（测试计量技术及仪器专业论文）cadcmm集成技术的研究.pdf

中文摘要 本论文研究的课题是国家自然科学基金资助项目“三坐标测量机智能技 术”( 编号5 9 6 7 5 0 8 3 ) 的一部分。主要研究c a d c m m 集成中的一些关键技 术，将a u t o c a d 输出的对应于零件的机械三视图的i g e s 文件转换为符合 c m m ( 三坐标测量机) 系统进行工件测量的要求的输入数据。目的是让c m m 系统能够根据开发出来的系统的输出结果进行工件的自动定位，自动生成检 测规划和检测路径，最终实现能够进行全自动测量的智能三坐标测量机系统。 论文的主要工作： 1 、对本课题中被用作数据交换文件的i g e s 文件的格式进行了说明，并研究 了从i g e s 文件中识别和提取工件的描述信息的方法。 2 、充分利用中心线所包含的语义信息。对含有剖视图的三视图进行三维重构。 3 、对各个视图进行数据预处理，并添加完辅助线后，以最终得到的内分点作 为处理对象，重构能形成的所有二维平面实体环。判断其类型，然后进行二 维平面实体环匹配，形成具有位嚣和方向等特征的三维基本形体的描述。 4 、判断得到的三维基本形体的属性，并将这些基本形体组合，重构出工件的 三维立体形状。然后结合识别和提取出来的检测项目，形成有检测意义的三 维实体的描述。 5 、结合一个具体机件的c a d 机械三视图对开发出来的系统进行了三维重构 实验验证。 论文的创新之处： l 、提出了根据实体的独立性进行i g e s 实体及其特征的识别和提取的方法， 拓宽了提取方法的适用性，增加了程序的执行效率。 2 、对画图时可能出现的画断线或重复线的情况进行了容错处理。 3 、对i g e s 文件中出现的实体线型的描述进行了灵活的识别，减少了程序的 局限性。同时利用识别出来的线型所包含的语义信息对剖视图进行处理。 4 、设计了一种更实用的添加辅助线的方法，使开发出来的系统能处理更多的 情况。 5 、以对各个视图进行数据预处理，并添加完辅助线后，最终得到的内分点作 为重构二维平面实体环时的处理对象，避免了以边作为处理对象时所需的大 量存储空间及复杂计算。 关键词：c a d 机械三视图，i g e s 文件，三维重构。智能三坐标测量机 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o nd i s c u s s e sar e s e a r c hs u b j e c tt h a ti so n ep a r to fap r o j e c t n a m e d “t h ei n t e l l i g e n tt e c h n i q u e so f c m m ”( p r o j e c tn u m b e r ：5 9 6 7 5 0 8 3 ) ，w h i c h i s f i n a n c i a l l ys u p p o r t e db yt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a i t f o c u s e so ns o m ek e yt e c h n i q u e si nt h ei n t e g r a t i o no fc a d & c m m ( c o o r d i n a t e m e a s u r i n gm a c h i n e ) as y s t e mi sd e v e l o p e dt oc o n v e r td a t af r o mt h ef o r m a to f i g e sf i l e so u t p u r e db ya u t o c a dt od a t aa c c o r d i n gw i t ht h em e a s u r i n gd e m a n d s o fc m m t h e p u r p o s eo f t h er e s e a r c hs u b j e c ti st h a tt h eo u t p u t so ft h ed e v e l o p e d s y s t e mc a l lb eu s e d a st h ei n p u t so fc m mi no r d e rt or e a l i z et h ei n t e l l i g e n tc m m s y s t e m t h a ti s ，b a s e do nt h eo u t p u t so f t h ed e v e l o p e ds y s t e m ，c m ms h o u l db e a b l et oa u t o m a t i c a l l yr e c o g n i z ew o r kp i e c e s p o s i t i o n sa n do r i e n t a t i o n s ，g e n e r a t e i n s p e c t i o np l a n n i n g a n d p r o b ep a t