Команд AutoCAD

Термин AutoCAD есть англоязычное сокращение словосочетания " система автоматизации проектирования и черчения " ( Automated Computer Aided Drafting and Design). Широко распространено также и русское название этой системы, которое используется , как правило , для русифицированных версий - Автокад, однако в дальнейшем будут рассматриваться только исходные версии систем, поэтому для их названия будет использоваться термин AutoCAD с указанием номера версии, например AutoCAD 14.

В настоящее время для задач проектирования и разработки конструкторской документации используется очень большое количество различных систем. Среди них можно выделить как специализированные системы, ориентированные на объекты какой-либо отрасли (механика, электротехника, архитектура и строительство), так и универсальные системы общего назначения. Ряд специализированных систем, автоматизирующих процесс проектирования, требуют для своего применения дорогостоящего комплекса технических средств, включающего в себя многопроцессорные системы, многотерминальные графические станции, устройства вывода графической информации и др. Разнообразие реализуемых этими системами функций проектирования: конструкционные и оптимизационные расчеты, пространственное моделирование, создание управляющих технологических программ - достигается за счет индивидуальной адаптации таких систем в организациях заказчиков и как следствие весьма высокой стоимости этих систем. Разработчики AutoCAD - корпорация Autodesk - с первой и до последней версий ориентировались на универсальное применение системы, в то же время закладывая возможности использования ее как платформы для создания специализированных систем. С этой целью в AutoCAD используется встроенный язык функционального программирования AutoLisp , средства модификации меню, средства для описания новых типов линий, графических форм и шрифтов, механизм создания блоков графических примитивов, имеющих определенные наименования и атрибуты и другие средства. Выбранное направление развития AutoCAD оказалось очень эффективным: в настоящее время как сама система, так и специализированные системы , разработанные на ее платформе , используются в различных предметных областях, число зарегистрированных пользователей этих систем исчисляется сотнями тысяч, а концепции разработки и развития стали стандартом де-факто для систем автоматизации проектирования и черчения.

Структура информационного и программного обеспечения AutoCAD, а также интерфейс пользователя, прежде всего, определяются набором функциональных возможностей системы. Среди функций, в первую очередь, следует выделить группу функций автоматизации разработки и выполнения конструкторской документации,которую составляют функции создания графических изображений в виде чертежей, запись и организация хранения графических изображений в виде файлов на машинных носителях, редактирование созданных и уже существующих графических изображений, получение твердых копий (на бумажных носителях) на различных устройствах вывода, подготовка графических и текстовых форм конструкторских документов. Однако современные информационные технологии позволяют использовать принципиально иные подходы к конструированию изделий, в частности, основанные на трехмерном пространственном моделировании , что вызвало появление и развитие в последних версиях AutoCAD функций пространственного трехмерного геометрического моделирования.В процессе проектирования технических объектов осуществляются расчеты параметров и характеристик, определяющих также геометрические размеры или их соотношение. Выбранные по конструктивным, технологическим или эстетическим соображениям геометрические размеры должны быть согласованы с результатами расчетов по различным методикам. Среда AutoCAD предоставляет возможность организации проектирования технических объектов и получения конструкторской документации на основе расчетов параметров и проверки рассчитываемых и выбираемых геометрических размеров. Функции среды, обеспечивающие автоматизацию расчетов конструктивных размеров и взаимодействие с программным обеспечением САПР конкретных изделий , в последних версиях AutoCAD достаточно разнообразны и включают в себя средства встроенного функционального языка программирования AutoLisp, средства взаимодействия с базами данных, средства модификации меню системы, расширения набора команд и другие. К этой же группе функций можно отнести функции, обеспечивающие передачу результатов проектирования в другие среды а также использование результатов, полученных в других средах.

Для всех версий AutoCAD набор функций реализуется при вызове и активизации команди задании параметров этих команд. Команды AutoCAD могут быть найдены и активизированы различными способами: в различных версиях под различными операционными системами интерфейсы пользователей существенно различаются. Однако независимо от версии и операционной системы среда AutoCAD всегда имеет зону так называемой командной строки,в которой пользователь может непосредственно набрать команду и указать ее параметры с клавиатуры. Таким образом, хорошее знание команд системы AutoCAD позволит пользователю уверенно работать с любой версией системы и любой модификацией меню.

