Создание графического редактора САПР одежды на основе использования средств визуального программирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

дого ^-го, ( = 1,2,..., Н, набора весовых коэффициентов определить множества наборов входных переменных, удовлетворяющих условиям (3) и (4) и позволяющих локализовать неисправности соответствующих входов ИН. После этого с помощью проверяющего теста необходимо установить номер набора весовых коэффициентов входов и значение порога, на которых зафиксирован отказ, а также группу неисправности, к которой он принадлежит. Дальнейшая локализация неисправности производится так же, как и у монофункционального ИН, а в качестве элементов подмножеств А1, В1 и А2,В2 используются наборы входных переменных, удовлетворяющие условиям (3) и (4), для набора весовых коэффициентов, на котором зафиксирован отказ.

Следует отметить, что при построении наборов входных переменных, необходимых для локализации неисправности, в случае многофункциональных ИН с переменными значениями порогов могут исполь-

зоваться любые из имеющихся значений порогов, на которых отсутствуют неразличимые неисправности.

Библиографический список

1. Потапов В.И., Потапов И.В. Математические модели и методы оптимизации надежности отказоустойчивых вычислительных систем из искусственных нейронных сетей, - Омск: ОмГТУ, 2003. - 84 с.

2. Бутаков Е.А. Методы синтеза релейных устройств из пороговых элементов. — М.:Энергия, 1970. — 328 с.

3. Потапов В,И., Потапов И.В. Оптимизация надежности и техническая диагностика искусственных нейронных сетей/ Омский гос.техн.ун-т.-Омск, 2003.-207с. — Деп.в ВИНИТИ 25.06.03, №1216-В2003.

ПОТАПОВ Виктор Ильич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информатики и вычислительной техники.

уд< 687 016 s О. В. РЕВЯКИН А

Омский государственный институт сервиса

СОЗДАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО РЕДАКТОРА САПР ОДЕЖДЫ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Основой графического редактора САПР являются графические объекты, выделенные на основе анализа современных систем проектирования одежды и программно реализованные с помощью языка Object Pascal интегрированной среды разработки Borland Delphi 7, при использовании стандартной библиотеки процедур Borland Visual Component Library. Созданные объекты, интегрированная среда, архитектура программного средства позволяют решить задачи проектирования и моделирования чертежей конструкций одежды с помощью средств визуального программирования, а также записать и повторить созданный в процессе конструирования алгоритм с другими входными данными или использовать ее для обучения.

Ядром системы для автоматизации проектных работ в области конструирования одежды, несомненно, является блок разработки базовых и модельных конструкций, графический редактор, т. к. он связан с остальными модулями и определяет их иерархию, взаимодействие, содержание, информационное единство. С целью выбора среды для автоматизации проектных работ в области конструирования одежды были проанализированы системы Visual Basic, Borland С + + Builder, Delphi и AutoLISP (Visual LISP) [ 1,2, 4, 5].

Визуальная среда для создания графического редактора была выбрана не случайно, поскольку она принимает на себя всю работу по оформлению типовых окон — главного окна прикладной программы, диалоговых окон ввода строк и вывода стандартных сообщений. Она предоставляет программисту возможность без каких-либо хлопот встроить в приложение любой объект, приписать ему необходимые свойства, сформировать схему поведения объекта в

случае возникновения определенных событий, облегчает процесс создания и отладки приложений с помощью набора стандартных средств:

— элементов для проектирования;

— большого числа скрытых и вспомогательных окон, которые могут быть вызваны по мере необходимости;

— панелей меню и «быстрых» кнопок для исполнения наиболее часто используемых команд;

— наличия хранилища визуальных компонентов;

— предлагаемой стандартной формы для конструирования приложений;

— окна компонентов, включенных в состав приложения, и окно значений их свойств.

