基于VB A的輸送機(jī)通過性研究及應(yīng)用

陳 剛

（湖北迪邁威智能裝備有限公司研發(fā)部，湖北 武漢430000）

0 引言

VBA是Microsoft公司開發(fā)的，該應(yīng)用程序（如Word、Excel、Access、Powerpoint等）共享一種通用的自動(dòng)化語(yǔ)言，具有高效、靈活且一致性跨越多種應(yīng)用軟件并且具有控制應(yīng)用軟件對(duì)象的能力。AutoCAD VBA允許Visual Basic環(huán)境與AutoCAD同時(shí)運(yùn)行，并通過ActiveX Automation接口提供AutoCAD的編程控制。這樣就把 AutoCAD、ActiveX Automation和VBA鏈接在一起，提供了一個(gè)功能非常強(qiáng)大的接口。它不僅能控制AutoCAD對(duì)象，也能向其他應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)或從中檢索數(shù)據(jù)。

ActiveX Automation是一套微軟標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)允許通過外顯的對(duì)象由一個(gè)Windows應(yīng)用程序控制另一個(gè)Windows應(yīng)用程序，這也是面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的精髓所在。AutoCAD從R14開始增加了作為ActiveX Automation服務(wù)器應(yīng)用程序的功能，使得許多面向?qū)ο缶幾g語(yǔ)言和應(yīng)用程序可以通過ActiveX與AutoCAD進(jìn)行通信，并操縱AutoCAD的許多功能。ActiveX Automation技術(shù)將AutoCAD的各種功能封裝在AutoCAD ActiveX對(duì)象中，供編程使用。ActiveX Automation技術(shù)的完全面向?qū)ο蠡幊痰奶攸c(diǎn)，使其開發(fā)環(huán)境具備了強(qiáng)大的開發(fā)能力和簡(jiǎn)單易用的優(yōu)良特點(diǎn)，開發(fā)工具的選擇也具有很大的靈活性[1]。

輸送機(jī)包括空中懸掛輸送機(jī)和地面輸送機(jī)，本文所敘述的對(duì)象主要是必須做通過性分析的空中懸掛輸送機(jī)，如空中摩擦線、普通懸鏈、推桿懸鏈等，以及臺(tái)車類的地面輸送機(jī)，如AGV（自動(dòng)引導(dǎo)小車）、RGV（軌道引導(dǎo)臺(tái)車）等。對(duì)直線運(yùn)行的輸送機(jī)做通過性分析不需要借助其他工具，直接觀察并可以得出結(jié)論，但是在輸送軌跡的彎段區(qū)域，需要通過作圖法或者借助其他工具來進(jìn)行通過性分析。本文提供了一種簡(jiǎn)潔便利的通過性分析方法，能對(duì)輸送軌跡的彎段區(qū)域快速繪制通過性包絡(luò)圖，從而快速可靠地進(jìn)行通過性分析。

1 輸送機(jī)通過性分析的基本方法

通過性分析是指運(yùn)動(dòng)物體通過預(yù)定路徑的能力，針對(duì)輸送機(jī)而言，就是分析車組吊具（或臺(tái)車）載著工件沿固定軌道運(yùn)行時(shí)，是否與其他輸送設(shè)備、工藝網(wǎng)架、安全護(hù)欄等發(fā)生干涉。目前，最常用的方法是繪制包絡(luò)圖，即運(yùn)動(dòng)物體在沿其軌道運(yùn)行時(shí)，繪制出其所有瞬間位置的影像。通過觀察包絡(luò)圖，便能直觀判斷輸送機(jī)是否滿足通過性要求。另外一種方法為通過動(dòng)態(tài)模擬來觀察，但由于軟件功能的限制，很少被應(yīng)用。

傳統(tǒng)繪制包絡(luò)圖的方式，大多以手工操作Auto－CAD基本命令繪制包絡(luò)圖為主，工作量比較大，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，圖形越密集可操作性越差，圖形越稀疏準(zhǔn)確度越差。因此，為更快速更準(zhǔn)確地進(jìn)行通過性分析，通過基于ActiveX技術(shù)的AutoCAD二次開發(fā)工具VBA編程來實(shí)現(xiàn)包絡(luò)圖的繪制，由于整個(gè)繪制過程是由計(jì)算機(jī)來繪制的，可以將包絡(luò)圖繪制的更密集一些，這樣通過性分析的準(zhǔn)確度越高，并且還可以記錄吊具（或臺(tái)車）上平衡輪（或者牽引銷）中心點(diǎn)在每個(gè)影像上的坐標(biāo)，通過連接這些點(diǎn)的曲線來擬合吊具（或臺(tái)車）的扶正軌的形狀。另外，還可以通過VBA編程實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)模擬來進(jìn)行通過性分析，這樣更直觀，但不能保存分析結(jié)果。

