第章 CAD接口技術(shù)及圖形標準

計算機輔助設計基礎(chǔ)及應用河北科技大學機械電子工程學院授課教師劉文學第三章CAD接口技術(shù)及圖形標準使用CAD系統(tǒng)需要解決的幾個問題交互操作問題交互操作是指產(chǎn)品設計人員與計算機之間進行的各種信息和數(shù)據(jù)交換的操作。如：一個CAD系統(tǒng)必須允許用戶選擇某一功能（如：繪圖功能、拾取圖形對象、輸入設計參數(shù)和幾何形體的位置坐標等），同時要求CAD系統(tǒng)將執(zhí)行結(jié)果以一定的形式通知用戶。與設備無關(guān)性問題與設備無關(guān)形問題是指同一個CAD系統(tǒng)所繪制出來的圖形在不同的硬件設備（如：不同的顯卡、不同的主板、不同的CPU）下顯示的效果是一樣的。數(shù)據(jù)交換問題數(shù)據(jù)交換是指不同的CAD系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞和信息交換（如：UG、Pro/E、AutoCAD）上述問題涉及到CAD技術(shù)中的：交互技術(shù)與用戶接口（解決交互操作問題）計算機圖形接口與計算機圖形元文件標準（解決與設備無關(guān)性問題）計算機圖形軟件標準（解決數(shù)據(jù)交換問題）3.1交互技術(shù)與用戶接口交互技術(shù)與用戶接口（解決交互操作問題）交互技術(shù)：人與CAD系統(tǒng)間進行交互操作時所使用的一些技術(shù)。交互操作是通過用戶接口來實現(xiàn)的。何謂接口所謂接口，是指兩個功能部件之間的一種共享界面。（如人與計算機之間的接口是軟件操作界面）何謂CAD技術(shù)中的用戶接口用戶接口是指用戶與計算機如何進行信息交換。包括用戶通過什么途徑與CAD系統(tǒng)進行聯(lián)系，通過什么手段來實現(xiàn)CAD系統(tǒng)所提供的功能。（即軟件操作界面）對用戶接口的要求：最重要的就是高效率和對用戶的友好性3.1.1交互任務與交互技術(shù)概述CAD系統(tǒng)中的交互操作是通過用戶接口來實現(xiàn)的（CAD軟件操作界面）。那么，CAD系統(tǒng)中，交互操作包含哪些主要的任務？為實現(xiàn)這些特定的任務，人們有采用了什么樣的技術(shù)？這一節(jié)主要內(nèi)容：與交互操作相關(guān)的交互任務和交互技術(shù)。CAD技術(shù)中的交互任務交互任務包括：交互任務通常包括選擇任務、定位任務、定向任務、定路徑任務、定量任務、文本任務等任務交互任務的具體說明（以AutoCAD為例）選擇任務選擇任務是從一個選擇集（如：一幅CAD圖形）中挑選所需要的元素。常用的選擇方式有：鼠標選擇：鼠標點擊命令選擇：select命令屬性選擇：工具菜單—快速選擇操作數(shù)選擇：通過圖形對象的ID號來選擇，通常用于二次開發(fā)中。定位任務定位任務用來指定位置坐標。常用方式有：命令行輸入點的坐標鼠標拾取點定向任務定向任務是在指定的坐標系中確定形體的方向，以達到不同的顯示效果。（即指定繪圖的方向或從不同的角度來觀察形體）常用方式有：指定繪圖的方向（如：繪制直線）指定視角的方向：（如：視圖菜單—三維視圖、三維動態(tài)觀察等）定路徑任務定路徑任務是一系列定位和定向任務的結(jié)合。（如：用直線繪制一個矩形。第一點（定位）、第二點（鼠標拾取，既有定向也有定位）……...）定量任務定量任務是要在最大和最小數(shù)值之間確定一個值。（如：精度設置：[工具]—[選項]—[顯示卡]—[顯示精度]）。文本任務文本任務指輸入一個字符串。（如：標注文字：[繪圖]—[文字]—[單行文字或多行文字]）CAD技術(shù)中的交互技術(shù)交互技術(shù)包括：交互技術(shù)通常包括選擇技術(shù)、定位技術(shù)、定向技術(shù)、定路徑技術(shù)、定量技術(shù)、文本技術(shù)、橡皮筋技術(shù)、徒手畫技術(shù)、拖動技術(shù)等交互技術(shù)的具體說明選擇技術(shù)、定位技術(shù)、定向技術(shù)、定路徑技術(shù)、定量技術(shù)、文本技術(shù)就是選擇任務中的實現(xiàn)方式（已講）橡皮筋技術(shù)橡皮筋技術(shù)主要針對變形類的要求，指可以動態(tài)、連續(xù)地將圖形的變形過程表示出來，直到出現(xiàn)用戶滿意的結(jié)果為止。（如：繪圓、繪直線等）徒手畫技術(shù)（也稱為草圖勾畫技術(shù)）徒手畫技術(shù)主要用來實現(xiàn)用戶任意畫圖的要求。徒手畫技術(shù)就是采樣取點，然后用折線或擬合曲線連接采集點，生成對應的圖形。（如：徒手畫命令sketch）拖動技術(shù)拖動技術(shù)是將圖形在空間移動的過程連續(xù)、動態(tài)地表現(xiàn)出來，直至滿足用戶的位置要求為止。（如：移動命令：Move）3.1.2交交互操作作時的輸入控控制方式輸入控制方式式簡介在利用CAD系統(tǒng)進行產(chǎn)產(chǎn)品設計的過過程中，設計計人員需要通通過輸入設備（鍵盤、鼠標標、觸摸屏、、光筆、數(shù)字字化儀、操縱縱桿、語音輸輸入器等）與與應用程序進進行交互操作作。