Система Visual Basic предполагает действие локальной системы координат в каждом графическом объекте, начало которой расположено в левом верхнем углу. Кроме того, можно ввести свою систему координат методом Scale (масштабирования). Для обозначе-

ния позиций текущей точки используются свойства CurrentX и CurrentY. Абсолютная или относительная позиция воспроизводимой точки задается парой вещественных значений (х, у). К графическим объектам Visual Basic относятся компоненты Line и Shape. Точки с координатами (х,,у,) задают концы отрезка или диагональ прямоугольника. Построение окружности, эллипса, дуги и сектора осуществляется по методу Circle, для которой задаются координаты центра и радиус (для эллипса — коэффициент сжатия полуосей, для дуги — угол начального и конечного радиус-векторов).

Рисование в Delphi и Borland С + + Builder — достаточно простой процесс. При разработке проекта пользователю предоставляются: полотно (свойство Canvas), карандаш (свойство Реп), кисть (свойство Brush) и некоторое количество примитивов (линий, прямоугольников, эллипсов ит. д.). Этот набор инструментов позволяет создавать достаточно сложные рисунки математического и инженерного содержания. Кроме того, Delphi позволяет использовать многие ресурсы Windows: графические файлы, фильмы и звуковые файлы.

Выполнение графических работ в ППП AutoCAD целесообразно по ряду причин: удобный интерфейс, большое число готовых геометрических функций, возможность работать как в режиме графического редактирования, так и графического программирования [2]. Но, несмотря на разнообразие функций черчения и редактирования объектов, предоставляемых ППП AutoCAD, спецификапроцесса проектирования одежды предполагает создание (программирование) дополнительных графических примитивов, т. е. описание ряда команд на языке AutoLISP. Кроме того, использование команд «объектной привязки» (osnap), предполагает или приближенное значение результата, или участие человека в процессе построения (вызов соответствующих команд AutoCAD из программы для запроса координат точки). И первый, и второй случаи неприемлемы для использования в программах построения конструкций одежды.

Сравнение систем визуального программирования свидетельствует о том, что они располагают различным числом графических объектов (1, 5]. Так, графи-ческими объектами VB являются: Form, Pic-tureBox, Image, Shape. Графическими объектами среды Delphi являются: Animate, Bitmap, ComboBox, Con-trolBox, DrawGrid, Form, Image, ListBox, ListView, PaintBox, StringGrid, ToolBar и др.

Поскольку система Delphi располагает большим числом графических объектов, именно она была выбрана для создания ядра программы, обеспечивающего автоматизацию построения чертежей конструкции одежды. Текст программы написан на языке Object Pascal с использованием интегрированной среды разработки Borland Delphi 7. Один из вспомогательных вычислительных модулей (calc.dll) написан на языке С+ + (использован транслятор MS Visual С/С + +), При разработке программного средства (ПС) использована стандартная библиотека процедур Borland Visual Component Library.

Для формализации процесса построения чертежей был предложен метод, предусматривающий единый принцип с точки зрения представления графической информации. Т. е. любая конструкция — это комплекс геометрических примитивов (точек, отрезков, кривых и пр.), а также их взаимодействие в процессе построения различных объектов, которые могут повторяться или существенно отличаться друг от друга в зависимости от выбора методики проектирования одежды [3].

На основании выделенных графических примитивов, а также исходя из задач построения, редактирования чертежей, сохранения и открытия файлов были созданы объекты программы для конструирования одежды в диалоговом режиме, составившие внешнюю архитектуру ПС.

Внешняя архитектура ПС

Объектами архитектуры являются: объект Form (главное окно системы), объект Design (графическое поле peAaKTopaTHnTPicture), StatusBar (строка состояния), ToolBar (панельинструментов), Memo (окнодля ведения протокола событий), диалоговые окна ShowMessage, MessageBox, messageDlg, MessageDlgPos.

Объект Form

С объектом Form, как с главным окном программы (системы), связаны следующие команды: создать новый чертеж (файл) — New, открыть чертеж — Open, сохранить результат проектирования — Save as, выход из программы — Exit.

Основными элементами интерфейса главного окна программы (редактора) являются: главное меню, строка состояния и панель инструментов.

Объекты типа Forml, Form2 и т. д. создаются как вспомогательные (дочерние) для построения деталей, относящихся к одному изделию (например, рукав для мужского пиджака и пр.), или для моделирования деталей.

Объект Memo

Этот объект программы предназначен для записи последовательности построения и типа графических объектов, редактирования объектов и пошагового воспроизведения созданного ранее алгоритма.

