基于VB.NET的高校教具综合设计管理平台

杨静

（上饶幼儿师范高等专科学校学前系 江西省上饶市 334000）

VB.NET（Visual Basic.Net）不仅简单易学，而且可以嵌入到各类模型设计软件，开发出各种模型设计系统。通过VB.NET，用户可以合理运用各类控件，设计软件平台，通过编写代码，实现定制化功能。为了便于使用者，本设计选用Visual Studio 2019 软件作为VB.NET 的开发平台，并选择Solidworks2021 软件作为模型设计软件。

1 平台设计

1.1 设计思路

教具在高校教育中有着重要的作用，但是传统教具管理信息系统是固化的，只能把教具信息调用出来，无法对尺寸进行参数化定制，这就限制了教具应用的场合。本平台设计的教具可以根据尺寸大小设计，可以满足参数化定制需求。

1.2 平台功能设计

1.2.1 软件界面

本平台采用Visual Studio 2019 设计制作，采用VB.NET 窗体应用。平台主要分为四个功能模块，文件、教具介绍、教具模型设计及帮助文档，如图1 所示。在文件模块中，包括打开、退出等常用功能；在教具介绍中，包括平台内目前集成的几款教具的文字说明，图片介绍，数据列表等；在教具模型设计中，会提供教具的参数化设计工具，以及保存模型文档；在帮助文档中，会提供该平台的具体使用方法等。

图1：平台界面

1.2.2 软件架构

本平台的管理系统架构分为三层，分别是系统层、设计层和基础层。系统层就是软件的显示界面，集成了平台的所有功能，设计层包括软件设计模块、二次开发模块以及零件建模模块，每个模块分别对应了相应的底层设计方式，如图2 所示。

图2：软件功能图

2 二次开发介绍

2.1 API函数

为了对教具模型进行参数化设计，就需要运用二次开发技术。为了方便用户对建模软件进行二次开发，建模提供了几百个API 函数。用户可以通过C#、VBA、Visual Basic.Net 等高级语言对建模进行二次开发，对零件的模型进行参数化设计，把建模中需要完成的一系列操作，例如实现直线、草图、实体、装配等功能，通过VB 控件集成到平台中，实现输入数据以后一键生成模型，这极大的方便了非专业用户的日常化需求[1]。

2.2 开发命令

二次开发需要相应的API 函数来实现，因为零件建模最常用的就是草图、直线、拉伸等命令，因此在这里进行介绍[2]。

2.2.1 建立草图

草图命令是建模的基础，因此要在二次开发语言中插入草图命令，首先添加Sldworks2021 Type Library 作为类型库，然后用ModelDoc2 命令声明实体特征Part，用SketchManager 命令声明草图Sketchmer，选择零件模板新建零件，再插入草图，相应代码如下。

2.2.2 直线

直线命令为Sketchmer.CreateLine，该命令需要直线的两个端点，直线坐标的表示方法为X、Y、Z，例如起点坐标为A1, A2, A3，终点坐标为B1, B2, B3，相应代码如下。

2.2.3 拉伸

拉伸属于特征的命令，所以要先声明引用，用FeatureManager命令声明要特征管理器，再用SelectByID2 选择草图，然后再用FeatureExtrusion3 进行拉伸，拉伸厚度为B_size，相应代码如下。

2.3 保存为STL格式

当教具设计完成以后，需要保存为STL 格式，STL 格式是3D打印的通用格式，因此生成出来的模型需要通过SaveAs3 命令保存到电脑路径中，方便在3D 打印软件中使用，以模型1.stl 命名为例，保存路径为桌面，代码中的双引号为路径的全名称。

3 建模参数化建模设计

3.1 教具设计

教具的种类繁多，在本平台中设计了四款教具，分别是七巧板、鲁班锁、孔明锁和索玛立方体，每款教具首先根据图纸进行设计，在建模软件中进行建模及装配尝试，对各零件尺寸都设计到合理的数值以后，对尺寸进行参数化设置，使模型在结构上能够实现功能要求，而具体的尺寸参数能够任意设置。

3.2 参数化建模方法

在本设计中，运用VB.NET 工具对建模进行参数化建模，运用了两种建模方法。

第一种是完全参数化设计，运用VB 代码直接在软件中实现草图、拉伸，设计出所需要的建模文件，这种适合尺寸比较简单，通过设计某一个或者几个尺寸就可以把装配体中所有模型都设计出来，例如七巧板、索玛立方体等[3]。

另一种是在建模软件中先建立好模型，然后修改模型的参数尺寸来实现模型的重建，这种适合尺寸比较多，结构复杂，需要对尺寸进行微调的模型，例如鲁班锁、孔明锁等。

3.3 建模方式

3.3.1 运用VB 编程建模

VB 编程建模的思路是先新建一个零件，然后插入草图，按照绘图顺序，依次使用相应的代码命令绘制图形，然后退出草图，在特征管理器中选择这个草图，进行拉伸，完成建模。

3.3.2 运用Access 数据库建模

根据初期建模，将各零件的尺寸信息都储存在Access 数据库中通过VB.NET 设计有关控件，让用户可以先预览数据库中的尺寸数据，再根据自己的需要选择相应的数据，即可将数据传入建模软件完成建模。

4 小结

根据本平台的设计思路，运用VB.NET 设计相应的软件平台。根据实际使用的情况，设计了文件管理、教具介绍、教具模型设计以及帮助文档等功能，能够在一定程度上满足部分教具的设计与实现，但是还存在许多问题，例如复杂的模型设计还无法实现等。在后续的研究中，会继续完善。