CAD技術(shù)已進入我們生活的各個領(lǐng)域，中望CAD軟件包因其卓越的優(yōu)良性能在我國得到了廣泛的使用。但CAD本身的文字功能存在一定的局限性，不能滿足設(shè)計工程需要。本文詳細分析了CAD字形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其存儲方式，找出擴充字形文件的方法，并構(gòu)造了一個滿足自己工作需要的字形文件，取得了較好的效果。

設(shè)計CAD字庫字形

一、概述

  人類從未停止設(shè)計，設(shè)計的對象從人類居住的房屋，人類生活的必需品，到人類的整個生存、生活、學(xué)習(xí)、工作所涉及的環(huán)境，以及人類勞動的工具。CAD（Computer Aided Design）的出現(xiàn)，讓人類的設(shè)計告別繪圖板和鉛筆，使設(shè)計進入了現(xiàn)代的計算機時代。特別是進入90年代后，微機的性能大步提高，基于微機的計算機輔助設(shè)計軟件的性能也大大提高，而微機和CAD軟件的價格也不斷下降，使CAD正廣泛應(yīng)用到各個行業(yè)和領(lǐng)域。

  CAD技術(shù)是一項綜合性的,集計算機圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等計算機及其他領(lǐng)域知識于一體的高新技術(shù)；是先進制造技術(shù)的重要組成部分；也是提高設(shè)計水平、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強行業(yè)競爭能力的一項關(guān)鍵技術(shù)。

采用CAD技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計不但可以使設(shè)計人員"甩掉圖板",更新傳統(tǒng)的設(shè)計思想,實現(xiàn)設(shè)計自動化,降低產(chǎn)品的成本,提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭能力；還可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理體制,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高勞動生產(chǎn)率。

1、CAD技術(shù)應(yīng)用概況

  CAD/CAM(計算機輔助設(shè)計及制造)技術(shù)產(chǎn)生于本世紀50年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中，隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來。1989年美國國家工程科學(xué)院將CAD/CAM技術(shù)評為當代(1964-1989)十項最杰出的工程技術(shù)成就之一。三十幾年來CAD技術(shù)和系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展,CAD/CAM的應(yīng)用迅速普及。在工業(yè)發(fā)達國家,CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用已迅速從軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展,由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣,由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向日用家電、輕工產(chǎn)品的設(shè)計和制造中普及。

  CAD是一個包括范圍很廣的概念,概括來說,CAD的設(shè)計對象有兩大類,一類是機械、電氣、電子、輕工和紡織產(chǎn)品；另一類是工程設(shè)計產(chǎn)品,即工程建筑,國外簡稱AEC(Architecture、Engineering和Construction)。而如今,CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟及社會效益,有著廣泛的應(yīng)用前景。

2、CAD的文字輸入及存在的問題

  CAD是由美國公司為微機開發(fā)的一個交互式繪圖軟件，是一套功能極強的計算機輔助設(shè)計工具，具有較強的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及方便用戶的二次開發(fā)功能。它是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件,占整個世界個人微機CAD/CAE/CAM軟件市場的37%左右,是諸多微機CAD軟件的佼佼者。

  用CAD繪圖實際上無任何限制，凡手工能繪制的，CAD都能做到。由于其具有的強大的二次開發(fā)能力，目前CAD已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

  一個完整的設(shè)計文件，除圖形外，還含有必須的文字說明。在手工制圖中，文字注釋是用打字機、鋼筆或鉛筆手工完成的，這是一件費時且煩瑣的工作。計算機輔助繪圖使這件事變得非常簡單。

在CAD中，所有的操作均由相應(yīng)的命令來完成，文字輸入也不例外，其基本命令為T E X T。CAD通過STYLE命令來設(shè)置字體，通過文本標注命令（如TEXT，DTEXT等）可以從相應(yīng)的形文件中提取圖形所需的字符信息。文字標注的格式為

Command: TEXT或DTEXT 

CAD把文本當作一類實體，作為圖形的一部分而存在，圖形中的文本的顯示放大、旋轉(zhuǎn)、繪制等操作都可以由CAD自己實現(xiàn)。除了在裝入漢字字體時略有不同（必需同西文字體一起裝入），漢字的標注過程同西文文本完全一樣。不同的字形通過裝入不同的字體來實現(xiàn)。

CAD圖形中的文字是由其自帶的后綴名為.SHX格式的文件支持的，該文件被稱作形文件，而專用于顯示文字符號的形文件則稱為字形文件或字庫文件。根據(jù)常規(guī)要求，系統(tǒng)已帶有普通文字（含英文、德文、意大利文、南斯拉夫語）和特殊符號（天文、地圖、氣象、音樂）等字庫。為滿足顯示速度和字體美觀方面的要求，普通文字字庫含有快速、簡體、雙線體、三線體和哥特體等字體。系統(tǒng)自帶的字形文件可滿足大部分的要求。

