ứng dụng từ trường trong việc làm biến dạng thép tấm trong ngành đóng tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG TRONG VIỆC LÀM
BIẾN DẠNG THÉP TẤM TRONG NGÀNH ĐÓNG TÀU
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ ĐỀ TÀI: SV2010 - 70

S KC 0 0 2 8 5 3

Tp. Hồ Chí Minh, 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM


ĐỀ TÀI NCKH (CẤP SINH VIÊN)

ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG TRONG VIỆC LÀM BIẾN
DẠNG THÉP TẤM TRONG NGÀNH ĐĨNG TÀU

MÃ SỐ: SV2010-70

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƯỜI CHỦ TRÌ

: BÙI TUẤN ANH

NGƯỜI THAM GIA

: NGUYỄN VĂN BÌNH
: LÊ TẤN BẢO

ĐƠN VỊ

: KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

TP. HỒ CHÍ MINH – 10/2010

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Việc gia công hình dáng của tấm thép trong thân tàu thủy đƣợc xem là một giai đoạn
quan trọng về phƣơng diện năng suất và độ chính xác của những đƣờng cong trên tấm thép.
Hai loại nguồn nhiệt thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình nung nóng dạng đƣờng là: đầu hàn
oxy-axetylen và cuộn dây cảm ứng. Việc tạo hình cơ nhiệt bằng đầu hàn oxy-axetylen linh
hoạt và ít tốn kém hơn, nhƣng độ chính xác phụ thuộc vào kỹ năng và kinh nghiệm của ngƣời
công nhân để điều khiển đầu hàn tạo ra những biến dạng cong nằm trong giới hạn cho phép.
Tuy nhiên dòng nhiệt từ đầu oxy-axetylen trộn với khí ga là không dễ điều khiển bởi vì những
đặc tính sản sinh ra nhiệt bắt nguồn từ phản ứng của khí ga. Trong khi đó kích thƣớc của thân
tàu thủy cần cho việc điểu khiển với độ chính xác cao, gia công bằng đầu oxy-axetylen sẽ có
một số giới hạn trong nhiều ứng dụng. Nguồn nhiệt từ cảm ứng điện từ đƣợc đề cập để thay
thế cho nguồn nhiệt từ lửa khí ga trong những ứng dụng đó. So sánh với nguồn nhiệt từ đầu
oxy-axetylen, đầu nung cảm ứng có những lợi thế nhƣ hiệu suất, sự phân phối của nó là dễ
dàng hơn cho việc điều khiển và tái sản xuất. Bên cạnh đó, hệ thống cảm ứng có thể đƣợc kết
nối với một hệ thống robot trong tự động hóa. Khi quá trình nung nóng bằng cảm ứng điện từ
kết hợp với thiết bị xử lý cảm ứng điện tự động và một thuật toán sinh ra các đƣờng nhiệt thì
năng suất của quá trình gia công nhiệt những tấm thép đạt độ cong mong muốn sẽ có hiệu suất
tăng đáng kể.

1


MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỀ TÀI...................................................................................................... 1
Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
I.

ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU. .............................................................................. 5

II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC. ................................. 5
III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI. ..................................................................... 6
Phần 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I.

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI ............................................................................................. 7

II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 7
III. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU ................................................................................... 8
CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.1 Cấu tạo ...................................................................................................... 10
2.1.1 Thùng đỡ ..................................................................................... 10
2.1.2 Thanh trƣợt .................................................................................. 11
2.1.3 Thanh răng và bánh răng .............................................................. 11
2.1.4 Con lăn chịu lực........................................................................... 11
2.1.5 Con lăn định vị ............................................................................ 12
2.2 Nguyên lý sơ đồ động ............................................................................... 12
CHƢƠNG 3 ĐỌC VÀ XỬ LÝ BẢN THIẾT KẾ
3.1 Về định dạng file DXF và cách trình bày dữ liệu đƣờng thẳng, tròn, cung
trong file DXF................................................................................................. 13
3.1.1 Định dạng DXF ........................................................................... 13
3.1.2 Cách tổ chức dữ liệu file DXF ..................................................... 14
3.2 Phƣơng pháp đọc dữ liệu đƣờng thẳng, đƣờng tròn và các cung tròn trong file
DXF bằng Visual Studio 2005 ........................................................................ 20
2


