- 相關(guān)推薦
計(jì)算機(jī)輔助軟件CAD的開發(fā)與應(yīng)用論文
CAD是一款用于圖形繪制處理的輔助計(jì)算機(jī)軟件，各種以CAD技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)繪圖軟件種類也較為多樣。
該軟件設(shè)計(jì)人性化，操作簡(jiǎn)單容易上手，圖形繪制處理功能強(qiáng)大，具有良好的兼容能力，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。本文從CAD發(fā)展歷程切入，簡(jiǎn)要分析其技術(shù)的基本原理特點(diǎn)，以及開發(fā)應(yīng)用。
CAD是目前使用率最高的計(jì)算機(jī)繪圖軟件，其強(qiáng)大的功能，優(yōu)良的兼容性，都使其在實(shí)際運(yùn)用中給使用者提供了最好的感受。它是一個(gè)開放的平臺(tái)，可以在目前基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，不斷提升相應(yīng)功能和性能，以給使用者更完美的體驗(yàn)。
一、CAD發(fā)展歷程簡(jiǎn)述
CAD是Computer Aided Design的簡(jiǎn)稱，在上世紀(jì)六十年代由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出。但限于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)施水平，只有美國(guó)通用汽車公司和波音汽車公司自主開發(fā)了交互式的繪圖系統(tǒng)。直到上世紀(jì)七十年代，相關(guān)硬件設(shè)施水平不斷提高，交互式繪圖系統(tǒng)才在美國(guó)工業(yè)界逐步推廣。
到了上世紀(jì)八十年代，在PC機(jī)迅速推廣之后，其技術(shù)迎來(lái)了快速發(fā)展，甚至出現(xiàn)CAD系統(tǒng)專業(yè)開發(fā)公司。Autodesk公司開發(fā)的CAD系統(tǒng)因其可免費(fèi)拷貝得到了業(yè)界的廣泛使用，加之該系統(tǒng)具有一定開放性，促使該系統(tǒng)得以迅速升級(jí)，通過不斷發(fā)展，才有了今天所使用的CAD。
我國(guó)CAD技術(shù)是在國(guó)外CAD平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)得到的，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)其技術(shù)的需求日益提升，國(guó)內(nèi)眾多開發(fā)商對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了二次開發(fā)，使其真正在國(guó)內(nèi)得以普及。目前，國(guó)內(nèi)技術(shù)開發(fā)商不僅在提供優(yōu)秀的軟件平臺(tái)，更在積極推進(jìn)國(guó)內(nèi)CAD技術(shù)產(chǎn)業(yè)聚合，以期形成國(guó)產(chǎn)CAD聯(lián)盟，為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)升級(jí)作出重大貢獻(xiàn)。
二、CAD基礎(chǔ)技術(shù)簡(jiǎn)介
CAD作為輔助計(jì)算機(jī)繪圖軟件，在各行各業(yè)中均得到了廣泛的應(yīng)用，諸如設(shè)計(jì)行業(yè)、制造行業(yè)、建筑行業(yè)等。CAD的技術(shù)基礎(chǔ)主要可以分為兩類，一類是參數(shù)化造型，一類是變量化造型，這兩種造型理論都是以實(shí)際數(shù)據(jù)作為約束條件的造型技術(shù)。
參數(shù)化造型技術(shù)是編程者提前設(shè)定幾何圖形的尺寸約束條件，以便使用者在造型過程中使用。幾何圖形所包含的所有尺寸參數(shù)，都可以用對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)來(lái)表示，這些坐標(biāo)還可以生產(chǎn)另外的幾何圖形。參數(shù)化造型有四個(gè)方面的特點(diǎn)，分別是全尺寸約束、基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)和尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。全尺寸約束主要是指參數(shù)化造型將圖形尺寸和形狀結(jié)合到一起，通過實(shí)際尺寸數(shù)據(jù)對(duì)圖形形狀形成進(jìn)行控制。
基于特征主要是指將幾何圖形具有代表性的尺寸參數(shù)定設(shè)為特征，并將這些尺寸參數(shù)存儲(chǔ)起來(lái)，作為可調(diào)參數(shù)以生成實(shí)體。尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)主要是指通過編輯圖形的尺寸參數(shù)就可以起到改變圖形形狀的作用。全數(shù)據(jù)相關(guān)主要是指修改圖形尺寸參數(shù)會(huì)導(dǎo)致圖形其他尺寸全部更新。
變量化造型技術(shù)的基礎(chǔ)是參數(shù)化造型，通過改進(jìn)參數(shù)化造型而產(chǎn)生的設(shè)計(jì)思想。變量化造型保留了參數(shù)化造型的一部分設(shè)計(jì)特點(diǎn)，但在約束定義這方面做出了重要的改進(jìn)。變量化造型技術(shù)將尺寸參數(shù)的約束條件進(jìn)一步劃分成形狀條件約束和尺寸條件約束，消除了參數(shù)化造型單一尺寸約束所存在的缺陷。
