Программирование в САПР: Пространственное моделирование колонного аппарата в среде Autodesk Inventor

ПРОГРАММИРОВАНИЕ В САПР

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ 

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛОННОГО 
АППАРАТА В СРЕДЕ AUTODESK 

INVENTOR

В.Ф. ЛЯНГ

Рекомендовано 

Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия 

для студентов высших учебных заведений, обучающихся 

по укрупненной группе направлений подготовки 

09.03.00 «Информатика и вычислительная техника» 

(квалификация (степень) «бакалавр») 

(протокол № 3 от 17.03.2021)

Москва
ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 004.42(075.8)
ББК 32.973-018я73
 
Л97

Р е ц е н з е н т ы:

Н.И. Гданский, доктор технических наук, профессор, заведующий 

кафедрой систем автоматизированного управления Московского 
государственного университета технологии и управления имени 
К.Г. Разумовского (Первого казачьего университета);

Ю.А. Рюмин, кандидат технических наук, начальник отдела техни
ческой политики и инновационных технологий Государственной компании «Российские автомобильные дороги»

ISBN 978-5-16-014573-0 (print)
ISBN 978-5-16-107072-7 (online)

Материалы, отмеченные знаком 
, 

доступны в электронно-библиотечной системе Znanium

© Лянг В.Ф., 2021

Лянг В.Ф.

Л97  
Программирование в САПР: пространственное моделирование 

колонного аппарата в среде Autodesk Inventor : учебное пособие / 
В.Ф. Лянг. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 249 с. + Доп. материалы 
[Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 
10.12737/991773.

ISBN 978-5-16-014573-0 (print)
ISBN 978-5-16-107072-7 (online)
В учебном пособии подробно рассмотрено создание внешней подси
стемы к Autodesk Inventor на языке высокого уровня С# Microsoft Visual 
Studio колонного аппарата. Рассматриваются такие вопросы, как работа в среде программирования Microsoft Visual Studio 2010, подключение 
библиотеки функций API Autodesk Inventor к внешней подсистеме пользователя, пространственное твердотельное моделирование элемен тов колонного аппарата, сохранение построенных объектов, проведение сборки 
аппарата из сохраненных модулей методом сопряжения поверхностей.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направле
нию «Информатика и вычислительная техника», при подготовке к лабораторным работам и экзамену. Может быть использовано студентами других специальностей при изучении курсов «Основы информатики», «Язык 
программирования высокого уровня» и «3D-моделирование машин и аппаратов». Может быть полезно программистам, занимающимся пространственным моделированием объектов.

УДК 004.42(075.8)
ББК 32.973-018я73

Предисловие

Система автоматизированного проектирования (САПР) — программно-аппаратный комплекс, предназначенный для автоматизации процесса проектирования. САПР можно классифицировать 
по отраслевому и целевому назначению. Для их обозначений используются сокращения в виде английских букв от устоявшихся 
англоязычных терминов.
Некоторые отраслевые САПР:
1) MCAD (англ. mechanical computer-aided design) — автоматизированное проектирование механических устройств или машиностроительные САПР. Применяются в автомобилестроении, 
судостроении, авиакосмической промышленности, производстве 
товаров народного потребления. Включают в себя разработку деталей и сборок машин, аппаратов, механизмов и т.д. с использованием технологий поверхностного и объемного параметрического 
моделирования. К ним относятся: SolidWorks, Autodesk Inventor, 
КОМПАС, CATIA;
2) EDA (англ. electronic design automation) или ECAD (англ. 
electronic computer-aided design) — САПР электронных устройств, 
радиоэлектронных средств, интегральных схем, печатных плат и т.п. 
Некоторые названия подобных систем: Altium Designer, OrCAD;
3) AEC CAD (англ. architecture, engineering and construction 
computer-aided design) или CAAD (англ. computer-aided architectural 
design) — САПР в области архитектуры и строительства. Используются для проектирования зданий, промышленных объектов, 
дорог, мостов и пр. (Autodesk Architectural Desktop, AutoCAD Revit 
Architecture Suite, Piranesi, ArchiCAD).
Некоторые целевые САПР:
1) CAD (англ. computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования, в контексте указанной классификации термин обозначает средства САПР, предназначенные 
для автоматизации двумерного и (или) трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и (или) технологической документации, и САПР общего назначения;
2) CADD (англ. computer-aided design and drafting) — проектирование и создание чертежей;
3) CAGD (англ. computer-aided geometric design) — геометрическое моделирование;

