AutoCAD二次開發(fā)在礦山設(shè)計(jì)的應(yīng)用

梁爾祝 王 銳 劉 洋 趙 勝

（1.鞍鋼礦業(yè)爆破有限公司；2.東北大學(xué)）

AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）是Autodesk（歐特克）公司于1982年開發(fā)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，發(fā)展至今，已被普遍應(yīng)用于建筑、航空航天、機(jī)械、礦業(yè)等各個(gè)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，已經(jīng)成為不可或缺的輔助手段。AutoCAD以點(diǎn)、線、面為基本設(shè)計(jì)元素，結(jié)合旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱、拉伸、標(biāo)注等繪圖輔助功能，使之在常規(guī)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中表現(xiàn)十分良好。但在繪圖過程中，會(huì)存在許多的重復(fù)過程，如：礦山設(shè)計(jì)過程繪制坐標(biāo)網(wǎng)、繪制示坡線等，這大大降低了AutoCAD繪圖的效率。為了提高繪圖效率，可通過AutoCAD二次開發(fā)對(duì)繪圖功能進(jìn)行擴(kuò)展，減少重復(fù)操作，以提高專業(yè)設(shè)計(jì)人員的繪圖效率。

AutoCAD應(yīng)用十分廣泛，各個(gè)行業(yè)為了提高CAD的繪圖效率，都進(jìn)行了不同程度的二次開發(fā)。彭秋萍［1］通過對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了批量畫點(diǎn)、批量繪制線段、批量修改文字高度等功能，明顯地提高了繪圖效率。胡炳輝等［2］使用AutoCAD內(nèi)置的開發(fā)語言，完成了批量生成大比例尺地形圖等內(nèi)容，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，大大提高了圖形的編輯效率。郭亮亮等［3］使用C#編程語言對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)了測(cè)量誤差的預(yù)計(jì)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了結(jié)果可視化的功能。陳爽等［4］使用VB編程語言，開發(fā)了邊坡穩(wěn)定性分析程序，具有邊坡穩(wěn)定性分析和潛在危險(xiǎn)滑坡分析圖解功能。許婧等［5］基于Lisp程序語言對(duì)CAD原有的功能進(jìn)行擴(kuò)展，使CAD在U型渡槽截面設(shè)計(jì)中能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)設(shè)計(jì)、計(jì)算和制圖功能。王曉玲［6］使用Lisp程序語言編寫了六角螺栓的繪圖程序，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化繪圖功能，提高了繪圖效率。張明霞等［7］使用VBA腳本編程方法擴(kuò)展CAD的功能，實(shí)現(xiàn)了快速生成船型線的程序。蔡漢明等［8］使用C#編程語言，開發(fā)了凸輪快速設(shè)計(jì)和繪制的功能，大大縮短了繪圖周期，提高了工作效率。

綜上所述，利用好CAD二次開發(fā)技術(shù)，可有效地?cái)U(kuò)展CAD的功能，并大大降低繪圖工作難度。本研究將采用C#編程語言，實(shí)現(xiàn)爆破礦巖量計(jì)算、繪制五四坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)及五四坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)化、展點(diǎn)（在五四坐標(biāo)系中選取五四坐標(biāo)點(diǎn)，輸出相應(yīng)的大地坐標(biāo)的坐標(biāo)點(diǎn)）4個(gè)功能。

1 開發(fā)環(huán)境及配置

1.1 開發(fā)語言與環(huán)境平臺(tái)

當(dāng)前AutoCAD的二次開發(fā)工具主要有VisualLisp、VBA、Object ARX和.NET Frameword 4.0API等。其中，VisualLisp與VBA使用較為簡(jiǎn)單，特別是VBA，使用方便且開發(fā)速度較快，但其功能相比ObjectARX有所不足，尤其是對(duì)面向?qū)ο蟮墓δ苤С植缓?。而ObjectARX基于VC平臺(tái)，在C++的支持下，其功能非常強(qiáng)大，可以很好地運(yùn)用各種面向?qū)ο蠹夹g(shù)，但其缺點(diǎn)是開發(fā)速度比較慢，開發(fā)難度較高。

C#是一種簡(jiǎn)單的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它使得程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft.NET Frameword 4.0平臺(tái)的應(yīng)用程序，Microsoft.NET Frameword 4.0提供了一系列的工具和服務(wù)來最大程度地開發(fā)利用計(jì)算與通訊領(lǐng)域。由于C#面向?qū)ο蟮淖吭皆O(shè)計(jì)，使它成為開發(fā)各類組件的理想之選，例如高級(jí)的商業(yè)對(duì)象和系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用程序。使用簡(jiǎn)單的C#語言結(jié)構(gòu)，這些組件可以方便地轉(zhuǎn)化為XML網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而使它們可以由任何語言在任何操作系統(tǒng)上通過Internet進(jìn)行調(diào)用。

最重要的是，C#使得C++程序員可以高效地開發(fā)程序，而不損失C/C++原有的強(qiáng)大功能。因此，選用C#編程語言進(jìn)行開發(fā)。

1.2 開發(fā)流程

以visual studio2015為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)環(huán)境為PC機(jī)的Windows系統(tǒng)，編譯生成二進(jìn)制可執(zhí)行文件。使用C#高級(jí)編程語言，具體開發(fā)流程如下。

（1）新建Visual C#類庫項(xiàng)目。

（2）添加引用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)CAD二次開發(fā)并啟動(dòng)程序，需要添加調(diào)用dll文件，在引用管理器中添加2個(gè)必需的dll類文件，acdbmgd.dl（l用于在圖形文件中對(duì)對(duì)象操作）和acmgd.dl（l用于對(duì)AutoCAD應(yīng)用程序操作）。其他的類文件像AcCui.dl（l用于用戶自定義文件操作）、AdWindows.dl（l用于用戶自定義工具條及菜單等用戶界面）等在需要時(shí)再添加。