h s ，a n du l t i m a t e l y d of u l la u t o m a t i c m e a s u r e m e n t s t h ei n p u ti o e sf i l e so ft h ed e v e l o p e ds y s t e ma r e o u t p u t s o f a u t o c a d c o r r e s p o n d i n gt ot h r e e v i e w g r a p h so f m e c h a n i c a l p a r t s t h em a i nw o r ko f t h i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d e s ： 1 a ni n t r o d u c t i o ni sm a d ef o rt h ef o r m a to fi g e sf i l e su s e da st h ed a t ae x c h a n g e f i l e si nt h ei n t e g r a t i o no fc a d & c m m t h em e t h o dt oi d e n t i f ya n de x t r a c tt h e d e s c r i p t o r so f w o r k p i e c e sf r o m i g e sf i l e si sr e s e a r c h e d 2 ，b a s e do nf u l lu t i l i z a t i o no ft h es e m a n t i ci n f o r m a t i o n o fc e n t e r l i n e ，t h e r e c o n s t r u c t i o no f3 ds o l i db o d i e sf r o mt h r e e - v i e w g r a p h si n c l u d i n gc u t - o p e nv i e w i sc o m p l e t e d 3 a f t e rt h es t e p so fp r e p r o c e s sa n da d d i n ga u x i l i a r yl i n e s ，t h ey i e l d e di n t e r n a l p o i n t s o fd i v i s i o na r ec o n s i d e r e da s p r o c e s s i n go b j e c t s i nt h e p r o c e s s o f r e c o n s t r u c t i n g a l lt h et w o - d i m e n s i o n a l l o o p s o fe v e r y v i e w g r a p h s t h e n ，t h e t w o d i m e n s i o n a l l o o p s a r em a t c h e da n d3 db a s i c s h a p e s a r eo b t a i n e di n d e s c r i p t i o n si n c l u d i n g f e a t u r e so f p o s i t i o n sa n dd i r e c t i o n se t c 4 t h er e c o n s t r u c t i o no f3 dm e c h a n i c a lp a r ti sd o n ea f t e ri d e n t i f y i n ga t t r i b u t e so f t h eo b t a i n e d3 db a s i cs h a p e sa n da s s e m b l i n gt h e m a f t e r w a r d s ，t h ed e s c r i p t i o n so f t h e3 ds o l i db o d i e st h a tc a nb cu s e df o r i n s p e c t i o n a r ef o r m e da f t e rt h e c o m b i n a t i o no f t h ei d e n t i f i e da n de x t r a c t e di n s p e c t i o ni t e m s 5 a n e x a m p l ee x p e r i m e n t i si l l u s t r a t e df o rt h e d e v e l o p e ds y s t e m i n t h e e x p e r i m e n t ，t h et h r e e v i e w g r a p h o fa n e x a m p l e m e c h a n i c a l p a r t d r