Automatyzacja zadaƒ graficznych w przygotowaniu produkcji opakowaƒ ANDRZEJ ZABORSKI

Automatyzacja zadaƒ graficznych w przygotowaniu produkcji opakowaƒ ANDRZEJ ZABORSKI Wymogi wspó czesnej gospodarki rynkowej zmuszajà producentów do nieustannej pogoni za jak najwy szà jakoêcià i najni szà cenà produkowanych towarów. Zrealizowanie tych zadaƒ wymaga maksymalnego skrócenia cyklu projektowania i wytwarzania przy zachowaniu wysokiej jakoêci tych procesów. Powy szy cel mo e zostaç osiàgni ty przez zmiany w sposobie projektowania i wytwarzania produktu, inwestycj w najnowszy sprz t komputerowy i zaawansowane systemy CAD/CAM/CAE lub przez gruntowne zmiany organizacyjne w danym przedsi biorstwie [1, 2]. Wszystkie wymienione sposoby sà bardzo kosztowne i nie ka da firma mo e Dr in. Andrzej Zaborski jest pracownikiem Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji Politechniki Cz stochowskiej. sobie na nie pozwoliç. Bardzo interesujàcà mo liwoêcià dla wielu firm mo e byç dostosowanie posiadanego systemu CAD do ich indywidualnych i specyficznych wymagaƒ [3]. Trzeba podkreêliç, e nie jest to proces wymagajàcy znacznych inwestycji w specjalistyczny sprz t lub oprogramowanie. Jednym z programów, które stanowiç mogà uniwersalne Êrodowisko pracy projektanta, mo e byç popularny AutoCAD. Pierwsze wersje programu pe ni y g ównie rol edytora rysunku, odcià ajàc projektantów od wielu nietwórczych czynnoêci zwiàzanych z tworzeniem dokumentacji technicznej. Kolejne wersje aplikacji AutoCAD wzbogacane by y o nowe i bardziej zaawansowane narz dzia wspomagajàce prac projektanta. Uzupe niony o wiele narz dzi umo liwiajàcych sprawniejsze przetwarzanie i wymian danych oraz integracj z innymi aplika- 12

cjami in ynierskimi, AutoCAD nie jest ju wy àcznie programem do tworzenia i edycji dokumentacji technicznej, lecz staje si platformà, na bazie której mo na budowaç indywidualne, dostosowane do w asnych potrzeb systemy CAD. AutoCAD udost pnia bowiem bogaty zestaw narz dzi umo liwiajàcych u ytkownikowi budowanie w asnych aplikacji [4]. Do najwa niejszych z nich nale à: pliki sekwencji poleceƒ (tzw. skrypty), narz dzia modyfikacji menu systemu, j zyk wyra eƒ aƒcuchowych DIESEL, j zyk programowania AutoLISP wraz z j zykiem programowania okien dialogowych DCL, Êrodowisko projektowe Visual LISP, j zyk programowania Visual BASIC for Application wraz z automatyzacjà ActiveX, j zyki programowania C i C++, j zyk programowania Java, j zyk programowania Borland Delphi. Ka de z tych narz dzi ma okreêlone zalety i wady, jednak wszystkie odpowiednio wykorzystane mogà wymiernie zwi kszyç efektywnoêç procesu projektowania w Êrodowisku AutoCAD. Najwi ksze mo liwoêci daje programowanie przy u yciu j zyków ogólnego zastosowania, takich jak Borland Delphi. Ârodowisko programowania Delphi ma du e mo liwoêci w zakresie obs ugi interfejsu OLE, w zakresie obs ugi relacyjnych baz danych oraz umo liwia dost p do bogatych bibliotek komponentów. Umo liwia mi dzy innymi budow modu ów i wzajemnych powiàzaƒ mi dzy nimi, zawiera typy proceduralne oraz Êrodki do programowania obiektowego w postaci klas i interfejsów. Elementy te mogà byç zastosowane do tworzenia modu ów bibliotecznych ró nych zagadnieƒ graficznych i baz danych [5, 6]. Przyst pujàc do tworzenia aplikacji umo liwiajàcych automatyczne generowanie projektowanych obiektów, warto zwróciç uwag na