輪胎花紋工程圖尺寸標注自適應處理

豐明陽，應蓮花，孫根基，董玉德，張方亮，劉彥超

（1.合肥工業(yè)大學 機械工程學院,合肥 230009；2.佳通輪胎(中國)研發(fā)中心，合肥 230601）

輪胎花紋是輪胎的重要組成部分，不僅直接影響著輪胎的牽引力[1]、抗滑水[2-3]、排水性[4]以及磨損性能[5]等，同時還關系著車輛行駛時的安全性和乘坐的舒適性[6]。在輪胎花紋設計與制造中，花紋工程圖是設計人員表達胎面花紋信息及模具制造的主要依據(jù)。目前CATIA、Pro/E、Solidworks等三維軟件雖能實現(xiàn)尺寸的自動標注，但標注出來的效果非常差，圖1為利用CATIA工程圖尺寸自動標注功能產(chǎn)生的輪胎花紋工程圖標注效果。

圖1 CATIA自帶尺寸自動標注

由圖1可以看出，該種方式的尺寸自動標注存在以下問題：

（1）圖元尺寸標注混亂，無法清楚地看出要標注圖元的尺寸大小與位置信息。

（2）尺寸布局混亂，已經(jīng)嚴重影響工程人員獲取圖紙所表達的信息。

（3）標注不規(guī)范，增加了設計與制造之間的壁壘，影響了生產(chǎn)的效率。

若采用手工標注的方式雖然能解決上述問題，但會極大地降低效率，同時也會由于人為因素而導致標注出錯，給企業(yè)造成不必要的損失。因此，對輪胎花紋工程圖尺寸自動標注的研究具有重要的意義。

從20世紀60年代第一個機械CAD系統(tǒng)面世以來，國內(nèi)外眾多的學者就在尺寸自動標注領域進行了研究。YUEN等[7]提出了基于CSG模型的零件圖尺寸自動標注方法，該方法通過將尺寸分解為幾種尺寸類型并分析零件的所有面環(huán)來完成尺寸的自動標注。路全勝等[8]在研究大量機械零件工程圖的基礎上，提出了基于B-Rep的智能化尺寸標注。DORI等[9]基于二維圖形數(shù)據(jù)結構提出了機械圖樣尺寸的圖論和語法基礎。陸國棟等[10]從三維模型來完成二維標注，引入了分治思想在尺寸自動標注中的應用。在尺寸的自動布局方面，袁波等[11]針對水平尺寸和豎直尺寸，提出了基于尺寸子集劃分的尺寸自動布局算法。張樹有等[12]在研究尺寸標注間干涉時，將非關聯(lián)尺寸間干涉轉化為干涉偶集中所有尺寸狀態(tài)向量，實現(xiàn)了非關聯(lián)尺寸干涉的自適應處理。CHEN Kezhang等[13]將實體模型用CSG樹結構和B-Rep數(shù)據(jù)結構來研究尺寸自動標注，且采用專家系統(tǒng)和禁忌區(qū)域相結合的方法研究尺寸自動布局。黃學良等[14]從單一視圖出發(fā)，提出了網(wǎng)格化的布局方法。

上述學者對尺寸的自動標注與布局的研究多在基礎理論方面，并未涉及到具體的應用。輪胎花紋工程圖種類繁多且圖樣復雜，對輪胎花紋工程圖進行研究能很好地對尺寸的自動標注與布局的理論進行完善，目前還沒有學者在此領域展開研究。本文在國內(nèi)外學者相關研究的理論基礎上，結合輪胎花紋工程圖的特點，對輪胎花紋工程圖尺寸自動標注與布局技術進行研究，提出了一種輪胎花紋工程圖的尺寸標注自適應處理方法。為驗證該方法的有效性，利用CATIA/CAA平臺開發(fā)出一套輪胎花紋工程圖自適應標注系統(tǒng)來檢驗自動標注與布局的效果。