3.3 Vẽ các đối tƣợng lên Form ........................................................................ 22

3.3.1 Vẽ đƣờng thẳng ........................................................................... 22
3.3.2 Vẽ các cung tròn .......................................................................... 23
3.3.3 Vẽ đƣờng tròn.............................................................................. 23
3.3.4 Vẽ ellipse..................................................................................... 23
3.3.5 Vẽ polyine ................................................................................... 24
CHƢƠNG 4 QUÁ TRÌNH NUNG CẢM ỨNG
4.1 Giới thiệu về đầu nung cảm ứng ............................................................... 26
4.2 Hình dáng của đầu nung trong thực tế ....................................................... 27
4.3 Sơ đồ mạch thí nghiệm của đầu nung cảm ứng .......................................... 28
4.3.1 Mạch nguồn ................................................................................ 28
4.3.2 Mạch nguồn cho mạch điều khiển ................................................ 28
4.3.3 Mạch nguồn cho mạch công suất ................................................. 28
4.3.4 Mạch điều khiển ......................................................................... 29
4.3.5 Mạch công suất ........................................................................... 29
IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC
1. Tính khoa học .....................................................................................................
2. Khả năng triển khai vào thực tế ...........................................................................
3. Hiệu quả kinh tế - xã hội .....................................................................................
Phần 3: KẾT LUẬN
I.

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 32

II. ĐỀ NGHỊ ............................................................................................................ 32
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 33

3


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 0.1 Biến dạng thép bằng đầu hàn axetylen .................................................................... 5
Hình 0.2 Biến dạng thép bằng từ trƣờng ................................................................................ 6
Hình 1.1 Đƣờng đi của đầu nhiệt để biến dạng thép ...............................................................8
Hinh 1.2 Sơ đồ hoạt động của thiết bị ................................................................................9
Hình 2.1 Thùng đỡ ................................................................................................................ 10
Hình 2.2 Thanh trƣợt........................................................................................................... 11
Hình 2.3 Bánh răng và thanh răng ....................................................................................... 11
Hình 2.4 Con lăn chịu lực ................................................................................................... 11
Hình 2.5 Con lăn định vị ..................................................................................................... 12
Hình 3.6 Sơ đồ khối ............................................................................................................ 12
Hình 3.1 Lƣu đồ nhập file DXF.......................................................................................... 21
Hình 3.2 Mô phỏng file DXF ............................................................................................. 22
Hình 4.1 Đầu nung cảm ứng trong quá trình nhiệt cảm ứng ................................................ 26
Hình 4.2 Giản đồ quá trình nung nóng bằng từ trƣờng ........................................................ 27
Hình 4.3 Các đầu nung trong thực tế .................................................................................. 28
Hình 4.4 Mạch nguồn cho mạch điều khiển ........................................................................ 28
Hình 4.5 Mạch nguồn cho mạch công suất ......................................................................... 28
Hình 4.6 Mạch điều khiển đầu nung cảm ứng ..................................................................... 29
Hình 4.7 Mạch công suất đầu nung cảm ứng ...................................................................... 29

4


PHẦN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
I.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU:
Ở Việt Nam hiện nay công nghiệp đóng tàu đang dần phát triển và có những thành tựu
đáng kể, bƣớc đầu tạo đƣợc thƣơng hiệu trên thế giới. Trên đà phát triển của mình, đòi hỏi
ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam phải thay đổi những công nghệ hiện có để đẩy
nhanh tốc độ cũng nhƣ thân thiện với môi trƣờng, ít nguy hiểm cho ngƣời công nhân, và

đạt độ chính xác cao. Trong công nghiệp đóng tàu có một công đoạn quan trọng đó là làm
biến dạng các tấm thép làm vỏ thân tàu theo những hình dáng phức tạp. Phƣơng pháp làm
biến dạng thép tấm đã đƣợc nghiên cứu từ lâu nhƣng hiện nay vẫn là một vấn đề mới mẻ
với ngành công nghiệp đóng tàu non trẻ của chúng ta.

II.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC:
Hiện nay ở nƣớc ta đang sử dụng đầu đốt oxy-axetylen ( hàn gió đá ) do ngƣời công
nhân điều khiển theo kinh nghiệm để cho ra những hình dáng theo yêu cầu. Tuy nhiên cách
này có một số nhƣợc điểm nhƣ: mỏi mệt ở ngƣời công nhân, ảnh hƣởng của ngọn lửa đầu
hàn… nên độ chính xác của nó không cao. Hiện nay trên thế giới đang sử dụng đầu nung
cảm ứng để làm biến dạng thép tấm và sử dụng phần mềm để điều khiển đƣờng đi cho đầu
từ để cho ra những biến dạng cần thiết. Tuy nhiên các nghiên cứu hiện nay trên thế giới đều
tập trung vào việc tính toán biến dạng của tấm thép trong quá trình định dạng mà chƣa đi
sâu nghiên cứu việc tiên đoán đƣờng di chuyển của đầu tạo nhiệt bằng từ trƣờng.