輸入控制方式式（又稱輸入模式）是指CAD系統(tǒng)管理和和控制多種輸輸入設備進行行工作的模式式。即CAD程序與輸入入設備之間是是如何工作的的。常用的輸入控控制方式（三三種）請求（request）采樣（sample）（取樣樣）事件（event）例如：移動圖圖形操作點擊移動圖形形圖標（或Move命令令）后，提示示選擇對象和和指定基點的的輸入操作過過程為請求方方式；（等待待用戶輸入））拖動鼠標是圖圖形隨著移動動的操作過程程為采用方式式（不斷取得得鼠標當前的的坐標值）；；單擊鼠標以確確定圖形的終終止位置的操操作過程為事事件方式。（（鼠標的單擊擊事件）3.2計計算算機圖圖形接接口標標準計算機機圖形形接口口標準準（解解決與與設備備無關(guān)關(guān)性問問題））CAD技術(shù)術(shù)的標標準化化是一一項非非常重重要的的內(nèi)容容。目目的是是為了了解決決與設備備無關(guān)關(guān)性問問題，其通通過一一系列列標準準的指指定來來得以以實現(xiàn)現(xiàn)。目目前制制定的的一系系列相相關(guān)標標準有有：面向圖圖形顯顯示設設備的的標準準（面面向硬硬件））計算機機圖形形接口口（CGI）計算機機圖形形元文文件（（CGM））面向圖圖形應應用軟軟件的的標準準（面面向軟軟件））圖形核核心系系統(tǒng)（（GKS和GKS-3D））程序員員層次次交互互式圖圖形系系統(tǒng)（（PHIGS））圖形程程序庫庫（OpenGL））面向圖圖形應應用系系統(tǒng)中中工程程和產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模模型及及其文文件格格式的的標準準（面面向數(shù)數(shù)據(jù)交交換））基本圖圖形交交換規(guī)規(guī)范（（IGES）產(chǎn)品模模型數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換標標注（（STEP）3.3產(chǎn)產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換標準準產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標標準（（解決決CAD系系統(tǒng)間間數(shù)據(jù)據(jù)交換換的問問題））狀況隨著計算機機技術(shù)的發(fā)發(fā)展與不斷斷完善，CAx技術(shù)術(shù)在工程和和產(chǎn)品設計計行業(yè)得到到了廣泛的的應用。然然而在設計計過程中，，設計人員員可能采用多種CAx系統(tǒng)統(tǒng)（AutoCAD、UG、、Pro/E、CATIA、、SolidWorks、、CAXA等）完成設計工工作。每類類系統(tǒng)存儲儲設計數(shù)據(jù)據(jù)的文件格式（（.Dwg、.Prt）各不相同。。為實現(xiàn)資源共享和和協(xié)同作業(yè)業(yè)，就必須實實現(xiàn)不同CAD系統(tǒng)統(tǒng)間的數(shù)據(jù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換的的實現(xiàn)方式式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交交換的方式式有兩種形形式：點對點數(shù)據(jù)據(jù)交換指系統(tǒng)之間間的數(shù)據(jù)通通過專用數(shù)據(jù)處處理程序直接進行交交換；（通通用性差））星式交換指各系統(tǒng)之之間的數(shù)據(jù)據(jù)借助于一一個通用的的標準數(shù)據(jù)交交換標準進行交換（（即中性文件）。（目前前主流）常用的標準準數(shù)據(jù)交換換標準有：：基本圖形交交換規(guī)范（（IGES）產(chǎn)品模型數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標標注（STEP）上機實驗課課一：SCR命令文文件實驗目的了解AutoCAD命令腳本本文件SCR的作用用；掌握用用高級語言言生成SCR腳本文文件的方法法；使用SCR腳本本文件繪制制圖形。實驗內(nèi)容利用高級編編程語言編編寫生成右右螺旋線的的SCR腳腳本文件，，并在AutoCAD上實現(xiàn)現(xiàn)螺旋線圖圖形的繪制制。實驗要要求上機之前前要明確確算法，，上機時時編程實實現(xiàn)。實現(xiàn)現(xiàn)方方法法方法法一一：：以以直直線線方方式式繪繪制制右右螺螺旋旋線線，，確確定定其其算算法法。。方法法二二：：以以曲曲線線方方式式繪繪制制右右螺螺旋旋線線，，確確定定其其算算法法。。SCR命令令文件件介紹紹SCR命令令文件簡介介SCR命令令文件SCR(Script)命令令文件又稱稱為腳本文文件，是AutoCAD特有有的一種ASCII碼的文本格式文件，其擴擴展名為.SCR。SCR命令令文件的特特點SCR命令令文件是一一個后綴名名為.SCR的的文本文件件文件中的每一行就是是一個AutoCAD的繪圖圖命令。