1 輪胎花紋工程圖尺寸標注特點分析

1.1 輪胎花紋工程圖尺寸標注樣式

圖2為花紋工程圖人機交互尺寸標注的標準樣式，與傳統(tǒng)的機械零件圖相比，花紋工程圖只需一個視圖就可表達出花紋信息，無需進行粗糙度、定位公差等標注，主要標注的是定形尺寸與定位尺寸。在輪胎花紋工程圖中，從工程圖組成方面可分為花紋、鋼片和花紋節(jié)；從圖元構成方面可分為點、線段和圓??；從尺寸標注方面可分為圓弧尺寸標注、縱向尺寸標注、橫向尺寸標注和花紋節(jié)尺寸標注。

圖2 花紋工程圖尺寸標注標準樣式

輪胎花紋的設計一般以節(jié)距為基礎[15]，這些節(jié)距經(jīng)過優(yōu)化排列就組成了整個胎面花紋。所以在定位方面，每個節(jié)距就成為獨立的標注模塊，橫向尺寸標注就在獨立的節(jié)距模塊中進行。第一個標注元素以花紋節(jié)為定位基準，后續(xù)的以前一個相同縱向標注元素為定位基準。同時，由于輪胎花紋節(jié)的相似性，在縱向標注中，尺寸標注進行整體處理，且布局在視圖之外。花紋節(jié)的標注需要進行相應的文字說明，以充分體現(xiàn)不同的花紋節(jié)。

1.2 輪胎花紋工程圖尺寸標注單元劃分

從花紋工程圖尺寸標注標準樣式分析可知，花紋工程圖的尺寸標注單元可拆分為圓弧標注單元、縱向標注單元、橫向標注單元和花紋節(jié)標注單元。每種標注單元中有不同的標注類型，針對不同的標注類型所作出的標注樣式也是不同的。在圓弧標注單元中又分為普通半徑標注、同心圓標注、全倒角標注3種不同的標注類型。普通的半徑標注類型只需要標注出半徑即可，同心圓標注類型需要標注出兩圓弧間的偏置距離，全倒角標注類型需要用特殊符號FR代替。在縱向標注單元中有圖元端點類型與圖元切點類型。在進行縱向標注時，需要在所有的圖元端點類型中剔除圖元切點類型進行縱向尺寸標注。橫向標注單元中按定位類型的不同可分為節(jié)定位標注類型、近端定位類型。花紋節(jié)標注單元中按照不同的花紋節(jié)類型可分為豎直花紋節(jié)類型、錯rib節(jié)類型、斜花紋節(jié)類型。具體的單元及類型拆分見表1。

表1 輪胎花紋工程圖尺寸標注基本拆分單元

通過組合調(diào)用這些拆分的基礎標注單元中的基本標注類型，可以描述絕大部分類型的花紋特征。將花紋單元拆分也有利于模塊化的程序結構設計，從而規(guī)范花紋工程圖的尺寸標注樣式。

2 輪胎花紋工程圖尺寸自適應標注

2.1 輪胎花紋工程圖尺寸標注樣式

花紋標注元素包括兩個部分：花紋圖元和花紋輔助線圖元。在花紋圖元獲取中，由于花紋圖元作圖的規(guī)范性，可根據(jù)花紋圖元屬性自動識別，而花紋輔助線在工程圖中屬性的隨意性，需要基于相似匹配方法識別，以實現(xiàn)對標注元素的自動獲取。

相似匹配原理是以花紋圖元為基礎，自動識別并匹配與之對應的輔助線的匹配方法。與圖元相匹配的輔助線的形式如圖3所示。該輔助線與花紋圖元圓心、半徑相同，且與花紋圖元有重合部分，在進行尺寸標注時需要以輔助線的端點為定位，所以需要將該輔助線與相對應的圖元匹配為一段圓弧。

圖3 與花紋圖元匹配的輔助線

算法一， 基于相似匹配原理花紋標注元素自動獲取算法。

輸入：輪胎花紋工程圖。

輸出：花紋標注元素。

Step1. 遍歷花紋工程圖所有圖元，根據(jù)圖元屬性獲取花紋圖元，并將所有圖元與花紋圖元分別儲存在CATPriteAll、CATPritePattern兩個列表中。

Step2. 在CATPritePattern列表中，依次取出每一個花紋圖元元素element，并判斷出元素element的屬性。若為圓弧圖元，轉到Step3。若為線段圖元，轉到Step4。