Hình 0.1: Biến dạng thép bằng đầu hàn axetylen.

5


Hình 0.2: Biến dạng thép bằng từ trƣờng.
III.NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI:
Nếu sử dụng phƣơng pháp đầu hàn oxy-axetylen, hình dạng của tấm thép sau
khi gia công sẽ tuỳ thuộc vào tay nghề ngƣời công nhân. Đối với phƣơng pháp
dùng đầu từ trƣờng có một sô vấn đề cần phải giải quyết để có đƣợc sản phẩm tốt
nhất.
Một là: tính toán các thông số của đầu từ cho từng loại vật liệu: cƣờng độ dòng
điện, tần số, hình dáng đâu từ, khoảng cách tới bề mặt của phôi. Từ đó xây dựng
nên một bảng tra cho từng loại vật liệu.
Hai là: xây dựng đƣờng đi cho đầu từ. Với đƣờng đi thích hợp mới tạo ra sản

phẩm nhƣ mong muốn. Việc này đòi hỏi phải áp dụng những kiến thức mới nhƣ
mạng nơron thần kinh nhân tạo vào trong thực nghiệm. Đây là mảng kiến thức khá
mới mẻ với nền khoa học của nƣớc ta.

6


PHẦN 2
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I.MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:
Đề xuất một phƣơng án biến dạng nhiệt thép tấm sử dụng từ trƣờng tần số cao để đốt
nóng dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ. Tự động hóa quá trình biến dạng thép tấm dày,
kích thƣớc lớn có thể sử dụng trong các nhà máy đóng tàu. Việc sử dụng công nghệ mới
này có thể giúp nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế trong công nghiệp đóng tàu hoặc
công nghiệp chế tạo các thiết bị công nghiệp.

II.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
II.1. Phƣơng pháp tham khảo tài liệu:
Liên hệ thƣ viện Trƣờng ĐH SPKT TPHCM mƣợn sách có liên quan đến đề tài và ghi
chép tài liệu để tiến hành nghiên cứu.
Thu thập tài liệu trên internet, sử dụng nhiều từ khóa và thủ thuật internet để tìm kiếm
những tài liệu có liên quan, hổ trợ cho công việc nghiên cứu.
II.2.Phƣơng pháp phân tích thực nghiệm:
Tiến hành thí nghiệm trực tiếp trên hệ thống cơ khí, cho hệ thống hoạt động theo
chƣơng trình mô phỏng tự xây dựng. Đo đạc, phân tích các thông số để đƣa ra kết quả tối
ƣu.

7

III.NỘI DUNG:
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU

Hiện nay trên thế giới đang sử dụng phƣơng pháp định hình thép tấm bằng
đƣờng nhiệt.Phƣơng pháp này có thể tạo các bề mặt phức tạp mà không cần sự can
thiệp và hổ trợ các phƣơng pháp gia công cơ khác, định hình tấm thép bởi phƣơng
pháp đƣờng nhiệt là quá trình bẻ cong tấm thép dƣới biến dạng đàn hồi do quá trình
làm nóng và nguội liên tục.

Hình 1.1 Đƣờng đi của đầu nhiệt để biến dạng thép
Đốt nóng cảm ứng là quá trình đốt nóng không tiếp xúc thông qua hiện tƣợng cảm ứng
điện từ.
Ở đây, đối tƣợng cần đƣợc đốt nóng không có tiếp xúc về nhiệt đối với thiết bị đốt
nóng, mà nhiệt sẽ đƣợc sinh ra ngay trong bản thân đối tƣợng nhờ vào các dòng điện
xoáy (eddy current) đƣợc cảm ứng trong đối tƣợng đó do thiết bị đốt nóng tạo ra từ
trƣờng biến thiên theo thời gian.

8


Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động của thiết bị.
So sánh với phƣơng pháp gia công truyền thống, phƣơng pháp định dạng tấm kim lọai
bằng nhiệt cảm ứng không yêu cầu dao cắt hay dụng cụ cứng hoặc lực tác đông bên ngòai
vi vậy có thể tăng tính linh họat quá trình gia công khi số lƣợng gia công ít và với nhiều
mẫu khác nhau.