Объект Design

Предназначен для создания и редактирования графических объектов. Основными объектами при проектировании одежды являются: точка (point), стрелка (arrow), окружность (circle), отрезок (line), дута (arc), кривая (curve), константа (const). Эти графические примитивы могут обладать различными свойствами и должны обеспечить реализацию построения чертежей в автоматизированном режиме с помощью команд, доступных из основного или контекстного меню.

Объект StatusBar

Включает элементы управления полем чертежа и отображения текущего положения курсора: масштаб (scale), шаг (step), вычислить (count).

Диалоговые окна ShowMessage, MessageBox, messageDlg, MessageDlgPos

Предназначены для вывода сообщений и анализа реакции пользователя.

Объект ToolBar

Включает следующие группы объектов:

- константы - для записи исходных данных (размерных признаков, прибавок, коэффициентов);

- точки: произвольная точка (определяется пользователем с помощью указателя курсора мыши), точка по расчетам (координаты начальной и конечной точек отрезка определяются фиксированными координатами или формулами), точка пересечения 2-х дуг (дуги выбираются из списка в соответствующем диалоговом окне), точка в заданном месте отрезка (отрезок выбирается при помощи диалога, а точка указывается мышью) , точка пересечения кривых (кривые указываются

пользователем в соответствующем диалоговом окне), точка касания (касательная к указанной кривой);

- стрелки: произвольная стрелка (начало и конец определяются с помощью указателя курсора мыши), стрелка заданной длины из точки под определенным углом (начальная точка выбирается при помощи диалогового окна, в котором также задается длина стрелки и угол относительно исходной точки в текущей системе координат);

- дуги; произвольная дуга (центр, радиус и точки разрыва задаются интерактивно), дуга по точкам (в диалоговом окне определяется центральная точка, конечная точка радиуса и точки разрыва);

- окружности: произвольная окружность (координаты центра и величина радиуса задаются интерактивно), окружность по точкам (центральная точка и конечная точка радиуса выбираются в форме диалога из списка ранее созданных объектов), окружность по центру и радиусу (центр окружности выбирается из списка доступных точек, радиус определяется формулой);

- отрезки: произвольный отрезок (начальная и конечная точки задаются в интерактивном режиме), отрезок по начальной и конечной точкам (координаты точек определяются формулами, которые записываются в соответствующем диалоговом окне);

- кривые: кривая Безье по точкам (точки могут быть расставлены произвольно или определяться расчетами).

Обращение к командам (процедурам) имеет вид:

Имя_объекта.Canvas.Функция аргумент^ ар-гумент2, аргумент 3 и т. д.

Например, при построении отрезка прямой (функция LineTo) аргументом являются координаты конечной точки. Построению отрезка предшествует вызов метода (функции) MoveTo, переводящего текущую точку в начало отрезка:

имя_объекта.Сапуа8.РепРо8.х:=20;

имя_объекта. Canvas.PenPos.yr=30;

имя_объекта.Canvas. MoveTo (20,30);

имя_объекта. Canvas. LineTo (70,60).

Если между объектами существует связь: пересечение, объединение и пр., то обращение к объектам будет иметь вид:

Функция: Объект1 (аргумент1, аргумент2). Объект2 (аргумент!, аргумент2) и т. д.

Например, запись для точки пересечения (ТП) двух дуг имеет вид:

ТП: дуга_1 (цтр: х,у, рад_11, угол от а до Р), дуга_2(цтр:х1,у1,рад_Н1,уголота1 доР1).

Для редактирования участков чертежей, т. е. одновременно нескольких объектов типа точки, отрезки, кривые, необходимо предварительно объединить их в группы, к которым затем применяются методы перемещения (MoveTo) и (или) поворота (RotateTo).

Внутренняя архитектура ПС

В структуре ПС можно выделить следующие модули: модуль отображения данных (рисование графических объектов); модуль ввода и модификации данных; модуль ввода/вывода данных.

Все перечисленные выше модули подразделяются на классы, причем это деление не является однозначным. Например, TDesignXMain содержит процедуры,

принадлежащие всем модулям, и все модули обрабатывают информацию TDrawObject. С другой стороны, все дополнительные классы поддержки GUI относятся к модулю ввода и модификации данных.

