В мире существует множество систем автоматизированного проектирования, каждая со своими преимуществами и недостатками. В зависимости от сферы их применения все эти САПР можно условно разделить на группы. Одни системы более пригодны для машиностроения, кораблестроения и других технических областей, возможности других оптимальны для выполнения работ в геодезии, картографии, гидрографии: С учетом всего разнообразия возможных применений к САПР предъявляется целый ряд требований: прежде всего это удобный пользовательский интерфейс, качественная графика и наличие средств программирования для решения специализированных задач.

Особого внимания среди CAD-систем заслуживает программный комплекс AutoCAD. Эта система автоматизированного проектирования не только предоставляет пользователю удобный графический интерфейс и обеспечивает получение высококачественной графики, но и располагает широким набором инструментов программирования. Пользователь может модифицировать графический интерфейс AutoCAD, расширять функциональные возможности, добавлять новые команды. Гибкую систему программирования мы бы и назвали главным преимуществом AutoCAD. Практически все операции, выполняемые в среде AutoCAD, можно реализовать программно — для этого в системе предусмотрены средства создания сценариев и возможность использования языков программирования.

К средствам программирования AutoCAD относятся такие языки, как Visual C++, AutoLisp, Visual Basic for Application (VBA), ARX, DCL. Будучи частью AutoCAD, AutoLisp позволяет оперировать переменными различных типов и передавать их значения командам AutoCAD при вводе данных. При ответах на запросы команд AutoCAD существует возможность использовать выражения АutоL_sр, в которых могут выполняться различные арифметические и условные операции над числовыми значениями и значениями определенных переменных.

Помимо средств выполнения различных расчетов, AutoLisp содержит функции и средства, которые предоставляют доступ к графической базе данных текущего чертежа AutoCAD. Кроме того, AutoLisp позволяет управлять графическим редактором AutoCAD и обращаться к собственным командам системы. Благодаря возможностям программ АutоL_sр создаются функции, настроенные на конкретную область применения. Эти функции включают запросы к пользователю (диалоги), возможность выбора по условию из нескольких вариантов или использования нескольких значений по умолчанию. Хотя макроопределения, созданные при написании меню AutoCAD, могут быть довольно сложными, при отсутствии АutоL_sр они остаются всего лишь комбинациями стандартных команд системы. Включив же в меню функций макроопределения АutоL_sр, вы превращаете меню AutoCAD в интеллектуальное средство автоматизации проектирования.

Коротко перечислим возможности, которые обеспечивает AutoLisp:

  • использование переменных и выражений при ответах на запросы команд AutoCAD;
  • чтение и создание внешних файлов (таким образом осуществляется обмен информацией с внешними программами, которые можно запускать из AutoCAD);
  • создание различных функций и новых команд AutoCAD, что обеспечивает настройку и расширение графических возможностей системы;
  • программный доступ (чтение и редактирование) к данным, которые относятся к объектам проектирования, а также к таблицам AutoCAD, содержащим информацию о блоках, слоях, видах, стилях и типах линий;
  • программное управление графическим экраном AutoCAD, а также вводом/выводом из различных устройств.

Заметим, что AutoLisp может использоваться для автоматизации проектирования почти в любой области народного хозяйства: от машино- и кораблестростроения до строительства, геодезии и картографии.

На AutoLisp не составляет большого труда написать программу для отрисовки детали любой сложности. А поскольку AutoLisp представляет собой язык создания интеллектуальных систем и располагает широким набором математических функций, он подходит для выполнения сложных математических расчетов с последующей передачей результатов в среду AutoCAD.

Приведем лишь один из примеров использования возможностей этого языка. В гидрографии для позиционирования судна используется стадиометрическая сетка. Если создавать ее вручную, это потребует нескольких дней, а созданная на AutoLisp программа выполняет все построения в течение считанных секунд (рис. 1).

В то же время у AutoLisp, одного из старейших языков AutoCAD, есть и серьезный недостаток — он является языком создания скриптов, командных и пакетных файлов, не позволяющим создавать программы с графическим интерфейсом, программы для обмена данными с внешними устройствами и другие решения, предназначенные для взаимодействия с системными функциями операционной системы.

