楊　平 黃　?。ㄖ袊?guó)電子科技集團(tuán)第三十研究所，四川，成都，610041）

?

基于DWG DirectX的電子產(chǎn)品圖樣結(jié)構(gòu)關(guān)系輕量化構(gòu)建方法研究

楊平 黃巍
（中國(guó)電子科技集團(tuán)第三十研究所，四川，成都，610041）

摘要：為便于樣機(jī)研發(fā)階段顯示產(chǎn)品圖樣結(jié)構(gòu)關(guān)系，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品零部件信息，提高對(duì)圖樣裝配欄與明細(xì)欄信息的審核效率，利用VC 2008平臺(tái)與DWGdirectX開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了在非AutoCAD環(huán)境下的圖樣信息提取。利用嵌套循環(huán)比對(duì)算法深度遍歷圖樣信息集合，并構(gòu)建圖樣之間的裝配映射關(guān)系。利用MFC控件直觀顯示圖樣結(jié)構(gòu)關(guān)系與BOM表信息，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與核對(duì)產(chǎn)品零部件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)缺漏圖樣提醒。在檢入PDM系統(tǒng)前，有效降低了圖樣BOM信息的錯(cuò)誤發(fā)生率，并最終生成符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品清單。

關(guān)鍵詞：圖樣結(jié)構(gòu)樹 DWGdirectX動(dòng)態(tài)鏈接庫 信息提取 遞歸算法

0　引言

電子產(chǎn)品的圖檔文件依據(jù)構(gòu)成要素可分為結(jié)構(gòu)零部件圖表、印制板板卡圖表和機(jī)內(nèi)外通信互聯(lián)線纜圖表等，其圖樣關(guān)系構(gòu)成較為復(fù)雜，如大型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與新型互聯(lián)網(wǎng)控制器等。其設(shè)備表現(xiàn)出功能更加密集化、融合度更高的特點(diǎn)［1］，同時(shí)對(duì)處于樣機(jī)研制階段中圖樣模型的完整性與正確性提出了更高的要求。要滿足產(chǎn)品完整性與正確性，就需要構(gòu)建清晰的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹關(guān)系。目前商用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）采用自頂向下方式構(gòu)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹關(guān)系，而在產(chǎn)品樣機(jī)研制階段往往缺乏設(shè)備頂層裝配圖表，因此商用PDM系統(tǒng)很難全面、清晰地反映出樣機(jī)階段產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹關(guān)系。

電子通信產(chǎn)品的BOM信息是產(chǎn)品的核心組織，其中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹與零部件數(shù)量信息是檢驗(yàn)產(chǎn)品完整性的重要信息。這些信息來源于產(chǎn)品的每一張?jiān)O(shè)計(jì)圖樣。如何高效的讀取產(chǎn)品BOM信息，檢驗(yàn)產(chǎn)品零部件圖樣的正確性與齊套性，不僅是設(shè)計(jì)者同時(shí)也是產(chǎn)品信息管理者所關(guān)心的問題。目前Autodesk公司的DWG格式文件是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息存儲(chǔ)文件［2］。批量讀取DWG格式圖樣信息方法較為多樣，例如，仇巍基于ObjectARX利用單元化信息匹配的方式提取圖樣信息［3］，董玉德等利用明細(xì)表坐標(biāo)比對(duì)方式識(shí)別圖樣明細(xì)欄信息并提取［4］，此兩種方法都無法完全擺脫AutoCAD環(huán)境，因此存在耗用計(jì)算機(jī)資源較多，提取速度慢的問題。黃維豐和李橋梁等利用ODT技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)DWG格式圖樣直接讀?。?］，但只能提取2004版本之前的圖樣文件。本文基于Open Design Alliance開發(fā)的DWGDirectX的ActiveX控件［6］，脫離AutoCAD環(huán)境，直接讀取DWG文件，提取所需圖樣BOM信息，采用自底向上的方式構(gòu)建圖樣結(jié)構(gòu)樹與零部件統(tǒng)計(jì)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖樣BOM信息的集中統(tǒng)計(jì)、檢查、核對(duì)與缺漏提醒。

1　圖樣信息提取方法

1.1 DWG圖樣格式分析

DWG文件主要由表段（TABLE）、實(shí)體段（ENTITY）、塊段（BLOCK）和文件頭（HEADER）等組合而成，文件以二進(jìn)制方式書寫，用于存儲(chǔ)AutoCAD圖形文件。

其中DWG文件的版本號(hào)與各段中的起始地址、圖形因子以及DWG整參數(shù)等記錄于DWG的頭文件中。因AutoCAD版本的差異，帶來DWG文件會(huì)有些許細(xì)微差別。