9

CHƢƠNG 2
THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.1 Cấu tạo
Phần cơ khí là hệ thống bàn trƣợt điều khiển đầu điện di chuyển theo 3 trục X Y Z,
thông qua các động cơ đƣợc đặt trong hai thùng máy. Với cấu tạo cụ thể nhƣ sau:

2.1.1 Thùng đỡ

Hình 2.1 Thùng đỡ
10


2.1.2 Thanh trượt

Hình 2.2 Thanh trƣợt
2.1.3 Bánh răng và thanh răng

Hình 2.3 Bánh răng và thanh răng
2.1.4 Con lăn chịu lực

Hình 2.4 Con lăn chịu lực

11


2.1.5 Con lăn định vị

Hình 2.5 Con lăn định vị
2.2

Sơ đồ động:

Hình 2.6 Sơ đồ động của hệ thống.

12


CHƢƠNG 3
ĐỌC VÀ XỬ LÝ BẢN THIẾT KẾ
Mục tiêu của phần này là trình bày cách đọc dữ liệu từ một file DXF của một bản vẽ
2D trong mặt phẳng Oxy, sắp xếp các dữ liệu này thành các đƣờng gia công hợp lý. Đƣờng
tâm đầu nung là các đƣờng (đƣờng thẳng, cung tròn, đƣờng tròn,elip) trong bản vẽ AutoCad
theo file DXF.

3.1
Về định dạng file DXF và cách trình bày các dữ liệu đƣờng thẳng, đƣờng
tròn và cung tròn trong file DXF
3.1.1 Định dạng DXF
DXF (Drawing Interchange Format hoặc Drawing Exchange Format) là một định dạng
file dữ liệu CAD đƣợc phát triển bởi Autodesk để cho phép trao đổi dữ liệu giữa AutoCad và
một chƣơng trình khác.
DXF đƣợc giới thiệu lần đầu tiên vào tháng 12 năm 1982, là một phần của AutoCad
1.0 với dự định cung cấp một kiểu định dạng nhằm biểu diễn dữ liệu của file AutoCad. DXF
kể từ phiên bản AutoCad Release 10 (tháng 10 năm 1988) trở đi đã hỗ trợ cả hai dạng file
DXF là dƣới dạng nhị phân và dƣới dạng mã ASCII. Các phiên bản trƣớc đó chỉ hỗ trợ dạng
file DXF dƣới dạng mã ASCII.
Cấu trúc: file DXF dƣới dạng mã ASCII có thể đƣợc đọc trực quan bởi một chƣơng
trình soạn thảo văn bản (nhƣ Notepad, Wordpad hay Microsoft Word…). Một file DXF về cơ
bản có các thành phần sau:



Phần khai báo (HEADER): Giới thiệu những thông tin chung về bản vẽ, mỗi
thông số chứa đựng một tên gọi khác nhau và một giá trị tƣơng ứng.



Phần lớp (CLASSES): Chứa đựng thông tin về các lớp ứng dụng cụ thể, xuất
hiện trong các phần BLOCKS, ENTITIES và OBJECTS. Nói chung, nó không
cung cấp thông tin cho việc trao đổi dữ liệu với chƣơng trình khác.



Phần bảng (TABLES): phần này chứa các phần:
Bảng địa chỉ ứng dụng (APPID)
Bảng ghi khối (BLOCK_RECORD)
Bảng kiểu kích thƣớc (DIMSTYPE)
Bảng lớp (LAYER)
Bảng kiểu đƣờng thẳng (LTYPE)
Bảng kiểu chữ (STYPE)
Bảng hệ tọa độ của ngƣời dùng (UCS)
Bảng nhìn (VIEW)

Bảng khai báo, thiết lập hiển thị (VPORT)
Phần khối (BLOCKS)
Phần thực thể (ENTITIES)
Phần vật thể (OBJECTS)
Phần ảnh nhìn (THUMBNAILIMAGE)
Phần kết thúc file (END OF FILE)

13


Trên thực tế, file DXF là định dạng file miêu tả đầy đủ các thông số, các định dạng
kiểu đƣờng thẳng, đƣờng tròn, lớp, kích thƣớc… của một bản vẽ AutoCad dƣới dạng văn bản
hoặc dạng số nhị phân để các phần mềm ứng dụng khác có thể khai thác các dữ liệu đó phục
vụ những mục đích khác nhau.

