一种柔性二维CAD系统的研究与实现

摘要

CAD技术的应用几乎扩展到各个设计及制造领域。经过几十年的发展，出现了一批优秀的商品化软件，如AutoCAD、UG、CAXA和中望CAD等，也有一些开源的CAD软件，如FreeCAD和QCad等。商品化CAD软件虽然功能全面，但价格高昂，且封闭的设计使其难以与其它软件进行集成。开源的CAD软件一般安全性较差，不易使用，难以移植。因此，CAD技术在小型和中型企业中的应用并不广泛。由此可见，开发实用性强，可扩展性好，适合中小企业的数控CAD系统是非常必要的。
　　基于以上原因，本文提出了一种基于“全局管理引擎+独立模块”的柔性二维CAD软件架构。该架构基于模块化的思想，模块拥有高内聚、低耦合的特点，软件的可扩展性强。基于上述的独立模块的开放式架构，设计了模块管理引擎，该管理引擎的功能在于完成二维CAD系统各模块的动态加载、自动配置与快速升级。二维CAD软件主要包括基础数据结构模块、算法模块、输入模块、输出模块、数据管理模块和编辑模块等。针对每一个模块，文中给出了实现的思路。
　　数控软件的一大功能是读取外部的文件，主要有 DXF、IGES和Gerber等。本文解决了DXF文件的快速解析的问题，解析速度接近于商用CAD软件，如AutoCAD。解析了Autodesk公司单线体的SHX格式字体文件，该字体主要应用于标注。
　　基于本文提出的柔性二维 CAD架构，为多款数控加工软件定制化的开发了二维CAD模块。这几种定制化的二维CAD软件模块已经成功应用在华中科技大学快速成型中心开发的多款数控切割以及焊接软件上面。模块化的柔性架构使得开发工作更加高效，整个开发过程能并行的进行，并且已有的开发成果能够直接应用于新的软件中，避免了重复开发。

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1 绪论

1.1数控技术简介

1.2 CAD系统发展现状

1.3 模块化程序设计

1.4课题来源、目的和意义

2 一种柔性二维CAD软件架构的研究

2.1 引言

2.2 二维CAD功能分析

2.3 二维CAD软件架构设计

2.4本章小结

3 核心模块的研究与实现

3.1引言

3.2基础数据结构模块的设计

3.3算法模块的设计

3.4输入、输出模块的设计

3.5数据管理模块的设计

3.6编辑模块的设计

3.7 OpenGL渲染模块的设计

3.8本章小结

4 CAD模块实现过程中关键问题的研究

4.1引言

4.2 SHX字体文件的解析

4.3 DXF格式文件的解析

4.4本章小结

5 柔性二维CAD软件架构的应用及验证

5.1应用

5.2本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间撰写的学术论文