zasady dzia ania mechanizmu automatyzacji OLE aplikacji sterowanej. Automatyzacja OLE (OLE Automation) jest to mo liwoêç programowego sterowania obiektami innego programu oraz protokó, za pomocà którego dany program mo e uzyskaç dost p do obiektu znajdujàcego si w innym programie lub bibliotece DLL. Automatyzacja umo liwia sterowanie w sposób automatyczny jednà lub wieloma aplikacjami przy u yciu innych aplikacji. Do uzyskiwania dost pu do obiektów OLE serwera automatyzacji s u à interfejsy zwane interfejsami automatyzacji OLE. Interfejs automatyzacji OLE AutoCAD udost pnia obiekty rysunkowe, elementy informacyjne, dokumenty, konfiguracje u ytkowników i inne elementy programu AutoCAD. Klientami automatyzacji dla programu AutoCAD stajà si programy napisane w Êrodowisku Delphi. Program taki mo na napisaç i skompilowaç bez posiadania aplikacji AutoCAD. Programy te sà zewn trzne wzgl dem programu AutoCAD i wykorzystujà jedynie interfejs automatyzacji OLE [5, 6]. Za pomocà interfejsu automatyzacji OLE, nazywanego w programie AutoCAD ActiveX Automation, mo na uzyskaç dost p do poszczególnych obiektów programu AutoCAD. Struktura obiektów automatyzacji OLE jest rozbudowana. G ównym obiektem interfejsu jest AutoCAD.Application, do którego nale à pozosta e obiekty. Obiektami sà elementy rysunkowe, bloki, kolekcje obiektów (zbiory obiektów) itp. Dost p do nich mo na uzyskaç poprzez interfejs automatyzacji OLE. Rysunek w programie AutoCAD zbudowany jest z ró nych sk adników, takich jak linie, uki, okr gi, teksty itp. Sk adniki te mogà byç rysowane bezpoêrednio w czasie pracy z programem przez u ytkownika lub te tworzone automatycznie przez wywo anie z zewnàtrz, za pomocà interfejsu automatyzacji OLE i metod tworzàcych te sk adniki. Dzia ania zewn trzne na rysunku programu AutoCAD umo liwia obiekt interfejsu automatyzacji OLE o nazwie Document, zawierajàcy zbiór metod oraz w aêciwoêci tworzenia i modyfikowania sk adników. Rys. 1. Fragment wykrojnika do wyrobu opakowaƒ tekturowych [7] Przygotowanie produkcji opakowaƒ W trakcie przygotowania produkcji opakowaƒ wykonanych z tektury wykorzystuje si przede wszystkim operacj krojenia. Krojenie polega na podzieleniu pó fabrykatu na cz Êci. Podstawowym zadaniem krojenia jest uzyskanie g adkiej i równej powierzchni krojenia. Jednym z typów krojenia tektury jest operacja wykrawania. Wykrawanie wykonuje si narz dziem zwanym wykrojnikiem, na urzàdzeniu zwanym wykrawarkà. Wykrojniki sà to odpowiednio uformowane no e umo liwiajàce krojenie wzd u dowolnych linii, uków, krzywych itp. No e do wykrawania to stalowe p askowniki, o odpowiedniej wysokoêci i gruboêci, zaostrzone z jednej strony. No e te mogà byç przed w o eniem w p yt odpowiednio wygi te. Po w o eniu no y dooko a nich umieszcza si paski mi kkiego, elastycznego materia u, np. gumy, o wysokoêci wi kszej ni wystajàca cz Êç no y (odpychacze). Wykrojniki p ytowe sà przystosowane do wykrawania pojedynczych arkuszy. Stosuje si je do wykrawania pude ek, opakowaƒ, etykiet samoprzylepnych itp. Wykrawanie wykonuje si przy zastosowaniu wykrawarek, w których wykrojnik (rys. 1) mocuje si do górnej p yty. Wykrawany materia umieszcza si na dolnej p ycie, na odpowiednim podk adzie. Po wyrównaniu wykrawanego materia u opuszcza si ruchoma p yta górna z wykrojnikiem, wykrawa materia i zag bia si nieco w podk ad. Nast pnie p yta z wykrojnikiem podnosi si, a dzi ki odpychaczom wykrój wysuwa si z no y i pozostaje na p ycie dolnej. Stamtàd jest zabierany i wyk adany na stos. Obok operacji wykrawania, w przygotowaniu procesu wytwarzania opakowaƒ tekturowych, du e znaczenie ma operacja bigowania. Bigowanie jest to nanoszenie wzd u nych wgnieceƒ, zmniejszajàcych sztywnoêç materia u wzd u linii przysz ych zagi ç. Przy za amywaniu grubych wyrobów papie- 13

