基于VB A的输送机通过性研究及应用

陈 刚

（湖北迪迈威智能装备有限公司研发部，湖北 武汉430000）

0 引言

VBA是Microsoft公司开发的，该应用程序（如Word、Excel、Access、Powerpoint等）共享一种通用的自动化语言，具有高效、灵活且一致性跨越多种应用软件并且具有控制应用软件对象的能力。AutoCAD VBA允许Visual Basic环境与AutoCAD同时运行，并通过ActiveX Automation接口提供AutoCAD的编程控制。这样就把 AutoCAD、ActiveX Automation和VBA链接在一起，提供了一个功能非常强大的接口。它不仅能控制AutoCAD对象，也能向其他应用程序发送数据或从中检索数据。

ActiveX Automation是一套微软标准，该标准允许通过外显的对象由一个Windows应用程序控制另一个Windows应用程序，这也是面向对象编程技术的精髓所在。AutoCAD从R14开始增加了作为ActiveX Automation服务器应用程序的功能，使得许多面向对象编译语言和应用程序可以通过ActiveX与AutoCAD进行通信，并操纵AutoCAD的许多功能。ActiveX Automation技术将AutoCAD的各种功能封装在AutoCAD ActiveX对象中，供编程使用。ActiveX Automation技术的完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点，开发工具的选择也具有很大的灵活性[1]。

输送机包括空中悬挂输送机和地面输送机，本文所叙述的对象主要是必须做通过性分析的空中悬挂输送机，如空中摩擦线、普通悬链、推杆悬链等，以及台车类的地面输送机，如AGV（自动引导小车）、RGV（轨道引导台车）等。对直线运行的输送机做通过性分析不需要借助其他工具，直接观察并可以得出结论，但是在输送轨迹的弯段区域，需要通过作图法或者借助其他工具来进行通过性分析。本文提供了一种简洁便利的通过性分析方法，能对输送轨迹的弯段区域快速绘制通过性包络图，从而快速可靠地进行通过性分析。

1 输送机通过性分析的基本方法

通过性分析是指运动物体通过预定路径的能力，针对输送机而言，就是分析车组吊具（或台车）载着工件沿固定轨道运行时，是否与其他输送设备、工艺网架、安全护栏等发生干涉。目前，最常用的方法是绘制包络图，即运动物体在沿其轨道运行时，绘制出其所有瞬间位置的影像。通过观察包络图，便能直观判断输送机是否满足通过性要求。另外一种方法为通过动态模拟来观察，但由于软件功能的限制，很少被应用。

传统绘制包络图的方式，大多以手工操作Auto－CAD基本命令绘制包络图为主，工作量比较大，需要花费大量的时间，图形越密集可操作性越差，图形越稀疏准确度越差。因此，为更快速更准确地进行通过性分析，通过基于ActiveX技术的AutoCAD二次开发工具VBA编程来实现包络图的绘制，由于整个绘制过程是由计算机来绘制的，可以将包络图绘制的更密集一些，这样通过性分析的准确度越高，并且还可以记录吊具（或台车）上平衡轮（或者牵引销）中心点在每个影像上的坐标，通过连接这些点的曲线来拟合吊具（或台车）的扶正轨的形状。另外，还可以通过VBA编程实现输送机的动态模拟来进行通过性分析，这样更直观，但不能保存分析结果。

2 基于VB A的输送机通过性分析系统的实现

2.1 绘制包络图

在系统实现之前，首先必须对AutoCAD图形信息做一些简单的处理，方便系统获取AutoCAD图形信息，称之为前处理；然后，进行必要的人机交互处理，即让系统获取AutoCAD图形信息和输入相关参数；最后，通过几何结构分析进行必要的图形处理，得到所需要的图形。

2.1.1 前处理

首先，要将AutoCAD图形中输送机的输送路线绘制成一条多段线，多段线是由一系列直线和圆弧线组成的线形；然后，在AutoCAD模型空间中将通过性分析的对象（如吊具、工件等）编辑成块（block），如果分析对象中的部件在运行过程中有相对运动，则必须将这些部件单独编辑成块。所以，前处理之后的分析对象，可能是一个块，也可能是多个块。

本文中分析的是某汽车制造企业总装车间底盘输送线（见图1），该输送线采用空中摩擦线和悬挂输送链结合的方式，在底盘装配工艺段采用悬挂输送链输送，其他输送段采用空中摩擦线输送。由于装配工位的标高较低，所以空中摩擦线和悬挂输送链的转接段都处在输送线的垂直弯段上（上坡或下坡），而在吊具和工件在垂直弯段上运行时必须保证工件一直处于水平状态（见图2），这样要求设计一条扶正轨托住吊具，使得吊具内部部件在下坡过程中有相对位移。