Рис. 1. Пример расчета стадиометрической сетки для позиционирования судна Рис. 1. Пример расчета стадиометрической сетки для позиционирования судна

При создании на АutоL_sр довольно сложных программ не всегда удается сделать наглядным и удобным ввод информации через командную строку. Диалог с программой можно усовершенствовать, используя язык программирования DCL (Dialog Control Language), который предоставляет графические меню, средства редактирования атрибутов и диалоговых окон. При совместном использовании с комплексом команд АutоL_sр этот язык обеспечивает возможность вызова и управления диалогом из Lisp-программы. Все это значительно расширяет возможности адаптации AutoCAD под конкретные прикладные задачи. Язык DCL позволяет влиять на способ вывода окна, а также на его состав: кнопки, списки, шкалы и т. д. Ограничения на размер и местоположение окна заданы правилами конструирования диалоговых окон. Расположение элементов окна напоминает расположение абзацев в форматированном тексте, поэтому нет необходимости задавать точные координаты фрагментов окон. Диалоговое окно из меню AutoCAD вызывается через функцию АutоL_sр, которая руководит диалогом.

Таким образом, использование этих двух языков программирования позволяет создавать довольно сложные системы автоматизированного проектирования на базе программного комплекса AutoCAD.

Одним из наиболее современных языков программирования под AutoCAD является язык VBA (Visual Basic for Application), который взаимодействует с AutoCAD через интерфейс ActiveХ Automation. В плане расширения возможностей AutoCAD этот язык существенно превосходит возможности AutoLisp. Через интерфейс ActiveХ Automation он получает доступ ко всем элементам среды AutoCAD, всем переменным и командам, благодаря чему можно без больших усилий модифицировать пользовательский графический интерфейс (изменять меню, линейки инструментов, графическое окружение, добавлять новые команды, работать с графической базой данных AutoCAD: слоями, блоками, вьюпортами, стилями отображения текста, линий, заливок).

Язык VBA имеет собственный набор переменных и развитую систему инструментов для выполнения математических, логических и системных операций. Это позволяет не только создавать программы осуществления сложных математических расчетов, модификации баз данных AutoCAD, автоматизации процессов черчения, но и использовать VBA при написании более сложных программ, связанных с системными событиями. Например, с помощью VBA несложно создать программы взаимодействия с системными командами Windows, а также с другими программами (Word, Excel, Access и др.). К достоинствам этого языка следует отнести и наличие разнообразных инструментов для взаимодействия с различными базами данных (Access, dBase, Paradox, Oracle, FoxPro).

Упомянутые возможности программирования на языке VBA позволяют создавать сложные системы автоматизации проектирования и подготовки конструкторской документации в режиме реального времени. В подтверждение достаточно упомянуть существующие системы для разработки электрических схем с автоматической вставкой электронных компонентов и последующим внесением информации о компонентах и всей электронной схеме в базы данных. По завершении разработки электронной схемы пользователь может получить в Excel или Access полную спецификацию использованных компонентов.

Таким образом VBA объединяет в себе функциональные возможности AutoLisp и DCL, дополнительно предлагая инструменты взаимодействия с программной средой Windows и прикладными программами различных фирм-разработчиков, которые поддерживают технологию ActiveХ Automation.

Продолжим наш обзор рассмотрением ObjectARX — объектно-ориентированного расширения программной среды AutoCAD. Используя язык программирования Visual C++ и библиотеки языка C++, ObjectARX позволяет разрабатывать программы, расширять классы AutoCAD и протоколы, а также создавать новые команды, которые работают аналогично командам, встроенным в AutoCAD.

Программы ObjectARX являются динамическими библиотеками (DLL), которые разделяют адресное пространство AutoCAD и выполняют прямые обращения к ядру AutoCAD. Это обеспечивает возможность создания новых примитивов, которые ведут себя как обычные примитивы AutoCAD (точки, линии, круги и т. д.).

ObjectARX открывает прямой доступ к базам данных AutoCAD, графической системе и всей системе команд. Следовательно, появляется возможность разрабатывать программы для взаимодействия со средой проектирования, создавать любые графические интерфейсы пользователя, обращаясь к библиотеке MFC, создавать программы с многооконными интерфейсами, формировать собственные классы и протоколы взаимодействия, взаимодействовать с другими программными средами и внешними устройствами.