rowych istniejà znaczne trudnoêci z uzyskaniem prawid owego prostolinijnego z amu (linii zgi cia). Dlatego cz sto, oprócz wykrawania, wykonuje si operacj bigowania. Przeprowadzenie tej operacji jest niezb dne na przyk ad przy opakowaniach tekturowych, gdy umo liwia i u atwia otwieranie i zamykanie tego opakowania. Operacja bigowania jest przeprowadzana przy u yciu t pych no y p askich. G bokoêç wgnieceƒ powinna stanowiç ok. 1/3 gruboêci bigowanego materia u. Bigowanie mo e byç jednostronne (wykonanie wgniecenia z jednej strony wyrobu papierowego) lub dwustronne (wykonanie wgniecenia jednoczeênie z dwóch stron papieru tworzy si wtedy uk ad w rodzaju zawiasu o du ej wytrzyma oêci). Bigowanie jednostronne wykonuje si przy u yciu wykrojników p ytowych, wstawiajàc nó bez ostrza, z zaokràglonym koƒcem. W artykule omówiono program komputerowy umo liwiajàcy zaprojektowanie wykrojnika p ytowego, zapewniajàcego mo liwoêç wykonania operacji wykrawania i bigowania jednostronnego arkusza tektury, które prowadzà do uzyskania wykroju gotowego do uformowania opakowania tekturowego o wybranym kszta cie, wymiarach i sposobie zamkni cia. Komputerowo wspomagane projektowanie wykrojników W opracowaniu przedstawiono mo liwoêci automatyzacji zadaƒ projektowych przeprowadzanych w Êrodowisku graficznym aplikacji AutoCAD. System ten zosta wybrany ze wzgl du na jego znacznà popularnoêç. Prezentowanà aplikacj wykonano w j zyku Borland Delphi. J zyk ten zosta wybrany ze wzgl du na du e mo liwoêci szybkiej konfiguracji wygodnego interfejsu u ytkownika oraz ogólnych mo liwoêci tego Êrodowiska programowego. Program WykrojnikiOpakowaƒ automatycznie generuje rysunki wykrojników opakowaƒ (na podstawie podanych przez u ytkownika parametrów) w aplikacji AutoCAD 2000 (2002) przy u yciu interfejsu automatyzacji OLE [7]. Automatyzacja OLE udost pnia protokó, za pomocà którego program Wykrojniki- Opakowaƒ uzyskuje dost p do wszystkich sk adników rysunkowych i ustawieƒ dokumentu AutoCAD. Program WykrojnikiOpakowaƒ jest programem zewn trznym wzgl dem aplikacji AutoCAD i jest jedynie klientem automatyzacji wykorzystujàcym interfejs automatyzacji OLE. Aby korzystaç z metod i obiektów interfejsu u ywajàc programu zewn trznego, niezb dne jest nawiàzanie po àczenia z serwerem OLE programu AutoCAD. Do tego celu s u y funkcja CreateOleObject, która tworzy obiekt udost pniajàcy obiekty programu AutoCAD. Z programu zewn trznego mo na uzyskaç dost p do aktualnie otwartego obiektu (rysunku) w programie AutoCAD za pomocà funkcji GetOleObject, która udost pnia obiekty aktywnego dokumentu. Uzyskanie po àczenia z serwerem OLE dla programu WykrojnikiOpakowaƒ napisanego w Delphi zrealizowane zosta o za pomocà funkcji PolaczZACAD [5, 6]. Program AutoCAD do okreêlenia po o enia punktu w przestrzeni modelu (na rysunku) korzysta z trzech wspó rz dnych (x, y, z). Interfejs automatyzacji OLE programu AutoCAD wymaga podawania wspó rz dnych w postaci