a w nb y a u t o c a di sp r o v i d e da st h ei n p u t t h em a i ne r e a t i v ew o r ki n c l u d e s ： 1 am e t h o dt oi d e n t i f ya n de x t r a c ti g e se n t i t i e sa n dt h e i rf e a t u r e sa c c o r d i n gt o t h e i ri n d e p e n d e n c ei sp r e s e n t e d t h ea p p l i c a b i l i t yo fe x t r a c t i o nm e t h o da n dt h e e x e c u t i o ne f f i c i e n c yo ft h ep r o g r a ma r ei m p r o v e d c o n s e q u e n t l y 2 ，t h ef a u l t - t o l e r a n tp r o c e s s i n gt ot h ef a u l t - l i n e sa n dr e p e t i t i v el i n e st h a tp o s s i b l y a p p e a r e d i ng r a p h si si n t r o d u c e d 3 t h ed e s c r i p t i o n so fe n t h i e s l i n et y p e si ni g e sf i l e sa r es m a r t l yi d e n t i f i e d t h e l i m i t a t i o n so ft h ed e v e l o p e dp r o g r a ma r er e d u c e d c u t o p e nv i e w sa r ep r o c e s s e d w i t hf u l lu t i l i z a t i o no fs e m a n t i ci n f o r m a t i o ni n c l u d e db yt h ei d e n t i f i e dl i n et y p e s 4 am o r ep r a c t i c a lw a yt oa d da u x i l i a r yl i n e si s d e s i g n e di no r d e rt om a k et h e d e v e l o p e ds y s t e mb ea b l et ot r e a tm o r e s i t u a t i o n s 5 a f t e rt h es t e p so fp r e p r o c e s sa n da d d i n ga u x i l i a r yl i n e s ，t h ey i e l d e di n t e r n a l p o i n t so f d i v i s i o na r er e g a r d e da sp r o c e s s i n go b j e c t sd u r i n gt h er e c o n s t r u c t i o no f a l lt h et w o d i m e n s i o n a ll o o p so fe v e r yv i e w g r a p h s c o m p a r e dt ot h eo t h e rm e t h o d i nw h i c ht h ee d g e so fg r a p h sa r et r e a t e da st h ep r o c e s s i n go b j e c t s ，t h i sm e t h o d h e l p st oa v o i dt h el a r g em e m o r ys p a c e sa n dc o m p l e xc a l c u l a t i o n sn e e d e di nt h e t w o d i m e n s i o n a ll o o p sr e c o n s t r u c t i o n k e y w o r d s ：c a dm e c h a n i c a lt h r e e v i e w g r a p h s ，i g e sf i l e s ，3 dr e c o n s t r u c t i o n ， i n t e l l i g e n tc m m 第一章绪论 第一章绪论 1 1 三坐标测量机智能技术的提出 三坐标测量机【i 】是一种以精密机械为基础，综合应用了光学、电气、测量 控制技术、数据技术、计算机等先进技术的大型通用的高精度检测仪器。自 1 9 5 9 年问世以来，经过近五十年的发展，已广泛地应用于三维复杂工件的尺 寸、形状和相互位置的高准确度测量，以及实物模型数字化和在线质量控制 等方面，对保证产品的质量起着重要的作用。