VBA二次开发AutoCAD技术在桥梁工程中的应用

□文 /张海涛

VBA（Visual Basic for Application）是一种面向对象的编程语言，它的基本语法完全继承于VB，所以具有语法简单易懂、编程逻辑清晰的特点，非常适合程序的快速开发。VBA的强大优势在于将VB的编程环境与被开发程序同时运行，利用面向对象编程方法（OOP），在接口的库中将软件中的重要部分对象化、参数化，在VBA中直接调用软件中丰富的对象进行操作以实现编程目的。因此，VBA作为一种通用型语言，能广泛应用于Windows下的Office系列软件、AutoCAD等专业商业软件的二次开发、Windows脚本编程（VBS）等。

AutoCAD是目前应用最为广泛的交互式计算机辅助绘图与设计软件，其优势在于通用性、多工业标准和开放的体系结构，广泛应用于土木建筑、装饰设计、机械工程等领域。虽然AutoCAD功能强大，但在解决一些专业问题，尤其在需要结合设计计算、数据处理、复杂图形绘制时就会显得力不从心，这时候在程序基础上对AutoCAD进行二次开发成为解决上述问题的有效补充手段[1]。AutoCAD常见的二次开发工具包括Auto LISP/Visual LISP、基于ActiveX Automation技术的VB/VBA、采用C++语言的Object ARX技术、基于微软.Net技术的VB.Net和C#语言开发。这几种语言各有优劣，具体特点及使用方法可参考相关介绍[2]。相较而言，VBA具有编程简单、快速开发、运行效率高、功能强大等特点使其拥有不同于其他二次开发工具的特殊优势，也使其在各专业工程人员中的推广和继承具有了生命力。

基于VBA的这些优势，二次开发技术在桥梁工程中得以广泛应用[3]。本文对AutoCAD和Excel进行联合开发，利用Excel获取CAD图形数据生成桥梁工程专业计算软件桥博的脚本，辅助桥博软件的建模，提高了工作效率。在此基础上本文着重介绍了包括VBA理论模块、程序设计方法和关键技术，为相关工程的二次开发提供参考。

1 程序设计

1.1 VBA的调用对象

首先，二次开发的操作是基于对AutoCAD提供对象（Object）的操作，这些对象的种类非常丰富并且包含各种属性（Properties）和方法（Methods）。对象本质上是一种特殊的变量，可以进行定义、赋值、释放。AutoCAD中的对象按性质可以主要划分为以下几种[4]。

1）图形对象，如直线（Line）、文本（Text）、标注（Dimensions）等。

2）样式设置对象，如线型（Linetype）、文字样式（TextStyle）。

3）组织结构，如图层（Layers）、块（Blocks）。

4）图形显示对象，如视图（View）和视口（Viewport）。

5）AutoCAD 应 用 程 序 （Application） 和 文 档（Document）。

这些对象基本涉及到了AutoCAD的各方面并可以在VBA的对象浏览器中查询。各对象之间并不是随意排列，大多数都存在父对象和子对象的树形衍生关系，常用对象见图1。

图1 AutoCAD对象

如图1所示，AutoCAD中的图形对象基本都囊括在ModelSpace中，比如常用的各类线、文字等，用Add方法可以向AutoCAD的Document对象中添加各种图元，完成图形的绘制，而另外一个重要的对象Utility则集合了一系列的内部实用工具，比如获取两点间距（GetDistance）、获取对象（GetEntity）、获取坐标（GetPoint）等方法函数，用于获取图形中的各类信息。这两个基本类可以完成对AutoCAD的大部分常用操作。关于其余对象的定义、属性、方法及示例都可以在AutoCAD提供的官方帮助文件里查询。

1.2 程序的调用方法

使用VBA开发软件可以分为内部调用和外部调用两种方式。AutoCAD内置了VB的开发环境VBE（高版本需要安装VBA开发包），可以在VBE中直接开发VBA，这样能够在程序内部直接运行程序并查看在窗口中的运行结果，这是VBA相较其他开发语言的优势之一。缺点是内置的VBA没有办法进行封装，只能将代码部分通过加密的方式进行简单保护。

