1 Разработка в среде AutoCAD (давно, много, доступно) AutoCAD® - гибкая платформа разработки специализированных приложений для САПР Открытая архитектура позволяет адаптировать AutoCAD под конкретные задачи пользователей. Образцами такой адаптации могут служить, как САПР на базе AutoCAD для различных отраслей, а также около тысячи приложений https://apps.autodesk.com/ACD/en/List/Search?isAppSearch=True&searchboxstore=ACD&facet=&collection=&sort=&query, разработанных участниками сети разработчиков Autodesk®. Средства программирования ObjectARX - Среда программирования (для адаптации и расширения функциональных возможностей AutoCAD и продуктов на его основе). Обеспечивает непосредственный доступ к - структурам базы данных AutoCAD - графической системе - определениям встроенных команд. С помощью объектно-ориентированных интерфейсов программирования на языке C++ разработчики могут создавать приложения для AutoCAD и других продуктов, входящих в это семейство (AutoCAD® Architecture, AutoCAD® Mechanical, AutoCAD® Civil 3D®). Visual LISP - Система разработки приложений на языке Visual LISP® позволяет адаптировать среду исполнения AutoCAD, добавляя в продукт новые функциональные возможности
2 Разработка в среде AutoCAD (давно, много, доступно) Технология.NET В состав ObjectARX SDK входит также управляемый API, который часто называют AutoCAD.NET API. Для адаптации и расширения возможностей может применяться любой язык программирования, поддерживающий.NET. Язык Microsoft® Visual Basic.NET (VB.NET) - прост в освоении и использовании, и в то же время открывает перед разработчиками приложений весь спектр возможностей ObjectARX. ActiveX (COM-автоматизация) Интерфейс ActiveX® позволяет обращаться к AutoCAD и в автоматическом режиме выполнять в нем необходимые действия посредством механизма COM-автоматизации. Такие обращения возможны, например, из автономных приложений, написанных на Microsoft® Visual C++® или Microsoft.NET Framework, а также из поддерживающих VBA приложений – таких как Microsoft Office. Кроме того, интерфейс ActiveX® могут использовать надстройки для AutoCAD, созданные с помощью Visual LISP, ObjectARX и AutoCAD.NET API.
3 Разработка в среде AutoCAD Программные способы управления AutoCAD из приложения пользователя в наиболее общем виде рассмотрены в работе : Полещук Н.Н. AutoCAD: разработка приложений, настройка и адаптация / СПб.: БХВ-Петербург 2006. 992 с.
4
5 Сложившаяся практика ПО для специализированного проектирования и решения задач с нетривиальными геометрическими моделями или графическими выходными данными целесообразно разрабатывать на основе интеграции с САПР. Как правило программный код пишется только для проведения расчетов, а ввод геометрических данных и визуализацию результатов, включая анимацию динамических процессов, можно «поручить» САПР
6 О некоторых технологиях для приложений в САПР на примере AutoCAD Три основных подхода : обмен данными в формате DXF (drawing exchange format) COM технологии (ActiveX) прикладной программный интерфейс (API) ObjectARX
7 DXF- обмен данными (или другие интерфейсы) - доступный, универсальный способ интеграции, но исключает интерактивное управление САПР COM технологии — предоставляют простые, надежные, но не самые быстродействующие механизмы интерактивного управления САПР из внешней программы ( Комбинация с DXF повышает быстродействие COM в случае с AutoCAD ) ObjectARX API и.NET API — низкоуровневые технологии, обеспечивающие наивысшую по сравнению с другими технологиями функциональность и производительность, но имеющие ограничения.
8 Передача геометрических данных (dxf ) в программу пользователя и обратно Может быть выполнена в текстовых файлах, где геометрические данные записаны в формате dxf. Структура dxf-файла документирована в справочной системе AutoCAD. Данные представлены парами «код-значение»,
9 Передача геометрических данных ( в программу пользователя и обратно) Пусть требуется прочитать геометрическую модель, состоящую из начерченных в AutoCAD линий. Сохраним файл в AutoCAD с расширением dxf, а затем последовательно (построчно) прочитаем его в собственной программе. Точно также можно записать линии в dxf файл и построить их в AutoCAD.