进入8 0 年代后，随着柔性制造 系统( f m s ) 和计算机集成制造系统( c i m s ) 的发展，坐标测量机被集成入f m s 和c i m s 系统中，成为现代先进制造中质量保证和测量信息反馈的重要组成 部分，更进一步扩大了坐标测量机的应用范围f 2 】。现在，在航空、航天、电子 等各项领域中，均需要广泛地用到三坐标测量机，其应用程度和普及性反映 了一个国家的工业水平。近年来新推出的三坐标测量机更是集成了现代光学、 机械式坐标测量技术和激光扫描技术，可完成几乎所有几何量的测量。三坐 标测量机具有的测量空间大、精度高、通用性强、自动化程度高等特点使它 成为测试技术中的一种重要工具，作为制造业，尤其是自动化制造业采集质 量数据、实现质量控制的主导检测设备，得到越来越广泛的应用1 3 】。 坐标测量机( c o o r d i n a t em e a s u r i n gm a c h i n e ，缩写为c m m ) 是一种具有 很强柔性的尺寸测量设备。c m m 在工业界的应用开始于对棱柱类工件的快 速、精确测量。但随着c m m 各方面技术的发展( 如回转工作台、触发式测 头的产生) ，特别是计算机控制的c m m 的出现，目前，c m m 己广泛应用于 对各类工件的自动检测。与投影仪、轮廓测量仪、圆度测量仪、激光测量仪 等相比较，c m m 具有适应性强，功能完善等特点。坐标测量机的出现，不仅 提高了检测设备的水平，而且在自动化检测中也是一个重要的突破。 不同的c m m 在自动化程度方面有很大的差别。c m m 的工作方式最初只 有手动控制的方式，后来发展到手动控制和示教工作方式，现在c m m 一般 具有手动控制、示教和自动测量三种工作方式。 在手动控制方式下。不需要编程，对工件各项目的测量步骤由具体的操 作人员根据工件图纸来确定，也可以由专门的人员对需要检测的每个工件制 定相应的检测规程，以此来指导操作人员的操作步骤。 在示教工作方式下，c m m 执行的所有动作必须先由操作人员执行一遍， 第一章绪论 c m m 将这些动作以程序的形式记录到文件中。以后执行该程序就可以自动完 成测量。在这种情况下执行程序是由专门的软件自动完成的。示教的工作方 式特别适合于对具有一定批量的同类工件进行测量。 由此可以看出，传统的三坐标测量机虽然能够以程控或自学习方式工作， 但程序控制和自学习都是在人工干预的前提下完成的。即工件的几何信息和 测量信息的识别、工件定位、测量点的选择、测量路径的规划等仍然需要人 工完成：并且自学习和程控都是针对具体的工件，一旦被测件更换，整个过 程又得重复一遍。这造成了通用性不强、效率不高的缺点【3 1 。 而现代机械制造业的发展要求三坐标测量机不仅能够根据人工输入程序 或自学习进行测量，而且应该具备按照工件的设计图纸进行自动测量的能力。 希望能够实现三坐标测量机的智能化，做到用户只要将工件置于工作台上， 同时向系统输入被测工件的设计图纸信息，系统就能自动完成对工件的检测。 顺应这种要求，出现了计算机控制的c m m ，即智能化的c m m 。 不同于一般的c m m 仅具有手动控制功能或手动控制加示教功能，计算 机控制的c m m 具有全自动执行检测、分析检测数据和输出检测结果的功能。 而智能三坐标测量机系统对工件的自动检测应包括工件几何信息和测量信息 的自动识别、工件的自动定位、检测规划和测量路径的自动生成等功能。其 中工件几何信息和测量信息的自动识别是实现其他功能的前提和基础。 要实现工件的几何信息和测量信息的自动识别，首先需要获得工件的设 计、测量信息。c a d 数据库包含有工件较详细的几何与工艺信息。若能研制 转换程序，从c a d 输出的数据文件中提取出三坐标测量机系统所需的工件信 息，实现c m m 与c a d 集成，就能很好地满足三坐标测量机智能化的要求【4 】。 因此可以考虑直接利用c a d 系统中工件的模型来生成检测点，并进一步 生成检测路径，然后传送到c m m 中，由c m m 来自动完成检测任务，即目前 较为流行的“基于c a d 的c m m 检测规程生成”。这也是将c m m 集成到c i m s 中所要解决的关键技术，其过程类似于加工过程的工艺规程的生成，要求计 算机能从工件的c a d 模型中识别组成工件的几何特征( 如槽、孔、凸台等等) 。 不幸的是，当前许多c a d 系统中工件的模型还不能完全以特征的形式来 表示，而只能以低一级的元素如实体、向量、边、面等形式表示，因此必须 研究从工件的二维或三维信息中提取工件的特征信息的方法。这方面的技术 正在快速发展之中，也是本论文所要做的工作。即研制转换程序，从用c a d 绘制的二维工程图纸所对应的数据输出文件中，提取出三坐标测量机系统所 第一章德论 满的工件信息，重构成三维形体并形成该工件所对应的有检测意义的三维实 体的描述。 1 2国内外研究现、欣和c a d ，c m m 系统集成 1 2 1 国内多| 、矫究瑶状 国内终一些大专院校和科磺单位围绕c a d 、c a m 秘c m m 集成| 、嗣题进行 了大量工作，襁从工件的二维藏三维信息中摄取工件的特征信息的方面也取 褥了一系列残暴。