（机械电子工程专业论文）雕刻机数控代码自动生成的研究.pdf

摘要 数控代码自动生成有助于提高数控编程的效率，降低编程难度，解决设计、 生产过程自动化问题。本文对a u t o c a d 中二维图形和矢量汉字的雕刻机数控代 码自动生成进行了研究。首先，对a u t o c a d 的d x f 文件进行了研究，通过编程 提取d x f 文件中的图形实体数据，实现了g 代码的自动生成。在图形实体数据 的处理过程中，将圆( 弧) 与椭圆( 弧) 用直线进行了拟合，且建立数据链表， 将处理后的数据存入链表。为方便g 代码的输出，减少加工过程中的起落刀次 数，在数据存入时采用了链表插入排序算法。然后，依据r t - 4 5 0 0 雕刻机的数控 加工代码将链表中的数据以g 代码文本输出。为了验证生成的g 代码的正确性， 在v i s u a lc 抖6 0 中进行了数控加工程序的轨迹仿真，直观地显示了雕刻后的图 形轨迹。其次，本课题研究了汉字中形文件( s l a p ) 结构及其矢量汉字编码，通 过编程提取矢量汉字的笔划数据，将获得的笔划数据整理并以g 代码的格式输 出。最后进行实例运行，将图形和汉字自动生成的g 代码导入到r t - 4 5 0 0 数控 雕刻系统中进行雕刻，雕刻结果达到了预期效果。 关键词：d x f 文件，g 代码，形文件，数控自动编程，计算机雕刻 a b s t r a c t n cc o d eg e n e r a t e da u t o m a t i c a l l yi sh e l p f u lf o ri m p r o v i n ge f f i c i e n c y , r e d l l c i n g t h ed i f f i c u l t i e sf o rn cp r o g r a m m i n ga n ds o l v i n gt h ea u t o m a t i o np r o b l e m sd u r i n gt h e c o u l w o eo fd e s i g na n dp r o d u c t i o np r o c e s s t h ep a p e rs t u d i e sn cc o d eg e n e r a t e d a u t o m a t i c a l l yo fe n g r a v i n gm a c h i n eo f2 dg r a p h i c sa n dv e c t o rc h i n e s ec h a r a c t e r s f i r s t ，d x ff i l e sf r o ma u t o c a da r es t u d i e da n dd r a w i n ge n t i t yd a t ao fd x ff i l e sa l e e x t r a c t e db yp r o g r a m m i n g t h e n , gc o d ei sg e n e r a t e da u t o m a t i c a l l y i nt h ep r o c e s so f d e a l i n gw i t h & a 惭n ge n t i t yd a t a , c i r c l e ( o ra r c ) a n de l l i p s ea r ef i t t e db yl i n e s a n dt h e d a t a - l i n ki sb u i l tt os t o r et ot h ed a t a i n s e r t i o n - s o r t i n ga l g o r i t h mo fl i n ki sa d o p t e d w h i l ed a t aa r cs t o r e d ，w h i c hw o d db ec o n v e n i e n tf o ro u t p u to fgc o d ea n dr e d u c et h e n u m b e ro f 呷a n d - d o w no fc u t t e ra sw e l l a n dt h e n ，b a s e do nt h en cp r o c e s s i n g p r o g r a m so fr t - 4 5 0 0e n g r a v i n gm a c h i n e ，d a t ai nl i n ka l ee