第一篇：貨車滾動(dòng)軸承標(biāo)志板的激光打標(biāo)圖紙程序設(shè)計(jì)的論文

摘要：采用激光刻打機(jī)進(jìn)行標(biāo)志板刻打具有迅速、內(nèi)容靈活的優(yōu)點(diǎn)，然而其自帶軟件EzCad輸入較為煩瑣。通過(guò)利用Python語(yǔ)言及其pyautocad模塊調(diào)用AutoCAD生成DXF文件再導(dǎo)入EzCad中進(jìn)行刻打的方法，并基于PySide模塊編制輸入界面，提高了輸入效率，節(jié)省了總體時(shí)間。

關(guān)鍵詞：標(biāo)志板;激光刻打;CAD二次開(kāi)發(fā);Python

《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》(簡(jiǎn)稱《輪規(guī)》)中規(guī)定，鐵路貨車在進(jìn)行廠段修時(shí)，車輪軸承壓裝后必須要刻打軸承標(biāo)志板并進(jìn)行安裝?，F(xiàn)在用的標(biāo)志板打號(hào)機(jī)大部分采用“液壓站+鋼字頭”的刻打方式，平均5～6min才能完成一個(gè)標(biāo)志板的刻打，生產(chǎn)效率不高;由于字頭數(shù)目固定，當(dāng)遇到新的內(nèi)容時(shí)須增加或更換字頭，非常不便，這在一定程度上延長(zhǎng)了輪對(duì)檢修流程。焦作車輛段輪軸班組在原有一臺(tái)液壓站打號(hào)機(jī)的情況下新添置一臺(tái)YPK－20型激光打號(hào)機(jī)，該機(jī)器刻打速度快，且輸入字樣靈活，提高了刻打效率。然而機(jī)器配套的軟件EzCad要利用現(xiàn)有圖紙進(jìn)行更改，且有別于CAD文本框直接在圖紙上更改的輸入方式，須于圖紙一側(cè)的參數(shù)框內(nèi)輸入，且每輸入一項(xiàng)須點(diǎn)“保存”或“應(yīng)用”鍵保存，整個(gè)輸入過(guò)程較原設(shè)備更為煩瑣?；谶@種情況，設(shè)計(jì)了新的圖紙生成程序，提高了輸入效率。

1程序效果要求及其實(shí)現(xiàn)方法

1．1新程序擬達(dá)到的效果液壓站打號(hào)機(jī)的輸入界面采用所見(jiàn)即所得的方式，即輸入界面與軸承標(biāo)志板排列格式基本一致［1］，這里同樣沿用這一設(shè)計(jì)方案。雖然EzCad可以直接在圖紙上修改，但由于其輸入是在另外的輸入框，且需要保存確認(rèn)，影響了輸入體驗(yàn)，這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)輸入較為方便的界面。而程序也應(yīng)該擁有保存功能，以便對(duì)輸入標(biāo)志板內(nèi)容進(jìn)行批量刻打。1．2實(shí)現(xiàn)方法選擇雖然EzCad也提供了二次開(kāi)發(fā)的函數(shù)，但其開(kāi)發(fā)語(yǔ)言較為單一，功能也較為局限。相比之下，AutoCAD作為通用作圖軟件，對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的手段比較豐富，而其保存的DXF格式文件也可以在EzCad中打開(kāi)，所以可以先在CAD中生成待得圖像的DXF文件，再將DXF文件導(dǎo)入EzCad中進(jìn)行刻打，而保存得到的DXF文件也解決了數(shù)據(jù)的保存問(wèn)題。這樣，原問(wèn)題就轉(zhuǎn)化成了一個(gè)CAD二次開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。1．3開(kāi)發(fā)語(yǔ)言選擇選擇較為流行的Python語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言。Python是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它的使用和分發(fā)完全免費(fèi)，提供了所有腳本語(yǔ)言的簡(jiǎn)單性和易用性，并且具有在編譯語(yǔ)言中才能找到的高級(jí)軟件工程工具。