迄今建止，恩经出残了自璎肉下法、自底向上法、模型引 导法、体切削法、专家系统法等由二维视图重建三维形体的算法1 5 】。 自顶囱下法是利用视图中的标注信息来攒导识别的方法。其中较为重要 的工作肖y o s h i u r a 等人的算法。1 w a t a 等人运嗣这种方法开发了一个比较实用 的原型系统。这种方法必须要肖其他的方法加以辅助，否则就不能识别没有 标注信息的图形。当图纸交得比较复杂时，标注识剐就成了处理省略和不筑 范图形描述、麓化识别复杂度，以及提赢算法实用性不可缺少的方法。 自稳向上的识别方法是提出最早，研究时间最长，算法嫩多，熊够识蹋 的实体髑标神炎较多，解决多解和病态解相对较好的方法。宗是按照制图规 则，二维点、线对应美系逐步建立三缀点、线、面，赢到体。自底向上静谈 别方法中重鼷的算法有：i d e s a w a 算法、w e s l e y - m a r k o w s k y 算法、 s a k u r a i 。g o s s a r d 算法、p r e i s s 算法和我蠲的辜躐宁等入提出的算法等狰l 。虽然 自底向上的识别方法具有较为严格的数学基础，可以褥到全部的正确解，而 髓能够有效地莉 除病态情况，戮而功能较强。氆是，该算法计算量大，效率 有待提高，而鼠该算法目前尚不能处理含有剖面图的情况。 模整孳| 导法也是本文在重构进程巾所采箱的方法，该方法采焉了结梅模 式识别技术，将形体分解成由若干个溅本形体或体素( 正多边形、嘲拄、圆 锥等) 缀成，簿秘基本形狡在三褫圈上的授影兵寿固定静模式。鲡：长方体 在三个视图中均对应矩形，而圆柱体对应的三视图为两个矩形和一个圆。找 出每个筏圈孛豹菡、簌形等元索，罨遥建捡套其坐标经籍遮鍪元素樱嚣嚣痤， 根据基本形体的投影特性确定如每个部分的形状，最后将它们组装起来，就 完成了三维重建。a l d e f e l d 静舞法、n a g a s a m y 豹算法秘我国瓣霍彬熬算法裁 属于此类。因为是从假定的予体出发，寻找其相应的三视图投影加以验证， 款蔼避免了蠡廉淘上方法孛对三维蚕形基元瓣庞大覆素窝溺狳搡终，在菜些 第一章绪论 场合速度极快，算法也简单。但是工程中的三视图情况并不总是像算法要求 的那样理想。当某些子体的投影因为与其它子体合并而不能全部表现在视图 上时，模式无从匹配，导致算法失败。因此算法在实用上有很大局限性。 基于体切削的重构方法的算法特点在于它总是在三维空间的体、面、边 上进行操作，只对生成的可能虚假子体进行判断和切削。虽然这种算法比自 底向上方法有效得多，但是也需要大量而复杂的三维空间操作和计算。 m a s a t o s h il t o 、a t s u s h jm o i l 、z a nc h e n 和d e r b a a up e m g 等人都研究过这种 算法。 1 2 2 c a d c m m 系统集成 要实现c m m 与c a d 系统之间的数据通信和系统集成，就必须在c m m 与c a d 系统之间进行有效的数据传递。 由于传统意义上的c m m 是一种离线检测装置，其技术的发展是相对独 立于一般c a d c a m 系统的技术发展的【7 j 。所以，要想在c a d c a m 系统和 检测设备之间进行有效的数据传递，就必须借助于一些标准规范。目前已经 形成了一种标准规范，即尺寸测量接1 2 1 规范( d i m e n s i o n a lm e a s u r i n gi n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n ，缩写为d m i s ) 。现在许多软件开发商已开始在他们的软件系统 中支持d m i s 标准。 但是d m i s 文件格式的几何定义和数据结构有别于c a d 系统的数据结 构，因此不能直接使用d m i s 文件来实现c m m 与c a d 系统之间的数据通信 和系统集成，而必须利用其它的数据文件作为数据交换文件。再结合d m i s 标准，就能确定应该从所使用的数据交换文件中提取的信息以及应该形成的 输出数据结构。 作为标准中性文件的图形数据交换标准为c m m 与c a d 的通讯提供了便 利。目前广泛采用的数据交换标准有a u t o c a d 系统的d x f ( d a me x c h a n g e f i l e ) 文件、美国标准i g e s ( i n i t i a lg r a p h i c se x c h a n g es p e c i f i c a t i o n 初始图形 交换规范) 以及i s o 的国际标准s t e p ( s t a n d a r df o rt h ee x c h a n g eo fp r o d u c t m o d e ld a t a ) 等【引。在这些规范中，美国的i g e s 标准是国际上最早、应用最 成熟、最广泛的数据交换标准。i g e s 标准所采用的实体描述包含了图纸的几 乎所有信息，而不仅仅是实体的几何信息；i g e s 文件为固定格式的a s c i i 码 文件，每种图形和符号都有其固定的表示方法，因此易于识别和提取：另外， 目前几乎所有有影响力的c a d c a m 系统都配有i g e s 接口，而且该标准已被 第一章绪论 我国批准为国家标准( g b t 1 4 2 1 3 1 9 9 3 ) 。