x p o r t e di nt h ef o r mo fg c o d e i no r d e rt ov a l i d a t et h ec o r r e c t n e s so fgc o d e t h en c p r o c e s s i n gp r o 黟a m sa l e r u nt os i m u l a t et r a c ei nv i s u a lc + + 6 0 w h i c hs h o w st h et r a c eo fe n g r a v e dc l e a r l y n e x t ，t h ep a p e rs t u d i e dt h es t r u c t u r eo fs h a p ef i l e sa n dc o d i n go fv e c t o rc h i n e s e c h a r a c t e r si nd e t a i l s t r o k e s d a t ao fv e c t o rc h i n e s ec h a r a c t e r sa r ee x t r a c t e db y p r o g r a n u n i n g ，a n dt h e np a c ku pa n de x p o r tt h ed a t ai nt h ef o r mo fgc o d e f i n a l l y , e x a m p l e sa l et a k e n t h eg c o d eg e n e r a t e db yg r a p h i c sa n dv e c t o rc h i n e s cc h a r a c t e r s a l ei m p o r t e dt or t - 4 5 0 0e n g r a v i n gm a c h i n et oe n g r a v e t h er e s u l t sa r ep r o v e dw e l la s e x p e c t e d k e yw o r d s ：d x ff i l e s ，gc o d e ，s h a p ef i l e s ，a u t o m a t i cn cp r o g r a m m i n g ，c o m p u t e r e n g r a v e i i 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术 期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或 电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权 河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ： 矽刁年月夕日 鸽一审绪论 第一章绪论 1 1 课题的提出 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业丌始了根本性变革，各工业发 达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究丌发，提出了全新的制造模式。在 现代制造业中，为了提高产品的技术性能，增加其使用中的可靠性，且为了适 应小批量、多品种、更新换代快、形状复杂等特点，引入了数控加工技术。 数控技术是一项关键技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对 制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技 术正在发生根本性交革，由专用型封闭式丌环控制模式向通用型丌放式实时动 态全闭环控制模式发展。由于数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合 国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的 核心标志，因此，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的一 项主要发展方向【l j 。 数控技术之所以具有如此强大的生命力，是因为它的高效灵活性和精确性。 与普通机床相比，数控机床无需操作人员始终不离左右，对于不同的零件，只 需改变加工指令程序即可。