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引进、创新、务实——
纬衡科技新一代图形技术的突破与展望

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  纬衡浩建科技(深圳)有限公司 匡海峰

各位参会的领导、专家和代表：

大家好！很荣幸可以参加这次研讨会，这次和大家一起分享和交流的是纬衡科技新一代cad图形技术所取得的突破，及对这些图形技术在设计院信息化过程中应用前景的展望。

一、cad图形技术和设计企业的信息化 首先分析一下cad图形技术和设计企业信息化的关系。

cad图纸被广泛应用于建筑、水利、电力等各行各业，cad电子图档是工程设计的主要成果，是各设计企业的核心资产，因此建立有效的电子图档管理的重要性不言而喻。但图档管理远远复杂于普通的文档管理。普通的文档管理，主要侧重于文件的分类、检索、权限控制等方面；而图档管理则要深入文件格式和应用程序的内部，才能有较好的效果。由于cad程序的复杂性，图档存在非常多的变化。图中相同或类似的图形，却有着非常多的表达和实现方式。这也决定了把cad图形技术应用到管理系统的复杂性。

相应地，工程设计的信息化是整体信息化的核心和难点。工程设计是设计企业核心的生产活动，设计企业每天产生的、日积月累的、数量庞大的图文资料需要进行高效的组织、归档、分类、检索,对于网络环境下面向生产设计的、动态的电子图文需要进行高效管理和适时的监控。如果按照传统的方法，这需要设计人员耗费相当多的精力去整理、提交cad电子图档，需要档案管理人员耗费相当多的精力进行分类、录入等工作。设计人员往往把工程进度摆在第一位，因此信息化带来的额外工作量容易引起他们的抵触。但是，如果没有设计人员的配合，生产过程中产生的海量文件也就无法准确进行归档，工程信息资料也无法做到准确。很多单位辛辛苦苦建立的质量管理体系难以执行，最为常见的是项目完了为了应付检查而突击填表,并没有在设计流程中彻底贯彻,达到确保质量的目的。很多设计企业在信息化方面经历的挫折也正是来源于此。 因此，怎样在尽量不影响设计人员工作的前提下，顺利而准确地采集生产过程中产生的海量文件和信息，就成为信息化的有效起点。这其中，将cad技术和管理系统紧密结合，是一个关键。

二、纬衡科技在cad技术方面的创新实践

纬衡科技自成立之初，就致力于在cad图形技术方面的研究和探索，进行了很多有益的尝试，也提供了许多有创新意义的产品和技术。这其中包括：

（1）拥有自主知识产权的cad平台－vhcad，不但为中国cad正版化贡献着自己的力量，也从中借鉴了许多cad技术的精华，用于信息化系统的建设。

（2）图签识别技术。图签是工程图档中的重要信息来源，对cad图纸的分类、检索、再利用有着巨大的价值。纬衡在国内最早开始图签自动识别技术的研究，经过多年改进，已经达到非常高的准确率和具有良好的适应性，经过充分的优化，效率也成倍的得到提高。

（3）建筑构件识别，用于识别工程图纸中具有一定特征的柱、梁、墙等建筑构件，辅助工程算量和三维重建。

（4）光栅图纸矢量化，可以把扫描图纸得到的光栅文件通过识别过程，变成cad矢量文件，也就是正常的电子图档，方便图纸的再利用。

（5）图纸信息自动采集，通过扫描历史图档，读取电子图档内的图签，自动对图档进行分类整理；通过对打印过程的监控，自动采集和图纸对应的电子文档，解决归档难的问题。

（6）协同设计，把cad程序和管理系统紧密结合起来，通过对外部引用文件的管理和版本控制，消除不同专业之间效率低下的提资，改善设计团队内部的沟通方式，从而大大提高了整体的生产效率。 这些创新实践，从不同方面为设计企业的信息化提供了有效的手段。

三、纬衡新一代图形技术的主要亮点 经过多年的摸索，纬衡在图形技术方面取得了长足的进步，在稳定性、兼容性、效率等各方面都得到了明显的提高。利用这些技术，完成了一些能实实在在地帮助设计企业解决问题的应用系统。下面简要介绍一下这些技术方面的亮点。

（1）打印监控

许多设计企业都存在几个类似的问题，一个是归档困难：电子文件归档缺乏规范化、制度化；归档的电子文件质量较差，内容真实性无法保障，且缺乏可读性；项目完成后才归档，造成归档过程中图档丢失严重、大量的电子图档散落在各个设计人员的电脑里；一个是打印成本难以控制，由各设计人员分散进行的打印，容易造成纸张的浪费，也需要耗费大量精力进行图纸的分拣。

由于打印出图是设计过程一个必不可少的环节，在打印过程动态收集和纸质图纸对应的电子文档，是一个很好的pg电子试玩入口的解决方案，同时这也有助于把分散打印变成集中打印，降低打印的成本。纬衡的打印监控技术解决了以下几个难点： ? 自动截取打印的电子图档 ?

自动收集外部引用文件和字体文件，保证图档的完整性。 ?