三、CAD軟件開發(fā)
1.CAD軟件開發(fā)的必要性
隨著該技術(shù)普及，各行各業(yè)對(duì)專業(yè)性CAD軟件的需求也在與日俱增。雖然現(xiàn)在有許多不同類別的CAD軟件，但是大部分都是通用型的CAD軟件，缺少一些專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)支持，給該技術(shù)的發(fā)展形成了一定阻礙。不僅如此，在使用通用性軟件時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些不便之處，比如一些專業(yè)曲線的繪制、常用機(jī)械零件的繪制以及一些標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計(jì)公式的查詢運(yùn)用等，在通用軟件中這些功能都比較缺乏。因此，根據(jù)不同行業(yè)的不同需要，在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，擴(kuò)充其功能的覆蓋范圍，使其更具有針對(duì)性，是十分必要的。
2.CAD軟件開發(fā)內(nèi)容及要求
開發(fā)CAD技術(shù)應(yīng)該從三個(gè)方面入手，一是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和功能要求編寫各種用戶自定義函數(shù)、設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面和建立所需的數(shù)據(jù)圖塊文件庫(kù)，并形成若干類型文件;二是根據(jù)使用者的要求建立更人性化的管理菜單MNU，這可以在CAD原菜單的基礎(chǔ)上根據(jù)使用者所需加入相應(yīng)內(nèi)容，甚至還可以直接添加相應(yīng)的菜單文件，然后通過交互方式添加到該系統(tǒng)中;三是為了方便CAD軟件系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，可以在ACAD.LSP等文件中加入一些優(yōu)化內(nèi)容。
CAD開發(fā)要滿足幾個(gè)基本要求，一是正確性，滿足相關(guān)功能要求，結(jié)果正確。二是可靠性，軟件運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)良，容錯(cuò)率高。三是完整性，相關(guān)程序和文檔資料齊全。四是實(shí)用性，軟件界面設(shè)計(jì)要便于操作。五是可維護(hù)性，能夠簡(jiǎn)便地修改軟件程序以及功能部分?jǐn)U充。
3.CAD開發(fā)手段
由于軟件類型較多，這里以Auto CAD為例進(jìn)行分析。對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，主要使用的工具有Visual Lisp、VBA、ADS、ObjectARX和API等。
Visual Lisp是lisp的延伸與拓展，是Lisp語(yǔ)言的可視化開發(fā)技術(shù)，該技術(shù)使Lisp開發(fā)工具得到了質(zhì)的提升。其主要有以下特點(diǎn)。一是能夠兼容lisp。二是其開發(fā)環(huán)境是可視化的。三是能夠面向?qū)ο筇匦�。四是其具有即插即用的模塊。五是能夠把lisp的信息源代碼編譯成可讀二進(jìn)制代碼，也能夠編譯成ObjectARX應(yīng)用程序，使系統(tǒng)的效率更高。五是能夠保護(hù)源程序代碼，是系統(tǒng)安全性更高。
VBA被集成到CAD中，其不僅為使用者訪問CAD系統(tǒng)框架提供了一種全新的手段，也給開發(fā)者開發(fā)CAD系統(tǒng)創(chuàng)造了新的模式。ActiveX自動(dòng)化結(jié)合對(duì)象模型存在于CAD2000以上版本和VBA中，是一種定制CAD系統(tǒng)模型構(gòu)架的全新方式。借由VBA技術(shù)，使用者不但可以通過操作CAD系統(tǒng)控制ActiveX等應(yīng)用程序，而且可以在這些程序之間形成互易活動(dòng)。
ADS的全稱是Auto CAD Development System，其是CAD的C語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng)。ADS的本質(zhì)是利用使用者所熟知的各類C語(yǔ)言編譯方式，將CAD中的程序目標(biāo)庫(kù)及源文件編譯成可執(zhí)行的文件，并且在CAD環(huán)境下實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，ADS程序就是可以在CAD環(huán)境中直接運(yùn)行的可執(zhí)行型的文件。由于ADS采用了結(jié)構(gòu)化的編程模式，因此不僅具備了高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)處理能力，而且運(yùn)行速度很快。