Рассмотрим список классов и их назначение:

— TDesignXMain — основной класс программы, осуществляет главную часть взаимодействия с ОС Windows и библиотекой VCL, поддержку значительной части пользовательского интерфейса, а также главного окна программы. Фактически, TDesignXMain и есть программа. Все остальное — только оболочка.

— TDrawObject — экземпляр класса; хранит данные, необходимые для работы с одним отображаемым объектом, а также некоторые функции работы с ним (например, чтение/запись экземпляра объект в поток ввода/вывода, инициализацию и копирование объектов и т. п.). Данные класса имеют атрибутриЬИс, что нарушает принцип инкапсуляции данных, но так сделано в связи с тем, что TDesignXMain требуется доступ к ним, а в Object Pascal нет аналога ключевого слова friend языка С + + . Теоретически можно было бы реализовать иерархию объектов и множество методов для работы с соответствующими данными TDrawObject, но по соображениям быстродействия для данной задачи это решение было сочтено неоптимальным.

— Дополнительные классы для поддержки GUI с использованием библиотеки VCL. Все они (кроме класса AboutBox) поддерживают работу соответствующих диалогов ввода и модификации данных, используемых для построения соответствующих объектов (вычислимых точек, окружностей различных видов, дуг, кривых Безье).

Кроме выше названных, есть несколько процедур и функций, не являющихся методами каких-либо классов, они предназначены для служебных целей и могут быть использованы относительно независимо от остальных частей (например, loadStringFromStreani — загрузка переменной типа string из потока ввода/ вывода), либо не могут быть реализованы как методы классов по причине того, что написаны не на Object Pascal (calcCirclelntercept, расчет точки пересечения двух дуг, написана на MS Visual С).

Представление объектов рисования

Каждый отображаемый объект представляет собой набор данных, хранимых как экземпляр класса TDrawObject (если для объекта не нужны все данные, которые может хранить TDrawObject, то лишние данные просто не используются). Программа позволяет хранить следующий набор данных: имя объекта, код типа объекта, цвет объекта, флаги корректности и необходимости выводить объект с использованием стандартных процедур рисования, набор координат точек, определяющих объект, набор углов и радиусов (для дуг, например), набор формул, описывающих определенные параметры объекта.

Какой именно из поддерживаемых и отображаемых на чертеже объектов будет строиться, зависит от кода типа объекта, хранимого в переменной TDrawObject. drawingType. Этот код задается семейством процедур realNew...

Объекты чертежа могут быть разделены на группы в зависимости от способа ввода:

— при помощи мыши (точка, окружность, стрелка и пр.);

— через специальные диалога (кривая Безье, вычислимая точка)

Также их можно подразделить и по типу задания объекта:

— непосредственно или набором других объектов (точка, дута, кривая Безье, точка на отрезке);

— полностью или частично объект задан формулами (вычислимая точка, окружность по центру и радиусу, константа): содержит одну или более определяющих его математических формул.

Третий возможный тип деления объектов на группы:

— объекты, не состоящие из других объектов (точка, дуга);

— объекты, состоящие из других объектов (кривая Безье, дута по точкам): практически каждый объект может быть представлен как точка (берется одна из его точек), и семейство этих точек может быть использовано для построения объекта.

Для создания отображаемых на чертеже объектов используются следующие методы и процедуры:

1. Конструктор TDrawObject — создает 'пустой' объект

2. Процедура TDrawObject.loadFromStream — предназначена для считывания заранее сохраненного объекта из потока данных

3. Методы TDesignXMain realNew....— создают соответствующие объекты по результатам диалога с пользователем, если объект требует ввода каких-то цифровых или символьных данных, то вызывается соответствующий служебный диалог1 ввода.

Другие процедуры при необходимости создания объектов вызывают либо loadFromStream, либо одну из процедур realNew...

Объекты рисования хранятся в глобальной структуре данных «Чертеж», реализованный как статический массив объектов TDrawObject и счетчик использованных элементов массива. Массив имеет фиксированный размер. Если его размер превышен, то при попытке добавить новый элемент будет выдано сообщение об ошибке 'Слишком большое число элементов'.