3.1.2 Cách tổ chức dữ liệu của file DXF
Bản vẽ kỹ thuật là một ngôn ngữ ngắn gọn súc tích và chi tiết mà việc biểu diễn nó
bằng một ngôn ngữ khác nhƣ văn bản là rất khó khăn, do đó một file DXF là rất dài và nhiều
các ký hiệu, ký tự, con số, các biến… Ví dụ, file DXF chỉ biểu diễn một đƣờng thẳng đơn
giản từ điểm (0,0,0) tới điểm (100,100,0) có chiều dài file DXF lên tới 2463 dòng lệnh. Ở giới
hạn đề tài này, mục tiêu là đọc bản vẽ AutoCad 2D dƣới dạng DXF để phục vụ điều khiển
máy di chuyển theo các đƣờng đó. Dữ liệu cần khai thác chủ yếu là các đƣờng thẳng (LINE),
cung tròn (ARC), đƣờng tròn (CIRCLE), cung ellipse (ELLIPSE ARC) và lwpolyline
(LWPOLYLINE) trong bản vẽ. Phần chứa các giá trị này là phần thực thể (ENTITIES) trong
bản vẽ. Đó là đoạn file nằm giữa từ khóa ENTITIES và từ khóa ENDSEC kế tiếp phía sau nó
trong file DXF.
Dữ liệu quan trọng của đƣờng thẳng trong file DXF là tọa độ điểm đầu và tọa độ điểm
cuối của đƣờng thẳng. Thứ tự đầu cuối là thứ tự khi vẽ trên AutoCad, ta xác định điểm nào
trƣớc, điểm nào sau. Cung tròn đƣợc biểu diễn bằng tọa độ tâm đƣờng tròn, bán kính đƣờng
tròn, góc chắn cung thứ nhất, góc chắn cung thứ hai (trong đó các góc chắn cung đƣợc tính
bằng độ, so với đƣờng nằm ngang (trục x) và chiều dƣơng là chiều ngƣợc chiều kim đồng hồ).
Các cung đều đƣợc biểu diễn theo chiều ngƣợc chiều kim đồng hồ không phụ thuộc vào chiều
khi vẽ trên AutoCad. Dữ liệu đƣờng tròn đƣợc biểu diễn với tâm đƣờng tròn và bán kính
đƣờng tròn. Ellipse đƣợc biểu diễn với tâm ellipse,điểm cuối của trục chính,tỉ lệ giữa trục phụ
và trục chính,tham số đầu,tham số cuối. Lwpolyline đƣợc biểu diễn với danh sách các điểm và
bulge.
Cụ thể, đƣờng tọa độ các đƣờng thẳng đƣợc xác định nhƣ sau:

a.

Đường thẳng
Sau đây là một ví dụ đƣờng thẳng từ tọa độ (0,0,0) tới tọa độ (100,100,0):

14


LINE

/1

5
89
330
1F
100
AcDbEntity
8
0
100
AcDbLine

/2

10

/3

0.0

/4

20

/5

0.0

/6

30

/7

0.0

/8

11

/9

100.0

/10

21

/11

100.0

/12

31

/13

0.0

/14

0
Lƣu ý rằng các số từ 1 tới 14 đƣợc biểu diễn đằng sau dấu “/” ở ví dụ này và cả các ví
dụ sau là ghi chú của ngƣời viết nhằm trình bày rõ ràng hơn trong khi diễn giải chứ không
phải là ký hiệu có trong file DXF.
Mỗi đƣờng thẳng sẽ đƣợc biểu diễn phía sau một từ khóa “LINE” (dòng /1).
Có nhiều thông số song điều ta quan tâm ở đây là tọa độ điểm đầu, điểm cuối của
đƣờng thẳng. Các tọa độ này đƣợc biểu diễn sau từ khóa “AcDbLine” (dòng /2). Sau đó, tọa
độ x của điểm thứ nhất đƣợc ký hiệu bằng chữ số “10” (dòng /3), và giá trị của nó đƣợc biểu
diễn ngay dòng sau đó (dòng /4), trong ví dụ là “0.0”; tƣơng tự với tọa độ y của điểm đầu
đƣợc ký hiệu bằng chữ số “20” (dòng /5) và giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay dòng sau đó
(dòng /6), ở đây là “0.0”. Tƣơng tự với tọa độ z với ký hiệu “30” (dòng /7) và giá trị “0.0”
(dòng /8).
Tọa độ x, y, z của điểm thứ hai của đƣờng thẳng đƣợc ký hiệu là “11” (dòng /9), “21”
(dòng /11) và “31” (dòng /13) và giá trị của nó đƣợc biểu diễn ngay sau dòng dƣới của ký
hiệu. Ở ví dụ trên là “100.0” (dòng /10), “100.0” (dòng /12) và “0.0” (dòng /14).