2程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我們希望該程序界面友好、操作簡(jiǎn)單，所以可以一個(gè)GUI程序?yàn)橹黧w，而將調(diào)用CAD生成DXF文件的函數(shù)作為GUI控件的響應(yīng)函數(shù)包含于該程序中。2．1程序界面設(shè)計(jì)程序界面設(shè)計(jì)為有一個(gè)對(duì)話框的界面，這樣可以使操作更為直觀簡(jiǎn)單。輸入內(nèi)容除了標(biāo)志板內(nèi)容外，還有與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和刻打相關(guān)的一些內(nèi)容。下面分別介紹除標(biāo)志板內(nèi)容之外的各輸入內(nèi)容。(1)保存文件夾:可輸入文本框，用于輸入生成DXF保存的文件夾路徑。(2)載重:下拉菜單，選項(xiàng)為“60t”和“70t”，用以區(qū)分兩種不同軸重的輪對(duì)。車間習(xí)慣于通過(guò)車輛載重對(duì)車輛部件進(jìn)行區(qū)分，這里也沿用這一習(xí)慣。兩種輪對(duì)標(biāo)志板大小不同會(huì)導(dǎo)致在擺放時(shí)縱向中心不一致，可以通過(guò)調(diào)節(jié)各自的圖像生成位置來(lái)避免手動(dòng)調(diào)節(jié)擺放位置帶來(lái)的麻煩。(3)輪對(duì)編號(hào):可輸入文本框，輸入壓裝時(shí)對(duì)輪對(duì)的臨時(shí)編號(hào)，用于保存DXF文件時(shí)進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別。由于一般為流水號(hào)，文本框后的“+1”按鈕可方便地對(duì)上個(gè)輪對(duì)編號(hào)進(jìn)行加一處理。(4)待刻打方向:下拉菜單，選項(xiàng)分別為“雙側(cè)”“左側(cè)”和“右側(cè)”，用以區(qū)分兩邊標(biāo)志板都需要刻打、僅需要刻打左側(cè)、僅需要刻打右側(cè)等情況。(5)軸承修程:下拉菜單，選項(xiàng)分別為“一般檢大修”“一般檢新造”“大修”和“新造”，用以區(qū)分不同修程的軸承，并以此確定標(biāo)志板A欄中軸承新造/大修檢修標(biāo)記和D欄中一般檢修標(biāo)記是否刻打。(6)相隔距離調(diào)整:文本框，用于調(diào)整圖紙上兩標(biāo)志板內(nèi)容的相隔距離，在定位裝置固定時(shí)該輸入內(nèi)容不變。(7)生成圖紙:按鈕，在輸入信息完畢后按下它生成圖紙。

