成且实体位置和大小不发生变化，但是插入点会发 生变化。插入与分解块是绘图常用方法，需要如下步 骤：在绘图模版中添加块，给块命名并设置插入点，同 时将块的记录添加到块中；在ARX程序中计算插 入点的位置，插入块；根据需要对块进行缩放、旋转 等；分解块，这样用户可以对块内的每个实体根据需 要进行修改。 2.6 以工程为单位进行设计结果输出 本软件既可以实现单个基础设计结束后即时出 图，又可以实现基础优化设计完成之后，选择性地出 图。设计计算与参数化绘图既关联又独立是本软件 的一大特色，也是符合设计人员操作的习惯。设计结 果输出中的绘图功能实现流程如图3所示。 用户打开工程文件之后，软件会自动将工程名 称、已经设计好的杆塔名称、基础类型和绘图参数文 件路径显示给用户。需要用户选择绘图类型（单个基 础、拉压基础和多个基础）及其杆塔名称进行绘图信 息设置，然后点击“确定”，系统会自动将施工图显示 在AutoCAD软件中。单个基础，是 1张设计图中输 出 1个基础，拉压基础是 1张设计图中输出拉压 2个 基础，多个基础是1张设计图中输出2~8个基础的信 息。这3种绘图类型涵盖各种地形条件、荷载条件下 杆塔基础的所有型式，符合实际施工需要。图4显示 了以工程为单位进行设计结果输出界面。 2.7 需要在多种环境中编译 为了支持不同的AutoCAD版本，程序需要在多 种环境下编译。AutoCAD2002执行的ARX需要在 VC6.0 和 ObjectARX2002 环 境 编 译 生 成 。 图33 设计结果输出中的绘图功能实现流程图 Fig.Fig.33 Flow diagram for drawing function inFlow diagram for drawing function in design results outputdesign results output 打开工程 读取绘图信息汇总文件 显示所有设计好的杆塔名称、基础类型和绘图参数文件路径 选择绘图类型 （单个基础、拉压基础或多个基础） 导入选择的杆塔名称 （单个基础1个、拉压基础2个、多个基础2~8个） 软件对杆塔数量和基础类型是否相同进行判断 读取绘图信息汇总文件，修改data.ini文件 调用ShellExecute函数打开 fpCAD.lnk 打开AutoCAD，生成施工图 图44 设计结果输出界面 Fig.Fig.44 Output interface for design resultsOutput interface for design results 侯晓燕等：ObjectARX技术在输电线路杆塔基础参数化绘图中的应用第3期 ··43 电 力 建 设 第32卷 AutoCAD2004/2005/2006 执行的 ARX 需要在 VC. Net 2002和 ObjectARX2004/2005/2006环境编译生 成。AutoCAD2007/2008执行的ARX需要在VC.Net 2005和 ObjectARX2007/2008环境编译生成。 3 软件功能 3.1 绘图功能简介 软件系统主要包括地基库模块、杆塔基础选型模 块、杆塔基础优化设计模块、参数化绘图模块四部 分。其中参数化绘图模块是所有设计成果最终的表 现。用户通过地基库、基础选型、杆塔基础优化设计 获得基础外形、内部构造、连接件等各种表征杆塔基 础基本特征的参数值。绘图模块通过接口函数对上 述参数读取、修改、组织，并最终形成完整的施工图。 参数化绘图模块实现如下绘图功能：（1）在VB中可 以直接打开AutoCAD生成所需的施工图。（2）用户在 安装软件的过程中可以对AutoCAD的可执行文件路 径和版本进行自定义设置。（3）软件会根据用户选择 的AutoCAD的不同版本调用不同的ARX文件进行 施工图的绘制，方便了用户的使用。（4）可以选择工程 中已经设计好的杆塔基础和绘图类型进行选择性地 出图。 3.2 运行实例简介 以全掏挖基础为例说明系统实现的过程。在“全 掏挖基础设计”主界面上进行设计完成之后，点击“施 工图”按钮之后，会弹出“全掏挖基础施工图定制”对 话框，如图5所示。 点击“生成参数文件”按钮，系统会在后台生成 绘图参数文件，保存在当前工程路径下，并及时更 新工程的绘图信息汇总文件；点击“生成施工图”按 钮，系统会生成并且调用绘图参数文件，并进入 AutoCAD环境，自动生成施工图。图 6显示了施工 图的一部分。 4 结语 绘图模块作为输电线路杆塔基础设计软件的最 终设计结果输出模块，实现了多种杆塔基础的参数化 和自动化绘图，实用且灵活，并且在下面几个方面有 所创新：（1）用户可随机定制AutoCAD2002—2008任 一版本作为绘图环境。（2）用户可根据个人需求对绘 图内容进行定制。（3）设计计算和参数化绘图既关联 又独立，可对各种地形条件、荷载条件下的杆塔基础 进行参数化绘图，满足电力工程建设需要。 5 参考文献 [1] 马万杰，夏国栋，姜坤，等.基于ObjectARX的AutoCAD塑料模标 准件系统的研究与实现 [J].模具技术，2009（2）：37-39. [2] 冯艳.输电铁塔独立基础优化设计CAD [D].成都市：西南交通大 学，2004. [3] 王卫东，詹振炎. ObjectARX技术在道路路基横断面图形存储中 的应用 [J].计算机工程，2002，28（3）：251-252. [4] 肖粲俊，郑忠俊，俞海明，等.基于ObjectARX的塑料注塑模大型 模架参数化设计[J].模具技术，2006（4）：56-57. 收稿日期：2010-10-18 修回日期：2011-01-05 作者简介： 侯晓燕（1984），女，硕士，助理工程师，从事AutoCAD自动化绘图 及图像仿真方面研究工作，E-mail：houxiaoyan@epri.sgcc.com.cn； 崔强（1980），男，博士，工程师，主要从事架空输电线路基础设计 软件开发工作； 鲁先龙（1972），男，硕士，高级工程师，主要从事输电线路工程地 基基础实验研究工作； 张琰（1981），男，博士，工程师，主要从事架空输电线路基础设计 软件灌注桩基础开发工作。 （责任编辑：魏希辉） 图55 全掏挖基础施工图订制 Fig.Fig.55 Custom drawing of digged foundationCustom drawing of digged foundation 图66 全掏挖基础施工图中的配筋图 Fig.Fig.66 Reinforcement drawing of digged foundationReinforcement drawing of digged foundation 600C10保护柱 30 0 20 0 2 50 0 3 00 0 60 0 10 0 A A 1 000 2 400 45 配筋图 M1：30 13φ8@274 Bφ20 4M33① ④ ⑤ ··44