ObjectARX是一種以C++為編程語(yǔ)言的開發(fā)工具，其編程原理就是面向?qū)ο螅⑶铱梢院虲AD系統(tǒng)形成交互的開發(fā)環(huán)境，使用者能夠按照自身實(shí)際需要進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)，其已經(jīng)成為CAD開發(fā)的有效工具。在CAD系統(tǒng)文件中并沒有包含ObjectARX，使用者可以根據(jù)需要到相關(guān)網(wǎng)站下載。ObjectARX 最初版本是針對(duì)CAD2000推出的，該版本能夠?qū)AD相關(guān)事物進(jìn)行面向?qū)ο蟮南冗M(jìn)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，所開發(fā)出的相關(guān)應(yīng)用程序具有集成度高、穩(wěn)定性好和運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。
四、CAD技術(shù)實(shí)際開發(fā)應(yīng)用
1.開發(fā)CAD菜單實(shí)現(xiàn)圖塊管理
在日常的繪圖過程中，一般會(huì)累積許多圖塊文件，這些圖塊文件如果只是隨意的存放在硬盤上，要使用時(shí)會(huì)難以及時(shí)找到。如果在CAD菜單中作相應(yīng)的開發(fā)，加入圖塊管理的功能，則可解決這一問題。下面以Auto CAD軟件為例，分析這一功能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。
首先，需要明確CAD的菜單結(jié)構(gòu)和類型。在CAD軟件中，一般包括了屏幕菜單、圖標(biāo)菜單、按鈕菜單、下拉菜單和輔助菜單等類別，這些菜單的功能一般由相關(guān)文件acad.mns和acad.mnu來(lái)進(jìn)行定義。其中acad.mnu是文本文件，可以用任意的文本處理軟件來(lái)修改編輯，其在編譯后的文件是acad.mnx。菜單文件使用豎形結(jié)構(gòu)，一般由20個(gè)單節(jié)構(gòu)成，菜單節(jié)的起始是菜單節(jié)名，在之下還有子菜單節(jié)，子菜單節(jié)的起始是子菜單節(jié)名，子菜單節(jié)名可以根據(jù)使用者需要指定，但是各子菜單節(jié)名不可重復(fù)。
其次，是建立圖標(biāo)菜單。建立圖標(biāo)菜單通過四個(gè)步驟完成，第一，是把相關(guān)圖塊資料整理編輯做成幻燈片。第二，是用slidelib.exe程序把前一步編輯的幻燈片整理成庫(kù)。第三，是編輯acad.mnu文件中的相應(yīng)圖片。第四，是在屏幕菜單或下拉菜單中添加新建的圖標(biāo)菜單或者建立lisp調(diào)用程序。
2.CAD軟件與其他應(yīng)用程序集成應(yīng)用研究
這里還是以Auto CAD軟件為例進(jìn)行分析。在R14中通過ActiveX Automation技術(shù)，就可以讓使用者借由可視化的編程工具對(duì)CAD系統(tǒng)進(jìn)行深度開發(fā)，可以有效提升工作效率。相關(guān)應(yīng)用程序能夠通過該技術(shù)對(duì)暴露CAD中的各級(jí)對(duì)象進(jìn)行操作，進(jìn)一步控制CAD系統(tǒng)相關(guān)工作。各級(jí)CAD對(duì)象都具有不同的對(duì)應(yīng)方法和特性，通過各級(jí)對(duì)象的對(duì)應(yīng)方法能夠?qū)ο鄳?yīng)對(duì)象進(jìn)行部分操作。
比如，要在CAD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)塊的統(tǒng)計(jì)，并以詳細(xì)圖標(biāo)的形式表達(dá)，就可以利用該技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，可以運(yùn)用Get Object函數(shù)連接到Excel表格處理軟件;其次，在Excel處理軟件中激活Sheet 1頁(yè)面并使其成為當(dāng)前頁(yè)面;再次在CAD中找出所需統(tǒng)計(jì)的塊，并將相關(guān)信息保存到Sheet 1頁(yè)面上;接著，對(duì)CAD數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行全面搜索，統(tǒng)計(jì)所需相關(guān)塊的數(shù)量;最后，在Sheet 1頁(yè)面進(jìn)行編制，并生成相應(yīng)圖表。
結(jié)束語(yǔ)
CAD軟件雖然類型眾多，但其基本技術(shù)原理大致相同，數(shù)據(jù)編輯接口也是廣泛通用的幾種模式。該軟件是一個(gè)開放的平臺(tái)，因此需要各方不斷努力，對(duì)其技術(shù)進(jìn)行深度開發(fā)，使該軟件能夠應(yīng)用于各個(gè)不同的專業(yè)領(lǐng)域。
【計(jì)算機(jī)輔助軟件CAD的開發(fā)與應(yīng)用論文】相關(guān)文章：
對(duì)計(jì)算機(jī)軟件輔助教學(xué)語(yǔ)文論文11-30
編寫計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件之我見09-01
計(jì)算機(jī)軟件論文11-27
CAD應(yīng)用軟件的新動(dòng)態(tài)03-18
計(jì)算機(jī)軟件畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11-29
淺談《高中地理》計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與制作03-20
計(jì)算機(jī)仿真輔助RTM工藝模具設(shè)計(jì)探討論文11-07