cad技术已进入我们生活的各个领域，中望cad软件包因其卓越的优良性能在我国得到了广泛的使用。但cad本身的文字功能存在一定的局限性，不能满足设计工程需要。本文详细分析了cad字形的数据结构和其存储方式，找出扩充字形文件的方法，并构造了一个满足自己工作需要的字形文件，取得了较好的效果。

设计cad字库字形

一、概述

  人类从未停止设计，设计的对象从人类居住的房屋，人类生活的必需品，到人类的整个生存、生活、学习、工作所涉及的环境，以及人类劳动的工具。cad（computer aided design）的出现，让人类的设计告别绘图板和铅笔，使设计进入了现代的计算机时代。特别是进入90年代后，微机的性能大步提高，基于微机的计算机辅助设计软件的性能也大大提高，而微机和cad软件的价格也不断下降，使cad正广泛应用到各个行业和领域。

  cad技术是一项综合性的,集计算机图形学、数据库、网络通讯等计算机及其他领域知识于一体的高新技术；是先进制造技术的重要组成部分；也是提高设计水平、缩短产品开发周期、增强行业竞争能力的一项关键技术。

采用cad技术进行产品设计不但可以使设计人员"甩掉图板",更新传统的设计思想,实现设计自动化,降低产品的成本,提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理体制,缩短产品的开发周期,提高劳动生产率。

1、cad技术应用概况

  cad/cam(计算机辅助设计及制造)技术产生于本世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。1989年美国国家工程科学院将cad/cam技术评为当代(1964-1989)十项最杰出的工程技术成就之一。三十几年来cad技术和系统有了飞速的发展,cad/cam的应用迅速普及。在工业发达国家,cad/cam技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展,由大型企业向中小企业推广,由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及。

  cad是一个包括范围很广的概念,概括来说,cad的设计对象有两大类,一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品；另一类是工程设计产品,即工程建筑,国外简称aec(architecture、engineering和construction)。而如今,cad技术的应用范围已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域,产生了巨大的经济及社会效益,有着广泛的应用前景。

2、cad的文字输入及存在的问题

  cad是由美国公司为微机开发的一个交互式绘图软件，是一套功能极强的计算机辅助设计工具，具有较强的绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方便用户的二次开发功能。它是目前世界上应用最广的cad软件,占整个世界个人微机cad/cae/cam软件市场的37%左右,是诸多微机cad软件的佼佼者。

  用cad绘图实际上无任何限制，凡手工能绘制的，cad都能做到。由于其具有的强大的二次开发能力，目前cad已被广泛应用于各个领域。

  一个完整的设计文件，除图形外，还含有必须的文字说明。在手工制图中，文字注释是用打字机、钢笔或铅笔手工完成的，这是一件费时且烦琐的工作。计算机辅助绘图使这件事变得非常简单。

在cad中，所有的操作均由相应的命令来完成，文字输入也不例外，其基本命令为t e x t。cad通过style命令来设置字体，通过文本标注命令（如text，dtext等）可以从相应的形文件中提取图形所需的字符信息。文字标注的格式为

command: text或dtext 

cad把文本当作一类实体，作为图形的一部分而存在，图形中的文本的显示放大、旋转、绘制等操作都可以由cad自己实现。除了在装入汉字字体时略有不同（必需同西文字体一起装入），汉字的标注过程同西文文本完全一样。不同的字形通过装入不同的字体来实现。

cad图形中的文字是由其自带的后缀名为.shx格式的文件支持的，该文件被称作形文件，而专用于显示文字符号的形文件则称为字形文件或字库文件。根据常规要求，系统已带有普通文字（含英文、德文、意大利文、南斯拉夫语）和特殊符号（天文、地图、气象、音乐）等字库。为满足显示速度和字体美观方面的要求，普通文字字库含有快速、简体、双线体、三线体和哥特体等字体。系统自带的字形文件可满足大部分的要求。

  cad正文字体中的每一个文字对应于形状号，形状号的编制遵循ascii码，可参见附表一。代码1到31为控制码，仅他们中的一个代码用于cad正文字体中。即代码10(lf)—换行符，其含义是向下走一行但不绘图。另外，还定义了一些特殊符号（见表1-1）。