自动生成条码。条码用于在归档的时候找到和纸质图纸对应的电子文档。条码生成的位置可以灵活选择。 ? 无需设计人员学习新的打印界面，降低系统实施的难度。很多同类系统都是重新制作一个打印界面，这增加了设计人员的学习培训的时间，也难以完整保持原有cad的打印功能。 ?

在打印的时候自动生成用于浏览的dwf和jpg文件，浏览和下载分开，保证图档的安全。可以选择后台生成dwf和缩略图，不干扰设计人员的工作。 应用这项技术我们开发了纬衡出图管理系统，这是一个网络化的出图管理系统，以打印图纸为核心内容，以打印进度管理为主线，是一个c/s和b/s技术相结合的系统，主要包括客户端打印插件、服务端程序和web程序。客户端的cad插件自动监控打印过程，收集打印的plt文件和dwg文件，同时生成dwf和jpg等辅助预览的文件，并上传到服务器。服务器自动分析图档中的图签，并按照工程属性进行自动分类，大大节约了档案管理人员的整理时间。出图管理终端用于集中把plt文件发送到绘图仪；打印图纸归档终端用于扫描图纸的条码，找到对应的电子图档并归档。浏览采用b/s技术，方便领导和非专业人员的查询和统计。

（2）拼图打印

不少设计人员为了节省打印纸张，往往把多张小图幅的图纸拼装在一起，在大图幅的绘图仪上打印出来。这给归档工作带来的难题是：归档需要的是和纸质图纸对应的、单独的电子图档，而不是拼装在一起的图档。如果采用上述的打印监控技术，同样要求条码、电子图档都是一一对应的。 纬衡的出图管理系统，包括了对这一情况的完善处理。系统将在每一个单独的图框内自动生成条码，并且在打印完之后把电子图档进行拆分，保证条码和电子图档的对应。

（3）批量打印

由于需求变化等原因，设计图纸往往需要反复修改和打印。越来越多的设计人员开始注意到cad提供的批量打印功能。这种功能需要在图纸内保存好打印的参数，每次工程出图的时候，通过批量程序，自动的把这些图发送到绘图仪。要在批量打印过程中实现电子图档的完整归档，是对出图系统的另一个挑战。 纬衡也提供了一个完整的批量打印程序，把cad的批量打印功能和收集电子图档的功能完美结合起来，同时还提供一个自动打印的功能选项，即只要用户的图纸是按一定的规则绘制，无需对每张图进行繁琐的页面设置，只要在软件中设置一次，即可实现批量的图纸打印，节省了大量的宝贵时间。

（4）第二代cad图纸比较

图纸的版本管理对于设计过程非常重要。图纸从设计完成到施工完成，往往需要一个反复修改和验证的过程。在这个过程中，虽然有审核、审定等工作，仍然有可能会因为用错版本，导致程度不等的损失。另外，审图人员也非常关心，当前版本的图纸和上一版本相比有哪些差异，哪些没有按照要求修改。传统的比较过程只能在纸质的图纸上进行，费时费力，并且很容易忽略一些细节。 纬衡很早就研发出了cad电子图档的比较技术，能从实体属性的层次比较两个电子图档的差别并通过颜色展现出来。随着cad的发展，出现了许多新的问题和需求，第二代cad图纸比较技术应运而生。通过这个新版的比较技术，很好的解决了cad领域的很多实际问题，完全达到了实用的程度。

新版的比较技术主要解决了以下问题： ?

按实体句柄比较和按实体属性比较

cad中的每个实体都有一个句柄作为它的唯一标识。按照句柄对两个图中的对应实体进行比较，是大多数比较软件的思路。但是，实际也存在一些情况，两张图里的实体无法按照句柄实现对应，比如从一张图复制实体到另外一张图，外观没变，但是句柄完全变了。另外如果外部引用的版本发生变化，句柄也会发生变化。纬衡的比较技术，除了可以根据句柄进行配对比较之外，还可以按照实体的属性进行配对。这一过程需要的计算量比前者大得多，但是通过充分的优化，新一代的比较技术在速度方面也取得了巨大的突破，已经和按照句柄比较的方式很接近。使得这一比较方式的应用范围更加广阔。 ?

直接比较图块和外部引用

图块和外部引用是cad设计中的重要技巧。外部引用又称外部参照，可以方便的把他人的设计部分融入到当前图档中，这在协同设计中占有重要地位。充分利用外部引用功能，能有效减少设计过程中的浪费。但是当前同类的cad比较软件无一例外的不支持外部引用的比较，因为外部引用在内部实现上和普通的实体有很多的差别。纬衡的比较技术突破了这一限制，而且支持嵌套的外部引用，用户不但可以直接观察到两个不同版本的图所带的外部引用的差别，还可以逐一深入外部引用内部，查看实体的属性差异。 ?

