基于CAD的PVC地板自动排版

2021-03-08林富有王成林

机电设备 2021年1期

林富有，彭程，王成林

（1.大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113；2.大连电子学校，辽宁大连 116101）

0 引言

船舶建造是个复杂的工程，为了能够满足防火、隔热、隔声的规范要求，需要在甲板上敷设甲板敷料，然后在甲板敷料上铺设PVC地板。PVC地板通常规格固定，颜色不同，一般按照20 m×2 m进行采购，并根据舱室的尺寸进行裁剪敷设。以往是根据采购的母材规格型号，通过CAD人工进行PVC排版的，这种工作方式需要耗费大量的时间，且材料利用率不高，直接影响了生产成本。针对存在的这些问题，笔者开发了自动排版程序来提高工作效率和控制成本。

CAD的二次开发工具有很多种，包括自带的Visual Lisp、ActiveX、ObjectARX。Visual Lisp语言是一种嵌入AutoCAD内部的编程语言，其主要特点是简单、上手较快，但是综合处理能力差，不能协同工作，没有可视化界面，使用起来不直观。与Lisp相比，ActiveX代码可读性能佳，综合处理能力也很强。ObjectARX提供了C＋＋、C#和VB.NET的程序开发接口，采用面向对象的编程方法，开发效率较高。本文采用C#进行开发。

1 遗传算法

遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法，最早由美国密执安大学的Holland教授[1]提出，起源于60年代对自然和人工适应系统的研究，在求解较为复杂的组合优化问题时，相对一些常规的优化算法，通常能够较快地获得较好的优化结果。遗传算法已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域[2-4]。

遗传算法通过初始化种群，随机产生个体作为初始化种群，将多段线和角度作为染色体编码，{[P1,A1],[P2,A2],······[Pn,An]}，其中P为段线，A为角度，由[Pn,An]个体构成种群。计算种群每个个体的适应度，根据每个个体的适应度和相关规则，从第n代群体中选择出部分优良的个体遗传到下一代，将群体内的每个个体随机搭配，交换他们之间的部分染色体（本文中交换角度A的值）。变异的过程是对群体中每个个体的部分基因进行改变，本文直接改变其角度。如果条件不成立，继续执行上述过程；反之则输出最优解，并终止计算。过程如图1所示[5-11]。

图1 遗传算法计算流程

2 软件实现

软件的基本流程如图2所示：首先根据实际需求设置好排列方式、色卡和房间号等信息，选择布置PVC地板的房间区域，这些区域由闭合的多段线构成；而后对选择的多段线进行分割，产生满足母材规格的多段线，输出包括色卡、房间号和坐标的零件信息；最后根据这些零件信息进行套料，并将套料结果输出成为可供施工的工作图。

图2 软件操作流程

软件界面调出方式通过Registry Key写入到注册表中，在CAD中输入PBT命令会自动弹出软件操作界面，如图3所示。界面包括排列方式的选择、房间号和色卡的选择。选择按钮的功能是选择舱室区域的多段线，选择完成后，确定排列，对选择的区域进行分割；套料按钮的功能是生成套料信息；套料图按钮功能是在CAD中绘制套料图。

图3 软件操作界面

2.1 确定排列方式

选择区域之前要确定排列方式，排列方式分为自动、从左到右、从右到左、从上到下和从下到上等不同形式，可根据情况进行选择。在没有任何要求的情况下，选择自动排列。自动排列的计算过程为：1）遍历多段线中的所有的边，确定最长的边是垂直方向还是水平方向；2）如果是垂直方向，则判断这条边是在最左侧还是在最右侧，如果在最左侧则按照从左到右的方式进行排列，反之按照从右到左的方式排列；3）水平方向的判断与垂直方向的判断类似。有些特殊情况需要指定排列方向，例如保持板缝方向的一致性，则直接选择固定的排列方式进行排列。

2.2 房间号和色卡

排列方向选择完成后，需要根据区域选择房间号和色卡，房间号最终会被标记在套料图中，方便施工时查找；色卡则用来区分母材，在套料的时候使用。房间号和色卡可以自动选择，也可通过点击按钮进行手动选择。自动选择时，房间号从可选择范围内的3位数字进行提取；色卡查找选择范围内包含色卡的字符串，然后截取“色卡：”后的字符串。部分区域通过3位数字区分不出房间号或未写房间号，则需要手动选择房间号。

2.3 分割

通过SelectionSet选择集选择CAD中的对象，查找多段线，将选中的多段线添加到list列表中。遍历列表中的值，查找区域中的DBText对象，找到房间号和色卡。在CAD中绘制板缝，将选择的区域按照外形进行分割，分割长度按照PVC地板的规格2 m进行分割，并添加标注尺寸。最后，输出带有坐标的零件表，如表1所示。