现代数控机床是按照事先已编制好的加工程序自动 进行加工的高效自动化设备。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合 格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分发挥，以使数控机 床能安全可靠地工作。 数控加工程序的编制是数控加工中最重要的一环，编程的效率和质量对缩 短制造周期，保证加工质量有重要的意义。随着数控加工技术的迅速发展，数 控加工设备种类增多，需要数控加工的零件品种和数量增多，零件几何形状更 加复杂，对编程技术的要求也相应的提高。不仅要求能解决形状复杂零件的编 程问题，而且要求编程的速度快、精度高、并便于直观地检查。因此，自动编 程正逐步代替手工编程在数控系统中发挥着越来越大的作用1 2 j i 。 以往的数控自动编程系统一般是以几何形状处理为主体的语言型编程系统 或是图形交互编程系统【钔。对于语言型编程系统，编程人员首先要通过学习熟 练掌握庞大的编程语言，按照严格的格式编写描述零件的几何尺寸和加工参数 的源程序，不但容易产生人为错误，零件源程序的编写、编辑、修改等不够方 便和直观。对于一般图形交互编程系统虽然比语言型编程系统方便，但也烦琐， 如果遇到图形处理能力较差的图形交互编程系统，图形的绘制与数控代码的生 成很容易出问题。 针对以往自动编程系统问题，本课题通过编制接口程序，直接读取图形交 换文件( d x f 文件) 的图形数据，实现二维图形的数控代码的自动生成。运用 河海人学俩i 学位论文 雕女伸【数拧代妈臼动生成的研c 该系统不必像某些自动编程软件那样，需要在系统中重新绘制零件图，而是直 接从d x f 文件中读入设计数据，以此进行数控程序的编制。这样，就能利用 p c 机上成熟的c a d 软件资源进行零件的设计，也能直接利用已有的零件设计 图，增强数控加工自动编程软件应用的灵活性。另外，对a u t o c a d 的矢量汉 字数控代码自动生成问题提出了通过提取汉字形文件( s h p ) 中笔划数掘的方 法将其转换成g 代码，通过读取a u t o c a d 中自带的矢量汉字库文件( g b c b i g s a p 文件) 提取汉字笔划数据。图形和汉字自动生成的g 代码都成功在雕刻机上实 现雕刻加工，在生产实践中具有很强的实用价值。本课题的数控代码的自动生 成方法，避免了数控编程人员所进行的大量的提取、组织和重新输入工作，和 可能发生的信息丢失和输入错误等问题，提高了数控系统的可靠性和生产效率。 1 2 基于d x f 文件数控代码自动生成的国内研究状况 目前国内外图形自动编程软件的种类很多，其软件功能，面向用户的接口方 式也各有所不同。蔡伯阳，林金明和谢明红的基于d x f 文件的n c 代码生成介绍 了d x f 文件图形实体数据读取的系统总框架及n u r b s 曲线的n c 代码生成【5 】，该 软件用c 语言编程，己成功地应用在自行开发的数控水刀切割机系统上，能很好地 加工各种广告、装饰行业上的图形实体轮廓及复杂二维零件，且能达到满意的效 果。赵后良和张俊提供了一条采用特征识别技术实现图形交互式数控机床自动编 程的简便途型6 1 。该系统从c a d 系统零件描述中直接识别和提取零件加工的特征 信息；根据零件特点，有效地组织成零件的信息模型，从而生成数控加工程序。 李晶和骆明灯的s s c a d c a m 微机零件c a d c a m 集成化系统使用“形体组合 法”实现零件描述和信息输入，在a u t o c a d 的d x f 文件基础上形成零件的数据 结构，然后以零件数掘结构文件为基础生成刀位数据文件，最后生成数控程序， 并动态模拟数控加工过程 7 1 。由王建军、赵汝嘉开发的轴类零件数控自动编程系 统采用基于j o t 特征的形面要素描述输入法输入零件几何信息，并生成图形数据 文件，然后输入与加工有关的工艺信息，通过加工决策形成加工工艺信息文件， 根据这两种信息决定加工过程并进行加工动态模拟，最后生成加工程序。该系统 采用菜单形式进行操作【8 i 。而王剑，郇极开发的n c t p 系统主要特点是：依照工 序的顺序将每个工序的加工刀心轨迹分别绘制在不同的“层上”，在每一层利用 “n t ”、“d t e ) ( t ，等命令分别定义有关的工艺参数生成d x f 文件，通过解 释d x f 文件，识别几何信息及工艺参数【9 j 。系统可以根掘每层定义的加工类型自 动描述所需要的加工循环，并设定循环中各段的进给速度，生成刀位数据文件， 经后置处理生成n c 程序，并进行刀具加工轨迹的仿真。 