15

b.

Đường tròn

Đây là một đoạn file DXF biểu diễn một đƣờng tròn có tọa độ tâm là (50,50,0) với bán
kính là 25.
CIRCLE

/1

5
89
330
1F
100
AcDbEntity
8
0
100
AcDbCircle

/2

10

/3

50.0

/4

20

/5

50.0

/6

30

/7

0.0

/8

40

/9

25.0

/10

0
Mỗi đƣờng tròn sẽ đƣợc biểu diễn phía sau một từ khóa “CIRCLE” (dòng /1). Các
thông số của đƣờng tròn mà ta quan tâm bao gồm tọa độ tâm đƣờng tròn và bán kính biểu

diễn sau từ khóa “AcDbCircle” (dòng /2).
Sau đó, tọa độ x của tâm đƣờng tròn đƣợc ký hiệu bằng chữ số “10” (dòng /3), và giá
trị của nó đƣợc biểu diễn ngay dòng sau đó (dòng /4), trong ví dụ là “50.0”.
Tƣơng tự với tọa độ y của tâm đƣờng tròn đƣợc ký hiệu bằng chữ số “20” (dòng /5) và
giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay dòng sau đó (dòng /6), ở đây là “50.0”.
Tọa độ z của tâm đƣờng tròn với ký hiệu “30” (dòng /7) và giá trị “0.0” (dòng /8).
Cuối cùng là bán kính của đƣờng tròn với ký hiệu “40” (dòng /9) và giá trị đƣợc biểu diễn ở
dòng tiếp theo (dòng /10) và với ví dụ là “25.0”.
c.

Cung tròn

Đây là một đoạn file DXF biểu diễn một cung tròn có tọa độ tâm là (60,40,0) với bán
kính là 30 với góc chắn cung 1 là 24 độ và góc chắn cung 2 là 92 độ.
ARC

/1

5

16


AC
330
2
100
AcDbEntity
8
0

100
AcDbCircle

/2

10

/3

60.0

/4

20

/5

40.0

/6

30

/7

0.0

/8

40

/9

30.00000000000001

/10

100
AcDbArc

/11

50

/12

24.00000000000002

/13

51

/14

91.99999999999997

/15

0
Mỗi cung tròn sẽ đƣợc biểu diễn phía sau một từ khóa “ARC” (dòng /1). Các thông số

của đƣờng tròn tạo cung mà ta quan tâm bao gồm tọa độ tâm đƣờng tròn và bán kính biểu
diễn sau từ khóa “AcDbCircle” (dòng /2). Sau đó, tọa độ x, y, z và R của tâm đƣờng tròn
đƣợc ký hiệu bằng chữ số “10” (dòng /3), “20” (dòng /5), “30” (dòng /7) và “40” (dòng /9) và
các giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay mỗi dòng sau đó (/4, /6, /8, /10) giống nhƣ phần biểu
diễn đƣờng tròn đã trình bày ở trên.
Các góc chắn cung đƣợc biểu diễn sau từ khóa “AcDbArc” (dòng /11). Góc chắn cung
thứ nhất đƣợc ký hiệu là “50” (dòng /12) và giá trị đƣợc biểu hiện ở dòng phía dƣới (dòng
/13), ở đây là “24.00000000000002”. Góc chắn cung thứ hai đƣợc ký hiệu là “51” (dòng /14)
và giá trị đƣợc biểu hiện ở dòng phía dƣới (dòng /15), ở đây là “91.99999999999997”, các giá
trị của góc chắn cung ở đây khi vẽ bên AutoCad là 24 và 92 độ, tuy nhiên khi xuất file DXF,
các giá trị này là “24.00000000000002” và “91.99999999999997” gần đúng với các giá trị
trên. Nguyên nhân tại sao giá trị của các góc chắn cung thƣờng có một sai số nhỏ so với khi
vẽ trên AutoCad, dù ngƣời viết đã có đọc qua các tài liệu nhƣng cũng không có đƣợc một câu
trả lời chính xác. Tuy nhiên các sai số trên là rất nhỏ, hoàn toàn chấp nhận đƣợc trong quá
trình tính toán và hiển thị.

17


d.