10 Передача геометрических данных ( из пользовательской программы ) F:=TStringList.Create; //буфер F.Add(‘0’); F.Add(‘SECTION’); F.Add(‘2’); F.Add(‘ENTITIES’); for i:=0 to high(x1) do begin F.Add(‘0’); F.Add(‘Line’); F.Add(‘8’); F.Add(‘SetOfLines’); //зададим имя слоя F.Add(‘10’); F.Add(FloatToStr( x1[i] )); //координаты начальной точки F.Add(‘20’); F.Add(FloatToStr( y1[i] )); F.Add(‘30’); F.Add(FloatToStr( z1[i] )); F.Add(‘11’); F.Add(FloatToStr( x2[i] )); //координаты конечной точки F.Add(‘21’); F.Add(FloatToStr( y2[i] )); F.Add(‘31’); F.Add(FloatToStr( z2[i] )); end; F.Add(‘0’); F.Add(‘ENDSEC’); F.Add(‘0’); F.Add(‘EOF’); F.SaveToFile(‘F.dxf’); ADoc.ActiveDocument.Import(‘F.dxf’,Point,1); //загрузка в AutoCAD
11 Передача геометрических данных ( в программу пользователя и обратно) Обмен данными через dxf-файлы имеет ряд преимуществ. - Он стал фактически стандартом обмена файлами чертежей для всех САПР, потому достаточно универсален. - Обработка dxf-файлов может осуществляться с помощью любого языка программирования - Высокое быстродействие (размерность dxf-файла может быть большой, например более миллиона строк). Главным недостатком обмена через dxf-файлы является отсутствие возможности интерактивного взаимодействия пользователя с чертежом.
12 COM-технологии AutoCAD, как и другие профессиональные САПР, разработаны с учетом концепции COM (COM — Component Object Model, модель компонентных объектов, объектная модель) фирмы Microsoft Это дает доступ к объектам AutoCAD, их свойствам, методам, событиям из других систем и их приложений и наоборот
13 COM-технологии (из AutoCAD в приложение) Все геометрические примитивы (линии, полилинии, точки) текущего документа (назовем его ADoc ) находятся в коллекции ADoc.ModelSpace. Число примитивов дает свойство ADoc.ModelSpace.Count. Для чтения всех геометрических объектов чертежа из собственной программы достаточно организовать цикл (например, чтение координат всех линий чертежа с помощью COM):
14 COM-технологии (из приложения в AutoCAD) Метод AddLine позволяет нарисовать линию в AutoCAD из собственной программы (Создание примитива линия с помощью COM ): Циклически применяя метод можно нарисовать геометрический объект, состоящих из произвольного числа линий. Получаемый объект новой линии (Line) обеспечивает доступ к ее свойствам, что позволяет изменить цвет, слой и т. д.
15 COM-технологии (обобщение) COM обеспечивает необходимый уровень интерактивности поддерживает несколько языков программирования, ( C++, Delphi, Visual Basic, Java). В большинстве сред программирования реализованы модули, упрощающие использование объектной модели (например, каркас ActiveQt для кроссплатформенной IDE Qt). Стандарт COM спроектирован для межпроцессного взаимодействия, поэтому он позволяет разрабатывать внепроцессные (out-ofprocess) приложения, иначе говоря, программа пользователя не является частью процесса AutoCAD, что имеет достоинства и недостатки.
16 COM-технологии Главное достоинство — это высокая универсальность. Используя позднее связывание ( COM-вызовы с помощью Invoke интерфейса Dispatch ), можно добиться того, что связывание имен свойств и методов объекта с их кодом происходит не на этапе компиляции, а на этапе выполнения программы, что позволяет использовать одно приложение для всех AutoCAD-совместимых САПР Однако использование механизмов межпроцессного взаимодействия и позднего связывания приводит к значительному снижению производительности (в десятки и сотни раз по сравнению с внутрипроцессными взаимодействиями и ранним связываем, например, построение десятков тысяч линий может занимать минуты)
17 COM-технологии В итоге: COM-технологии являются достаточно простым и надежным инструментом для интерактивного обмена графической информацией программы пользователя с любым САПР COM-технологии пригодны как для разработки приложений к САПР, так и использования в обычных программах в качестве альтернативы DXF обмена. Но в задачах с большими графическими данными (тысячи геометрических примитивов и более), которые требуется быстро перестраивать, например, при анимации динамических процессов, подход на основе COM неэффективен из-за низкой производительности. Для разработки профессиональной программы (приложения САПР), с полным доступом к свойствам 3D объектов рекомендуются технологии ObjectARX и.NET.