命令中的回回車符用一一個空格代代替它將多個AutoCAD的繪繪圖命令和和參數(shù)組合在一個個腳本文件件中，自動完成成整個圖形形的繪制。。SCR命令令文件的運運行菜單方式[工具]——[運行腳腳本]—[選取SCR文件執(zhí)執(zhí)行]命令令行行方方式式命令令行行：：SCRIPT用C語語言言編編程程，，生生成成SCR命命令令文文件件各功功能能模模塊塊的的定定義義創(chuàng)建建SCR命命令令文文件件的的模模塊塊voidbegin(void)/*建建立立一一個個新新的的腳腳本本文文件件*/{charfname[12];printf(““輸輸入入文文件件名名:””);scanf(““%s””,fname);strcat(fname,”.scr””);if((fp=fopen(fname,”w””))==NULL){printf(“不能能打開這這個文件件.”);return;}}設定圖幅幅大小的的模塊/*確定定圖幅大大小范圍圍，使用用limits命令令*/voidlimits(floatx1,floaty1,floatx2,floaty2){fprintf(fp,”LIMITS%f,%f%f,%f\n”,x1,y1,x2,y2);}按圖幅范范圍顯示示的模塊塊voidzooma(void) /*按作圖圖范圍顯顯示*/{fprintf(fp,”ZOOMA\n”);}繪圖功能能模塊繪直線模模塊/*已知知直線的的起點、、終點繪繪制直線線*/voidline(floatx1,floaty1,floatx2,floaty2){fprintf(fp,”LINE%f,%f%f,%f\n”,x1,y1,x2,y2);}繪圓模塊塊/*已知知圓心、、半徑繪繪制圓*/voidcircle(floatxc,floatyc,floatr){fprintf(fp,”CIRCLE%f,%f%f\n”,xc,yc,r);}/*已知知圓心、、直徑繪繪制圓*/voidcircd(floatxc,floatyc,floatd){fprintf(fp,”CIRCLE%f,%fD%f\n”,xc,yc,d);}/*已知知3點繪繪制圓*/voidcirc3p(floatx1,floaty1,floatx2,floaty2,floatx3,floaty3){fprintf(fp,”CIRCLE3P%f,%f%f,%f%f,%f\n”,x1,y1,x2,y2,x3,y3);}繪圓弧模模塊/*已知知3點繪繪制圓弧弧*/voidarc(floatx1,floaty1,floatx2,floaty2,floatx3,floaty3){fprintf(fp,”ARC%f,%f%f,%f%f,%f\n”,x1,y1,x2,y2,x3,y3);}用戶戶可可以以根根據(jù)據(jù)AutoCAD中中的的繪繪圖圖命命令令定定義義很很多多這這樣樣的的繪繪圖圖功功能能模模塊塊結(jié)束束模模塊塊voidgend(void)/*關(guān)關(guān)閉閉這這個個腳腳本本文文件件*/{fclose(fp);}應用用舉舉例例繪制制曲曲線線y=2sinx（（用用繪繪直直線線的的方方法法））#include<stdio.h>/*頭頭文文件件*/#include<math.h>#include<string.h>voidbegin(void);/*函函數(shù)數(shù)說說明明*/voidgend(void);voidlimits(float,float,float,float);voidzooma(void);voidline(float,float,float,float);FILE*fp;/*定定義文件件指針*/main(){intnx,i;floatxmin,xmax,dx;floatx1,y1,x2,y2;printf(“\n輸輸入曲線起始始點、終止點點的x坐標，，步長dx:”);scanf(“%f%f%f”,&xmin,&xmax,&dx);nx=(xmax-xmin)/dx;/*被分分成多少斷*/dx=(xmax-xmin)/nx;/*步距距*/begin();limits(-1.0,-3.0,10.0,3.0);zooma();x1=xmin;y1=2*sin(x1);for(i=0;i<nx;i++){x2=x1+dx;y2=2*sin(x2);line(x1,y1,x2,y2);x1=x2;y1=y2;}gend();}繪制制螺螺旋旋線線（（用用繪繪直直線線的的方方法法））#include<stdio.h>#include<math.h>#include<string.h>/*函函數(shù)數(shù)說說明明*/voidbegin(void);voidgend(void);voidlimits(float,float,float,float);voidzooma(void);voidline(float,float,float,float);FILE*fp;/*定義義文件件指針針*/voidbegin(void)/*建立一一個新的腳腳本文件*/{charfname[12];printf("輸輸入腳本文文件名:");scanf("%s",fname);strcat(fname,".scr");if((fp=fopen(fname,"w"))==NULL){printf("不不能打開這這個文件.");return;}