Step3. 將CATPriteAll列表中所有圓弧圖元與element作相似匹配。若列表CATPriteAll中出現(xiàn)與element圓心、半徑相同，且端點首尾相接或部分重疊的圓弧Circle，則匹配成功，并將Circle儲存在CATmarkCircle列表中，完成花紋圓弧標注元素的獲取，轉Step5。

Step4. 將CATPriteAll列表中所有線段圖元與element作相似匹配。若列表CATPriteAll中出現(xiàn)與element斜率、截距相同，且端點首尾相接或部分重疊的線段Line，則匹配成功，將Line儲存在CATmarkLine列表中，完成花紋直線標注元素的獲取，轉Step5。

Step5. 花紋標注元素獲取結束。

在輪胎花紋的生產(chǎn)實踐中，為了設計更出色的輪胎性能，往往在已經(jīng)研發(fā)出的三維輪胎花紋平展圖中稍加修改，通過三維計算機輔助設計軟件更新出新的視圖與尺寸，但該方式的實現(xiàn)不能通過在工程圖中創(chuàng)建圖元的標注方式完成自動更新?；诖?，本文提出對描述圖元進行分解，其圖元數(shù)據(jù)塊的儲存形式如圖4所示。

圖4 各圖元的存儲形式

2.2 輪胎花紋工程圖尺寸自適應標注

工程圖尺寸標注需要對其中的圖元進行完全約束，包括定形尺寸與定位尺寸兩種尺寸約束。因此，將花紋圖元的圓弧半徑定形尺寸標注作為一個模塊以確定圓弧的大小；將花紋圖元的定位尺寸分為橫向與縱向兩個模塊進行分別標注，以確定圓弧與線段端點的位置，即確定圖元的唯一位置。而將作為定位基準的花紋節(jié)單獨作為一個模塊進行標注，以使定位基準得到完全約束。在進行尺寸自適應標注時，對所有的圖元進行處理，得到1.2小節(jié)中表1的標注單元，然后按照相應的格式進行尺寸的標注，以完成整個花紋圖的尺寸標注。以下內(nèi)容將詳細介紹每個模塊中的處理方法。

2.2.1 圓弧半徑尺寸自適應標注

由輪胎花紋工程圖尺寸基本標注單元的分析可得，圓弧的尺寸標注可分為普通半徑標注、同心圓標注、全倒角的標注。由于不同的標注類型對尺寸的標注要求有所不同，因此需要將獲取的花紋圓弧標注元素與基本標注單元進行適應性匹配，以確定該花紋標注元素所需要標注的尺寸類型。

算法二，花紋圓弧半徑尺寸自適應標注算法。

輸入：花紋圓弧標注元素。

輸出：完成圓弧標注的工程圖。

Step1. 將獲取的每一個花紋圓弧標注元素與該工程圖中所有的圖元做相切判斷，包括與圓弧判斷內(nèi)切、外切，與直線判斷相切。若該花紋圓弧標注元素與工程圖中所有圖元相切的數(shù)目為3時，則該花紋圓弧標注元素為需要做全倒角標注的類型。存入FullChamferElements列表中，否則存入GeneralArcElements。轉到 Step2。

Step2.將GeneralArcElements中的每個元素進行圓心與半徑的兩兩比較，若兩個圓弧標注元素的圓心相同且半徑差值在10 mm以內(nèi)，則將這兩個圓弧標注元素存入ConcentricElements中，并將其中半徑較小的圓弧在GeneralArcElements中移除。轉到Step3。

Step3.對GeneralArcElements中的圓弧標注元素與普通半徑標注類型進行適應性匹配，只進行半徑的尺寸標注；對FullChamferElements中的圓弧標注元素與全倒角尺寸標注類型進行適應性匹配，進行半徑標注并將其值用FR替換；對ConcentricElements中的圓弧標注元素與同心圓尺寸標注類型進行適應性匹配，進行圓弧偏移的距離標注。轉到Step4。