Ellipse arc
Đây là một đoạn file DXF biểu diễn một cung ellipse.
ELLIPSE

/1

5
81
330

1F
100
AcDbEntity
8
0
100
AcDbEllipse /2
10

/3

60.0

/4

20

/5

60.0

/6

30

/7

0.0

/8

11

/9

-10.0

/10

21

/11

0.0

/12

31

/13

0.0

/14

210
0.0
220
0.0
230

1.0
40

/15

1.0

/16

41

/17

0.0

/18

42

/19

3.141592653589793

/20

18


0
ENDSEC

Mỗi cung ellipse sẽ đƣợc biểu diễn phía sau một từ khóa “ELLIPSE” (dòng /1). Các
thông số của cung ellipse mà ta quan tâm biểu diễn sau từ khóa “AcDbEllipse” (dòng /2). Sau
đó, tọa độ x, y, z của tâm ellipse đƣợc ký hiệu bằng chữ số “10” (dòng /3), “20” (dòng /5),
“30” (dòng /7) và các giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay mỗi dòng sau đó (/4, /6, /8). Tọa độ x,
y, z của điểm cuối (tƣơng đối so với tâm) của trục chính đƣợc ký hiệu bằng chữ số “11” (dòng
/9), “21” (dòng /11), “31” (dòng /13) và các giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay mỗi dòng sau
đó (/10, /12, /14). Tỉ lệ giữa trục phụ và trục chính, tham số đầu (giá trị này là 0.0 với ellipse),
tham số cuối (giá trị này là 2pi với ellipse) lần lƣợt đƣợc kí hiệu bằng chữ số “40” (dòng /15),
“41” (dòng /17), “42” (dòng /19) và giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay dòng sau đó
(/16,/18,/20).
e.

Lwpolyline
Đây là một đoạn file DXF biểu diễn một lwpolyline.
LWPOLYLINE

/1

5
82
330
1F
100
AcDbEntity
8
0
100
AcDbPolyline /2
90
3

70
0
43
0.0
10

/3

60.0

/4

20

/5

60.0

/6

10

/7

80.0

/8

20

/9

60.0

/10

19


42

/11

-1.0

/12

10

/13

80.0

/14

20

/15

40.0

/16

42
2.141025578478
0
ENDSEC
Mỗi lwpolyline sẽ đƣợc biểu diễn phía sau một từ khóa “LWPOLYLINE” (dòng /1).
Các thông số của lwpolyline mà ta quan tâm biểu diễn sau từ khóa “AcDbPolyline” (dòng /2).
Sau đó, tọa độ x, y của điểm bắt đầu và điểm kế tiếp đƣợc ký hiệu bằng chữ số “10” (dòng
/3,/7,/13), “20” (dòng /5,/9,/15) và các giá trị của nó đƣợc thể hiện ngay mỗi dòng sau đó (/4,
/6, /8,/10,/14,/16). Bulge đƣợc ký hiệu bằng chữ số “-1.0” (dòng /11) và giá trị của nó đƣợc
thể hiện ngay dòng sau đó (/12).

20


3.2
Phƣơng pháp đọc dữ liệu đƣờng thẳng, đƣờng tròn và các cung tròn trong
file DXF bằng Visual Studio 2005
Với việc nắm đƣợc cách bố trí các dữ liệu trong file DXF nhƣ đã trình bày ở trên thì
việc lập trình xử lý văn bản để lấy các dữ liệu của các đƣờng thẳng, đƣờng tròn , cung tròn,
ellipse arc và lwpolyline là hoàn toàn khả thi vì ngƣời viết sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual
Studio 2005 hỗ trợ các hàm xử lý văn bản khá mạnh. Ở đây, nhóm sẽ trình bày một vài đoạn
chƣơng trình cốt lõi của phần mềm nhằm minh họa cụ thể ý tƣởng.

START

Đọc file .DXF

Lấy đoạn dữ liệu
cần thiết

Tính số đối tƣợng
hình học

Khai báo biến

Đọc dữ liệu
vào biến
NO
Đọc hết
YES
END
Hình 3.1 Lƣu đồ nhập file DXF

21


3.3

Vẽ các đối tƣợng lên Form

Các đối tƣợng cần phải vẽ ở đây là các đƣờng thẳng, cung tròn, đƣờng tròn, ellipse arc
và lwpolyline.
Các đối tƣợng đƣợc vẽ lên form nhằm mục đích theo dõi thứ tự các đối tƣợng mà file DXF
tạo ra, tức là theo dõi các thứ tự các đối tƣợng đƣợc tạo ra trên AutoCad. Việc vẽ các đối
tƣợng này cũng nhằm kiểm tra xem việc đọc dữ liệu từ file DXF vào là đúng và đủ hay chƣa.
Nhƣ vậy, thao tác cơ bản của việc vẽ vẫn là việc vẽ từng đối tƣợng (đƣờng thẳng, cung
tròn, đƣờng tròn, ellipse arc và lwpolyline lên form). Trên thực tế Visual Studio 2005 có hỗ

