-1引 言

计算机辅助设计(CAD),是从50年代中期开始研究的。目前,CAD软件系统发展 到屏幕菜单式，具有人机对话功能的12 • O' 版。利用CAD系统，结合实际情况,进行计 算机制图，设计计算和建立数据库，这是传统 的CAD应用方式，也是大多数CAD使用人 员采用的方法。

我们在接受真空包装机CAD设计这一 课题后，大胆採索，成功地将HIGH ♦ C语言 同AUTOCAD!2 - 0版摹统软件结合在一 起，釆用矢量汉字技术，突破偉统应用范围. 拓宽了 CAD的功能，研制了一套完整的、功 能强大的集成式真空包装机软件包,

该软件包有如下优点：

H)采用现代化的思维方法,运用了人工智能、专家系统、动态仿真、优化设计、CAM、 矢量汉字等理论和技术。

2. 以HIGH • C语言为导向，以AU­TOCAD 编程(AUTOLISP)语言为工具，采 用主模块控制或调用更低一级子模块，子模 埃再控制或调用更低一級子模块，自頂向下， 逐级扩大的模块化设计方法，其拼装和拆卸 十分方便灵活’也体现了结构化程度设计的 优良饬能.
3. 利用HIGH • C语言’开发了动态立 体旋转、动态三维劑视、平面剖视等功能极强 的新命令,弥补了CAD系统软件的缺陷。
4. 入机对话功能强,屏幕菜单设计美 观，采用矢量汉字技术，汉化命令、文件名、参 数的输入和输岀，一方面便于使用，一方面又避免了因全汉化帶来的占用内存大，运行速 度降低等缺点.

2软件包研究的内容

集成式真空包装机CAD软件包，屏幕 主菜单如囹1所示。

2.1图形数据库模块

该模块又包括了图形査询、图形修改、图 形输入、图形输岀四个模块，完成的功能如 下：

1. 该图形数据库输入了目前国内外比 较先进的真空包装机单室、双室、四连杆等类 型的三维立体图及相应的主要零部件图.

使用者可以査询图形库信息，也可以 辎入自己设计的新型包装机图形,或者在图
形修改子模中边设计、边输入.

(3)可以随时通过绘图仪输出选定的类 型三维图、部装图、零件图。

2-2辅助决策模块

该模块包括了配色、选型二个子模块.

1. 选型子模块可逐续显示图型库中各 种类型的(单室、双室、四连杆)三维立体图 形，可按PAUSE健选中理想形状.
2. 配色模块可对选定类型的包装机进 行表面颜色的美观性设计，共有256种颜色 可共选择。

2.3动态仿真模块

该模块主要完成对选定的生产类型进行 包装机生产过程的动态仿真，是否符合实际 需要。

输入参数:真空泵工作参数,被包装物体 的三维尺寸，抽气管路长度和直径，电气参 数,加热时间等。

输出参数:抽气速率、生产率、功率消耗.

 

2.4制造工艺专家系模块

真空包装机的主要机械零部件，不是铮 造就是焊接，决定于生产厂家实际生产能打 和包装机的类型结构等因素。焊接要有焊接 工艺,铸造要有铸造工艺和模具。为此我们设 计了该模块,对选定的类型，主要零部件的加 工制造提供合理的制造工艺流程，保证产品 制造高质量•

2. 5 CAM模块

计算机辅助没计和计算机辅助制造两者 的集成，这一工作在国外70年代中期升始 的，而国内应用尚未成熟。它的特点就是由计 算机将所设计的零件信息直接转化为如工信 息传给机床，使一项产品从设计到制造在一 个系统中完成，不在使用图纸等书面技术文 件。这一功能的实现.需要硬件接口和软件编程相结合。在真空包装机CAD软件包中，我 们将真空包装机一些通用机械加工零件，编 制了 CAM加工程序，有关方面的技巧我们将专门论述.

3三维立体图动态
旋转剖视机理

本命令的实现全部由HIGH、C矯言来 实现,然后和CAD软件接口，仅将实现机理 介绍如下：

3.1三维变换

（卩平移

1	0	0	CT
0	1	0	0
0	0	1	0
_L	M	N	1-

 

L M N分别是沿X、Y、Z平移的距离

（2）比例

-A	0	0	0一
0	E	0	0
0	0	1	0
-0	0	1 1 -

 

 

总体放大缩小,通过设SA = E=I=比例因 子

（3）旋转

1	0	0	o-
0	COS0	sin0	0
0 —	-sind	cos。	0
侦	0	0	I-
"COS0	0	一sin9	cr
0	1	0	0
sin9	0	COS0	0
_0	0	0	1-
~COS0	sin(	3       0	0'
一sin	9 cost	)          0	0
0	1	0	0
一 0	0	0	L

 

 

3.2任意点投影

Xt= — Xsin6 + Ycos9

Ye= — Xcos0cos

Ze— —rXsinBcos 甲一YsinOsin

X.Y,Z是自然坐标,Xe.Ye.Ze是眼坐标.

在显示屏幕上的投影坐标：

&=d ♦ C^）Y. = d ♦頒

D视点到原点的距离，d视点到显示屏 幕定位点距离

们平观察角度。

3.3隐微线和隐藏面的消除

为使三维立体图有真实感，屏幕显示三 维图象需要消除險藏城和隐藏面,也就是要 有一些方法来辨识哪些面、线段是可见的,部 分可见、不可见，只显示可见部分。一般的算 法费时费空间，在微机上不易实现。为此我们 研腳了在微机能实现的算法。该算法的主要 思路是：

（1）      用单凸形物体（如立方体、球体等J对

每个物体找出隐識面进行消除。            -

（2）     用最大最小测试方法査出各物体是 否有重叠，如无重叠由第一步完成險藏部分 消除;如有重叠又分两种情况处理I部分重叠 和一部分包围另一部分。对部分重叠用深度 测试法找出可见部分，对包围部分用几何测 试法.

（3）      具体确定可见部分计算。

4立体投影窗口画面设计技巧

AUTOLISP 虽为 AUTOCAD 的二次开 发工具，其提供的屏幕输出函数功能较弱，用 普通方法开发不出界面良好、美鴻的窗口画 面。为此经过探琳我们找到了用ANSI • SYS 来扩充AUTOLISP屏幕输出功能的途径， 设计出了立体投影窗口画面.

（1）设备驱动程序ANSI • SYS的加派. 将ANSI - SYS文件拷贝到系统盘的根目录 下，在 CONFIG • SYS 中加入 DEVICE — ANSI • SYS 语句.

（2〉用 AUTOLISP 调用 ANSI • SYS 扩 展功能的方法。在AUTOLISP程序中，使用 PRINC或PROMPT函数发送控制字符就能 调用ANSI - SYS的扩展功能。如fPRINC"/e[l；31；44m"]）语句 能实现文本属性和显示颜色设置。

（3）立体投影画面编框实现           -

1） 设置显示模式。据需要将屏幕设置为 某种文本模式。

2） 设置屏幕底色.底色以浅色为好•

3） 设计窗口。在某矩形区域内涂上某种 颜色，再镶上另一颜色的、错位的边框，从而 产生立体投影效果。

4） 填写文本信息.文本背景颜色与窗口

颜色相同。             ,

程序简略。

5结 论

（I）该软件设计新颖，功能强大，人机对 话方便。

〈2）该软件把真空包装机从传统的经验 模式设计中解放出来，大大缩頰了设计周期。

《3）利用该软件设计的真空包装机.具有 美观性、可靠性、经济性，增加了产品的竞争 能力。

〔4 '该软件的设计方法思路，可以为其它 机械CAD的开发应用提供经验技巧。