Таким образом, ObjectARX позволяет создавать программы любой сложности. По функциональным возможностям он в несколько раз превосходит AutoLisp, DCL и VBA. Этот язык программирования позволяет написать и простой скрипт, и инструменты перепрограммирования ядра AutoCAD, а также взаимодействия с внешними устройствами. На ObjectARX и Visual C++ написаны Autodesk Mechanical Desktop, Autodesk Land Desktop, Autodesk Map, Autodesk Civil Design и многие другие приложения к AutoCAD.

В качестве примера рассмотрим нашу разработку DeltaProject, которая является надстройкой над Autodesk Mechanical Desktop 6.0 и предназначена для выполнения полного цикла работ по обработке гидрографических данных. Система DeltaProject состоит из трех основных частей:

  • DeltaPoints — модуль, предназначенный для обработки сырых промерных данных (рис. 2).
  • DeltaViewer — модуль для формирования и просмотра эхограмм (рис. 3).
  • DeltaSurface — модуль для представления промерных данных в виде поверхности (рис. 4).
Рис. 2. Рабочее окно модуля обработки сырых промерных данных Рис. 2. Рабочее окно модуля обработки сырых промерных данных
Рис. 3. Модуль для формирования и просмотра эхограмм Рис. 3. Модуль для формирования и просмотра эхограмм
Рис. 4. Модуль для представления промерных данных в виде поверхности Рис. 4. Модуль для представления промерных данных в виде поверхности

Поскольку эта программа представляет собой надстройку над Autodesk Mechanical Desktop, она располагает всеми средствами редактирования и представления данных AutoCAD. Это дает нам возможность применять распределение данных по слоям, использовать вьюпорты и виды для коррекции обзора. Применяя встроенные в DeltaProject команды экспорта, пользователь может представлять данные в текстовом или векторном виде, а также передавать их в другие программы.

Программа обеспечивает не только начальную обработку промерных данных, но и получение конечного результата — 3D-поверхности, которая может быть использована для получения трехмерной цифровой карты. Разработка с успехом прошла испытания на предприятии «Дельта-Лоцман».

Всё сказанное позволяет сделать следующие выводы:

  1. Используя современные языки программирования, можно существенно дополнить возможности базового программного обеспечения.
  2. Четкое представление о возможностях каждого из языков позволяет оптимизировать процесс создания прикладных программ.
  3. Каждый из языков наилучшим образом соответствует вполне определенным задачам:
    • AutoLisp — автоматизация процесса подготовки проектирования, создание новых команд, получение и сохранение информации по текущему чертежу, создание скриптов и изменение информации в текущем файле;
    • VBA — изменение и дополнение графического интерфейса пользователя, создание новых команд, объединение Windows-программ и AutoCAD в единый комплекс;
    • ObjectARX — дополнение AutoCAD новыми объектами, классами, протоколами, методами и механизмами обработки информации; установление связи AutoCAD с различными системными событиями и внешними устройствами.

При разработке программы следует учитывать два важных фактора. Первый — необходимость быстрого написания программного кода, второй — быстродействие создаваемой программы. Если более существенным представляется первый фактор, можно и нужно использовать совместный подход к написанию: параллельно задействовать все языки, упомянутые выше, и получить комплексный код программы. При этом используется определенный язык программирования, который позволяет выполнить задачу наиболее удобно и быстро. Если же преобладают соображения быстродействия, следует отдать безусловное предпочтение языкам C++, ARX и Assembler.

AutoCAD с его широким набором инструментов программирования исключительно перспективен в плане расширения функциональных возможностей. Рассмотренные языки программирования позволяют модифицировать этот программный комплекс, приспособив его возможности к решению специфических задач в любой области.

  1. Ю. А. Кречко. AutoCAD: программирование и адаптация. — М., Диалог-МИФИ, 1995.
  2. М. И Кнеллер. AutoCAD. Полезные рецепты. — М., Радио и связь, 1994.
  3. Д. Джамп. AutoCAD. Программирование. — М., Радио и связь, 1992.
  4. ObjectARX Developer`s Guide. — Autodesk, 1999.
  5. Mechanical Application Programming Interface (API) Developer`s Guide. — Autodesk, 2001.
  6. Материалы сайта www.autodesk.com.