圖塊由多個(gè)不同類型的實(shí)體組成，同時(shí)每個(gè)圖塊對(duì)應(yīng)屬于自己的索引用于區(qū)別不同的圖塊，這些索引組成了包含塊名、塊長(zhǎng)度、標(biāo)志字和結(jié)束標(biāo)志的塊表。

實(shí)體段用于記錄AutoCAD中稱之為實(shí)體的圖元數(shù)據(jù)。這些圖元是指直線、點(diǎn)、圓、弧、文字、多義線、軌跡線和插入塊等。塊段用于記錄組成DWG文件每個(gè)塊的顏色、線型和插入基點(diǎn)等實(shí)體信息。由每個(gè)塊所對(duì)應(yīng)的實(shí)體表組成。表段在DWG文件中存儲(chǔ)在實(shí)體段之后，實(shí)際上它是由塊表、層表、字型表、線型表、視圖表順序組成的。層表由描述每個(gè)圖層的表記錄依次組成，表記錄包括以下內(nèi)容：層狀態(tài)標(biāo)志、層名、層顏色、層線型。

文件中一些重要索引信息的副本被存放于應(yīng)急頭部之中。

1.2 基于DWGDirectX讀取原理

DWGDirectX通過API函數(shù)提供對(duì)DWG或DXF文件的內(nèi)容的讀寫通道。DWGDirectX提供的接口中含有許多類型的對(duì)象，這些對(duì)象是以一種層次化的方式來組織的。DWGDirectX描述的DWG文件對(duì)象模型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　DWG文件結(jié)構(gòu)圖

讀取圖樣的核心機(jī)制在于將Autodesk公司加密的二進(jìn)制圖樣文件轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)自定義的模型文件，DWGDirectX組織數(shù)據(jù)的方式與ObjectARX非常相似，包括線型（LineType）、形文件（shapeFile）、圖塊（Bloek）、圖層（Layer）、視口（ViewPort）、標(biāo)注樣式（Dimstyle）、視圖（View）、注冊(cè)應(yīng)用程序（RegApp）和用戶坐標(biāo)系（ues）等9個(gè)容器表，以及Modelspace（模型空間）和PaperSPace（圖樣空間）兩種基本類型的塊表。

OdaHostApp類表示整個(gè)應(yīng)用程序，OdaHostApp的對(duì)象中定義了相關(guān)面向?qū)ο蟮慕涌?，用于處理?yīng)用程序。利用其Application屬性來操作主應(yīng)用程序。AcadApplication類的對(duì)象負(fù)責(zé)控制整個(gè)應(yīng)用程序的各個(gè)屬性和應(yīng)用程序?qū)用娴姆椒āＫ袘?yīng)用程序?qū)用娴囊恍┕ぷ鞫际怯伤瓿傻?，而且各個(gè)其他對(duì)象也是通過AcadApplication來與操作系統(tǒng)等外界的環(huán)境進(jìn)行交互。但AcadApplication類的對(duì)象只能通過OdaHostApp對(duì)象的Application屬性獲得。

AcadDocument對(duì)象的Documents屬性返回一個(gè)AcadDocument對(duì)象集合，其中每個(gè)AcadDocument對(duì)象都代表一張圖樣。每張圖樣都有自己對(duì)應(yīng)的模型空間，所以對(duì)應(yīng)在內(nèi)存中就會(huì)有一個(gè)AcadModelSpace集合。在DWG格式的圖樣文件中的點(diǎn)、線、文字、圓和圓弧等元素，都是以對(duì)應(yīng)的實(shí)體形式存儲(chǔ)在模型空間或圖樣空間中。每個(gè)實(shí)體都有一個(gè)索引，在模型空間中通過該索引我們可以找到該實(shí)體。

因工程圖樣格式相對(duì)固定，因此可利用圖樣中的“塊”特性，預(yù)先定制不同圖幅中標(biāo)題欄與明細(xì)欄的屬性名稱與屬性值。在圖樣提取過程中，重點(diǎn)對(duì)圖樣中的“塊”屬性值進(jìn)行比對(duì)與提取，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖樣標(biāo)題欄與明細(xì)欄信息提取。

1.3 提取過程與實(shí)現(xiàn)代碼

在進(jìn)行軟件開發(fā)之前需要先引入動(dòng)態(tài)鏈接庫的接口文件，即要復(fù)制DWGDirectX軟件包中的DWGDireetX. tlb、OdaToolkit.h和OdaX.h等文件到所編程序的目錄中，再將其頭文件引入至程序中，代碼如下：