Вывод объектов рисования

За вывод изображения отвечает функция TDe-signXMain.paintlmage, вызываемая при любых изменениях хранимых данных, которые могут потребовать перестройки чертежа, а также процедура Form-Paint (обработчик сообщения Windows WM_PAINT).

Вывод данных производится не напрямую на экран, а с использованием фонового буфера, в качестве которого использован объект Image 1 типа TImage. Весь вывод сначала производится на буфер, а в конце paintlmage производится его «отрисовка» на экране.

Функция paintlmage осуществляет очистку фонового буфера и рисование при необходимости сетки (через вызов paintGrid), затем выводит текущий изменяемый элемент чертежа (если он существует), после чего производит последовательный вывод всех отображаемых графических элементов, в заключение производится «отрисовка» буфера на экране. Такое решение было выбрано исходя из тех соображений, что операция «отрисовки» на экране изображения в памяти (HBITMAP) может быть реализована аппаратно, а в тех редких случаях когда это не так, Windows GDI имеет быстрый оптимизированный код для ее выполнения (так как такая операция часто нужна самой среде Windows). Таким образом, использование фонового буфера позволяет избежать мерцания изображения (что наблюдалось в ранней тестовой версии программы, не использовавший теневой буфер). Мину. сом использования теневого буфера является неко-I торое увеличение загрузки системной шины.

Сам код рисования элементов чертежа также является частью функции paintlmage, что позволяет в некоторых случаях использовать один и тот же код отображения для разных объектов (это используется либо если объекты отличаются методом построения, но визуально одинаковы, например, дуга и ДугаПо-Точкам, либо если можно получить визуально отличающийся объект за счет манипуляций с данными объектов) .

Такое решение, кроме того, позволяет использовать универсальный класс TDrawObject, а не создавать иерархию производных классов, либо вводить в TDrawObject множество методов вида DrawXXX, а также сконцентрировать в одном месте весь код отображения объектов.

Ввод данных

При попадании текущего положения курсора мыши на рабочее поле (технически — на объект класса TImage, осуществляющий функции фонового буфера) начинается отслеживание текущих координат курсора мыши. Ввод новых элементов чертежа может осуществляться через инструментальную панель или рор-up-меню (если тип нового элемента не выбран — то считается, что вводим точку).

Если выбранный новый элемент чертежа полностью состоит из уже имеющихся элементов или полностью определяется формулами, то вызывается соответствующий диалог, производится ввод данных, заполнение нового объекта TDrawObject заданного типа и помещение его в глобальную структуру данных.

Рассмотрим пример обработки диалогового ввода данных для объекта Вычислимая Точка.

procedure TDesignXMain.realNewPointCalc;

var сх 1, су 1 ¡string;

code:integer;

begin

//вызываем диалог ввода if Unit5.PointCalcSetup.ShowModal=mrCancel then //если пользователь отменил операцию то выход exit;

//очищаем текущий редактируемый объект currDO.Clear;

//ставим флаг 'Отображение объекта'

cunD03how=Unit5JbintCal<5etup.ObjecfV'isible.Checked;

currDO.drawingType:=currDrawingPointCalc;

currDO.calcX 1 :=PointCalcSetup.CoordsX.Text;

currDO.calcYl:=PointCalcSetup.CoordsY.Text;

try

cxl?=ScriptControll.Eval(constantsList-tcurrDO.calcXl); except

MessageBox(Handle, PC har('Формула '+currDO.calcX 1 +' неверна'),'Ошибка \MB_OK); end; try

cylFScriptControll.Eval(constantsIist+currDO.ca]cYl); except

MessageBox(Handle,PChar('Формула '+currDO.calcYl+'неверна'),'Ошибка \MB_OK); end;

currDO.x 1 :=StrToFloatDef(cx 1);

currDO.y 1 :=StrToFloatDef (су 1);

bCurrDOActive:=true;

uiState:=uiState_Drawing;

uiState:=uiState_FreeFly;

AddCurrDoToList;

paintlmage;

end;

Если же новый элемент требует визуального указания каких-то элементов (например, точка требует указания места расположения, окружность требует указания точки центра и радиуса и т. п.), то устанавливается флаг uiState_drawing, показывающий, что в данный момент рисуется объект. Затем запоминается тип текущего рисуемого объекта (для отображения в paint Image) и порядковый номер этапа рисования (например, дуга рисуется в 5 этапов). По щелчку мыши происходит запоминание нового набора координат и смена этапа. Если все этапы рисования завершены, то осуществляется переходе исходное состояние.