1 3a u t o c a d 矢量汉字笔划自动提取国内研究状况 由于a u t o c a d 的广泛使用，对a u t o c a d 的各方面的研究也非常多，对 2 第一市绪论 a u t o c a d 中字体的研究也不另外。 哈尔滨工业大学的孔振宇、马骏、郑红和刘晋春的a u t o c a d 在字体轨迹自 动编程方面的应用通过a u t o c a d 幻灯片文件的格式1 1 0 】，编制数控加工文件转换程 序，实现了字体轨迹数控代码生成，该方法可用以对各种字体进行数控编程和铣 削、电火花刻字加工。安徽省建筑科技设计研究院的苏少卿a u t o c a d 的字型文 件( s e x ) 的结构和利用利用c + + 语言丌发了一个类】，可以象a u t o c a d 中的 s t y l e 命令和t e x t 命令一样工作，可以用显示器、绘图仪或打印机作为输出设 备。西南交通大学c a d 工程中心的孟文和中国测试技术研究院的陈亚川的c a d 矢量汉字系统的分析和丌发分析了矢量汉字定义的格式以及大字体( s e x ) 的数 据结构i l 引，应用c 语言编程进行了矢量汉字的检索及输出。辽阳石油化工高等专 科学校机械系的庄殿铮的a u t o c a d 2 0 0 0 大字体文件的格式分析解析了大字体 ( g b c b i g s e x ) 文件格式，分析了大字体格式中的字体定义 1 3 】。 1 4 数控雕刻的发展方向 随着计算机数控技术的发展，雕刻己经从传统的手工作业，严重依赖于能工 巧匠的祖传手艺中解放出来，成为了可以实现商业化生产的一项工业技术。依托 现代计算机技术的不断创新，自动控制技术的迅猛发展和传统机械行业的革命， 雕刻机技术将越来越成熟。在机构设计、电机应用、控制芯片、软件平台和程序 设计等领域的发展和创新，将持续改进和提高雕刻机的性能。依托现代计算机技 术的不断创新，自动控制技术的迅猛发展和传统机械行业的革命，雕刻机技术将 越来越成熟。在机构设计、电机应用、控制芯片、软件平台和程序设计等领域的 发展和创新，将持续改进和提高雕刻机的性能；而今后计算机通讯和因特网的迅 猛发展，也将给雕刻机带来一场革命。下面是计算机数控雕刻的几个发展方向 0 4 | 1 5 1 ： 一、高精度。雕刻系统的精度主要取决于控制部分和机械部分。控制部分将 向闭环系统发展，通过反馈调整做到误差补偿可以大幅度提高精度，机械部分采 用更高精度的滚珠丝杠和电机也将进一步提高雕刻系统的精度。 二、高效率。高效率来源高速进给和高速切削。高速进给取决于电机性能， 未来将趋向于采用直线电机控制进给。高速切削一方面要求有性能更好的主轴电 机，速度更高，承载能力更强。另一方面对刀具提出了更高的要求，未束雕刻系 统的刀具将采用强度更高，耐磨性更好的新型材料。在长期的实践中，我们发觉 刀具的形状对雕刻效率和效果有着举足轻重的作用，所以对刀具的形状进行研 究，改善其切削性能也将进一步提高雕刻的效率和效果。 三、高可靠性。根据长时间的实践证明，雕刻机9 0 以上的故障是由控制电 路和电机故障引起为了提高其可靠性( 这对一个商业化产品来说尤为重要) ，一方 面，控制电路将采用更稳定更可靠的d s p 技术，另一方面，进一步提高电机性能 一海人学硕i 学位论文耻划机致 牵代码自动生成的研究 也是刻不容缓的。此外，在软件方面也有很多需要迸一步提高的地方：采用诸如 面向对象等先进的软件技术。使程序模块化，通用化，可重用化，这样可以减少 软件的开发的重复劳动。采用规范的软件丌发技术，提高其可维护性和可读性， 便于今后的升级换代。 四、微型化。这是将来的一个重要的发展趋势。随着微系统技术的成熟和应 用，微型雕亥0 机的性能价格比不断提高，最终将走向商业应用，市场前景看好。 五、多轴联动。多轴联动可以完成更复杂的雕刻动作，雕刻出更复杂，更精 密的图案，不断提高雕刻机的性能，推动雕刻机向前发展。 六、多平台性。现在的雕刻系统主要运行在w i n d o w s 9 5 9 8 和d o s 操作系 统平台上，随着新兴操作系统l i n u x 等的迅猛发展，由于其具有高稳定性，高 可靠性，越来越受到用户的青睐，其工业市场份额在未来若干年内将达到一个相 当可观的程度。因此，基于l i n u x 等操作系统的雕刻系统已成为一个重要的发 展趋势。 七、通用化、模块化和标准化。美国近年来萨在开发的n g c 控制器数控系 统是一个开放式系统。它可根据不同的功能要求，使用p c 总线或v h f 总线构成 多总线和多c p u 系统，其基本模块做成通用的、标准的、系列化的产品。