18 Технология ObjectARX Это система разработки программных модулей для среды AutoCAD, создающая самый низкоуровневый код по сравнению с другими средствами автоматизации AutoCAD. https://api-2d3d-cad.com/objectarx/
19 Технология ObjectARX Код стороннего приложения исполняется в том же адресном пространстве, что и код AutoCAD, поэтому взаимодействие между ними значительно эффективнее, поскольку данные могут передаваться через указатели, а не через механизм межпроцессного взаимодействия как в COM-приложениях. Модули, разработанные в ObjectARX, работают с основными структурами данных и кодом AutoCAD и имеют доступ непосредственно к графической системе и ядру геометрических построений. В результате достигается высокая функциональность и быстродействие, но при значительно более сложной структуре программы.
20 Технология ObjectARX Разработка пользовательских приложений (ARX-приложений) производится с использованием неуправляемого кода на языке C++, т.е. на том же языке, что использован для разработки ядра AutoCAD. Набор разработчика ObjectARX предоставляет специальные библиотеки, а также заголовочные файлы, с помощью которых приложение пользователя получает информацию о типах, классах и объектах AutoCAD.
21 Технология ObjectARX Подключая заголовочные файлы в свой код, программа получает возможность взаимодействовать с AutoCAD, а также создавать свои классы и объекты. Например, примитив линия описан классом AcDbLine. Создав объект линии, можно добавить его в пространство модели чертежа, которое представляет собой блок объектов типа AcDbBlockTableRecord. Данные записи, в свою очередь, расположены в таблице блоков AcDbBlockTable, которая, как и все остальные таблицы, принадлежит базе данных чертежа AcDbDatabase. 1 2 3 4
22 Технология ObjectARX Алгоритм чтения координат всех линий чертежа 3 1 2 2 3 1 4
23 Технология ObjectARX Алгоритм чтения координат всех линий чертежа алгоритм чтения координат всех линий чертежа (листинг выше) Первая часть кода служит для получения блока пространства модели ( ACDB_MODEL_SPACE ), в котором хранятся примитивы чертежа. Затем с помощью итератора AcDbBlockTableRecordIterator происходит получение всех примитивов в цикле. При работе с объектами базы данных их требуется открывать с нужными атрибутами ( AcDb::kForRead, AcDb::kForWrite, т.д.) и обязательно закрывать. В случае, если полученный объект имеет тип AcDbLine, он преобразовывается, и получаются его координаты. 1 2 3 1
24 Технология ObjectARX Создание примитива линия с помощью ObjectARX 1 1 1 2 3
25 Технология ObjectARX Создание примитива линия с помощью ObjectARX Некоторые пояснения Сначала, как и в листинге чтения координат всех линий чертежа, получается блок пространства модели, в который требуется поместить примитив. Затем создается новый объект AcDbLine (линия) со свойствами, принятыми по умолчанию (слой, тип линии, толщина, т.д.). Эти свойства можно изменить. Линия добавляется в блок с помощью метода appendAcDbEntity. Перед открытием объекта для записи необходимо блокировать рабочий документ с помощью метода lockDocument, а в конце разблокировать с помощью unlockDocument. Циклически добавляя примитивы в пространство модели AutoCAD, можно построить геометрические модели, сетки, научную графику или чертежи любой сложности. 1 2 1 2 3
26 Технология ObjectARX Высокое быстродействие операций с графическими примитивами и функциональность, обеспечивающая доступ ко всем свойствам, методам, событиям с примитивами, — главное достоинство внутрипроцессных API. Главный недостаток ObjectARX — это требование к бинарной совместимости : пользовательский модуль должен быть создан той же версией компилятора, что и AutoCAD. Компания Autodesk нарушает бинарную совместимость AutoCAD (примерно через каждые 3 выпуска), поэтому требуется создавать и поддерживать несколько версий пользовательских модулей (для разных версий AutoCAD), что усложняет разработку приложений и неудобно для пользователя.