图1 底盘输送线

2.1.2 人机交互处理

ActiveX对象模型中提供了多种提示用户输入的方法，包括 GetReal、GetPoint、GetEntity、GetString、GetKeyword和GetInteger等[2]，通过GetEntity方法可以获取输送轨迹线和车组吊具中的块，通过GetPoint方法可以获取各个块上的点的坐标（两个点确定块的位置），通过GetReal方法可以获取在AutoCAD命令行键入的包络图中影像的数量及节距等参数。

如图3底盘线车组吊具，由前车组2、悬挂梁3、后车组4和吊具6组成（其它不影响通过性分析的零部件忽略），在下坡运行过程中它们之间都有相对位移，因此在前处理时应将该车组吊具编程成4个不同的块。在人机交互输入时，每一个块都要用GetEntity方法利用鼠标从AutoCAD模型空间获取，而且每个块上有2个悬挂点，通过GetPoint方法获取，为各个块的初始位置点。

图3 底盘线车组吊具

2.1.3 技术方案分析

由于车组吊具在从直段到坡段的运行过程中，前车组、悬挂梁、后车组和吊具的相对位置是不断变化的，要找出它们位置变化的规律，通过程序计算其位置点的坐标，然后通过循环迭代的方法，得到包络图影像中所有部件的位置点。下面介绍一个循环过程中，车组吊具各部件的动作过程。

前车组的悬挂点始终沿输送轨迹运行，由函数AddArc（）得到以前悬挂点P1为圆心节距t为半径的圆，再由函数IntersectWith（）得到该圆与输送轨迹线的交点，靠近运行方向的交点为前车组第一个悬挂点新的位置坐标点P01，以P01为圆心，两悬挂点的间距R为半径作圆，再由函数IntersectWith（）得到该圆与输送轨迹线的交点，远离运行方向的交点为前车组第二个悬挂点新的位置坐标点P02，然后用函数move（）将前车组从P1点平移到P01点，用函数AngleFromXAxis（P01，P02）计算前车组倾斜角，用函数rotate（）将前车组以P01为旋转中心旋转到新的倾斜角上，如图4所示。

图2 底盘线下坡段立面图

图4 底盘线车组吊具简化图

后车组、悬挂梁的动作过程与前车组基本一样，不再赘述，不同的是，它们要以前车组为基准，保证移动后各个块之间的连接点的相对位置和间距不变。

吊具与其他部件的移动方式不一样，其悬挂点可以在悬挂梁的导槽内滑动，让它始终保持水平，只需找到其中一个悬挂点的新坐标，用函数move（）移动到新坐标即可，新的悬挂点坐标要通过三角几何分析求得，见图5吊具的悬挂点局部放大图。图中A、B为吊具悬挂点初始相对位置（可根据悬挂梁的新位置算出，为已知点），A1、B1为悬挂梁旋转偏移后吊具悬挂点的相对位置。现在需计算出A1或者B1的坐标值。

图5 吊具的悬挂点局部放大图

如图5所示有：A1B1=AB，BB1=AB-A1B1×sinα

其中，α为悬挂梁的倾斜角，由函数Angle－FromXAxis（P05，P06）得到；XB1为 B1点的 X 坐标；YB1为B1点的Y坐标；XB为B点的X坐标；YB为B点的Y坐标。

由上述公式计算可得到B1的位置坐标，用函数move（）将吊具从B点移动至B1点，当前循环结束，进入下一个循环。

2.1.4 VBA编程实现[3]

通过性包络图绘制流程图如图6所示。

图6 通过性包络图绘制流程图

2.2 实例分析

按照2.1节所述的过程，对图2中底盘线吊具在下坡段区域做通过性分析。先将车组轨道中心线编辑成多段线，将车组吊具编程成4个块：前车组、悬挂梁、后车组和吊具工件。启动VBA宏，按AutoCAD模型空间命令行提示，选取相应的多段线、块及悬挂点，并输入节距300和数量100（注意：节距越小，生成的包络图越密集，虽然通过性分析的精度越高，但计算机运算的时间也越长）。参数输入以后程序自动运行，最后在AutoCAD模型空间生成车组吊具下坡通过性包络图，如图7所示。

分析结果：1）底盘吊具的坡段扶正轨布置合理，包络图中扶正轨轨迹线与实际设计扶正轨布置基本吻合，能保证车身下坡过程中保持水平状态；2）空中的护网设计合理，不与吊具或车身发生干涉。

3 结束语

VBA继承了面向对象的编程语言VB的优点，充分利用了Windows系统资源及可视化的编程环境，使其用于对AutoCAD的二次开发效率更高，并通过ActiveX Automation接口把AutoCAD和VBA紧密地链接在一起，ActiveX Automation技术的完全面向对象化编程的特点，使其VBA具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点。本软件适用于各类空中输送机和地面有轨导向输送机，可以快速生成通过性包络图，帮助设计工程师进行准确的通过性分析。

图7 底盘线下坡段通过性包络图