因此，本文决定采用i g e s 文件 作为数据交换文件来实现c m m 与c a d 系统之间的数据通信和系统集成，其 原理可用图1 1 表示。 图i - 1c a d c m m 系统集成原理图 先用a u t o c a d 软件绘制出工件对应的机械设计图，然后使用i g e s o u t 命令输出该图纸所对应的i g e s 文件；i g e s 后处理器接收外来的i g e s 文件， 并从该i g e s 文件中提取出描述该图的所有线段、圆弧等的几何参数信息，以 及各线段、圆弧的线型信息：然后进行二维平面实体环重构和三维实体重构 等操作，用三维立体的方式重新对工件进行描述；再从该i g e s 文件中提取出 工件的检测信息，并将检测信息与重构出的三维立体相结合，就形成了有意 义的检测对象，即成为符合c m m 系统进行工件测量的要求的输入数据。c m m 系统就可以根据这个输入数据来进行全自动测量，这样就可以形成建立在 c a d c m m 集成的基础上的智能化三坐标测量机系统。 1 3 本论文的主要工作 本论文所研究的课题是国家自然科学基金资助项目“三坐标测量机智能 技术”( 编号5 9 6 7 5 0 8 3 ) 的一部分。主要研究c a d c m m 集成中的一些关键 技术，实现从a u t o c a d 输出的对应于零件的机械三视图的i g e s 文件到符合 c m m 系统进行工件测量的要求的输入数据的转换。目的是让c m m 系统能够 根据开发出来的系统的输出结果进行工件的自动定位，自动生成检测规划和 检测路径，最终实现能够进行全自动测量的智能化三坐标测量机系统。“三坐 标测量机智能技术”项目中工件的自动定位，自动生成检测规划和检测路径 的部分由课题组其他成员完成。 论文的主要工作： 1 、利用标准中性文件i g e s 文件作为实现a u t o c a d 与c m m 系统之间数据通 信和系统集成的数据交换文件。对i g e s 规范进行了详细、深入的说明，并研 究了从i g e s 文件中有效地识别和提取工件的描述信息的方法。 第一章绪论 2 、在对剖视图的各种情况进行仔细分析的基础上，设计了区分实体线型的三 维重构方法。充分利用中一心线所包含的语义信息，进行含有剖视图的c a d 机 械三视图的三维重构。 3 、对各个视图进行数据预处理，并添加完辅助线后，以最终得到的内分点作 为处理对象，重构能形成的所有二维平面实体环，并对其类型进行判断。然 后按照机械制图中“长对正，高平齐，宽相等”的原则，进行二维平面实体 环匹配，形成具有位置和方向等特征的三维基本形体的描述。 4 、判断得到的三维基本形体的属性，并根据由二维视图重建三维形体的模型 引导法重构出工件的三维立体形状。然后结合识别和提取出来的检测项目， 形成符合c m m 系统进行工件测量时对输入数据的要求的数据文件，构成有 检测意义的三维实体的描述。 5 、结合一个具体的机件的c a d 机械三视图对开发出来的系统进行了三维重 构实验验证。 论文的创瓤之处： l 、提出了根据实体的独立性进行i g e s 实体及其特征的识别和提取的方法， 拓宽了提取方法的适用性，增加了程序的执行效率。 2 、对画图时可能出现的画断线或重复线的情况进行了容错处理。 3 、对i g e s 文件中出现的实体线型的描述进行了灵活的识别，减少了程序的 局限性。同时利用识别出来的线型所包含的语义信息对剖视图进行处理。 4 、设计了一种更实用的添加辅助线的方法，使开发出来的系统能处理更多的 情况。 5 、对各个视图进行数据预处理，并添加完辅助线后，以最终得到的内分点作 为处理对象，重构能形成的所有二维平面实体环，避免了以直线或曲线实体 作为处理对象来构造二维平面实体环时所需的大量存储空间及复杂计算。 第二章i g e s 文件简介 第二章i g e s 文件简介 2 1 i g e s 文件格式说明 标准的i g e s 文件包括固定长a s c i i 码、压缩的a s c i i 码以及二进制三 种格式【9 】。固定长a s c i i 码格式的i g e s 文件每行占8 0 个字符，整个文件分 为五段。每行前7 2 个字符为有关数据，第7 3 列为段标识符，分别以s 、g 、 d 、p 、t 代表起始段、全局段、目录条目段、参数数据段和终止段，且各个 段严格按照该顺序依次出现。第7 4 8 0 列为段内的行序号，每段的行序号均 从l 开始顺序增加。行序号表明一个记录在段中的位置，是调用i g e s 文件内 部记录和i g e s 实体的工具。各段的格式与内容如下o 】： 1 、起始段( s t a r ts e c t i o n ) 起始段用来提供一个可读的文件序言，是文件的描述性说明。主要记录 了图形文件的最初来源以及生成该i g e s 文件的系统名称，与产生的i g e s 文 件内容的变化无关。起始段行数不限，但至少有一个记录。每一行记录的第1 7 2 列按自由格式存放a s c i i 码字符，第7 3 列的段标识符为大写字母s ，第 7 4 8 0 列存放起始段的行序号。