由于在AutoCAD中无法通过内部命令的方式直接运行内部VBA，所以通常会用LISP给VBA编写一个调用命令，可采用如下形式：

（defun c：CM（）

（command“_vbarun”“cm_vba”）

）

这样，在加载这个lsp文件和dvb格式的源文件后，就可以通过在命令行中直接输入“CM”来内部调用名称为“cm_vba”的VBA程序。

在另外一些情况下，如果将部分代码封装为动态链接库后外部引用或者从其他程序的VBE、VB6.0和Visual Studio等开发工具进行外部控制时，则需要进行外部调用，首先要在窗口的“工具”-“引用”中调用基本库[5]，然后在代码部分声明引用对象，获得软件的控制权限。

例如，当采用外部创建CAD文件时，可采用以下代码，依次获得对软件和新建文档的控制权：

DimAcadApp as AcadApplication

DimAcadDoc as AcadDocument

Set AcadApp

=CreateObject（“AutoCAD.Application”）

AcadApp.Visible=True

Set AcadDoc=AcadApp.ActiveDocument

外部调用的缺点是没有办法直接在AutoCAD中直接运行程序查看结果且需要考虑程序运行过程中输入、输出的接口问题。但是外部调用为AutoCAD与其他程序的交互提供了实施方法。

1.3 利用VBA与其他程序的交互

AutoCAD的优势在于对图形的处理，当涉及到其他方面的工作时，单一依赖AutoCAD或者完全靠VB本身的功能与函数去构建复杂的程序会拖累整体的运行效率。所以，与其他专业软件进行交互，是VBA的一项重要功能，见图2。

图2 VBA交互体系

Excel是微软公司开发的专业办公软件，所以Office已经内置了VBA的开发环境[6]。Excel协助AutoCAD能够完成数据提取、整理、运算、输出等一系列工作，结合Excel和AutoCAD可以避免大量使用VB窗口及控件，从而节省复杂的窗口设计工作。关于Excel的对象结构此处不多做介绍，具体参阅相关教材与手册。

在设计程序时，需要选择VBA基于的软件主体：如果程序的主要功能是运算和数据处理，需要从Au-toCAD定向获取、输出图形信息，可以选择从Excel控制AutoCAD，借用Excel的内置功能对数据信息进行处理；如果程序的主要任务是绘图，只是借助Excel的末端功能完成简单数据汇总、数据传递功能等，可以选择从AutoCAD控制Excel；如果希望编译独立可执行程序，可以直接用VB6.0、Visual Studio等开发工具调用其他VBA兼容软件。

1.4 程序的模块化处理

因为VBA语言本身没有划分模块的语法结构，所以在程序设计初期就应当考虑把程序定义成不同模块，以方便后期对程序进行定向维护和扩展，有以下几个基本原则可参考。

1）划分程序的主次，将具体执行各部分功能的操作归纳于不同的子程序中，而主程序用于控制所有子程序的运算流程，这里将最终脚本输出函数Genegrate_Script（）作为主程序，而子程序负责各个部分脚本信息的统计和生成，见图3。

图3 程序模块

2）将自编的一些通用型功能函数归纳成各类函数模块，方便在不同的子程序中直接使用，也方便向其他程序进行移植，比如排序函数、插值函数、向量计算函数等。

Sub Array_Shrink（ByRefarr As Variant）

'清除多段线中重复节点

......

For i=2 Tonum-1 Step 2

tmp_array（m）=arr（i）

tmp_array（m+1）=arr（i+1）

Ifarr（i）=arr（i-2）And arr（i+1）=arr（i-1）Then

ReDimPreserve tmp_array（num-2）

Else

m=m+2

End If

Next i

arr=tmp_array

End Sub

3）VB不具备C++/C#等语言方便定义类的功能，但是依然可以利用Type语句在“模块”中自定义数据类型，可以将一些变量尽量对象化置于模块中，以方便对同对象变量进行识别，比如此处将箱梁截面定义成对象，包含截面的序号、坐标、插入点属性。