}voidgend(void)/*關(guān)閉這個個腳本文件件*/{fclose(fp);}/*確定作作圖范圍*/voidlimits(floatx1,floatyb,floatxr,floatyt){fprintf(fp,"LIMITS%f,%f%f,%f\n",x1,yb,xr,yt);}voidzooma(void)/*按作圖圖范圍顯示示*/{fprintf(fp,"ZOOMA\n");}/*已知直直線的起點點、終點繪繪制直線*/voidline(floatx1,floaty1,floatx2,floaty2){fprintf(fp,"LINE%f,%f%f,%f\n",x1,y1,x2,y2);}/*主函數(shù)數(shù)繪制螺螺旋線*/main(){floatxmin,xmax,ymin,ymax;floatx1,y1,x2,y2,l,q;begin();printf("\n輸入圖圖紙大小:");scanf("%f%f%f%f",&xmin,&ymin,&xmax,&ymax);/*0010001000*/x1=(xmax-xmin)/2;y1=(ymax-ymin)/2;limits(xmin,ymin,xmax,ymax);zooma();for(l=0,q=0;q<30;l=l+0.001,q=q+0.01){x2=x1+l*sin(q);y2=y1+l*cos(q);line(x1,y1,x2,y2);x1=x2;y1=y2;}gend();}9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Tuesday,December20,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。12:02:0512:02:0512:0212/20/202212:02:05PM11、以我獨沈久久，愧君相見見頻。。12月-2212:02:0512:02Dec-2220-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。12:02:0512:02:0512:02Tuesday,December20,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2212:02:0512:02:05December20,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。20十十二二月202212:02:05下下午午12:02:0512月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月2212:02下午12月-2212:02December20,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/2012:02:0512:02:0520December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。12:02:05下下午12:02下下午12:02:0512月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功??！。12月月-2212月月-22Tuesday,December20,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。12:02:0512:02:0512:0212/20/202212:02:05PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2212:02:0512:02Dec-2220-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。12:02:0512:02:0512:02Tuesday,December20,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2212:02:0612:02:06December20,202214、意志志堅強強的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥塊一一樣任任意揉揉捏。。20十十二二月202212:02:06下下午午12:02:0612月月-2215、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。十二月2212:02下下午12月-2212:02December20,202216、少年十五二二十時，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/2012:02:0612:02:0620December202217、空山新雨雨后，天氣氣晚來秋。。。12:02:06下下午12:02下午12:02:0612月-229、楊柳柳散和和風，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Tuesday,December