2 基于VB A的輸送機(jī)通過性分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 繪制包絡(luò)圖

在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之前，首先必須對(duì)AutoCAD圖形信息做一些簡(jiǎn)單的處理，方便系統(tǒng)獲取AutoCAD圖形信息，稱之為前處理；然后，進(jìn)行必要的人機(jī)交互處理，即讓系統(tǒng)獲取AutoCAD圖形信息和輸入相關(guān)參數(shù)；最后，通過幾何結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行必要的圖形處理，得到所需要的圖形。

2.1.1 前處理

首先，要將AutoCAD圖形中輸送機(jī)的輸送路線繪制成一條多段線，多段線是由一系列直線和圓弧線組成的線形；然后，在AutoCAD模型空間中將通過性分析的對(duì)象（如吊具、工件等）編輯成塊（block），如果分析對(duì)象中的部件在運(yùn)行過程中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則必須將這些部件單獨(dú)編輯成塊。所以，前處理之后的分析對(duì)象，可能是一個(gè)塊，也可能是多個(gè)塊。

本文中分析的是某汽車制造企業(yè)總裝車間底盤輸送線（見圖1），該輸送線采用空中摩擦線和懸掛輸送鏈結(jié)合的方式，在底盤裝配工藝段采用懸掛輸送鏈輸送，其他輸送段采用空中摩擦線輸送。由于裝配工位的標(biāo)高較低，所以空中摩擦線和懸掛輸送鏈的轉(zhuǎn)接段都處在輸送線的垂直彎段上（上坡或下坡），而在吊具和工件在垂直彎段上運(yùn)行時(shí)必須保證工件一直處于水平狀態(tài)（見圖2），這樣要求設(shè)計(jì)一條扶正軌托住吊具，使得吊具內(nèi)部部件在下坡過程中有相對(duì)位移。

圖1 底盤輸送線

2.1.2 人機(jī)交互處理

ActiveX對(duì)象模型中提供了多種提示用戶輸入的方法，包括 GetReal、GetPoint、GetEntity、GetString、GetKeyword和GetInteger等[2]，通過GetEntity方法可以獲取輸送軌跡線和車組吊具中的塊，通過GetPoint方法可以獲取各個(gè)塊上的點(diǎn)的坐標(biāo)（兩個(gè)點(diǎn)確定塊的位置），通過GetReal方法可以獲取在AutoCAD命令行鍵入的包絡(luò)圖中影像的數(shù)量及節(jié)距等參數(shù)。

如圖3底盤線車組吊具，由前車組2、懸掛梁3、后車組4和吊具6組成（其它不影響通過性分析的零部件忽略），在下坡運(yùn)行過程中它們之間都有相對(duì)位移，因此在前處理時(shí)應(yīng)將該車組吊具編程成4個(gè)不同的塊。在人機(jī)交互輸入時(shí)，每一個(gè)塊都要用GetEntity方法利用鼠標(biāo)從AutoCAD模型空間獲取，而且每個(gè)塊上有2個(gè)懸掛點(diǎn)，通過GetPoint方法獲取，為各個(gè)塊的初始位置點(diǎn)。

圖3 底盤線車組吊具

2.1.3 技術(shù)方案分析

由于車組吊具在從直段到坡段的運(yùn)行過程中，前車組、懸掛梁、后車組和吊具的相對(duì)位置是不斷變化的，要找出它們位置變化的規(guī)律，通過程序計(jì)算其位置點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過循環(huán)迭代的方法，得到包絡(luò)圖影像中所有部件的位置點(diǎn)。下面介紹一個(gè)循環(huán)過程中，車組吊具各部件的動(dòng)作過程。

前車組的懸掛點(diǎn)始終沿輸送軌跡運(yùn)行，由函數(shù)AddArc（）得到以前懸掛點(diǎn)P1為圓心節(jié)距t為半徑的圓，再由函數(shù)IntersectWith（）得到該圓與輸送軌跡線的交點(diǎn)，靠近運(yùn)行方向的交點(diǎn)為前車組第一個(gè)懸掛點(diǎn)新的位置坐標(biāo)點(diǎn)P01，以P01為圓心，兩懸掛點(diǎn)的間距R為半徑作圓，再由函數(shù)IntersectWith（）得到該圓與輸送軌跡線的交點(diǎn)，遠(yuǎn)離運(yùn)行方向的交點(diǎn)為前車組第二個(gè)懸掛點(diǎn)新的位置坐標(biāo)點(diǎn)P02，然后用函數(shù)move（）將前車組從P1點(diǎn)平移到P01點(diǎn)，用函數(shù)AngleFromXAxis（P01，P02）計(jì)算前車組傾斜角，用函數(shù)rotate（）將前車組以P01為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)到新的傾斜角上，如圖4所示。