Step4.完成圓弧尺寸的自適應標注。

2.2.2 縱向尺寸與橫向尺寸自適應標注

圓弧尺寸的自適應標注是對花紋圓弧進行的定形尺寸的約束，而圓弧的定位尺寸需要對圓弧的兩端點進行約束，為此需要對每個圓弧的端點進行縱向與橫向的標注以確定其位置。對于花紋線段的標注能完全定位的約束類型比較多，如一端點完全約束、線段長度與角度結合的約束方式，兩端點完全定位的約束方式，以一條線段為參考進行的偏移距離定位約束方式等。為了規(guī)范輪胎花紋的標注形式，采用兩端點完全約束的定位約束方式。這樣可以與圓弧端點同時進行橫向與縱向的標注與布局，不僅有利于圖樣標注形式的規(guī)范化，也更便于工程人員獲取圖紙中所表達的信息。

在進行橫向與縱向的尺寸標注過程中需要獲取所有的圓弧與線段的端點。但是在獲取的這些端點中有相切的圖元或倒角的圖元的端點不需要獲取，因為相切約束已經(jīng)能夠約束該圖元的位置，如果再對其端點進行約束則屬于過約束，這在尺寸標注中是不允許的。因此，在進行圖元的端點獲取時需要首先去掉相切、倒角的圖元端點。縱向、橫向的尺寸自適應標注算法流程如圖5所示。

在縱向尺寸的自適應標注中，以X軸作為縱向基準依次按縱坐標由小到大的順序進行標注。標注點為所有端點中縱坐標相同點中橫坐標最大的點，這樣在標注時能使尺寸引線經(jīng)過每個相同縱坐標的端點。在橫向尺寸的自適應標注中，是以每個節(jié)中所有縱坐標相同的端點為標注點。在每個節(jié)中以節(jié)為基準按橫坐標從小到大依次進行橫向標注。

圖5 縱向、橫向尺寸自適應標注算法流程

2.2.3 花紋節(jié)的尺寸自適應標注

輪胎結構設計是以胎面花紋形狀劃分的節(jié)距單元為基礎信息，整周輪胎模型一般是由多個節(jié)距單元按照一定的順序沿周向排列組合而成。基于整周輪胎花紋采用節(jié)距單元組合構建模式，輪胎花紋工程圖也是以節(jié)的方式進行顯示。常見工程圖花紋節(jié)的形式包括豎直花紋節(jié)、錯rib花紋節(jié)、斜節(jié)花紋三種花紋工程圖結構樣式。針對不同的花紋節(jié)樣式，需要進行的標注方式也是不同的。根據(jù)對花紋節(jié)標注單元中三種類型的分析，需要對獲取的花紋節(jié)進行適應性匹配，以完成相應的花紋節(jié)尺寸標注。

算法三， 花紋節(jié)尺寸自適應標注算法。

輸入：花紋節(jié)標注元素。

輸出：完成花紋節(jié)標注的工程圖。

Step1. 獲取每個花紋節(jié)線兩端點的橫坐標，如果兩橫坐標相同，則該花紋節(jié)為直花紋節(jié)，轉到Step2；若兩橫坐標不相同，則該花紋節(jié)為斜花紋節(jié)，轉到Step5。

Step2. 獲取每個直花紋節(jié)的兩端點縱坐標，比較其大小。若所有的直花紋節(jié)的兩端點相應縱坐標相等，則該花紋節(jié)為豎直花紋節(jié)，轉到Step3，否則為錯rib花紋節(jié)，轉到Step4。

從醫(yī)藥企業(yè)自身而言，通過制定嚴格的企業(yè)內(nèi)部管理規(guī)范、成立行業(yè)協(xié)會共同監(jiān)察管控等形式，使其在一定程度上接受道德方面的約束。此外，由于博弈中信息不對等的必然存在，使得企業(yè)之間的信任在一定程度上具有不確定性和不穩(wěn)固性，這也給企業(yè)承擔社會責任帶來一定的困難。故，盡管已經(jīng)有上述規(guī)范要求，但目前部分醫(yī)藥企業(yè)社會責任依舊意識淡薄，社會責任觀念缺失：如藥品質量不夠穩(wěn)定、療效確切廉價藥品供給不足、藥價虛高、忽視藥品不良反應檢測等。其中藥品質量和信息傳遞問題最為突出，嚴重影響患者的生命安全。