数控雕 刻系统的开发人员可在n g c 标准规范指导下，采用不同厂家的软、硬件模块， 组成不同档次的数控系统，以适应各类机床的c n c 控制。 八、利用计算机的软件资源提高数控系统的性能。随着微型计算机的广泛应 用，在d o s 和w i n d o w s 系统平台上开发的大量应用软件极大地丰富了以通用微 机为基础的系统控制功能，些新技术( 如多媒体技术、容错技术、模糊控制技 术、人工智能技术等) 逐渐被新一代数控系统采用，主要有： 人工智能图形会话编程，可进行特征造型和工艺数据库基础上的自动编 程。 引入故障诊断专家系统，实现完善的自诊断和故障监控功能。 完善的误差补偿功能，包括空间几何误差补偿、零点误差补偿、夹具位 置误差补偿。 刀具寿命管理及刀具破损综合检测功能等。 九、网络制造。将雕刻机用网络连接起来，通过分布式系统，智能的选择当 前空闲的雕刻机完成当前的任务。充分、高效地利用系统资源，实现多品种、大 批量的生产，形成一定的规模效应，使得用户得以占领市场，实现价值【l 州。 i 5 本课题研究的主要内容 本课题的主要研究内容是在v i s u a lc 牛+ 6 0 环境中编程读取d x f 文件，提 取a u t o c a d 中的二维图形数据及对a u t o c a d 中的矢量汉字笔划的自动提取。 并将它们生成可用于r t - 4 5 0 0 雕刻机能加工的数控程序。论文的内容主要包括 4 第一章绪论 以下几个方面： ( 1 ) 分析d x f 文件的结构及内容； ( 2 ) 编程提取d x f 文件中的图形数据； ( 3 ) 对( 3 ) 中提取出的图形数据进行处理，包括线段链表的建立，圆( 弧) 、 椭圆( 弧) 的直线拟合、插入排序处理等内容，使最终得到的数据便 于数控程序的编写； ( 4 ) 根据处理后的图形数据，自动编制j j , - r 中心数控程序； ( 5 ) 根据链表数据，在v i s u a lc + 十6 0 窗口进行雕刻轨迹模拟仿真； ( 6 ) 分析形文件( s h p ) 结构与定义，编程实现a u t o c a d 的矢量汉字库文件 g b e b i g s h p 中汉字笔划数据的自动提取。 ( 7 ) 将自动生成的g 代码导入到数控雕刻系统软件中进行数控雕刻加工实 验。 河海大学硕士学位论文雕刻机数控代码自动生成的研究 第二章d x f 文件分析与图形数据的自动提取 a u t o c a d 软件为完善其数据交换功能提供了几种与高级语言接口方式，这 些接口方式是通过产生格式化的图形数据来实现的。图形数据文件以一定的格 式，按照一定的顺序记录了零件信息，它包括了零件图的全部信息。当我们知道 了图形数据交换文件的结构和组成后，按照文件格式将储存在其中的图形数据读 出来，送到我们的数据系统，就可以实现数控加工了 1 7 1 。 本课题采用的是d x f 接口方式，这是因为d x f 文件是a u t o c a d 与外部环 境联系的主要接口方式之一。它易于将a u t o c a d 的图形转换成其它c a d 系统 所能读取的文件格式，几乎适合所有的微机系统c a d 系统图形文件的交换。也 就是说以d x f 接口方式开发出来的a u t o c a d 软件一般也同样适合于其它形式 的c a d 系统。从上面的分析可以看出，由于a u t o c , m ) 存在着与外部环境进行 数据交换的接口方式，因此可以用接口程序将我们所关心的零件几何信息读取出 来，送入数控系统中。 2 1a u t o c a d 图形存储格式【l 8 】 1 d w g ( d r a w i n g ) 文件 d w g 文件是一种专用格式的图形数据文件，采用了某种紧缩的二进制码存 储形式。这种格式的文件对于a u t o c a d 系统内部的操作而言是很方便的、有效 的，但是不适应与其他的c a d 软件之间进行图形数据交换。 2 d x f ( d r a w i n gi n t e r c h a n g ef o r m a t ) 文件 d x f 文件是a u t o d e s k 公司开发的，作为其c a d 软件a u t o c a d 图形数据输 入输出的可读的接口格式。随着a u t o c a d 在国际上应用的日益普及，其接口文 件d x f 也逐渐成为国际上的一种通用标准接口。并且该格式文件读取方便，便 于编程。 