odpowiedniej trójelementowej tablicy, której elementami sà liczby typu Double. Niestety kompilator Delphi nie dopuszcza stosowania tego typu tablic w automatyzacji OLE. W zwiàzku z tym do przesy ania wspó rz dnych wykorzystano zmienne typu OLEVariant. Zmienne te mo na przekszta ciç na typ tablicowy za pomocà funkcji VarArrayCreate [5]. Niektóre polecenia, na przyk ad przy generowaniu polilinii, wymagajà podania tablicy wspó rz dnych punktów o nieokreêlonej liczbie elementów. Tablica taka musi byç zgodna z typem OLEVariant. Prac z aplikacjà rozpoczyna si przez uruchomienie pliku WykrojnikiOpakowaƒ.exe. Po uruchomieniu programu przeprowadzana jest próba nawiàzania po àczenia z aplikacjà AutoCAD przy u yciu funkcji PolaczZACAD. Je eli aplikacja AutoCAD nie jest uruchomiona, program WykrojnikiOpakowaƒ automatycznie uruchamia jà i otwiera nowy dokument (rysunek). W przypadku poprawnego nawiàzania po àczenia z aplikacjà AutoCAD program zapisuje ustawienia aktualnego typu linii (polecenie Acad- Doc.ActiveLineType) i nazw aktywnej warstwy (polecenie AcadDoc.ActiveLayer). S u y do tego procedura Zapami tajustawienia. Zapisanie tych ustawieƒ jest potrzebne w celu ich przywrócenia po zakoƒczeniu dzia ania programu WykrojnikiOpakowaƒ. Nast pnie program wczytuje typy linii, które niezb dne sà do wykonania rysunku wykrojnika i definiuje warstw o nazwie okreêlonej przez sta à NazwaWarstwy (w programie warstwa nazwana zosta a Wykrojnik) oraz ustawia jà jako warstw aktywnà. Do dodania nowej warstwy s u y polecenie AcadDoc.Layers.Add. Przed dodaniem warstwy Wykrojnik program sprawdza, czy taka warstwa ju jest na aktywnym rysunku za pomocà funkcji LayIstnieje. Po zakoƒczeniu rysowania wykrojnika i zamkni ciu okna g ównego programu przez u ytkownika (przy u yciu klawisza Zakoƒcz), przywracane sà ustawienia aktywne przed uruchomieniem programu WykrojnikiOpakowaƒ dotyczàce typu linii i aktywnej warstwy w aplikacji AutoCAD. Ustawienia te zapisane zosta y przez funkcj ZapamietajUstawienia zaraz po uruchomieniu programu. Wykonany program zawiera trzy g ówne bloki pól definiujàcych poszczególne parametry opakowania: Wymiary opakowania zawiera podstawowe informacje o wymiarach opakowania i stronie klejenia, Zamkni cie górne umo liwia wybór typu zamkni cia górnego i podanie jego szczegó owych parametrów, Zamkni cie dolne zawiera tego samego typu informacje jak Zamkni cie górne. Poni ej tych trzech bloków znajdujà si dwa polecenia: Rysowanie wykrojnika rysowanie w aplikacji AutoCAD wykrojnika zgodnego z podanymi w trzech powy szych blokach parametrami, ZAKO CZ powodujàcy zakoƒczenie dzia ania programu WykrojnikiOpakowaƒ i przywrócenie ustawieƒ typu linii i aktywnej warstwy. Wyglàd interfejsu programu przedstawia rys. 2. W bloku Wymiary opakowania znajdujà si podstawowe dane niezb dne do narysowania wykrojnika opakowania o potrzebnych rozmiarach (rys. 2 i 3). Poszczególne pola, które wype nia u ytkownik, oznaczajà: WysokoÊç parametr okreêla wysokoêç opakowania wyra onà w milimetrach (nazwa pola Wys), SzerokoÊç parametr ten okreêla szerokoêç opakowania (nazwa pola Szer), G bokoêç parametr okreêla trzeci wymiar opakowania, czyli g bokoêç 14