  CAD正文字體中的每一個文字對應(yīng)于形狀號，形狀號的編制遵循ASCII碼，可參見附表一。代碼1到31為控制碼，僅他們中的一個代碼用于CAD正文字體中。即代碼10(LF)—換行符，其含義是向下走一行但不繪圖。另外，還定義了一些特殊符號（見表1-1）。

隨著版本的升級，CAD文字功能逐漸增強，在原來單行文本輸入的基礎(chǔ)上，增加了動態(tài)文字(DTEXT)、段落文字(MTEXT)。同時操作系統(tǒng)由DOS全面進入Windows系統(tǒng)后，原來存在的漢字輸入問題現(xiàn)在也得到迎刃而解。雖然CAD經(jīng)過了近幾十次的升版（其版本由1.0到14.0，直至最新的CAD2003,國內(nèi)最早引入的版本為2.16，由2.6版得到推廣）,但是，CAD在文字輸入處理方面存在的二個問題一直未能得到解決：

3.1、特殊符號的輸入

  幾乎在所有的制圖應(yīng)用中，都需要在一般文本與尺寸文本中繪制特殊字符（符號）。例如，有時需要繪制角度符號與直徑符號，或者需要給一些字符畫下劃線或上劃線。標準字庫文件中提供了幾個控制符，借助有關(guān)控制符（控制碼）序列就可以實現(xiàn)這些功能。對于每一個符號，控制符序列都是以連續(xù)的兩個百分號“%%”打頭的。跟在兩個百分號后的控制符描述所需符號。見表1 -1：

表1- 1 CAD系統(tǒng)自帶特殊符號

控制序列特殊字符控制序列特殊字符

%%c直徑符號（Ф）%%O上劃線模式開/關(guān)切換

%%d角度符號（°）%%u下劃線模式開/關(guān)切換

% % p正/負公差符號（±）%%%% % %單個%號

  注意:特殊控制符%%O和%%U是作切換鍵用的。例如，如果輸入“This %%Utoggles%%U the underscore”，則字toggles將加上下劃線（toggles）。

CAD R14.0以后的版本增加了對Windows系統(tǒng)字庫（True Type）的支持，通過使用Windows系統(tǒng)字庫或字符映射表也可輸入各種字符。但在工程設(shè)計中，仍有一些常用的符號無法解決，如各種型鋼符號(角鋼、扁鋼、槽鋼、工字鋼等),有些符號雖然可通過CAD和Windows系統(tǒng)來解決，但在使用前需定義成不同的字體(用STYLE命令)，一行文字需分幾次輸入以調(diào)用不同的字體來完成，使用上很不方便。

3.2、文本文件的排版和美觀

  使用過字處理軟件如Microsoft Word、WPS的人們都知道，這些軟件均可實現(xiàn)文本文件的排版，以滿足用戶的各種需要，而CAD本身現(xiàn)有的功能尚不能實現(xiàn)這種功能，其文本輸入只能實現(xiàn)簡單的功能（上劃線、下劃線）。而在設(shè)計文件中，經(jīng)常要輸入單位，如m2、m3等，有時在說明中還要輸入一些數(shù)學(xué)公式。

  一個漂亮美觀的文章，總能增加人們對該文章的喜悅，同樣美觀的設(shè)計文件也能增加閱讀者的親和力。由于漢字一般比英文單詞的筆畫來得復(fù)雜，為了能清晰地表示一段文章，在中英文混合輸入時，視覺習(xí)慣上應(yīng)該漢字略高于英文，而在CAD中，以同一高度輸入中英文，往往是英文高于中文，在視覺上覺得比例失調(diào)，影響美觀。

  為解決上述兩個問題，必須對Text命令進行擴充。要擴充TEXT命令，必須先弄清楚此命令寫文字的處理過程:(1)確定文字(西文字符、漢字)的各種屬性;(2)置"文字解釋器"(Translater for text)初值;(3)讀入一行文字;(4)對此行文字中的每個文字(西方字符為單個字符、漢字為兩個字符)按其先后順序逐個進行以下操作;(5)落筆(置寫方式);(6)從形文件(西文字符從普通形文件、漢字從多字形文件)中取出對應(yīng)數(shù)據(jù);(7)文字解釋器將取出的數(shù)據(jù)按其數(shù)據(jù)定義邊解釋邊寫入圖中。

  要擴充TEXT命令,且又不修改CAD程序,那么只能從此命令所使用的數(shù)據(jù)上作文章,由以上給出的處理過程可知:TEXT命令所使用的主要數(shù)據(jù)為形文件(西方字庫、漢字字庫),即應(yīng)從形文件上作文章。為此,必須要了解形文件,不僅要了解文件格式,更重要的是要了解其中數(shù)據(jù)的定義。

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