读取文件中的图形信息时，一般可忽略该段。 2 、全局段( g l o b a ls e c t i o n ) 该段以自由格式记录了描述图形数据的全局性信息的2 4 个参数，包括文 件名、i g e s 标准版本号，以及机器的精度、模型空间和实际空间的比例关系 以及模型空间的测量单位等。参数以自由格式存储，在缺省设置下，各参数 之间以“，”分隔，各记录以记录分隔符“；”结尾。每一行记录的第l 7 2 列按自由格式存放a s c i i 码字符，第7 3 列的段标识符为大写字母g ，第7 4 8 0 列存放全局段的行序号。全局段的参数说明如表2 - 1 所示。 3 、目录条目段( d i r e c t o r y e n t r y s e c t i o n ) i g e s 文件中的每个实体都对应一个目录条目。目录条目段对所有的实体 均采用相同的固定格式：每个实体的目录条目都占相邻的两行，共包括2 0 个 域，每个域为8 个字符。每一行记录的第7 3 列的段标识符为大写字母d ，第 7 4 8 0 列存放该行记录在目录条目段中的行序号。目录条目段的作用是为文 件提供一个索引并包含每个实体的属性信息。它和参数数据段共同构成i g e s 文件的主体。目录条目段的数据格式如图2 1 所示。目录条目段的参数说明参 见表2 2 。 第二章i g e s 文件简介 表2 - 1 全局段参数说明 序数据序数据 说明说明 号类型号类型 l字符串定义的参数分隔符缺省定义为逗号2字符串定义的记录分隔符，缺省定义为分号 3字符串 发送方系统的产品标识 4 字符串i g e s 文件名 5字符串系统标识码6字符串处理系统的软件版本号 7 整数控数字长( b i t ) 8整数 十进制表示的单精度浮点数指数的位数 9整数单精度浮点数的位数1 0整数十进制表示的双精度浮点数指数的位数 l l 整数取精度浮点数的位数 1 2 字符串接收方的产品标识 1 3 实数模型空间与真实空间的比例 1 4整数 单位标识。用整数值表示所用的测量单位 1 5 字符串系统的长度单位名 l 一英寸7 一公里2 h n 或4 玎屺l 卜英寸 2 一毫米8 一毫英寸2 下一英尺2 m 一英里 3 一见参数1 5 的单位9 一微米1 垤一米2 印( m 一公里 4 - - 英尺1 0 - - - 厘米3 玎，一毫英寸 2 h i j m 一微米 5 一英里1 卜- 微英寸2 h c m 一厘米 3 h u n 一微英寸 6 - - 米 2 玎蝴计毫米 1 6整数 晟大的线权级( 1 3 2 7 6 8 ) 与目录条目段实 1 7实数 最大尺寸线宽，与目录条目段实体的参 体的参数1 2 有关数1 2 有关 1 8字符串文件的生成日期和时间1 9实数尺寸的最小精度 格式：1 3 h y y m m d d h h m m s s 2 0实数模型近似最大坐标值2 l字符串该i g e s 文件的作者名 2 2 字符串该i g e s 文件的作者单位 2 3整数 用于产生该文件的i g e s 标准的版本号 2 4 整数采用的绘图标准 i - - i g e s l0o 一无指定5 - - b s i 2 一l g e s a n s i y l 4 2 6 m 1 9 8 li i s o6 一c s a 3 一l g e s 2 0 3 一a p n o r卜d n 4 一i g e s 3 04 一a n s i 8 一j s 5 一i g e s 40 实体参数 i g e s 实体的实体所在视图变换矩阵标号段码 状态号 类型号指针版本号线型号的图层号指针位置指针显示和序号 9 12345681 0 实体实体的实体的参数实体实体段码 格式号保留保留 类型号线宽号颜色号行计数标号下标和序号 1 51 61 7 1 11 21 31 41 81 92 0 图2 - 1目录条目段数据格式 第二章i g e s 文件简介 表2 - 2 目录条目段参数说明 数据数据 域域名说明域域名说明 类型类型 i 实体整数标识实体种类 9 状态整数由4 组2 位数码从左至右组成的8 类型号号位整数 2参数指针 指向该实体参数记录的第一行第一组表示显示状态 指针0 0 一实体被显示 3i g e s 接数，非负整数无意义，负整数的绝对值表示指0 l 一实体不被显示 版本号指针向结构定义实体的指针第二组表示实体的从属性 4实体的 整数，负值的绝对埴表示指向线型定义实体( 3 0 4 o o 一实体是独立的( 可独立 线型号指针类) ，整数表示几何实件的线型 存在) 1 一实线3 - - 剖面线 叭一实体是物理依附的( 该 2 - - 虚线4 - - 中心线 实体是其它实体的儿 5 实体所整数显示级别( 正值) 或指向4 0 6 ( 格式) 实体 子，不能独立存在) 在的图指针的指针( o 表示个指向4 1 0 ( 视图) 实体的指针， 子，能独立存在，但有 指针指针或指向4 0 3 格式3 、4 实体的指针 些其它的逻辑实体组 = 0 为缺省 涉及至巾苣) 7变换矩0 ， 0 表示个指向1 2 4 ( 变换矩阵) 实体的 0 卜实体是物理和逻辑依附 阵位置指针指针 的 指针= 0 为缺省 第三组是使用标志 8 标号指针指向4 0 2 格式5 实体的指针 0 0 - - 几何实体( 缺省值) 显示 0 l 一标注实体 1 0 段码整数标识目录条目段中的行序号。