Inventor平台上平板钢闸门自动出图与尺寸标注

尹伟波，靳丽辉，魏 群

(1.华北水利水电学院，河南郑州450045;2.中国科学院大学，北京100049)

目前国内大部分的详图设计以使用二维绘图软件为主，设计难度高，工作量大，审图和校对任务重，图纸差错率高，管理难度大.近年来随着三维设计的兴起，国外一些优秀的一体化处理软件如Solid-Works，Pro/E，CATIA等从三维模型入手，通过投影、变换、切割、局部放大等手段获得了视图布局，替代了手工单根线绘制模式，大大提高了工程图的准确性，但是工程详图仍然需要手工添加尺寸标注和注释文本等内容.一些文献提出了利用上述软件绘图的改良方法.如贾俊鹏［1］根据实际情况对Pro/E进行二次开发，并研制了绘图模块;刘毅等［2］和冯中伟等［3］在SolidWorks环境下开发了工程图属性和工程图生成模块;王宗荣等［4］和黄杰等［5］研究了CATIA环境下工程图图框以及明细栏的自动生成.这些研究提高了工程图的出图效率，但仍然没有一种方法能从整体的视角处理存在的问题，使得整个工程图出图达到自动化的目标.最主要的原因在于这些开发、应用不能从根本上解析图形的数字化本质，不能从根本上处理图形和数据的关系.

笔者在平板钢闸门三维信息模型的支持下，将模型中附着的大量数据通过三维模型在二维空间的投影传递到图纸空间，然后通过检索这些数据，自动完成图纸布局和尺寸标注.

1 详图布局

详图布局［6－7］是详图设计的第一步.主要包含2个方面的内容:①各种各样视图的生成，即将模型空间投影到图纸空间，通过变换、消隐等完成视图的生成;②在图幅的约束下，在图纸空间中对各个视图进行优化布置，为尺寸标注、文字说明、材料统计等后续工作提供准备，并预留足够的布置空间.

1.1 视图生成

视图生成是将模型空间中的三维模型通过投影、变换、切割、消隐、局部放大等手段投射到图纸空间，完成视图的生成.

视图可以分为两大类.第一类视图是由三维模型直接投影生成，不需要经过变换、切割等.其数据结构以C#编程语言定义为:

第二类视图是在第一类视图基础上，通过剖切、局部放大、剖断、旋转、消隐等手段生成的视图.可以生成主要视图，也可生成辅助视图.常用的剖切视图的数据结构以C#编程语言定义为:

在Inventor平台上生成基本视图的代码以VB.Net编程语言编写如下:

1.2 视图布局

视图布局的原则是以图幅内的视图作为主要视图，图幅外的视图作为辅助视图［8］.这样可充分利用视图的切割、变换、旋转、拼接等手段完成主要视图的生成.

视图布局要考虑各视图位置、比例、与其他视图的关系、尺寸标注、说明文本大小和位置等要素.

其数据结构以C#编程语言定义为:

2 尺寸标注

尺寸标注是详图设计的重要部分，也是详图设计中最繁琐的一步.

自动尺寸标注使用的模型是三维信息模型，包含了模型的参数信息、定位信息和关联信息.这些信息分布在模型空间的x，y，z方向上.在三维模型空间向二维图纸空间投影的过程中，模型附带的数据也存在着投影的过程，同时伴随着坐标系统的转化.三维数据投影的模型如图1所示.

图1 三维数据投影模型

图纸空间中主要考虑尺寸的布置.可以考虑把所有的尺寸标注分布到不同的层上，如图2所示.

图2 尺寸的层模型

水平尺寸的数据结构以C#编程语言定义为:

其中Dimxl，Dimxr，Dimy牵涉到局部坐标系的变化，可由 Inventor API提供的 ModelToSheetSpace()，ModelToDrawingViewSpace()两个函数进行计算;由图纸空间或视图空间反推模型空间坐标系时，可由SheetToModelSpcae()和DrawingViewToModel-Space()两个函数进行计算.

3 自动出图和自动尺寸标注

尺寸标注一般按照行业或者某个单位各自的习惯来设计尺寸标注样式、类型和方式.根据平板钢闸门的结构特点和现有的布图要求，结合所积累的大量关于尺寸布局的经验，笔者所在团队在钢闸门三维信息模型的基础上，利用Inventor API和Visual Studio.Net开发出了钢闸门智能出图系统.其自动出图的步骤如下.

1)定义图纸空间大小Wp×Hp(宽度×长度).

2)对视图 Viewi(i=1，2，…，n)进行布局，要考虑布局美观和避让尺寸线等因素来确定各视图的间距.

4)由视图框的大小和比尺Scalei(i=1，2，…，n)确定表现尺寸，将三维实体按布置.视图框中三维实体的表现宽度为

视图框中三维实体的表现高度为

视图框中三维实体的表现深度为

5)确定视图框间距是否合适.如果不合适，返回步骤2.

自动出图流程如图3所示.

图3 自动出图流程

自动标注尺寸的步骤如下.

4)据图纸类型决定要标注尺寸的种类和数据.

5)确定每个尺寸所在的层，并自动标注.

自动标注尺寸的流程如图4所示.

图4 自动标注尺寸流程

4 结语

利用三维模型中蕴含的数据，通过坐标系转换的方法，确定三维数据在二维空间的投影，利用局部坐标系进行尺寸定位，并进行尺寸自动标注，出图和标注速度快、效率高.可为其他软件的自动出图和自动尺寸标注提供有效的参考.

［1］贾俊鹏.基于Pro/E绘图模块的二次开发［J］.中国新技术新产品，2011(4):39.

［2］刘毅，辛选荣，刘汀.SolidWorks二次开发在工程图属性中的应用［J］.机械工人:冷加工，2006(6):66 －68.

［3］冯忠伟，宋月英.Solidworks环境下二维图生成技术研究［J］.现代制造工程，2005(4):56 －57.

［4］王宗荣，左敦稳，王珉.基于CATIA的工程图图框、标题栏和明细栏快速生成技术［J］.中国制造业信息化，2006(21):58－61.

［5］黄杰，黄翔.基于CATIA的明细栏自动生成方法的研究［J］.机械制造与自动化，2003(3):64 －66.

［6］魏群，张国新，尉军耀，等.拱坝三维可视化设计软件的开发与应用［J］.天津大学学报，2008，41(9):1087－1090.

［7］魏群.Auspic DDD研发报告［R］.郑州:华北水利水电学院，2004.

［8］魏群，姬广坤，尹伟波.基于深层分析的方法的Inventor二次开发［J］.华北水利水电学院学报，2010，31(5):1－5.