标志排字及过桥的AutoCAD自动化插件设计

祖家俊 刘阳 梁涓华 刘正亮

摘 要：船舶建造中，外板标志等钢板割字的排板套料工作，其最费时间的是文字的缩放、排列及过桥，而此工作一般是由手工完成，耗时耗力。本文介绍了一个利用二次开发技术设计的AutoCAD插件，可以将繁复的手工操作改为通过计算机自动处理直接得到结果，且此插件可适用于几乎所有的船舶及海工项目甚至部分陆用产品，具有较好的通用性。

关键词：AutoCAD二次开发；AutoLisp/VLisp；标志；过桥；效率

中图分类号：U671.99 文献标识码：A

Abstract： During the ship construction， the most time-consuming work of the outer plate marks composing nesting is text zoom， arrangement and crossing. The work is usually done manually by the designer and it is time-consuming and exhausting. This paper introduces an AutoCAD plug-in designed by the secondary development technology， which can change the complicated manual operation to the automatic calculation through computer. This plug-in can be applied to almost all ships and marine projects， and even some of the land products with good versatility.

Key words： AutoCAD secondary development； AutoLisp/VLisp； Marks； Crossing； Efficiency

1 前言

对于钢质船舶，在外板和甲板等位置要布置诸如分舱标志、放水塞标志、肋位标志、水尺水字、载重线标志、螺旋桨标志、船名、港籍、IMO号码等标志，也可能在船舶内部需设置如货舱内舱壁上的高度、容积等标志，或者在各种人孔盖、舱口盖上的舱名等标志，以及其他位置上可能需要的标志。本文中统一简称为标志。

以上这些标志的制作方式主要有两种：钢板割字；用焊珠堆焊轮廓。其中，钢板割字制作出来的标志具有字体清晰、安装方便、美观耐用等优点，成为各种标志首选的制作方式。

在钢板割字的制作过程中，火焰切割池上方的托架，一般由间距300 mm的扁钢支撑，字高或字宽小于300 mm的字符切割后掉入托架下方，收集不便，如果在字符之间制作过桥则能避免这种情况的发生。同时，为了方便现场施工人员的领用和减少丢失，也要求字符之间存在过桥结构。切割后的标志如图1所示。

鋼板割字的制作，现在已经有很多软件能够实现自动及手动结合的方式进行套料，生成套料册及切割指令用于现场生产。但在为套料进行的前期准备工作中，将外板标志的文字按要求进行缩放、排列并进行过桥的操作却是相当耗时耗力，基本上占用了准备工作的90%以上。其实，这种机械式重复的工作，可以通过计算机自动化程序解决。

2 实施过程

使用AutoCAD软件自带的VLisp编程语言编写程序源代码，将标志文字按要求缩放字高、调整间距后排列出来，并做过桥操作的自动化处理软件。AutoCAD软件自带的VLisp编程语言是历史悠久的Lisp语言的子集，嵌入式的运行方式使之能够更好的操作与处理AutoCAD对象，但也限制了程序不能脱离AutoCAD软件独立运行，故此程序称为插件更为合适。该插件包含以下几个部分组成：

（1）传统的字模文件

字模文件即生产设计实际使用的文字模板文件，一般为DWG格式。其中包含了大写英文字母A～Z、数字0～9以及符号“/”等，但不包含“-”、“.”以及T或L型分舱标志符。这类符号一般与字母及数字不等高，混在一起套料降低了板材的利用率，也不便于编程处理，故不在本插件的考虑范围之内。

对于字模文件的要求不高，每个字符的内外轮廓线均是闭合的多段线，无自交，尽量避免太过尖锐的锐角。

（2）将字模文件转换为字体数据库的插件

将常用的几种字体转换为数据文件保存起来，每种字体为一个数据文件，使用时按照船厂的习惯和船东的偏好进行选择。一般情况下字体种类不是很多，需要添加新字体的情况不多，所以制作了一个功能单一的简单插件实现添加新字体的功能，而不是和经常使用的排字过桥功能合成一个整体插件。

（3）需求表

需求表内含需要排字并过桥的字符串、字高、间距、零件名称、数量、板厚、材质等必要的信息。*.xls和新的*.xlsx两种格式的Excel表格文件均可支持，但对于表格内部的格式则必须按照固定的格式不可随意更改，以免产生不可预料的错误。