随着版本的升级，cad文字功能逐渐增强，在原来单行文本输入的基础上，增加了动态文字(dtext)、段落文字(mtext)。同时操作系统由dos全面进入windows系统后，原来存在的汉字输入问题现在也得到迎刃而解。虽然cad经过了近几十次的升版（其版本由1.0到14.0，直至最新的cad2003,国内最早引入的版本为2.16，由2.6版得到推广）,但是，cad在文字输入处理方面存在的二个问题一直未能得到解决：

3.1、特殊符号的输入

  几乎在所有的制图应用中，都需要在一般文本与尺寸文本中绘制特殊字符（符号）。例如，有时需要绘制角度符号与直径符号，或者需要给一些字符画下划线或上划线。标准字库文件中提供了几个控制符，借助有关控制符（控制码）序列就可以实现这些功能。对于每一个符号，控制符序列都是以连续的两个百分号“%%”打头的。跟在两个百分号后的控制符描述所需符号。见表1 -1：

表1- 1 cad系统自带特殊符号

控制序列特殊字符控制序列特殊字符

%%c直径符号（ф）%%o上划线模式开/关切换

%%d角度符号（°）%%u下划线模式开/关切换

% % p正/负公差符号（±）%%%% % %单个%号

  注意:特殊控制符%%o和%%u是作切换键用的。例如，如果输入“this %%utoggles%%u the underscore”，则字toggles将加上下划线（toggles）。

cad r14.0以后的版本增加了对windows系统字库（true type）的支持，通过使用windows系统字库或字符映射表也可输入各种字符。但在工程设计中，仍有一些常用的符号无法解决，如各种型钢符号(角钢、扁钢、槽钢、工字钢等),有些符号虽然可通过cad和windows系统来解决，但在使用前需定义成不同的字体(用style命令)，一行文字需分几次输入以调用不同的字体来完成，使用上很不方便。

3.2、文本文件的排版和美观

  使用过字处理软件如microsoft word、wps的人们都知道，这些软件均可实现文本文件的排版，以满足用户的各种需要，而cad本身现有的功能尚不能实现这种功能，其文本输入只能实现简单的功能（上划线、下划线）。而在设计文件中，经常要输入单位，如m2、m3等，有时在说明中还要输入一些数学公式。

  一个漂亮美观的文章，总能增加人们对该文章的喜悦，同样美观的设计文件也能增加阅读者的亲和力。由于汉字一般比英文单词的笔画来得复杂，为了能清晰地表示一段文章，在中英文混合输入时，视觉习惯上应该汉字略高于英文，而在cad中，以同一高度输入中英文，往往是英文高于中文，在视觉上觉得比例失调，影响美观。

  为解决上述两个问题，必须对text命令进行扩充。要扩充text命令，必须先弄清楚此命令写文字的处理过程:(1)确定文字(西文字符、汉字)的各种属性;(2)置"文字解释器"(translater for text)初值;(3)读入一行文字;(4)对此行文字中的每个文字(西方字符为单个字符、汉字为两个字符)按其先后顺序逐个进行以下操作;(5)落笔(置写方式);(6)从形文件(西文字符从普通形文件、汉字从多字形文件)中取出对应数据;(7)文字解释器将取出的数据按其数据定义边解释边写入图中。

  要扩充text命令,且又不修改cad程序,那么只能从此命令所使用的数据上作文章,由以上给出的处理过程可知:text命令所使用的主要数据为形文件(西方字库、汉字字库),即应从形文件上作文章。为此,必须要了解形文件,不仅要了解文件格式,更重要的是要了解其中数据的定义。

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