trợ các lệnh vẽ đƣờng thẳng, cung tròn và đƣờng tròn, nhƣng các lệnh này không thỏa mãn
yêu cầu vì các lệnh trên Visual Studio 2005 vẽ ngay ra các đối tƣợng, trong khi đồ án cần vẽ
“dần” các đối tƣợng nhằm mô phỏng đƣờng chạy dao trên thực tế. Do đó, cần viết lại các hàm
vẽ đƣờng thẳng, cung tròn và đƣờng tròn theo phƣơng pháp vẽ từng điểm trên form, sau mỗi
điểm ta dùng một thời gian delay nhỏ để tiện cho việc quan sát.

Hình 3.2 Mô phỏng file DXF
3.3.1 Vẽ đường thẳng
Giả sử ta cần vẽ đƣờng thẳng từ điểm 1 (x1,y1) tới điểm 2 (x2,y2) theo đúng chiều
nhƣ đã chỉ ra ở trên, ta thực hiện các bƣớc nhƣ sau:
Phƣơng trình đƣờng thẳng 1,2 là

y  y1 

y 2  y1
.( x  x1 )
x2  x1

x  x1 

x2  x1
( y  y1 )
y 2  y1

(3.1)

Hoặc:

22

(3.2)


Tùy thuộc vào giá trị |x1- x2so sánh với giá trị |y1- y2 mà ta sẽ chọn phƣơng pháp vẽ
thích hợp.


Nếu |x1- x2>= |y1- y2 ta chọn phƣơng pháp vẽ là cộng số gia vào x và sử
dụng phƣơng trình (3.1).



Ngƣợc lại, ta chọn phƣơng pháp vẽ là cộng số gia vào y và sử dụng phƣơng
trình (3.2).

3.3.2 Vẽ cung tròn
Giả sử ta cần vẽ cung tròn có tâm là điểm xc, yc từ góc chắn cung thứ nhất đến góc
chắn cung thứ hai theo chiều nào đó (cùng chiều kim đồng hồ hoặc ngƣợc lại).
Phƣơng trình đƣờng tròn lúc đó nhƣ sau:

 x  xc  R. cos

 y  yc  R. sin 

(3.3)

Phƣơng pháp ở đây là cộng vào góc anpha một gia số nhỏ, tính toán các tọa độ x,y và
vẽ lên form.
Do các cung tròn khi đọc vào từ file DXF đều có chiều ngƣợc chiều kim đồng hồ, tức
là góc chắn cung thứ nhất luôn nhỏ hơn góc chắn cung thứ hai nên nếu vẽ ngƣợc chiều kim

đồng hồ thì ta xuất phát từ góc chắn cung thứ nhất và cộng góc anpha với một số gia dƣơng.
Trƣờng hợp ta vẽ cùng chiều kim đồng hồ thì ta xuất phát từ góc chắn cung thứ hai và cộng
vào anpha một số gia âm.

3.3.3 Vẽ đường tròn
Thực ra việc vẽ các đƣờng tròn là vẽ cung tròn có góc chắn cung thứ nhất bằng 0 và
góc chắn cung thứ hai bằng 360 độ.

3.3.4 Vẽ ellipse
Từ các thông số này ta bắt đầu tính toán các thông số theo đúng phƣơng trình Ellipse:

Tính tâm: gọi tọa độ tâm là cx, cy, cz
Tính hai bán kính: Bán kính chính và bán kính phụ đƣợc tính theo công thức sau:

Với mx,my : là tọa độ điểm cuối (tƣơng đối so với tâm) của trục chính
Từ đó suy ra a = dMajorRadius, b = dMinorRadius. Đây là hai bán kính của ellipse khi
chƣa thực hiện xoay.
Tính góc xoay: Bình thƣờng DXF sẽ lƣu ellipse chuẩn với trục chính song song với
trục X, vì thế để xác định đƣợc ellipse chính xác chúng ta phải xác định thêm góc xoay. Góc
xoay đƣợc tính theo công thức sau:

23