每个实体目 0 2 一定义。该实体用于定义 文件的结构 和序号录条目的第行的序号总是奇数，7 3 列是 字母d 0 3 一其它类实体( 如枷实 1 1 实体整数标识实体种类 体等) 类型号 0 4 - - 逻辑位置，该实体被用 1 2 实体的整数给出了显示实体时的线宽度。计算公式： 作其它实体的逻辑或位 线宽号线宽= 线宽号( 全局段参数1 7 全局段 置的参数 参数1 6 ) 。结果为零时使用系统的缺省值 0 卜2 d 参数化，忽略3 d 空 间的z 坐标 1 3实体的 整数颜色号为负时，其绝对值表示指向颜色定 第四组表示属性的引用关系 颜色号义实体( 3 1 4 类) 的指针 0 0 一上级目录实体的属性将 o 一无颜色指定 i 一黑4 - - 蓝卜蓝绿 被物理依附的( 儿子) 2 - - 红卜黄8 - - 白 实体继承 o l 一被物理依附的( 儿子) 3 一绿6 一洋红 实体将使用自己的属性 0 卜分别处理各级属性 1 4 参数行整数实体参数在参数数据段的行宁号 1 5 格式整数用格式号可对一些实体做出不同 计数号性能的解释 1 6保留1 7保留 1 8 实体字符用字母数字给实体命名 1 9 实体整数实体标识的数字编号 标号 串 下标 j 2 0段码和整数标识目录条目段中的行序号，每个实体目录条目的第二行的序号总是偶数，7 3 列是字母d 序号 一9 一 第二章i g e s 文件简介 4 、参数数据段( p a r a m e t e rd a t as e c t i o n ) 该段存放了由实体类裂所决定的与每个实体有关的参数数据。前6 4 列以 自由格式记录了实体的参数定义，其中第一个域总是存放实体类型号。每行 参数的书写不能超过第6 5 列，否则换行。每个实体的参数行数不限，参数间 的分隔符和记录的结束符与全局段相同。第6 5 列为一个空格，随后的第6 6 7 2 列存放着与该实体相对应的目录条目在目录条目段的首行行序号( 它构成 了一个由参数数据指向目录条目的反向指针) 。第7 3 列的段标识符为字母p 。 a u t o c a d 系统中的一些图形元素在i g e s 文件中的参数数据描述如下】： ( 1 ) 点( p o i n t ) 3 个参数：x ，y ，z 为该点的坐标。 ( 2 ) 直线( l i n e 和3 d l i n e ) 6 个参数：x l 。y l ，z i ，x 2 ，y 2 ，z 2 分别为该直线的起点和终点坐标。 ( 3 ) 圆和圆弧( c i r c l e 和a r c ) 7 个参数：z ，x 1 ，y l ，x 2 ，y 2 ，x 3 ，y 3 。其中z 为该元素所在平面的基 面高度，x 1 ，y l 为圆心坐标，x 2 ，y 2 为圆弧的起点坐标，x 3 ，y 3 为圆弧的终 点坐标，圆弧的方向为逆时针方向。如果起点和终点重合，则表示是圆。 ( 4 ) 块定义( b l o c k ，h a t c h ，d i m e n s l 0 n ) n + 3 个参数：d e p t h ，n a m e ，n ，d e l ，d e 2 ，d e 。块在i g e s 文件中称 为子图。d e p t h 是子图的嵌套深度；n a m e 是子图的名字，采用f o r t r a n 语 言中的“h ”格式；n 为该子图的成员数量；d e t ，d e 2 ，d e 。为组成子图的这 些成员所对应的目录条目在目录条目段中的开始行号。 5 、终止段( t e r m i n a t es e c t i o n ) 终止段只有一行。前3 2 列分为4 个8 字符区，顺序记录了该i g e s 文件 中s 、g 、d 、p 各段的记录总行数，即各段最后的行序号。后面的4 0 列为保 留区。第7 3 列的段标识符为大写字母t 。终止段必须是文件的最后一行。 2 2i g e s 实体简介 i g e s 用实体和实体特征来描述模型。实体分为几何实体、标注实体以及 结构和属性实体三大类。1 0 0 1 9 9 的实体类型号均表示几何实体；标注实体 以及结构和属性实体都是非几何实体，其中标注实体主要用于图形的说明； 3 0 0 以上的实体类型号为结构和属性实体，其中4 0 0 以下的是定义，4 0 0 以上 第二章i g e s 文件简介 的是引用，6 0 0 6 9 9 为宏实例，1 0 0 0 0 9 9 9 9 9 是用户宏定义。 i g e s 实体类型的编号分配如表2 3 所示。 表2 - 3i g e s 实体及其类型号 类别类型号实体名称类型号实体名称 1 0 0圆弧1 0 2 组合线段 1 0 4二次曲线1 0 6 数据集 1 0 8平面1 1 0直线 1 1 2参数样条曲线1 1 4参数样条曲面 几1 1 6点1 1 8直纹面 何1 2 0旋转面1 2 2列表柱面 实1 2 4变换矩阵1 2 5几何元素显示标记 体1 2 6 有理b 样条曲线 1 2 8有理b 样条曲面 1 3 0等距曲线1 3 2连接点 1 3 4有限元结点1 3 6