#inelude”O(jiān)daToolkit.h” ；

#imPort’’DWGdirectX.tlb’’；

這樣就完成了引入工作，同時(shí)還要定義一些操作DWG文件實(shí)例的變量：

IOdaHostAPP*m_iHost；

IAcadAPPlication*m_iAPPlieation；

IAeadDoeument *m_iCurrentDoc；

因以上所引用變量需要遵從COM規(guī)范，所以在引用時(shí)需要增加計(jì)數(shù)，同時(shí)在完成引用之后需要釋放變量，利用Release（）函數(shù)完成釋放。

另外在程序開頭需要引入接口變量，利用COM中的智能指針實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的引入：

CComPtrPUnk；

C C o m Q I P t rPNeWEnum；

C C o m Q I P t rPEnt；

CComQIPtrPText：

CComQIPtrPLine：

在圖樣信息提取之前，先對(duì)圖樣進(jìn)行模板預(yù)定義，將標(biāo)題欄和明細(xì)欄定義為屬性塊，利用DWGdirectX動(dòng)態(tài)鏈接庫，找到圖樣中相應(yīng)的塊名，依據(jù)屬性標(biāo)簽中的名稱進(jìn)行比對(duì)，便可有針對(duì)性的提取明細(xì)欄、裝配欄和標(biāo)題欄中的數(shù)據(jù)，如圖號(hào)、名稱和數(shù)量等。相關(guān)實(shí)現(xiàn)代碼如下：

void LoadDwg（CString FileName，int flag）

｛

CoInitialize（NULL）；

HRESULT hr；

IClassFactory *pCF； //處理整個(gè)類的對(duì)象

CoGetClassObject（__uuidof（OdaHostApp），CLSCTX_INPROC_SERVER，NULL，IID_IClassFactory，（void **）&pCF）；//找到接口

hr=pCF->CreateInstance（NULL，IID_ IOdaHostApp，（void **）&m_iHost）；

//創(chuàng)建新的非初始化接口對(duì)象

if （CLASS_E_NOTLICENSED == hr）

｛

IClassFactory2 *pFactory；

h r=p C F->Q u e r y I n t e r f a c e（I I D_ IClassFactory2，（void **）&pFactory）；

if （S_OK == hr）

｛

hr = pFactory->CreateInstanceLic（NULL，NULL，IID_IOdaHostApp，（BSTR）_bstr_t（"some key"）， （void **）&m_iHost）；

pFactory->Release（）；

｝

｝

pCF->Release（）；

if （S_OK ！= hr）

return；

hr=m_iHost->get_Application（&m_ iApplication）； //獲得程序應(yīng)用

if （S_OK ！= hr）

｛

m_iHost->Release（）； //程序初始化

m_iHost = NULL；

return ；

｝

BindSink（）；

IAcadDocuments* pDocuments； //定義操作圖樣指針

IAcadDatabase* pDb；

_variant_t vPassword；

h r=m_i A p p l i c a t i o n->g e t_ Documents（&pDocuments）； //獲得圖樣集合

if （S_OK == hr）

｛

vPassword.vt = VT_ERROR；

h r=p D o c u m e n t s->O p e n（F i l e N a m e. AllocSysString（）， _variant_t（true）， vPassword， &m_ pCurrentDoc）；//打開單個(gè)圖樣并，獲取

if （S_OK == hr）

｛

hr = m_pCurrentDoc->get_Database（&pDb）；//獲取圖樣數(shù)據(jù)信息

if （S_OK == hr）

｛

if（flag==0） //比對(duì)塊名稱

ReadTitle（pDb）； //讀標(biāo)題欄

if（flag==1） //比對(duì)塊名稱

ReadMxb（pDb）； //讀明細(xì)欄

pDb->Release（）；

｝

｝

pDocuments->Release（）；

｝

m_iApplication->Quit（）；

m_iApplication->Release（）；

m_iApplication = NULL； //釋放程序

UnBindSink（）；

m_iHost->Release（）；

m_iHost = NULL； //釋放句柄CoUninitialize（）；

｝

2　圖樣結(jié)構(gòu)關(guān)系關(guān)鍵算法

2.1 圖樣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型

將提取到的圖樣明細(xì)信息存入到一個(gè)名為ProduceData的嵌套結(jié)構(gòu)體數(shù)組中，該數(shù)組中每一個(gè)元素代表一張圖樣的信息，該圖樣的名稱和圖號(hào)信息記入標(biāo)題欄結(jié)構(gòu)，它的各個(gè)子部件的名稱、圖號(hào)和裝入數(shù)量等信息記入嵌套的明細(xì)欄結(jié)構(gòu)數(shù)組中。該結(jié)構(gòu)數(shù)組在文檔類中定義，它完整記錄了組成產(chǎn)品的所有零部件的信息，作為構(gòu)建圖樣結(jié)構(gòu)樹與零部件信息統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下。

struct ProduceData

｛

CString filename； //文件名

CString head-flag； //頭標(biāo)示參數(shù)