3 w m f ( w i n d o w sm e t a f i l ef o r m a t ) 文件 w v l f 文件是m i c r o s o f ! cw i n d o w s 中常见的一种图元文件格式，它具有文件短 小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，但其图形 往往较租糙。 4 e p s ( e n c a p s u l a t e dp o s t s c r i p t ) 文件 e p s 文件是用p o s t s c r i p t 语言描述的种a s c i i 码格式文件，既可以存储矢 量图，也可以存储位图，最高能表示3 2 位颜色深度，特别适合p o s t s c r i p t 打印 机。该格式分为p h o t o s h o pe p s 格式( a d o b e i l l u s t r a t o re p s ) 和标准e p s 格式。 2 2d x f 文件结构u 9 1 - 2 3 】 每个c a d 系统都有自己的数据文件，数据文件分图形数据文件、几何模型 文件和产品模型文件几种。数据文件的格式与每个c a d 系统自己的内部数据模 6 第一章d x f 史件分析j | 笙| 形数据的自动提取 式密切相关，而每个c a d 系统自己内部的数掘模式一般是不公开的，也是各不 相同的。由于用户使用的需要，就有数据交换文件概念的出现 2 4 j 。 随着a u t o c a d 在世界各行各业的广泛使用，目前，一般c a d c a m 系统都 具备与a u t o c a d 接口的功能。d x f 为a u t o c a d 系统的图形数掘文件，d x f 虽 然不是标准，但由于a u t o c a d 系统的普遍应用，使得d x f 成为事实上的数掘 交换标准。d x f 是具有专门格式的a s c i i 码文本文件，它易于被其它程序处理， 主要用于实现高级语言编写的程序与a u t o c a d 系统的连接，或其它c a d 系统 与a u t o c a d 系统交换图形文件。 d x f 文件格式是特定版本a u t o c a d 图形文件中所包含的全部信息的标已数 据的一种表示方法。标记数据的意思是指在每个数据元素前都带一个称为组码的 整数。组码的值表明了其后数据元素的类型，也指出了数据元素对于给定对象( 或 记录1 类型的含意。实际上，图形文件中所有用户指定的信息都能够以d x f 文件 格式表示。 d x f 文件可以被许多软件调用或输出，它有二进制和a s c i i 文本两种表示 方法，其中a s c i i 表示方法应用更为普遍。 2 2 1d x f 文件的总体结构 下面以a u t o c a d 2 0 0 6 的d x f 格式为参考版本格式，对d x f 文件格式进行 详细介绍。 d x f 文件的总体结构如图2 1 ： 图2 - 1d x f 文件总体结构图 一个完整的d x f 文件必须包括标题( h e a d e r ) 段、类( c l a s s e s ) 段、 表( t a b l e s ) 、段块( b l o c k s ) 段、实体( e n t i t i e s ) 段、对象( o b j e c t s ) 段六个段和结束标志。 河海人学硕一l 学位论文 雕幺9 机数拧代码自动生成的研究 实际上，每个段都是由许多称为“组”的小单元组成，每个“组”单元包括 组码( g r o u pc o d e s ) 和组值( g r o u pv a l u e s ) 两个组元素，每个组元素在d x f 文件中各占一行，每组均以组码作为该组的简称。每个组构成了d x f 文件中的 一个节( s e c t i o n ) 。每个段均以组值为字符串s e c t i o n 的0 组丌始，随后的组 值为段名的2 组以及组成节的其他各个组，最后以组值为字符串e n d s e c 的0 组结束该段。所有段都结束后，d x f 文件以组值为e o f ( e n d o f f i l e ) 的0 组作 为文件的结束标志1 2 4 i 2 6 ) 。 2 2 2d x f 文件中组代码及其含义 组代码既可以用来指出其对应组值的类型，由可以在文件各段中表示定的 含义。组代码的具体功能取决于它在文件中所处的位置，是变量、表项、还是实 体说明。组代码的一般含义如下： 组代码组代码的一股含义 0 标识一个事物的开始。例如：一个段、一个表、一个块、一实体等 l 字符型数据的值。例如：t e x t 的文字串、文件名、属性值等 2 一个事物的名字。例如：段、表、块、线型、视图等的名字 3 - 4字符型数掘的值。