布局空间实体的比较

布局空间又称图纸空间，在设计实践中也越来越普及。布局空间保存了对设计模型的某个视图，以及打印这个视图的参数。布局空间的比较，除了要展现当前布局空间的实体差异之外，还需要展现可见的模型空间的实体的差异。纬衡的比较技术做到了这点。 ? 自定义实体的比较 国内的cad设计大量借助于二次开发软件。这些二次开发软件中往往存在自定义的实体，这些实体在cad中能够正常显示，但是在内部却无法读取其属性，这也导致了很多比较软件无法得出准确的比较结果。而纬衡的比较技术在这方面也取得了突破，使得软件的应用范围大大拓宽。

（5）电子签名

随着cad技术的发展，电子签名也越来越普遍。很多设计企业要求在图签内不但写入设计者的文字，还签上个人的签名图片。纬衡提供两种签名方式，一种是在cad程序里面，由用户指定签名的范围，再把签名信息签到指定的格子；一种是不打开图纸，自动根据图签格式，把签名信息存在在指定的位置，也就是自动签名。签名的信息可以是文字或图片。另外，这个签名功能也可以改造成信息回写功能，也就是由用户指定需要更改的图签栏位的内容，批量把一批图的图签值全部更改过来。自动签名和信息回写功能，在工程信息变化的时候尤其有用，这时需要把该工程的所有图纸的图签都改一次，相比手工更改，节约了大量的时间。 配合用户身份验证，签名信息可以做到防止他人的更改，具有较高的安全性。 另外，签名的信息即使是图片，我们也提供了文字信息，用于完整的图签信息记录。 当然，随着国内关于数字签名法律法规的成熟，在cad中签入图片的技术还需要进一步发展完善，配合管理系统的实施，使之具有法律效力。

（6）图签识别

图签识别是纬衡最早开始研发的图形技术之一。经过成千上万的图纸的考验，该技术已经趋于成熟，在识别率和识别速度上也有了显著的提高。下面介绍一下这项技术的几个亮点 ?

简单而灵活的模板设置

不同设计企业使用的图签，格式千变万化，要从这些格式中抽取共性，并不是一件简单的事情。不少系统也能做到识别图签，但是要么只是针对特定格式的图签，要么需要进行繁琐的设置。纬衡的图签识别，只需要输入很少的图签特征，即可制定出一个具有通用性的模板，用户很容易学习和掌握。 ?

处理相似图签的识别(如单元格拉伸变形和移位)

在实际应用中，很多设计企业虽然推行了标准图签，但因为规范不严格，产生了很多的变种。设计人员因为绘图的需要，往往对图签中的单元格进行了拉伸、移位。如果针对这些相似的图签制定不同的模板，容易使得识别结果重复；如果只制定一套模板，又很难兼顾所有的情况。另外，许多图签的“图名”单元格，往往是没有任何关键字信息的一个格子，而且在实际情况中位置也可能发生变化。纬衡的识别技术，充分考虑了这些复杂的现实情况，具有很好的适应性和通用性。 ?

识别率的显著提升

通过制定合适的模板，纬衡的图签识别的成功率在98％以上，帮助档案管理人员节省了大量的时间。

四、纬衡新一代图形技术的设计理念 在多年的研发过程中，纬衡一直把以下的设计理念贯穿在软件设计中：

（1）务实。

面对复杂多变的cad图纸，复杂的软件应用环境，纬衡一直致力于真正满足用户的需求，帮助用户解决实际问题，而不是做表面文章。比如，在打印过程中截取电子图档，需要解决用户坐标系（ucs）问题、外部引用问题、布局空间打印问题。用户坐标系，不但要考虑垂直坐标系，还要考虑旋转的坐标系。这些特殊情况在实际应用中往往只占了5％不到，但是解决起来却占用了开发人员的大部分时间。但我们认为这些工作是值得的。

（2）高效。

对效率最为敏感的是工程设计人员，他们的设计任务很重，工程一旦开始，往往是争分夺秒。如果任何系统占用了他们额外的工作时间，他们就认为是干扰了自己的工作，从而对应用系统产生抵触情绪。所以这些cad图形技术在应用到设计人员的客户端的时候，效率就是除了稳定性以外的第一要素。上面介绍的各项cad图形技术，无一例外的把效率考虑在其中，都经过了充分的优化，在完成功能的同时，对设计人员的工作干扰减到了最低。

（3）灵活。

不同的用户，需求差异很大，纬衡的cad图形技术在保证功能强大的同时，提供了足够多的选项，对不同用户的需求体贴入微。

五、展望

展望今后的发展，除了autocad以外，其它的cad软件在国内也逐渐得到推广，三维取代二维将成为一个大的趋势。纬衡也将对新的cad平台技术进行调研，争取对不同的cad文件格式都能深入理解，在主流的cad平台上进行紧密的集成。 协同设计是今后设计行业软件发展的重点，是进一步提高生产效率、提高市场竞争力的关键。纬衡将在现有的基础上，深入研究协同设计的本质，搭建功能强大的协同设计平台，并且和cad环境紧密结合起来，不但帮助设计人员高效完成工作，更为重要的是提高整个设计团队的效率。

另外，还需要把图形技术和管理系统无缝结合起来，有效的采集设计信息，同时协助设计人员找到他需要的相关信息，为进一步的知识管理打好基础。