CString tail； //尾部索引參數(shù)

struct Title // 標(biāo)題欄結(jié)構(gòu)體

｛

CString name； //名稱

CString code； //圖號(hào)

｝Title_info；

struct List //明細(xì)欄結(jié)構(gòu)體

｛

CString name； //名稱

CString code； //圖號(hào)

CString number； //裝入數(shù)量

｝List_info［］；

｝DWG_info［］；

2.2 圖樣之間關(guān)聯(lián)特點(diǎn)與關(guān)系構(gòu)建

反映設(shè)備齊套性的設(shè)計(jì)文件主要由零件、部件、整件、關(guān)重件、外購件和輔助表格文件等組成。文件之間利用引用于裝配形成映射關(guān)系，具有網(wǎng)狀模型的特征。依據(jù)有無引用關(guān)系，整機(jī)圖樣又可分為零件圖與裝配圖。其中零件圖中只存在標(biāo)題欄，用于記錄零件圖號(hào)、數(shù)量和名稱等信息，零件圖中無裝配關(guān)系信息，所以不能向下構(gòu)建子節(jié)點(diǎn)，是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的終端節(jié)點(diǎn)。裝配圖中即包含標(biāo)題欄也包含裝配欄，其中裝配欄中記錄了子節(jié)點(diǎn)的圖號(hào)、名稱及數(shù)量信息，可依次向下構(gòu)建結(jié)構(gòu)樹子節(jié)點(diǎn)。

建立裝配圖樣與零件圖樣之間的裝配映射關(guān)系是構(gòu)建結(jié)構(gòu)樹的關(guān)鍵。由于圖樣信息欄中圖號(hào)的唯一性，因此可利用圖號(hào)構(gòu)建圖樣文件之間映射關(guān)系。由于無法預(yù)先判定頂層總裝圖圖號(hào)，即不能實(shí)現(xiàn)自頂向下構(gòu)建圖樣結(jié)構(gòu)關(guān)系。因此僅將圖樣集合區(qū)分為“裝配圖”與“零件圖”兩級(jí)，利用結(jié)構(gòu)體數(shù)組ProduceData中的code記錄圖號(hào)，head-flag作為裝配關(guān)系判斷，tail作為子集圖樣的索引，采用自底向上的方式構(gòu)建圖樣之間的網(wǎng)狀關(guān)系。方法如下：

（1）將所讀的圖樣信息寫入結(jié)構(gòu)體數(shù)組DWG_info［］中，且讀入的每一張圖樣對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)體數(shù)組DWG_info［i］中唯一的序號(hào)i，如圖樣為裝配圖，則明細(xì)欄中的圖號(hào)也對(duì)應(yīng)此數(shù)組DWG_info［i］.List_info［k］中唯一的序號(hào)K。

（2）開始嵌套循環(huán)對(duì)比圖樣集合DWG_info［］中的code圖號(hào)信息，如果DWG_info［i］.code值與DWG_info［j］. List_info［k］.code值相同，則利用尾部變量tail記錄被裝入圖樣的索引號(hào)，即將DWG_info［j］.List_info［k］.tail值記錄為i，并將被裝入圖樣的頭標(biāo)示變量值記錄為“done”表示此圖樣與其他圖樣存在裝配關(guān)系。

（3）嵌套循環(huán)完成后圖樣之間的映射關(guān)系便記錄在結(jié)構(gòu)體數(shù)組中的tail變量中。在構(gòu)建結(jié)構(gòu)樹時(shí)先判斷ProduceData中的head-flag值是否為空，如果為空則說明本張圖樣不會(huì)裝入其他圖樣中，可作為結(jié)構(gòu)樹的根節(jié)點(diǎn)，利用tail索引值可直接找到子節(jié)點(diǎn)的圖樣序號(hào)并讀取其中信息，而對(duì)于tail值為null的裝配圖樣，則說明圖樣集合中缺少對(duì)應(yīng)此裝配圖號(hào)的零件圖樣，可進(jìn)行圖樣缺漏提醒。