（4）排字及过桥的插件

排字及过桥的插件为本套插件的核心程序，运行后选择特定的字体，按要求的字高、间距将各个字符排列好，并在相邻字符之间生产过桥，同时生成零件代码。

3 使用方法

（1）制作字体库文件

首先准备CAD字模文件，其中包含该字体需要的全部字母、数字及符号等；然后加载制作字体数据库的插件，加载成功后会弹出窗口提示本插件的运行命令，同时在命令行也会出现相似的提示信息；选择新建的字体数据库文件，开始转换文字多段线到数据库文件。每次选择一个文字多段线（含轮廓及内部线条），选择成功后用户输入此字符的名称。

转换的顺序并不影响后续程序的运行，但还是建议按照数字、字母及特殊字符的顺序进行转换，以便日后有需要时修改调整。

数据库文件的写入是按照新增数据的模式进行的，如果某个字符的选择不正确也不必停下转换，只需保证输入的字符名称正确，待到最后再次转换该字符，最新转换的数据会保存在数据库文件的末尾，只需将正确的数据替换掉前面错误的数据即可。

（2）制作需求信息表

本文采用一条总长约95 m、型宽22.6 m、设计吃水6.2 m的工程船舶进行示例，全船外板标志217个字符串共294件。

（3）运行主程序插件

加载并运行排字及过桥插件。程序开始后，依次选择需要使用的字体库和需求表，选择之后程序自动运行。程序结束之后，程序会弹出提示信息，反馈本次处理的字符串的数量和运算耗费的时间。

插件运行时间仅供参考，实际运行时间受到以下3个方面的影响：①每个标志中包含的字符个数不同；②选用的字体复杂程度不同；③计算机硬件性能不同。

由于运行时读取字体库的时间是固定的，并不因需求表的增大而增加，所以在需求表增加时，插件的运行时间并不是简单的按比例增加。例如，上面217个标志用了约15 s，而用同一台计算机对1 000个类似长度的标志进行测试，分别使用4种字体，用时最多的也不超过40 s，说明使用本插件单次处理的标志越多，则越是节省时间。

本次运行共处理了217个标志，在此仅截取部分结果显示，如图2所示。

如图3所示，过桥统一宽度为6 mm，并在4个连接处做了R3倒角。倒角并不是必须的，但考虑到过桥与文字如果存在小于90°的锐角，切割时在拐角处可能造成过度切割形成缺陷，所以对所有连接处均做了倒角处理。

4 小结

本套插件利用计算机编程解决了机械重复的手工劳动，具有诸多優点，同时也存在着一些缺点：

（1）节约时间。以本文中示例的船舶中200多个字符串为例，对于一个有经验的设计人员来说，大约需要一个工作日才能完成，而使用本插件仅需要不到20秒的时间，大大提高了工作效率，节约了时间；

（2）节约成本。设计人员的工时能够折算为工时成本，节约了时间亦即缩短了设计周期，也就节约了时间成本；

（3）防止丢失和混乱。相对于不做过桥操作的情况来说，使用本套插件进行过桥操作，极大的减少了切割之后从火焰切割池托架下方收集零散字符的时间，以及现场找字拼字的时间，同时也极大的避免了因为现场丢失需要补料、重新切割字符均导致时间耗费和成本增加。

（4）通用性强。几乎所有的船舶以及海工项目都会有各类钢质标志，使用者只需根据需要不断增加新的字体库文件就可以重复使用，甚至其他陆上行业也可以使用此插件进行排字和过桥的操作。

（5）增加了切割长度。以往的手工过桥，有经验的设计人员会在相邻的两个字符间最接近的位置添加过桥，以尽量减少切割长度，减少切割所用的材料及时间。而本插件还无法做到人工智能的添加过桥，只能将过桥统一制作在字符串顶端，以避免不同字符带来的不利影响。但考虑到前面提到的各种优点，此缺点增加的损耗基本可以忽略不计。

参考文献

[1] AutoLISP Developer's Guide（C）. 1982-1999 Autodesk， Inc.

[2] AutoLISP 参考（C）. 1982-1999 Autodesk， Inc.

[3] ActiveX/VBA 开发人员手册（C）. 1982-1999 Autodesk， Inc.