Все команды разных версий AutoCAD в различных системах меню сгруппированы по функциональным признакам в достаточно устойчивые группы. Можно выделить команды настройки конфигурации системы и параметров чертежа (рисунка), команды создания графических примитивов, команды редактирования чертежа (рисунка), команды управления видами, команды нанесения размеров, команды работы с блоками, команды настройки объектных привязок и специальных режимов создания графических изображений, команды получения справок, команды трехмерного моделирования. Кроме того, для версий системы под DOS и Windows реализованы стандартными для каждой из операционных систем средствами процедуры обработки файлов чертежей и блоков, вывода чертежей на различные типы печатающих устройств, конверсии файлов чертежей в графические и текстовые файлы различных форматов, а также процедуры взаимодействия с буфером обмена, внешними базами данных и Интернетом.

При загрузке системы AutoCAD для любой версии графический экран системы разделен на несколько зон:

- зону графических построений, на которой отображается часть плоскости чертежа;

- зону строки падающего меню;

- зону строки состояния чертежа и системы;

- зону командной строки и сообщений системы.

В различных версиях также могут присутствовать или формироваться зоны экранного меню, пиктографических меню, а также стандартных элементов интерфейса пользователя, присущих конкретным версиям системы ( линейки прокрутки и диалоговые окна, подсветка строк и др.)

Вид графического экрана для версии AutoCAD 2000 показан на рис1.

На нем сразу можно выделить элементы интерфейса, присущие программам, работающим под управлением операционной системы Windows 95/98/NT/2000 , зону падающего меню ( сверху), зону постоянного экранного меню ( верхние строки пиктограмм), зону формируемого пиктографического экранного меню

( боковые столбцы пиктограмм могут располагаться и в других областях экрана), зону командной строки и сообщений системы (обычно настраивается в две или три строки, начинающиеся словом Command) и строку состояния чертежа и системы ( самая нижняя, в других версиях может располагаться и вверху). В зоне графических построений ( подписана на рис. 1) показаны пиктограмма установленной системы координат, вид и положение курсора и построены два графических объекта: дуга окружности и многоугольник.

Рис.1. Вид графического экрана AutoCAD 2000

В процессе работы AutoCAD может находиться в двух режимах: режим ожидания команды и режим выполнения команд. Характерным признаком режима ожидания является слово Command: в командной строке. В режиме выполнения команд в командной строке появляются сообщения о выполняемых действиях и запросы на ввод опций и параметров выполняемых команд. При работе с некоторыми из команд в различных версиях системы открываются диалоговые окна различного вида, наличие таких окон на экране является признаком незаконченного выполнения команды.

В общем случае для перехода к другой команде необходимо завершить работу с предыдущей, т. е. перейти в режим ожидания команды. Однако существуют так называемые “ прозрачные ” команды, которые могут быть вызваны и выполнены даже в режиме выполнения какой-либо команды, к таким командам относятся некоторые команды управления видами графического изображения, команды справочной информации, команды работы с файлами чертежа и ряд других.

По своей структуре команды системы AutoCAD можно разделить на простые и сложные. Структура простых команд предусматривает непосредственное их выполнение по заданным параметрам, а некоторые из команд вообще не имеют параметров. Выполнение сложной команды предусматривает, прежде всего, конкретизацию условий выполнения, которые определяются набором подкоманд или опций. При выполнении таких команд система организует диалог с пользователем, в ходе которого на различных стадиях пользователь определяет как параметры основной команды, так и параметры выбранных им же подкоманд, этот диалог всегда отображается в командной строке, но для ряда команд в этом случае открываются специальные диалоговые окна. Опции и параметры команд могут задаваться пользователями различными способами:

- вводом наименований опций и значений параметров с клавиатуры;

- вводом параметров с помощью графического дигитайзера ( в качестве которого чаще всего используется мышь) с использованием графического указателя (обычного или специально настроенного курсора) и средств графического слежения и контроля;

- вводом наименований опций и параметров с помощью диалоговых окон различного вида.

В процессе работы система сохраняет в памяти последовательность команд, введенных пользователем, что позволяет при необходимости отменить некоторое количество команд (команда Undo ) или повторить построение чертежа с самой первой команды ( команда Regen).

Основными параметрами команд, осуществляющих графические построения, являются значения углов и расстояний. Расстояния между точками на рисунке измеряются в условных относительных единицах, а реальные размеры изображения устанавливаются заданием формата представления размеров (миллиметры, метры, футы, дюймы и др.) и масштабированием изображения при выводе на печать. Углы, как правило, измеряются в градусах и отсчитываются от горизонтальной оси против часовой стрелки, однако могут быть заданы и другие форматы для определения углов.