Step3. 對豎直花紋節(jié)的每個節(jié)橫坐標進行排序，依次標注相鄰兩節(jié)的距離，完成豎直花紋節(jié)的標注。轉到Step6。

Step4. 將錯rib花紋節(jié)按縱坐標值的不同分為上下兩部分，對每部分按豎直花紋節(jié)的標注方式進行標注。上、下兩部分錯開距離以每部分第一個節(jié)為基準進行距離標注。完成錯rib花紋節(jié)標注。轉到Step6。

Step5. 對斜花紋節(jié)的標注需要進行每個節(jié)距間的距離標注，方法與豎直花紋節(jié)的標注方法相同。還需要對每個節(jié)進行角度的標注，角度標注的基準為與斜節(jié)上端點相交的水平橫線。完成斜花紋節(jié)的標注。轉到Step6。

Step6. 花紋節(jié)自適應標注結束。

3 花紋工程圖尺寸自適應布局

在尺寸自動標注時未能考慮到尺寸位置的合理性，這就使得在標注完成后會出現(xiàn)尺寸之間的干涉，無法滿足工程上的應用要求。因此，對自動標注完成的尺寸進行合理的布局顯得尤為重要。在計算機輔助設計軟件中，其工程圖都是以矢量圖的形式顯示。在矢量圖中，以包圍盒的形式尋找可布局區(qū)域會造成大量的可布局位置丟失。針對此問題，本研究采用基于位圖圖像尋找可布局位置的方法。

在花紋工程圖中，由于是單一視圖，所以只需將該視圖轉化為位圖圖像即可。在位圖圖像中，像素網(wǎng)格的大小Δ決定了位圖圖像的清晰度。若過大，則造成大量空白區(qū)域的丟失；若過小，則造成視覺干涉且在程序運行時占用大量的計算機內(nèi)存。鑒于此，根據(jù)花紋工程圖的實際情況，Δ選取0.5 mm。

3.1 花紋工程圖矢量圖到位圖的轉化

根據(jù)花紋工程圖圖幅大小確定矩形區(qū)域，并向視圖之外拓展一定的距離確定其位圖區(qū)域，通過像素網(wǎng)格Δ將位圖區(qū)域劃分為m行n列的像素網(wǎng)格，m、n由式（1）確定（Floor函數(shù)為不大于傳入值的最大整數(shù)）。

3.1.1 直線的光柵化

在花紋工程圖中，對于線段任意的兩端點（x1，y1），（x2，y2）在位圖中相應的像素網(wǎng)格為（r1，c1），（r2，c2）。 若 為 水 平線，r1=r2，c1、c2之 間像素網(wǎng)格被標識。若為豎直線，c1=c2，r1、r2之間像素網(wǎng)格被標識。若該直線為一般直線，則直線的點斜式方程為y=kx+b，其中斜率由公式k=(y2- y1)/(x2-x1)確定， 截 距 由 公 式b = y1-kx1確定，應用直線轉化法，其光柵化行列由式（2）和式（3）確定。

在花紋工程圖中， 圓弧兩端點的極坐標為（ρ，θ1），（ρ，θ1），運用極坐標轉化法對圓弧進行光柵化，其步進角度為α，行列由式（4）確定。

花紋圖元轉為位圖之后，基于灰度圖像原理來處理不同的位圖像素網(wǎng)格內(nèi)容，即在像素網(wǎng)格中用不同的標識符來標識像素網(wǎng)格的內(nèi)容。用圖元標識符標識位圖中圖元所占的像素網(wǎng)格后，其位圖如圖6所示。

圖6 矢量圖到位圖的轉化

3.2 尺寸線的自適應布局

3.2.1 尺寸線的干涉類型及布局規(guī)則

尺寸線的干涉類型，如圖7所示。

圖7 尺寸線干涉類型

尺寸線干涉的類型主要有：①尺寸數(shù)字與尺寸數(shù)字；②尺寸數(shù)字與尺寸線；③尺寸數(shù)字與尺寸界線；④尺寸數(shù)字與圖元；⑤尺寸線與尺寸界線；⑥尺寸線與圖元；⑦尺寸界線與圖元。其中①②③④對尺寸干涉的影響較大，直接影響著視圖的閱讀，在尺寸自動布局時應避免其發(fā)生，對于其它類型，是允許其存在且有時也是無法避免的。