(nazwa pola Gleb), Skrócenie tylnego boku parametr okreêla wartoêç, o jakà zostanie skrócony tylny bok (nazwa pola MinusTyl), Skrócenie boku (zak adka na klejenie) parametr okreêla wielkoêç, o jakà zostanie skrócony bok przylegajàcy do klejenia. Przy lewym klejeniu jest to bok prawy, natomiast przy klejeniu prawym jest to bok lewy (nazwa pola MinusBok), (te dwa parametry sà niezb dne, aby Rys. 2. Wyglàd interfejsu programu WykrojnikiOpakowaƒ opakowanie zachowa o rozmiary zewn trzne po sklejeniu), SzerokoÊç elementu àczàcego parametr okreêla szerokoêç elementu àczàcego dwie strony wykrojnika, element ten jest pokrywany klejem (nazwa pola SzerKlej), Pole wyboru: Strona klejenia nale y zaznaczyç lewà lub prawà stron klejenia opakowania (nazwy poleceƒ PoLewej i PoPrawej). Kolejne bloki programu dotyczà typów zamkni cia górnego i dolnego projektowanego opakowania. Program WykrojnikiOpakowaƒ umo liwia automatyczne wygenerowanie czterech rodzajów zamkni ç: Proste klejone (w którym wszystkie klapki majà kszta t prostokàtny), Na klapk (w którym zamkni cia klapki majà kszta t umo liwiajàcy wielokrotne zamykanie i otwieranie opakowania), Pó automat (zamkni cie o kszta cie umo liwiajàcym proste i efektowne zamkni cie opakowania bez u ycia kleju), Automat (zamkni cie umo liwiajàce szybkie i trwa e zamkni cie opakowania uniemo liwiajàce jego ponowne otwarcie zamkni cie wymaga u ycia kleju). Pierwsze trzy zamkni cia mogà znajdowaç si zarówno w górnej, jak i dolnej cz Êci opakowania, natomiast zamkni cie Automat mo e byç tylko zamkni ciem dolnym. Program w obecnej swojej postaci umo liwia bezproblemowe zaprojektowanie kszta tu szeregu typowych opakowaƒ tekturowych. Jak si jednak wydaje, celowe jest jego dalsze rozbudowanie i modernizacja. Mo liwe wydaje si, na przyk ad: wprowadzenie dodatkowych elementów opakowaƒ: ró nego kszta tu otwory umo liwiajàce wglàd do opakowania i znajdujàcego si w nim towaru, naci cia u atwiajàce podnoszenie opakowania (okràg e lub pó okràg e otwory), mo liwoêç zaokràgleƒ niektórych elementów zgodnie z podanym przez u ytkownika promieniem, dodanie elementu umo liwiajàcego zawieszenie gotowego opakowania na przeznaczonym do tego wieszaku, uzupe nienie górnego zamykania prostego-klejonego o naci cia umo liwiajàce wielokrotne otwieranie i zamykanie opakowania, dodatkowe zabezpieczenie elementu zamykajàcego w typie zamkni cia na klapk, rysowanie dodatkowych naci ç na opakowaniu w elementach, które b dà smarowane klejem w celu lepszego po àczenia klejonych elementów, rysowanie naci ç na kraw dziach bigów w miejscach zgi ç grubej tektury, dodatkowe elementy mo liwe do zdefiniowania przez u ytkownika; rozbudowa interfejsu opakowania obejmujàca: podpowiedzi wp ywu zmiany poszczególnych parametrów na inne parametry oraz funkcjonalnoêç zamkni cia i ca ego opakowania, graficzne zobrazowanie edytowanych parametrów; wprowadzenie dodatkowych warstw, np.: warstwa Wymiary, gdzie program mo e automatycznie zwymiarowaç najwa niejsze elementy opakowania w celu kontroli zgodnoêci wygenerowanego wykrojnika z za o eniami, warstwa Âcie ka odcinania, gdzie narysowany b dzie obrys opakowania potrzebny do obci cia grafiki majàcej znaleêç si na projektowanym opakowaniu; wprowadzenie dodatkowych modu ów, np.: modu automatycznie rozmieszczajàcy jak najwi kszà liczb wykrojników na podanym przez u ytkownika Rys. 3. Przyk adowe parametry w bloku Wymiary Opakowania formacie, mo liwoêç zapisu parametrów opakowania do pliku i odczytu wczeêniej zapisanych parametrów, baza danych poszczególnych elementów