При отслеживании координат курсора мыши происходит также их трансформация в объектном пространстве (например, это используется для поддержки масштабирования).

Модификация объектов производится либо выбором соответствующего объекта в списке, либо вызовом диалога редактирования, либо (для простых объектов) включением режима ввода данных с особым флагом, показывающим, что это редактирование. Это позволяет использовать уже имеющийся кодввода для правки при помощи мыши. После завершения редактирования все изменения в объекте чертежа повторно вносятся в глобальную структуру данных «Чертеж».

Созданные объекты, интегрированная среда, архитектура программного средства позволяют решить

задачи проектирования и моделирования чертежей конструкций одежды с помощью средств визуального программирования, а также записать и повторить созданную последовательность построения с другими входными данными или использовать ее для обучения.

Библиографический список

1. Кетков Ю. Л., Кетков А. Ю. Практика программирования: Visual Basic, С + + Builder, Delphi, - СПб.: БХВ-Пе-тербург, 2002. - 464 с.

2. Кудрявцев Е.М AutoLISP. Программирование в AutoCAD 14. - М: ДМК, 1999. - 368 с.

3. РевякинаО.В.,ЛашинаИ.В.,Ультан А.Е. Выделение набора геометрических приемов, обеспечивающих построение деталей конструкций одежды расчетно-графическими методами // Омский научный вестник, выпуск 21, декабрь 2002. — С. 88-91.

4. Сайлер, Брайан, Споттс, Джефф. Использование Visual Basic 6. Специальное издание.: Пер. с англ. - М.; СПб.; К.: Издательский дом «Вильяме», 2001. — 832 с.

5. Тюкачев Николай, Свиридов Юрий. Delphi 5. Создание мультимедийных приложений. — М.: Нолидж, 2000. — 384 с.

РЕВЯКИНА Ольга Владимировна, старший преподаватель кафедры конструирования швейных изделий,

УДК 687.03.675.152 О. А. РАШЕВА

Омский государственный институт сервиса

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОДБОРА КОЖЕВЕННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ НА ШВЕЙНЫЕ ИЗДЕЛИЯ_

На основе анализа предметной области в подготовительно-раскройном производстве были выявлены критерии подбора кожевенных полуфабрикатов на швейные изделия, что позволило разработать документально-графическую базу данных натуральной кожи как составляющую информационного обеспечения подсистемы автоматизированного подбора кожевенных полуфабрикатов на швейные изделия.

Натуральная кожа как продукт переработки шкур животных имеет ограниченную площадь различной конфигурации, представляет собой неоднородный материал, при этом наблюдается различие ее толщины и деформационных свойств по величине, направлениям и участкам. Степень неоднородности показателей этих свойств кожи, определяемая главным образом особенностями структуры топографических участков, является признаком, в значительной мере характеризующим формообразующие, раскройные и технологические свойства данного материала.

Гарантированная формоустойчивость одежды зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются:

— учет свойств основных материалов (натуральной кожи) при формообразовании одежды;

— соблюдение технологического процесса изготовления изделия,

Учет анизотропии физико-механических свойств натуральной кожи в деталях конструкции швейных изделий должен осуществляться на начальном этапе конструкторско-технологической подготовки раскроя. Немаловажное значение при этом приобретает решение задач по рациональному подбору кожевенных полуфабрикатов на изделие и нормированию их расхода.

В настоящее время на швейных предприятиях отрасли (фабриках и ателье) подбор кожевенных полуфабрикатов, нормирование и раскладка выполняются вручную, В результате чего возникают трудности организационного и технологического характера, например, рутинная работало сопоставлению площадей