4) CAE (англ. computer-aided engineering) — средства автоматизации инженерных расчетов, анализа и симуляции физических 
процессов. Осуществляют динамическое моделирование, проверку 
и оптимизацию изделий;
5) CAM (англ. computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий. Обеспечивают 
автоматизацию программирования и управления оборудования 
с ЧПУ или ГАПС (гибких автоматизированных производственных 
систем). Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства.
Отличие отраслевых САПР от целевых состоит в их назначении. Отраслевые САПР могут использоваться в любом машиностроении, но они не учитывают специфику проектирования оборудования, технологию протекания процессов, среду эксплуатации 
и т.д. Пусть целевые САПР лишены и не всех этих недостатков, 
но они предназначены только для проектирования объектов конкретного машиностроения, например для перерабатывающей нефтяной промышленности.
Отраслевые САПР имеют функции построения графических 
пространственных примитивов, таких как цилиндр, призма с произвольным поперечным сечением, тор, конус и т.д. Для расширения 
возможностей машиностроительных САПР в них добавлены APIфункции, с помощью которых из графических примитивов можно 
создать весь проектируемый объект. Воспользоваться API-функциями можно только в специально разработанных программах 
на языке, который указан в технической документации разработчика системы.
Autodesk Inventor содержит функции API для нескольких 
языков программирования: С++, С# и VBA. Язык программирования VBA встроен в Autodesk Inventor, но он может быть использован и во внешней среде. Различают встроенные и внешние 
приложения или подсистемы, которые используют функции API. 
Встроенная подсистема инициализируется только в среде Autodesk 
Inventor. Вызов встроенной подсистемы осуществляется либо выбором созданной команды в падающем меню, либо нажатием специально созданной кнопки на ленте. Внешнее приложение не требует 
создания в среде Autodesk Inventor каких-либо элемен тов, но при 
обращении к функциям API при построении моделей Autodesk 
Inventor должен быть открыт. Таким образом, внешняя подсистема 
легко переносима, не требует специальных программ установки 
и может работать практически на любом компьютере, где установлен Autodesk Inventor любой версии.

В учебном пособии подробно рассмотрено создание внешней 
подсистемы к Autodesk Inventor на языке высокого уровня С# 
Microsoft Visual Studio 2010 колонного аппарата. Версия языка 
программирования не зависит от версии Autodesk Inventor и не 
оказывает существенного влияния на качество создаваемого приложения. Это учебное пособие можно использовать при создании 
колонного аппарата на языке С# Microsoft Visual Studio более 
поздних выпусков.
Колонный аппарат разбивается на три составные части: обечайка 
с коническим днищем, эллиптическая крышка с набором труб 
и опоры. Все размеры составных частей задаются или выбираются 
из предложенного списка с экрана монитора. Каждая построенная 
модель сохраняется в формате «.ipt» Autodesk Inventor. После построения и сохранения всех составных частей аппарата проводится 
его сборка по поверхностям сопряжения.
В конце учебного пособия находятся задания для самостоятельной работы и приводится таблица использованных функций 
API Autodesk Inventor.
Учебное пособие относится к базовой части профессио нального 
цикла бакалавриата по направлению «Информатика и вычислительная техника», закладывает основы знания по языку программирования C# и использованию функций API Autodesk Inventor 
при пространственном моделировании объектов. Для успешного 
овладения курсом «Программирование в САПР» необходимы 
предварительные знания предметов:
 