27 … требуется создавать и поддерживать… Вспомним https://www.youtube.com/watch?v=yWx0XQV8P7o https://c3dlabs.com/ru/blog/products/c3d-labs-vypustila-c3d-toolkit-2020-dlya-razrabotki-inzhenernykh-3d-prilozheniy/
28
29 Сопоставление технологий Напомним, что технология COM позволяет создавать программы, пригодные для любой версии AutoCAD, и применима для любого САПР. Технология COM допускает выбор языка программирования, в то время как ObjectARX устанавливает язык C++. ObjectARX C++ «заточен» под библиотеку MFC (Microsoft Foundation Classes), использование которой не всегда приемлемо (пакет MFC не входит в бесплатную редакцию Visual Studio Express) Усложнение кода ObjectARX относительно кода COM (сравни листинги выше) также относится к недостаткам с позиции разработчика
30 Технология.NET. На основе платформы.NET Framework — еще одно средство разработки низкоуровневых AutoCAD-приложений, имеющее некоторые преимущества перед ObjectARX. В.NET расширен выбор языка программирования (C++, C#, VB.NET и др.). Создаются dll-библиотеки с управляемым кодом (управляемые сборки), что открывает программисту механизмы управления памятью, а также обеспечивает простоту разработки пользовательских интерфейсов (с помощью библиотек, входящих в состав.NET Framework (.NET Windows Forms или.NET Windows Presentation Foundation )). Однако, технология.NET не в состоянии устранить главный недостаток ObjectARX — требование к бинарной совместимости: пользовательский модуль должен быть создан на той же версии целевой платформы.NET Framework, что и AutoCAD. Таким образом, переход от ObjectARX к.NET не носит принципиального характера.
31 Самообучение.NET, СОМ и др. — много всего, если нужно, например: Введение в программирование на AutoCAD.NET (и др. видео серии DevTV, предназначенные для самостоятельного изучения основ программирования Научиться работать с интерфейсом AutoCAD.NET, — онлайн-руководстве AutoCAD.NET Developer's Guide. Тренинг для знающих AutoCAD, но не имеющих опыта в программировании Перейти к тренингу «Моя первая программа» (поможет освоить работу c AutoCAD.NET API и языком программирования Visual Basic.NET ) Учебный курс «Моя первая программа для Inventor» представляет собой самоучитель для знающих Inventor, но не имеющих опыта в программировании (поможет освоить работу с Autodesk Inventor COM API в среде Visual Basic). Перейти к тренингу «Моя первая программа»
32 Анализ быстродействия Скорость построения геометрических примитивов в AutoCAD из программы пользователя
33 Комбинация COM с DXF (если приложение для AutoCAD ) Скорость построения линий с помощью dxf сопоставима с ARX-технологией вплоть до 100 000 элементов (рисунок 1), что вполне объяснимо — dxf-файл создается быстро, а его чтение — внутренние операции AutoCAD. Отсюда идея использования dxf-файла в качестве буфера обмена графической информацией между приложением и AutoCAD ( с другой CAD это может не сработать ) Вместо прямого рисования линий (с использование медленных механизмов межпроцессного взаимодействия) запишем их в dxf-файле и загрузим его в AutoCAD (листинг выше), что значительно быстрее. Таким образом, использование dxf-файлов в качестве буфера обмена данными расширяет область применения COM-технологий
34 https://help.solidworks.com/2024/English/api/sldworksapiprogguide/Welcome.htm
35 Работа с API КОМПАС-3D в комплект поставки КОМПАС входит документация, заголовочные файлы для различных языков программирования Документация оформлена в виде одного CHM файла. Он расположен в каталоге SDK каталога КОМПАС. Например, полный путь к нему может выглядеть так: «C:\Program Files\ASCON\KOMPAS-3D v17\SDK\SDK.chm». В этом файле представлено полное описание всех интерфейсов, их свойств и методов. в комплект поставки КОМПАС входит большое количество примеров программирования (на разных языках) под эту систему. Примеры расположены в том же каталоге, что и документация. Конкретнее в каталоге «SDK», находятся несколько архивов, названия которых соответствуют языкам программирования: «Basic», «C#», «С++» и « Pascal ». В них и располагаются примеры.
36 Примеры расположены в том же каталоге, что и документация. Конкретнее каталог «SDK» включает подкаталог «samples», где находятся несколько архивов, названия которых соответствуют языкам программирования: «Basic», «C#», «С++» и «Pascal». В них и располагаются примеры.
37 Кроме того в интернете много пошаговых «тематических уроков», например, «Взаимодействие с КОМПАС посредством COM интерфейсов версии 5» (от автора книги «Разработка приложений под КОМПАС в Delphi»)
https://www.youtube.com/watch?v=Gj3BznOK5Rc Что такое API и зачем он нужен? Обзор встроенных инструментов API в КОМПАС-3D. Примеры задач, решаемых с помощью API в КОМПАС-3D. 38 Вебинар «API КОМПАС-3D в помощь инженеру!»