opakowaƒ. Praktyczne wykorzystanie programu Dla zilustrowania praktycznych mo liwoêci wykorzystania programu do projektowania typowych opakowaƒ przedstawiono proces tworzenia projektu wykrojnika opakowania pionowego mieszczàcego np. butelk perfum. Zarówno górne, jak i dolne zamkni cie w tym opakowaniu sà typu na klapk. Opakowanie to mo na szybko i wielokrotnie otwieraç i zamykaç. Pude ko to jest klejone po stronie prawej i odpowiednie boki sà skrócone wed ug wprowadzonych parametrów. Na rys. 4 pokazano wyglàd okna programu WykrojnikiOpakowaƒ w trakcie 15

Rys. 4. Okno g ówne programu WykrojnikiOpakowaƒ, wraz z wprowadzonymi parametrami, wed ug których wygenerowany b dzie w aplikacji AutoCAD wykrojnik opakowania tworzenia projektu wykrojnika w momencie wprowadzenia wszystkich parametrów, wed ug których tworzony b dzie w AutoCAD wykrojnik tego opakowania. Na rys. 5 przedstawiono gotowy rysunek wykrojnika z wymiarami wszystkich parametrów. jest wielokrotnie d u szy od czasu wprowadzenia odpowiednich parametrów do programu WykrojnikiOpakowaƒ. Samo automatyczne generowanie rysunku zajmuje tylko kilka sekund i mo e byç powtarzane po ka dej zmianie parametrów, a do osiàgni cia zamierzonego celu. Rozbudowa programu mo e umo liwiç rozszerzenie zakresu zastosowaƒ programu i zwi kszenie liczby czynnoêci podlegajàcych automatyzacji. Wszystkie opisane sposoby automatyzacji zadaƒ graficznych aplikacji AutoCAD, nawet te najprostsze, przynoszà wymierny wzrost wydajnoêci pracy w tym Êrodowisku graficznym. Najwi ksze mo liwoêci daje jednak zastosowanie j zyków programowania ogólnego zastosowania, takich jak Borland Delphi. Nale y mieç jednak na uwadze, i czas przeznaczony na napisanie aplikacji automatyzujàcej zadania graficzne nie mo e przekroczyç czasu, jaki nale a oby poêwi ciç na r czne projektowanie danych wykrojników, gdy wówczas tworzenie takich aplikacji stawa oby si niecelowe. LITERATURA Rys. 5. Projekt wykrojnika opakowania na perfumy z wymiarami wszystkich parametrów wprowadzonych przez projektanta wygenerowany automatycznie przez program Podsumowanie Przedstawiony program WykrojnikiOpakowaƒ napisany w j zyku Borland Delphi, automatyzujàcy proces rysowania w Êrodowisku graficznym AutoCAD przy u yciu interfejsu automatyzacji OLE, pokazuje korzyêci p ynàce z zastosowania wymienionych narz dzi programistycznych. Czas r cznego rysowania w aplikacji AutoCAD takich wykrojników opakowaƒ 1. Chlebus E.: Techniki komputerowe CAx w in ynierii produkcji. WNT, Warszawa 2000. 2. Tubielewicz K., Zaborski A.: Zastosowanie systemów CAD/ CAM do przygotowania produkcji. Materia y VI Szko y Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, Jurata 13 17 maja 2002, s. 343 351. 3. Winkler T.: Komputerowy zapis konstrukcji. Seria Wspomaganie komputerowe CAD/CAM. WNT, Warszawa 1989, 1997. 4. Smith J., Gesner R.: AutoLISP czyli programowanie Auto- CADa. Helion, Gliwice 1995. 5. Czy ycki W., Lisowski E.: AutoCAD. Automatyzacja zadaƒ grafiki za pomocà Delphi. Helion, Gliwice 2002. 6. Lisowski E., Czy ycki W.: Programy AutoCAD 2000 i Inter- CAD Windows wspomagane aplikacjami przygotowanymi w DELPHI. Politechnika Krakowska, Kraków 2000. 7. Rybak T.: Automatyzacja zadaƒ graficznych w AutoCAD przy pomocy Delphi na przyk adzie projektowania wykrojników opakowaƒ tekturowych. Praca dyplomowa ITMiAP Politechnika Cz stochowska, Cz stochowa 2003. 16