例如：文件名、线型的说明部分、属性提取等 5 用十六进制表示的实体标识 6 线型名( 固定的) 7 字体名( 固定的) 8 层名( 固定的) 9 标题变量名( 固定的) l o 1 8x 坐标值 2 0 2 8y 坐标值 3 0 3 7z 坐标值 3 8 基面高度f 固定的) 3 9 厚度( 固定的) 4 0 4 8高度、宽度、半径、距离、比例因子等 4 9重复值。例如：定义线型的各短划线的长度 5 0 5 8角度值 6 2颜色号 6 6实体跟随标记。用于p l i n e 或带有属性的插入块 7 0标题变量的状态、表项的数量和标记等 7 1 7 8 整数型数据 2 1o 2 2 0 ，2 3 0厚度方向的x 、y 、z 分量 9 9 9解释行 第一章d x f 且件分析+ j 幽彤数据的白功提取 2 2 3h e a d e r 段 标题段记录a u t o c a d 系统的所有标题变量的当前值或当前状态。标题变量 记录了a u t o c a d 系统的当前工作环境，如s n a p 捕捉当前状态、栅格间距式样、 当前图层层名及线型、颜色等。 标题段的一般格式为： 0标题段定义丌始 s e c o n 2 h e a d e r 腑而题段的杯志名 9 $ 组码和组值 重复定义每一个变量 l o d s e c 1 , 示题段定义结束 2 2 4c l s s e s 段 此段包含有关应用程序定义类的信息，这些类的实例包含在b l o c k s 区 域、e n t i t i e s 区域和o b j e c t s 区域的数据库中。类定义在类的层次结构中是 固定不变的。 类段的一般格式为： 0 s e c t i o n 2 c l a s s e s 0 c l a s s l 2 3 9 0 类段定义丌始 类段的标志名 一个类记录开始 9 河海人学坝i 学位论文 舭刻机数挣代码自动生成的研究 9 l 2 8 0 2 8 1 o描述新的类 c l a s s l 0 e n d s e c，类段定义结束 2 2 5t a b l e s 段 表段共包含a p p i d ( 应用程序标识表) ，b l o c k _ r e c o r d ( 块引用表) 、 d i m s t y l e ( 标注样式表) ，l a y e r ( 图层表) 、l t y p e ( 线型表) 、s t y l e ( 文 本样式表) 、u c s ( 用户坐标系表) 、v i e w ( 视图表) 、v p o r t ( 视口配置表) 符号表定义。 表段的一般格式为： 0 s e c t i o n 2 t a b l e s 0 t a b l e 2 v p o r t l 0 e n d l a b 0 t a b l e l 0 e n d l a b o 开始定义表段 表段的标志名 ，一个表记录开始 ，开始视口配置表 描述视口表的表项 其它表的描述 ，表项的组码和组值 l o 第一二章d x f 文件分析j 幽彤数据的自动提取 e n d s e c 表段定义结束 下面列出各表项的组代码及其含义： ( 1 ) l t y p e3 ( 对线型的用法说明) ，7 2 ( 对齐方式) ，7 3 ( 一个周期内短划线数 目) ，4 0 ( 一个周期的总长度) ，。 ( 2 ) l a y e r6 2 ( 颜色号) ，6 ( 线型名) ，7 0 ( 状态：o ：解冻：l = 冻结) 。 ( 3 ) s t y l e4 0 ( 字高) ，5 0 ( 倾斜角) ，4 1 ( 宽度因子) ，7 1 ( 文字生成方式) ，4 2 ( 当 前字高) ，3 ( 字体文件名) ，4 ( 大字体文件名) 。 ( 4 ) v i e w4 0 ，4 1 ( 视图高和宽) ，1 0 ，2 0 ( 视图中心的x ，y 坐标) ，1 1 ，2 l ， 3 1 ( w c s 中的视点坐标) ，1 2 ，2 2 ，3 2 ( w c s 中的目标点坐标) ，4 2 ( 焦距) ，4 3 ，4 4 ( 韵 后裁剪平面) ，5 0 ( 旋转角) ，7 1 ( 视图状念) 。 ( 5 ) u c s1 0 ，2 0 ，3 0 ( 原点) ，1 1 ，2 1 ，3 i ( x 轴方向) ，1 2 ，2 2 ，3 2 ( y 轴方向) 。 ( 6 ) v p o r t1 0 ，2 0 ( 视窗的左下角) ，l l ，2z ( 视窗的右上角) ，1 2 ，2 2 ( 视窗的 中心点) ，1 3 ，2 3 ( 捕捉基点) ，4 1 ( 视窗高宽比) ，4 3 ，4 4 ( 前后裁剪平面) ，4 2 ( 镜 头焦距) ，5 0 ( 捕捉旋转角) ，5 1 ( 视窗旋转角) ，7 1 ( 视窗状态) ，。 