AutoCAD二次開發在礦山設計的應用

梁爾祝 王 銳 劉 洋 趙 勝

（1.鞍鋼礦業爆破有限公司；2.東北大學）

AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）是Autodesk（歐特克）公司于1982年開發的自動計算機輔助設計軟件，發展至今，已被普遍應用于建筑、航空航天、機械、礦業等各個工程設計領域，已經成為不可或缺的輔助手段。AutoCAD以點、線、面為基本設計元素，結合旋轉、對稱、拉伸、標注等繪圖輔助功能，使之在常規的二維圖紙設計過程中表現十分良好。但在繪圖過程中，會存在許多的重復過程，如：礦山設計過程繪制坐標網、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二次開發對繪圖功能進行擴展，減少重復操作，以提高專業設計人員的繪圖效率。

AutoCAD應用十分廣泛，各個行業為了提高CAD的繪圖效率，都進行了不同程度的二次開發。彭秋萍［1］通過對AutoCAD進行二次開發，實現了批量畫點、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內置的開發語言，完成了批量生成大比例尺地形圖等內容，應用簡單方便，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AutoCAD進行二次開發，開發了測量誤差的預計系統，并實現了結果可視化的功能。陳爽等［4］使用VB編程語言，開發了邊坡穩定性分析程序，具有邊坡穩定性分析和潛在危險滑坡分析圖解功能。許婧等［5］基于Lisp程序語言對CAD原有的功能進行擴展，使CAD在U型渡槽截面設計中能夠實現自動設計、計算和制圖功能。王曉玲［6］使用Lisp程序語言編寫了六角螺栓的繪圖程序，實現了參數化繪圖功能，提高了繪圖效率。張明霞等［7］使用VBA腳本編程方法擴展CAD的功能，實現了快速生成船型線的程序。蔡漢明等［8］使用C#編程語言，開發了凸輪快速設計和繪制的功能，大大縮短了繪圖周期，提高了工作效率。

綜上所述，利用好CAD二次開發技術，可有效地擴展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，實現爆破礦巖量計算、繪制五四坐標系、大地坐標及五四坐標系相互轉化、展點（在五四坐標系中選取五四坐標點，輸出相應的大地坐標的坐標點）4個功能。

1 開發環境及配置

1.1 開發語言與環境平臺

當前AutoCAD的二次開發工具主要有VisualLisp、VBA、Object ARX和.NET Frameword 4.0API等。其中，VisualLisp與VBA使用較為簡單，特別是VBA，使用方便且開發速度較快，但其功能相比ObjectARX有所不足，尤其是對面向對象的功能支持不好。而ObjectARX基于VC平臺，在C++的支持下，其功能非常強大，可以很好地運用各種面向對象技術，但其缺點是開發速度比較慢，開發難度較高。

C#是一種簡單的、面向對象的編程語言。它使得程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft.NET Frameword 4.0平臺的應用程序，Microsoft.NET Frameword 4.0提供了一系列的工具和服務來最大程度地開發利用計算與通訊領域。由于C#面向對象的卓越設計，使它成為開發各類組件的理想之選，例如高級的商業對象和系統級的應用程序。使用簡單的C#語言結構，這些組件可以方便地轉化為XML網絡服務，從而使它們可以由任何語言在任何操作系統上通過Internet進行調用。

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

1.2 開發流程

以visual studio2015為開發平臺，開發環境為PC機的Windows系統，編譯生成二進制可執行文件。使用C#高級編程語言，具體開發流程如下。

（1）新建Visual C#類庫項目。

（2）添加引用。為了能夠實現CAD二次開發并啟動程序，需要添加調用dll文件，在引用管理器中添加2個必需的dll類文件，acdbmgd.dl（l用于在圖形文件中對對象操作）和acmgd.dl（l用于對AutoCAD應用程序操作）。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）等在需要時再添加。

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

（4）目標平臺。在項目屬性中的生成選項中選擇合適的目標平臺。

（5）加入命名空間。加入命名空間是為了調用其中的對象，來完成代碼的編寫。本研究實現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田水利設施建設資金，可以積極引導當地富裕農戶和企業進行水利工程的投資，在工程投入使用后按照一定的比例對投資者進行合理的利潤分配。水利設施的建設者、所有者以及受益者是一個密不可分的利益共同體，他們既是所有者又是勞動者，通過資金和勞動的貢獻量來確定分紅的比例。相關職能部門要制定嚴格的建設管理措施，明確各方的責任與義務，嚴格執行各項規章制度，積極指導經營管理，做好監督檢查工作，保證各項工作的順利開展。

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

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

public class Start

{

［CommandMethod（"crtpk"）］

public void CreatePaokong（）

{

//命令執行代碼

}

礦山設計插件整體開發流程見圖1。

2 主體功能設計與實現

通過CAD二次開發編寫用戶自定義的拓展程序，實現計算礦巖量、變換五四坐標系、變換大地坐標系、繪制坐標系、展點4個功能，見圖2。

2.1 計算礦巖量

通過獲取上下面積以及平均高差計算礦巖量，計算界面如圖3所示，通過鼠標單擊或框選獲取計算所需要的邊界點、標高信息，并確定礦巖種類，進行計算，計算公式如下。

式中，totalmine為所選區域礦石總質量；totalrock為巖石總量；areaa為所選區域的上面積；areab為所選區域的下面積；heigha為所選區域的上部標高平均值；heighb為所選區域的下部標高平均值；ratiomine為所選區域內礦石占比；ratiorock為所選區域內巖石占比；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）計算出的爆破礦巖量，結果如圖4所示。

2.2 繪制五四坐標系

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

2.3 五四坐標系與大地坐標系相互轉換

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

式中，x為五四坐標中的橫坐標值；X為大地坐標中的橫坐標值；y為五四坐標中的縱坐標值；Y為大地坐標中的縱坐標值；originx為設定的原點橫坐標值；originy為設定的原點縱坐標值；α=72.284°。

五四坐標系與大地坐標系相對關系如圖5所示。

2.4 坐標展點

在礦山制圖過程中，局部點坐標需要由五四坐標系轉化為大地坐標系，即為坐標展點。本方案中可以通過式（3）、式（4）進行計算，在CAD的命令欄中顯示轉化后的坐標，完成坐標展點。

3 結 語

使用C#編程語言，基于.NET Frameword 4.0框架，結合礦山設計的需求，完成了爆破礦巖量計算、繪制五四坐標系、五四坐標系與大地坐標系的相互轉化、展點功能，使AutoCAD在礦山設計方面更簡潔、方便、快速，大大提高了設計的效率。