（3）目標(biāo)框架。每個(gè)AutoCAD的版本必須要對(duì)應(yīng)各自兼容的目標(biāo)框架，CAD2007～2009對(duì)應(yīng).NET Framework 2.0，CAD2010～2011對(duì)應(yīng).NET Framework 3.5，CAD2012～2014對(duì)應(yīng).NET Framework 4.0。本研究采用的是AutoCAD 2014版本以及Visual studio2015的Framework 4.0。

（4）目標(biāo)平臺(tái)。在項(xiàng)目屬性中的生成選項(xiàng)中選擇合適的目標(biāo)平臺(tái)。

（5）加入命名空間。加入命名空間是為了調(diào)用其中的對(duì)象，來完成代碼的編寫。本研究實(shí)現(xiàn)的功能需要加入下列具體命名空間：

using Autodesk.AutoCAD.ApplicationServices；/（/Application，Document）

using Autodesk.AutoCAD.EditorInput；/（/Editor，PromptXOptions）

using Autodesk.AutoCAD.DatabaseServices；//（Database，DBPoint，Line）

為了更好地籌集小型農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)資金，可以積極引導(dǎo)當(dāng)?shù)馗辉＾r(nóng)戶和企業(yè)進(jìn)行水利工程的投資，在工程投入使用后按照一定的比例對(duì)投資者進(jìn)行合理的利潤(rùn)分配。水利設(shè)施的建設(shè)者、所有者以及受益者是一個(gè)密不可分的利益共同體，他們既是所有者又是勞動(dòng)者，通過資金和勞動(dòng)的貢獻(xiàn)量來確定分紅的比例。相關(guān)職能部門要制定嚴(yán)格的建設(shè)管理措施，明確各方的責(zé)任與義務(wù)，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度，積極指導(dǎo)經(jīng)營(yíng)管理，做好監(jiān)督檢查工作，保證各項(xiàng)工作的順利開展。

using Autodesk.AutoCAD.Geometry；//（Point3d，Line3d，Curve3d）

（6）聲明命令。在.NET Frameword 4.0中，有一個(gè)帶［CommandMethod（）］屬性的類，將命令注冊(cè)在其中。本研究中聲明命令的代碼如下。

public class Start

{

［CommandMethod（"crtpk"）］

public void CreatePaokong（）

{

//命令執(zhí)行代碼

}

礦山設(shè)計(jì)插件整體開發(fā)流程見圖1。

2 主體功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

通過CAD二次開發(fā)編寫用戶自定義的拓展程序，實(shí)現(xiàn)計(jì)算礦巖量、變換五四坐標(biāo)系、變換大地坐標(biāo)系、繪制坐標(biāo)系、展點(diǎn)4個(gè)功能，見圖2。

2.1 計(jì)算礦巖量

通過獲取上下面積以及平均高差計(jì)算礦巖量，計(jì)算界面如圖3所示，通過鼠標(biāo)單擊或框選獲取計(jì)算所需要的邊界點(diǎn)、標(biāo)高信息，并確定礦巖種類，進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下。

式中，totalmine為所選區(qū)域礦石總質(zhì)量；totalrock為巖石總量；areaa為所選區(qū)域的上面積；areab為所選區(qū)域的下面積；heigha為所選區(qū)域的上部標(biāo)高平均值；heighb為所選區(qū)域的下部標(biāo)高平均值；ratiomine為所選區(qū)域內(nèi)礦石占比；ratiorock為所選區(qū)域內(nèi)巖石占比；ρmine為礦石的密度；ρrock為巖石的密度。

通過所選取的信息以及式（1）、式（2）計(jì)算出的爆破礦巖量，結(jié)果如圖4所示。

2.2 繪制五四坐標(biāo)系

繪制坐標(biāo)系可選擇3種比例尺，分別為1∶500，1∶1 000，1∶2 000，案例中坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)置為（6 733.824，-10 139.907），通過坐標(biāo)變換，將CAD原有坐標(biāo)變換成五四坐標(biāo)。通過對(duì)角線繪制方法（即選定坐標(biāo)系的左上點(diǎn)與右下點(diǎn)）繪制坐標(biāo)系。

2.3 五四坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換

在礦山制圖過程中，常常需要進(jìn)行五四坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系之間的相關(guān)轉(zhuǎn)化，以滿足制圖的精確性。通過式（3）、式（4）坐標(biāo)變換關(guān)系進(jìn)行五四坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系的變換，公式如下

式中，x為五四坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)值；X為大地坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)值；y為五四坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)值；Y為大地坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)值；originx為設(shè)定的原點(diǎn)橫坐標(biāo)值；originy為設(shè)定的原點(diǎn)縱坐標(biāo)值；α=72.284°。

五四坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系相對(duì)關(guān)系如圖5所示。

2.4 坐標(biāo)展點(diǎn)

在礦山制圖過程中，局部點(diǎn)坐標(biāo)需要由五四坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為大地坐標(biāo)系，即為坐標(biāo)展點(diǎn)。本方案中可以通過式（3）、式（4）進(jìn)行計(jì)算，在CAD的命令欄中顯示轉(zhuǎn)化后的坐標(biāo)，完成坐標(biāo)展點(diǎn)。

3 結(jié) 語

使用C#編程語言，基于.NET Frameword 4.0框架，結(jié)合礦山設(shè)計(jì)的需求，完成了爆破礦巖量計(jì)算、繪制五四坐標(biāo)系、五四坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)化、展點(diǎn)功能，使AutoCAD在礦山設(shè)計(jì)方面更簡(jiǎn)潔、方便、快速，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。