Public Type bdSection '定义箱梁截面

indexAs Integer '截面序号

Pt_List As Variant'截面组成坐标

InsertPt As Variant'截面插入点坐标

End Type

2 设计实例

以Excel为主体，通过VBA外部控制AutoCAD获取模型信息，自动生成桥博的脚本文件。主程序主要负责汇总各部分信息并输出为桥博脚本dbs类型文本。型式参照以下总体信息部分代码，引用的是init_ZTXX（）函数

Print#1,"//总体信息*************"

Print#1,"GEN.PrjTitle=""桥梁博士脚本"";"

Print#1,"GEN.CalType="&init_ZTXX.CalType&";" '函数获取总体信息

Print#1,"GEN.BPrestress="&init_ZTXX.bPrestress&";"

Print#1,"GEN.SelfHumi=0.8;

Print#1,"GEN.Code="&init_ZTXX.Code&";"

Print#1,"GEN.cU="&init_ZTXX.cU&";"

从Excel内部控制AutoCAD需要识别已打开的CAD文件，使用的是GetObject（）函数，型式如下

DimAcadApp as AcadApplication

DimAcadObj As AcadDocument

Set AcadApp=GetObject（,"AutoCAD.Application"）

Set AcadObj=AcadApp.ActiveDocument

进入AutoCAD之后，由于模型空间的图形类型丰富，需要对选定对象类别进行限制，可以用FilterType、FilterData两个数组限定选择对象为多段线或者直线等图元类型

DimFilterType（0）As Integer

DimFilterData（0）As Variant

FilterType（0）=0

FilterData（0）="LWPOLYLINE"

Plset.SelectOnScreen FilterType,FilterData

在AutoCAD中通过鼠标点击获取坐标参考原点，使用Utility下的Getpoint（）函数，但需要注意由于是外部控制程序，涉及对象语句必须前置主体对象A-cadObj，也就是CAD文件本身：

base_pt=AcadObj.Utility.GetPoint（,"选择参考基点："）

这里程序会返回一个三维双精度数组，表示点在三个方向的坐标值。

通过选择获得多段线对象后，即可以通过其Coordinates属性得到多段线上全部的节点坐标，返回值为一个数组，然后再返回给Excel

Num=Plset.count

For i=0 Tonum-1

Pl_cdn=plObj（i）.Coordinates

Call Array_Shrink（Pl_cdn）

'自定义函数删除多段线上重复节点

Pl_num= （UBound（Pl_cdn）+1）/2

For j=0 ToPl_num-1

Cells（j+12,4*i+1）.Value=j+1

Cells（j+12,4*i+2）.Value=Round（（Pl_cdn（2*j）-base_pt（0））/1000,3）

Cells（j+12,4*i+3）.Value=Round（（Pl_cdn（2*j+1）-base_pt（1））/1000,3）

Cells（j+12,4*i+4）.Value=0

Next j

Next i

从AutoCAD中得到的图形信息本质就是节点坐标，利用Excel的数据统计功能可以方便的对这些坐标做自动化处理

DimSec_numAs Integer'截面类型数量

DimSections（）As bdSection'截面类型

Sec_num=WorksheetFunction.CountA （Range（"B4:B100"））

ReDimSections（1 ToSec_num）

这样就定义了一个截面对象数组，包含全部类型截面的坐标信息。

3 结语

VBA编程主要具有以下几个优点：

1）语法简单清晰、逻辑性强，能够协助工程人员快速掌握并开发程序，不需要花费大量时间去学习复杂的语法和数据结构原理方面的知识；

2）VBA具有通用性，可以用于二次开发Auto-CAD、Office等一系列软件，更可以用来联合不同功能的软件进行组合编程，实现功能上的互补；

3）利用二次开发技术，在面对需要批量化、重复性、数据处理类的工作时，能够明显提高完成速度。

当然，VBA的一些缺点限制了它的应用和发展，比如大部分使用者由于是非编程专业领域出身的工程人员，加之VB语法本身不够紧凑，很容易写出庞大繁冗的程序。VBA的类定义功能不全，它的优势在于对接口提供的类库进行直接应用而并不是深化创造，使得它在二次开发领域的应用扩展性比较受限。

但总而言之，对于工程领域的从业者来说，VBA实现的部分功能是一种极为高效简便的解决方案，本文简单介绍了其在桥博建模中的一种应用方法，可为在其他更广泛领域内的使用提供参考。