圖2 底盤線下坡段立面圖

圖4 底盤線車組吊具簡(jiǎn)化圖

后車組、懸掛梁的動(dòng)作過程與前車組基本一樣，不再贅述，不同的是，它們要以前車組為基準(zhǔn)，保證移動(dòng)后各個(gè)塊之間的連接點(diǎn)的相對(duì)位置和間距不變。

吊具與其他部件的移動(dòng)方式不一樣，其懸掛點(diǎn)可以在懸掛梁的導(dǎo)槽內(nèi)滑動(dòng)，讓它始終保持水平，只需找到其中一個(gè)懸掛點(diǎn)的新坐標(biāo)，用函數(shù)move（）移動(dòng)到新坐標(biāo)即可，新的懸掛點(diǎn)坐標(biāo)要通過三角幾何分析求得，見圖5吊具的懸掛點(diǎn)局部放大圖。圖中A、B為吊具懸掛點(diǎn)初始相對(duì)位置（可根據(jù)懸掛梁的新位置算出，為已知點(diǎn)），A1、B1為懸掛梁旋轉(zhuǎn)偏移后吊具懸掛點(diǎn)的相對(duì)位置。現(xiàn)在需計(jì)算出A1或者B1的坐標(biāo)值。

圖5 吊具的懸掛點(diǎn)局部放大圖

如圖5所示有：A1B1=AB，BB1=AB-A1B1×sinα

其中，α為懸掛梁的傾斜角，由函數(shù)Angle－FromXAxis（P05，P06）得到；XB1為 B1點(diǎn)的 X 坐標(biāo)；YB1為B1點(diǎn)的Y坐標(biāo)；XB為B點(diǎn)的X坐標(biāo)；YB為B點(diǎn)的Y坐標(biāo)。

由上述公式計(jì)算可得到B1的位置坐標(biāo)，用函數(shù)move（）將吊具從B點(diǎn)移動(dòng)至B1點(diǎn)，當(dāng)前循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

2.1.4 VBA編程實(shí)現(xiàn)[3]

通過性包絡(luò)圖繪制流程圖如圖6所示。

圖6 通過性包絡(luò)圖繪制流程圖

2.2 實(shí)例分析

按照2.1節(jié)所述的過程，對(duì)圖2中底盤線吊具在下坡段區(qū)域做通過性分析。先將車組軌道中心線編輯成多段線，將車組吊具編程成4個(gè)塊：前車組、懸掛梁、后車組和吊具工件。啟動(dòng)VBA宏，按AutoCAD模型空間命令行提示，選取相應(yīng)的多段線、塊及懸掛點(diǎn)，并輸入節(jié)距300和數(shù)量100（注意：節(jié)距越小，生成的包絡(luò)圖越密集，雖然通過性分析的精度越高，但計(jì)算機(jī)運(yùn)算的時(shí)間也越長(zhǎng)）。參數(shù)輸入以后程序自動(dòng)運(yùn)行，最后在AutoCAD模型空間生成車組吊具下坡通過性包絡(luò)圖，如圖7所示。

分析結(jié)果：1）底盤吊具的坡段扶正軌布置合理，包絡(luò)圖中扶正軌軌跡線與實(shí)際設(shè)計(jì)扶正軌布置基本吻合，能保證車身下坡過程中保持水平狀態(tài)；2）空中的護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)合理，不與吊具或車身發(fā)生干涉。

3 結(jié)束語(yǔ)

VBA繼承了面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言VB的優(yōu)點(diǎn)，充分利用了Windows系統(tǒng)資源及可視化的編程環(huán)境，使其用于對(duì)AutoCAD的二次開發(fā)效率更高，并通過ActiveX Automation接口把AutoCAD和VBA緊密地鏈接在一起，ActiveX Automation技術(shù)的完全面向?qū)ο蠡幊痰奶攸c(diǎn)，使其VBA具備了強(qiáng)大的開發(fā)能力和簡(jiǎn)單易用的優(yōu)良特點(diǎn)。本軟件適用于各類空中輸送機(jī)和地面有軌導(dǎo)向輸送機(jī)，可以快速生成通過性包絡(luò)圖，幫助設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行準(zhǔn)確的通過性分析。

圖7 底盤線下坡段通過性包絡(luò)圖