2.3 建立圖樣信息結(jié)構(gòu)樹

由于所檢入圖樣可能存在多個(gè)總裝圖，即存在多個(gè)根節(jié)點(diǎn)，因此首先在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中找到無裝配關(guān)系的ProduceData結(jié)構(gòu)體數(shù)組。由上一節(jié)中對(duì)無裝配關(guān)系的ProduceData的head-flag參數(shù)標(biāo)記為null，因此只需循環(huán)比較便可找到根節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體ProduceData編號(hào)。根據(jù)之前所建立的圖樣裝配映射關(guān)系，在找到根節(jié)點(diǎn)后便可依照深度優(yōu)先策略，即先子后兄的方式從根節(jié)點(diǎn)開始建立結(jié)構(gòu)樹視圖關(guān)系，步驟如下：

（1）插入結(jié)構(gòu)樹根節(jié)點(diǎn)。

（2）如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)有子節(jié)點(diǎn)（含裝配關(guān)系），用子節(jié)點(diǎn)變量替換，循環(huán)調(diào)用“構(gòu)建結(jié)構(gòu)樹”遞歸函數(shù)，轉(zhuǎn)步驟（1）。

（3）若該節(jié)點(diǎn)無子節(jié)點(diǎn)（無裝配關(guān)系），返回。

具體代碼如下：

ConstructTree（code，item）

｛

FatherItem=Insert（code，item）； //插入節(jié)點(diǎn)

If（HaveChild（code）） //存在子節(jié)點(diǎn)情況

｛

For（i=0；i

｛

ConstructTree（childnode［i］，F(xiàn)atherItem） ；

//替換變量遞歸循環(huán)

｝

｝

Return；

｝

3　實(shí)例應(yīng)用

以構(gòu)建圖樣信息結(jié)構(gòu)樹與圖樣BOM信息統(tǒng)計(jì)顯示為目的，利用以上所介紹算法，實(shí)現(xiàn)批量讀取DWG格式圖樣文件信息，并同步構(gòu)建圖樣間關(guān)系。利用樹控件構(gòu)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計(jì)圖樣數(shù)量，并利用list控件顯示圖樣信息，實(shí)現(xiàn)圖樣結(jié)構(gòu)樹缺損信息提醒，最終將統(tǒng)計(jì)信息以excel格式導(dǎo)出，生成產(chǎn)品零部件統(tǒng)計(jì)清單。圖樣結(jié)構(gòu)樹與產(chǎn)品零部件信息統(tǒng)計(jì)工具軟件如圖2與圖3所示。

4　結(jié)論

本文重點(diǎn)介紹了基于DWGDirectX庫技術(shù)的圖樣信息提取方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖樣標(biāo)題欄與明細(xì)欄內(nèi)容的快速讀取，并以此為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提出了構(gòu)建圖樣之間裝配映射關(guān)系的方法。

針對(duì)樣機(jī)研制階段圖樣的管理要求，以快速采集圖樣信息，構(gòu)建圖樣結(jié)構(gòu)樹與零部件數(shù)量統(tǒng)計(jì)為目標(biāo)，利用DWGDirectX庫與VC++工具編制應(yīng)用程序，讀取圖樣信息，并采用自底向上的方式構(gòu)建圖樣結(jié)構(gòu)樹與輸出符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的零部件統(tǒng)計(jì)清單，實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)階段圖樣信息的集中可視化管理與圖樣BOM信息高效糾錯(cuò)核對(duì)。

圖2　圖樣結(jié)構(gòu)樹構(gòu)建

圖3　圖樣結(jié)構(gòu)樹軟件應(yīng)用

參考文獻(xiàn)：

［1］ 董愛先，王學(xué)軍. 第5代移動(dòng)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)［J］.通信技術(shù)，2014，47（03）： 235-240.

［2］ Leong K K， Yu Kai Ming. Product data allocation or distributed product data management system ［J］.Computers in Industry，2002，（47）：289-298

［3］ 仇巍，刑建國(guó). 基于ObjectARX提取AutoCAD中任意格式表格信息［J］.青島大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，02（06）： 49-52.

［4］ 董玉德，劉孫. 面向工程圖樣離線式表格信息提取與識(shí)別方法研究［J］.工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2009，01：17-25

［5］ 黃維豐，李橋梁，吳洪濤.基于OpenDWG Toolkit 訪問AutoCAD DWG圖形文件［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2003，01：69-72.

［6］ Open Design Specifi cation for .dwg fi les Version 5.2

楊平（1968—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)檐娪秒娮友b備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

黃巍（1982—），男，工程師，主要研究方向?yàn)檐娪秒娮友b備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

收稿日期：2016年5月6日