在花紋工程圖中，尺寸線一般可在一定區(qū)域內(nèi)進行布局，稱此區(qū)域為理想布局區(qū)域。在理想可布局區(qū)域內(nèi)，尺寸不干涉的位置為可布局位置。為了使尺寸線布局合理，應充分合理地利用工程圖的空白區(qū)域，提出以下尺寸自適應布局規(guī)則。

規(guī)則1：在理想布局區(qū)域中，可布局位置優(yōu)先布局在標注元素的周圍，且符合人機交互標注的優(yōu)先位置。

規(guī)則2：在規(guī)則1不滿足的情況下，將尺寸布局在花紋工程圖包圍盒投影圖之外。

3.2.2 縱向尺寸的自適應布局

排樣思想[16]是經(jīng)典的工程優(yōu)化問題，沖裁件排樣、服裝裁剪、車輛等行業(yè)都存在大量的排樣思想。將縱向尺寸線應用虛擬矩形毛坯一維排樣思想進行自適應布局。根據(jù)規(guī)則2，為了減少視圖內(nèi)的尺寸干涉，將縱向尺寸線移到視圖之外，其兩縱向尺寸線為包容關系，排樣規(guī)則如式（5）所示。在位圖中，布局完成的縱向尺寸線是不允許移動的，在后期處理中等同于圖元，所以用圖元標識符填寫縱向尺寸線占用的像素網(wǎng)格。

式中：（xi，yi）為縱向尺寸的標注位置；k為尺寸線的個數(shù)；y為標注元素的y值；h為尺寸數(shù)字文本的高度。

3.2.3 圓弧尺寸及橫向尺寸的自適應布局

圓弧尺寸線布局與橫向尺寸線布局根據(jù)規(guī)則1，布局在花紋工程圖視圖之內(nèi)。橫向尺寸線自動布局與圓弧尺寸線自動布局具有一定的相似性，以橫向尺寸線自適應布局為例進行說明，根據(jù)規(guī)則1，理想布局區(qū)域有優(yōu)先級別順序。橫向尺寸線自適應布局優(yōu)先級由高到低為：兩標注元素中間區(qū)域，兩標注元素左部區(qū)域，兩標注元素右部區(qū)域，兩標注元素上部區(qū)域，兩標注元素下部區(qū)域。

算法四，橫向尺寸線自適應布局算法。

輸入：位圖圖像，欲布局的橫向標注集合。

輸出：橫向尺寸線干涉集合vector矢量、CATLISTV列表。

Step1.確定尺寸數(shù)字文本區(qū)域。尺寸數(shù)字布局在標注元素的中間，若干涉，從第一個標注元素的左端以步進長度l向左搜索d距離，若繼續(xù)干涉，再以第二個標注元素的右端以步進長度l向右搜索d距離。

Step2.確定標注區(qū)域：在理想可布局區(qū)域范圍內(nèi)，從起始位置到終止位置以指定步進步長ha進行上下位置搜索h距離。

Step3.若搜索到尺寸數(shù)字文本的包圍盒在像素網(wǎng)格中沒被標記符標記，且尺寸線、尺寸界線所占用的像素網(wǎng)格未被其它尺寸數(shù)字標記符標記，記錄尺寸線、尺寸數(shù)字的位置和尺寸數(shù)字文本、尺寸線、尺寸界線在像素網(wǎng)格的位置。

Step4.若在理想可布局區(qū)域出現(xiàn)可布局區(qū)域，將尺寸線與尺寸數(shù)字移到相應位置，且在像素網(wǎng)格中，用尺寸數(shù)字標識符、尺寸線標記符和尺寸界線標記符來分別標記尺寸數(shù)字、尺寸線和尺寸界線。

Step5.若理想可布局區(qū)域出現(xiàn)無可布局區(qū)域，用vector數(shù)組和CATLISTV列表記錄標注元素和所對應的尺寸線。

Step6.對下一個橫向尺寸線進行布局，并跳到Step1，若全部布局完畢，則執(zhí)行下一步。

Step7.橫向尺寸線自動布局結束。

3.2.4 干涉尺寸線的二次布局

完成圓弧尺寸線和橫向尺寸線自適應布局后，由于布局有先后順序，已布局的尺寸線會出現(xiàn)在自身還有布局位置時，卻占用了后續(xù)布局位置，造成后續(xù)布局尺寸線的干涉。鑒于此，提出對干涉的尺寸線進行二次布局。