Независимо от способа ввода параметров их вид и значения всегда связаны с заданной в текущий момент системой координат. По умолчанию в AutoCAD используется так называемая «мировая система координат», для которой ось X направлена слева направо, ось Y - снизу вверх, а ось Z считается направленной от плоскости чертежа перпендикулярно к экрану в сторону пользователя. В указанной последовательности значения введенных параметров присваиваются соответствующим координатам, однако даже для мировых координат существует несколько форм представления : абсолютные, относительные и полярные для двухмерных координат, абсолютные, относительные цилиндрические и сферические для трехмерных координат: в этих случаях значения вводимых параметров интерпретируются не только как расстояния, но и как углы. Кроме того, пользователь может задавать свои так называемые «пользовательские» системы координат. Таких систем координат может быть несколько, и в любой момент пользователь может перейти от одной системы к другой .

Форматы ввода координат приведены в табл. 1

Таблица 1 . Форматы ввода координат

Вид координат	2D -формат	2D - пример	3D - формат	3D - пример
Декартовые, абсолютные	x, y	100,75	x, y, z	100, 75, 30
Декартовые, относитель- ные	@ dx, dy	30, 28	@ dx, dy, dz	@30,28, 12
Полярные, относительные (3D-цилиндрические)	@расстояние< угол	@15<60	@расстояние до оси < угол, высота	@15<60,30
Полярные, относительные (3D-сферические)	@расстояние< угол	@15<60	@радиус< угол< угол	@15<60<60

Все абсолютные координаты отсчитываются от точки начала координат, которая в мировой системе координат располагается в нижней левой точке графического экрана, а относительные координаты отсчитываются от предыдущей введенной точки.

Как и все другие графические системы «векторной графики», система AutoCAD хранит графическую информацию в виде набора команд по построению графических примитивов, а также набора заданных пользователем значений системных переменных, определяющих условия построения чертежа. Новый чертеж в AutoCAD обычно выполняется по установкам, заданным в стандартном шаблоне чертежа - файл acad.dwg .Это, как правило, шаблон, в котором определен только один слой изображения и один видовой экран, перекрывающий всю графическую область. Однако во всех перечисленных версиях системы существует возможность начинать новый чертеж в соответствии с выбранным пользователем из существующего набора шаблонов чертежа или уже имеющимся чертежом - прототипом. Такие чертежи могут содержать не только новые установки значений системных переменных, но и заранее определенное количество видовых экранов, наименования и число слоев, в которых создается изображение, а также предварительно построенные графические объекты, например линии ограничения форматов, рамки и основные надписи чертежей. Все новые чертежи, созданные пользователем, записываются в файлы, имеющие расширение .dwg ,с именем, заданным самим пользователем. Независимо от способа выбора шаблона или прототипа чертежа пользователь на любом этапе работы может изменить значения системных переменных, определяющих условия выполнения чертежа и вид его графического представления, и сохранить эти значения в файле чертежа.

Создание чертежа в среде AutoCAD происходит на основе использования всего спектра графических и вычислительных возможностей современных компьютеров. Универсальное программное обеспечение системы даже для ранних версий позволяет адаптировать систему на разные конфигурации аппаратного обеспечения и операционные системы, что, однако, требует предварительной настройки среды AutoCAD. Более поздние версии системы, работающие под Windows 95/NT/98/2000 , используют возможности адаптации и настройки, предоставляемые этими операционными системами, но также позволяют при необходимости осуществлять ручную настройку параметров рабочей среды по усмотрению пользователя. В процессе развития AutoCAD и накопления опыта его использования для различных приложений сложились определенные технологические методы и приемы создания чертежей в среде этой системы. Прежде всего, необходимо отметить наиболее общие методы, которые используются для всех видов приложений: создания машиностроительных чертежей, чертежей трехмерных геометрических моделей, географических и топографических карт и схем, расчетно-пояснительных записок и других проектных форм и документов. К таким методам следует отнести:

- выполнение изображений в нескольких слоях, некоторые из которых являются вспомогательными и отключаются при визуализации или печати результатов построения;

- работу одновременно с несколькими видовыми экранами, в каждом из которых в удобном для работы масштабе представлена соответствующая часть изображения ;

- использование в процессе построения средств динамического отслеживания, которые позволяют наблюдать предполагаемый результат построения

- установку специальных режимов выполнения графических изображений: объектной и координатной привязки, ограничения размеров изображения, перпендикулярных линий или линий, соответствующих направлениям аксонометрических осей и др.

- широкое использование средств редактирования изображений, предоставляемых системой AutoCAD: копирование, масштабирование, перенос и поворот фрагментов изображений, построение симметричных зеркальных изображений фрагментов, вставка блоков графических объектов, образованных в других чертежах и многих других средств.

Дальнейшее изложение будет посвящено вопросам применения системы AutoCAD для проектирования изделий машиностроения.