由于輪對(duì)未經(jīng)二次組裝時(shí)，其首次組裝年月日和末次組裝年月日一致，而這樣的輪對(duì)占很大的比例，故采用“當(dāng)右端B欄的輪對(duì)末次組裝年月日文本框?yàn)榭諘r(shí)，生成圖紙時(shí)該數(shù)據(jù)調(diào)用左端B欄的輪對(duì)首次組裝年月日數(shù)據(jù)”的設(shè)計(jì)方案以提高輸入效率。在設(shè)計(jì)好界面布局后對(duì)其tab順序進(jìn)行編輯，這樣就可以通過(guò)“tab鍵”進(jìn)行各輸入位置的切換，實(shí)現(xiàn)純鍵盤操作以提高輸入效率。總體順序?yàn)椤皬纳系较?，先填寫左端，再填寫右端”。然后?duì)左端標(biāo)志板內(nèi)容的順序進(jìn)行局部調(diào)整，填完D欄后，再打C欄的“車軸制造年月”“鋼種代號(hào)”和“車軸制造單位代號(hào)”，以適應(yīng)新《輪規(guī)》實(shí)行后，未退卸軸承標(biāo)志板C欄這三項(xiàng)內(nèi)容需要完善的情況。對(duì)于界面的程序?qū)崿F(xiàn)，Python支持多種圖形界面的第三方庫(kù)，這里導(dǎo)入基于Qt庫(kù)的PySide模塊進(jìn)行編寫。PySide集成了Qt和Python的優(yōu)勢(shì)，擁有LGPL授權(quán)許可，允許進(jìn)行免費(fèi)/開(kāi)源軟件和私有商業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)。2．2生成DXF圖紙的程序設(shè)計(jì)pyautocad模塊可以幫助完成用Python語(yǔ)言編寫簡(jiǎn)單的ActiveX自動(dòng)控制腳本［2］，這里導(dǎo)入它來(lái)編寫調(diào)用CAD生成DXF文件的函數(shù)作為“生成圖紙”按鈕的響應(yīng)函數(shù)。pyautocad封裝了一些接口［3］，而且其中的sendcommand函數(shù)可以控制在CAD的命令行中運(yùn)行指定的命令，相當(dāng)于把CAD命令行prompt當(dāng)成了一個(gè)微型API［4］，這就允許我們完整地使用CAD的功能控制生成圖紙。具體生成圖紙的流程為:(1)根據(jù)相對(duì)位置生成各欄文本;(2)將文字分解，變?yōu)橥鈬喞€文字;(3)對(duì)空心的文字進(jìn)行填充;(4)對(duì)文本進(jìn)行打散，使之成為曲線;(5)調(diào)整圖形位置;(6)保存。由于CAD中生成的文字導(dǎo)入EzCad中會(huì)變?yōu)榭招奈淖?，這里先在CAD中將文字變?yōu)榭招奈淖?，再?duì)其進(jìn)行填充。將文字變?yōu)榭招奈淖钟袃蓚€(gè)方法:一是使用官方自帶的Express工具箱，二是安裝燕秀工具箱。雖然Express工具箱的處理速度比燕秀工具箱更快，但文字處理后輪廓內(nèi)部有一定的多余線條，這會(huì)影響后續(xù)的填充操作。而燕秀工具箱處理效果更好。填充過(guò)后，還要再把圖形打散一次，以保證填充線也能導(dǎo)入到EzCad中去。在生成一個(gè)新的圖紙時(shí)，先檢查該文件夾中是否存在該輪對(duì)編號(hào)文件名的文件，如果存在，則程序不發(fā)生動(dòng)作，如果不存在，才生成對(duì)應(yīng)的圖紙文件。在生成圖紙完畢后，可以將圖像刪除繼續(xù)等待下一個(gè)文件生成，也可以將CAD關(guān)閉，當(dāng)下次調(diào)用時(shí)再次打開(kāi)。而如果單單以DXF格式保存就關(guān)閉CAD時(shí)，CAD會(huì)以對(duì)話框的形式詢問(wèn)是否以DWG格式保存，故還要主動(dòng)保存DWG格式的文件。這樣目標(biāo)文件夾中除了會(huì)有我們需要的DXF文件，還會(huì)有副產(chǎn)品———DWG文件。最后生成的圖紙效果如圖2所示。再將保存后的DXF文件作為矢量圖導(dǎo)入EzCad中打印即可。

3結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)利用Python語(yǔ)言及其pyautocad模塊調(diào)用AutoCAD生成DXF文件再導(dǎo)入EzCad中進(jìn)行刻打的方法，并基于PySide模塊編制輸入界面，提高了輸入效率，節(jié)省了總體時(shí)間。(2)DXF文件作為中間文件，結(jié)合了兩個(gè)軟件的優(yōu)點(diǎn)，并解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。(3)雖然激光刻打有效率高、刻打內(nèi)容靈活的特點(diǎn)，但在刻打過(guò)程中容易形成煙塵，長(zhǎng)期吸入對(duì)人體健康有害。在條件不允許重新設(shè)計(jì)刻打機(jī)時(shí)，應(yīng)盡量在寬敞、通風(fēng)處進(jìn)行刻打，刻打人員也應(yīng)佩戴好口罩等防護(hù)用品。