算法五，干涉尺寸線的處理算法。

輸入：位圖圖像，尺寸線干涉集合vector矢量、CATLISTV列表。

輸出：無布局位置的尺寸線集合CN。

Step1.尺寸干涉集合vector矢量、CATLISTV列表若為空，轉Step10；否則，執(zhí)行下一步。

Step2.依次取出vector矢量、CATLISTV列表中的元素element，判斷element的屬性，若為圓弧尺寸線，跳到Step3；若為橫向尺寸線，則轉Step4。

Step3.應用圓弧自動布局規(guī)則對element進行布局，并分別記錄在位圖中尺寸線、尺寸數(shù)字占用的像素網(wǎng)格vectordimline、vectordimnumber。

Step4. 應用橫向自動布局規(guī)則對element進行布局，并分別記錄在位圖中尺寸線、尺寸數(shù)字占用的像素網(wǎng)格vectordimline、vectordimnumber。

Step5. 搜索已布局的尺寸數(shù)字占用vectordimline和尺寸線或尺寸數(shù)字占用vectordimnumber的全部元素alelement。

Step6. 判斷元素alelement的屬性，在vectordimline、vectordimnumber被占用的情況下，用相應的布局規(guī)則進行二次自動布局。

Step7. 若元素alelement全能搜索到其它可布局位置，則將已布局尺寸線在位圖中重新布局并移到合適位置，同時將元素element移到相應位置，并用相應的標識符在位圖中填寫像素網(wǎng)格vectordimline、vectordimnumber。

Step8. 若元素alelement中出現(xiàn)搜索不出其它可布局位置，則位圖中恢復此次布局之前， 在工程圖中不做相應移動，并將元素element儲存在集合CN中。

Step9. 判斷該元素element是否為vector矢量、CATLISTV列表中的最后一個元素，若是，執(zhí)行下一步，否則，轉Step2。

Step10. 尺寸線干涉布局結束。

如果二次布局無布局位置的尺寸線集合CN仍不為空，則表明該布局位置尺寸線標注不太合理，尺寸線標注太過密集，如圖8所示。

圖8 尺寸干涉嚴重

針對此種情況需要手動進行布局尺寸的微調(diào)。此種情況出現(xiàn)得極少，因為此種設計手工標注也不太容易進行尺寸的合理布局。

4 應用實例

為了驗證上述技術研究的有效性，應用該技術借助CAACATIA開發(fā)平臺，開發(fā)出一套輪胎花紋工程圖自適應標注系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)對公路胎、SUV胎、泥地胎進行輪胎花紋的自動標注，并與手工標注的時間進行比較測試，測試結果見表2。其中，AT為自適應標注系統(tǒng)所用時間，GE為手工標注所用的時間。

表2 自適應標注系統(tǒng)與手工標注時間對比 min

利用該系統(tǒng)分別對公路胎、SUV胎、泥地胎進行測試，并將測試結果與CATIA自帶的自動標注系統(tǒng)進行比較，結果見表3。

由表2和表3可知，利用該自適應標注的方法不僅能快速高效地對輪胎花紋工程圖進行規(guī)范化的尺寸標注，更能極大地提高標注的效率。

表3 輪胎花紋工程圖自適應標注系統(tǒng)與CATIA自動標注結果對比

5 結論

針對目前輪胎花紋工程圖尺寸標注存在的標注繁瑣、不規(guī)范的問題，研究了花紋工程圖尺寸自適應標注技術，并通過開發(fā)的系統(tǒng)驗證方法的可行性。實例分析表明，本文所采用的方法具有良好的適用性和有效性。但是該方法也存在以下問題：

（1）對標注完成的尺寸完備性缺乏一種有效的評價方式。

（2）對布局的合理性與美觀性缺乏有效的評價方法。后續(xù)的研究將以此為方向，進行輪胎花紋工程圖尺寸自動標注的深入研究。