• «Информатика как средство сбора и анализа исходных данных 
для проектирования»;
 
• «Среда и язык программирования Microsoft Visual Studio»;
 
• «Аналитическая и начертательная геометрия как средство 
для построения эскизов и твердотельных моделей».
В результате освоения дисциплины студент должен обладать 
следующими компетенциями:
 
• использовать основные законы естественно-научных дисциплин 
в профессио нальной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
 
• осознавать сущность и значение информации в развитии современного общества;
 
• владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;
 
• разрабатывать модели компонентов информационных систем, 
включая модели баз данных;

 
• разрабатывать компоненты программных комплексов и баз 
данных, использовать современные инструментальные средства 
и технологии программирования.
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать
 
• теорию алгоритмов и алгоритмических языков;
 
• современные программные средства взаимодействия с ЭВМ;
 
• технологию разработки алгоритмов и программ;
 
• методы отладки и решения задач на ЭВМ, основы системного 
программирования, основы объектно-ориентированного подхода к программированию;
уметь
 
• работать с компьютером как средством управления информацией;
 
• ставить задачу и разрабатывать алгоритм ее решения, использовать прикладные системы и средства программирования для решения практических задач;
 
• инсталлировать и испытывать разработанное программное обеспечение;
владеть
 
• языком процедурного и объектно-ориентированного программирования С#;
 
• навыками работы с функциями API Autodesk Inventor при пространственном моделировании объектов.
Учебное пособие предназначено для бакалавров, магистров, студентов высших учебных заведений машиностроительного профиля 
и всех желающих овладеть навыками программирования на языке 
С# пространственных объектов в среде Autodesk Inventor.
Желаю успеха!

Глава 1. Создание приложения

1. Откройте Visual Studio 2010 (рис. 1.1) и создайте новый 
проект — вторая подчеркнутая строка в левой части диалогового 
окна.

Рис. 1.1. Главное окно Visual Studio 2010

2. Выберите шаблон «Приложение Windows Forms». В поле 
«Имя» (рис. 1.2) введите кириллицей свою фамилию или название 
проекта. Желательно не использовать знаки: точка, наклонная 
черта, пробел и т.д. Нажмите «OK».

Рис. 1.2. Диалоговое окно «Создать проект»

Глава 2. Интерфейс диалогового окна 
программы

1. Перед вами появилось главное диалоговое окно программы 
(рис. 2.1). Щелкните на диалоговом окне «Form1» в любом месте 
левой кнопкой мышки. Внизу справа под окном «Обозреватель решения» появится окно «Свойства» окна «Form1» (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Главное диалоговое окно программы

2. В окне «Свойства» найдите строку «Text» и в текстовом поле 
вместо «Form1» введите новое название диалогового окна, которое 
будет отражать суть программы.
3. Измените размер диалогового окна в поле «Size», как 
это показано на рис. 2.3: выберите значение «WindowState» — 
«Maximized», которое будет при запуске программы раскрывать 
окно во весь экран.
4. Откомпилируйте программу, нажав зеленый треугольник 
на панели инструмен тов. На экране появится главное диалоговое 
окно с новым названием.

Рис. 2.2. Изменение названия диалогового окна в окне «Свойства»

Рис. 2.3. Окно «Свойства» главного диалогового окна

5. В «Обозревателе решений» (рис. 2.4) выберите «Ссылки», 
щелкните на них правой кнопкой мышки и в выпавшем меню выберите команду «Добавить ссылку…».

Рис. 2.4. Окно «Обозреватель решений» программы

6. В окне «Добавить ссылку» на вкладке «COM» выделите 
строку, указанную на рис. 2.5, и нажмите кнопку «OK».

Рис. 2.5. Окно для добавления ссылки на библиотеку Autodesk Inventor

7. Перейдите к коду программы. Для этого необходимо в «Обозревателе решений» (рис. 2.6) на «Form1.cs» щелкнуть правой 
кнопкой мышки и выбрать строку «Перейти к коду».