2 2 6b l o c k s 段 b l o c k s 段包括所有的块定义，其中包含组成( 图形中使用的) 块( 包括 命令h a t c h 和关联标注生成的无名块) 的图元。每一图块定义包含组成图块的 图元，这些图元与用于图形中的图元没有什么区别。在本区域中的图元格式与 e n t i t i e s 区域中的图元相同。b l o c k s 区域中的图元格式与e n t i t i e s 区域中 的一样，且此段中的所有图元都出现在b l o c k 和e n d b l k 图元之间。b l o c k 和e n d b l k 图元只出现在b l o c k s 区域中。虽然块定义可以包含插入图元，但 块定义不允许被嵌套( 即b l o c k 和e n d b l k 图元之间不允许出现另一对 b l o c k 和e n d b l k 图元) 。 块的一般结构如下： o s e c t l 0 n 2 b l o c k s o b l o c k 5 i o e n d b l k ，开始定义块段 块段的标志名 ，块开始 a 口洵人学颂学位论义 0 b l o c k l 0 e n d b l k o e n d s e c 2 2 7e n t i t i e s 段 雎磊0 机数拌代徭5 自动生成的研允 其它块的定义描述 ，块段定义结束 实体段定义了每个实体的种类，所有图层名、颜色、线型、厚度、实体描述 字及有关的几何数据。 实体段的一般结构为： 0 开始定义实体段 s e c l r l 0 n 2 e n t i t i e s ，实体段的标志名 0 5 3 3 0 1 0 0 a c d b e n t i t y 8 1 0 0 a e d b l 每个实体定义都有一个入口 o e n d s e c 实体段定义结束 除了以上共用组码之外每个实体有各自的专用组码，常用的带有专用组码的 实体它有： 3 d f a c e 、3 d s o l i d 、a c a d _ p r o x y _ e n t i t y 、a r c 、a r c a l i 研也d t e x t 、 a t t d e f 、a t t r i b 、b o d y 、c i r c l e 、d i m e n s i o n 、e l l i p s e 、h a t c h 、i m a g e 、 i n s e r t 、l e a d e r 、l i n e 、l w p o l y l i n e 、m l i n e 、h f r e x t 、o l e f r a m e 、 1 2 第二审d x f 文件分析。j 幽形数据的白动提取 o l e 2 f r a m e ，p o i n t ，p o l y l i n e ，r a y ，r e g i o n ，r t e x t ，s e q e n d ，s h a p e ? s o l i d 、s p l i n e 、t e x t 、t o l e r a n c e 、t r a c e 、v e r t e x 、，i e w p o r t 、 w i p e o u t 、x l i n e 等。 下面列出部分几何实体数据的组代码及其含义： ( 1 ) p o i n t1 0 ，2 0 ，3 0 ( 空间点的x ，y ，z 坐标) ( 2 ) l i n e1 0 ，2 0 ，3 0 ( 起点的x ，y ，z 坐标) ，1 l ，2 1 ，3 i ( 终点的x ，y ，z 坐标1 ( 3 ) c i r c l e1 0 ，2 0 ，3 0 ( 圆心的x ，y ，z 坐标) ，4 0 ( 半径) ( 4 ) a r c1 0 ，2 0 ，3 0 ( q b 心点的x ，y ，z 坐标) ，4 0 ( 半径) ，5 0 ( 起始角度) ，5 1 ( 终 止角度) 。 ( 5 ) t r a c e 用四个角点确定轨迹线：( 1 0 ，2 0 ，3 0 ) ，( 1 1 ，2 1 ，3 1 ) ，( 1 2 ，2 2 3 2 ) ，( 1 3 ，2 3 t3 3 ) 。 ( 6 ) s o l i d 用四个角点确定实心区：( 1 0 ，2 0 ，3 0 ) ，( 1 l ，2 1 ，3 1 ) ，( 1 2 ，2 2 ， 3 2 ) ，( 1 3 ，2 3 ，3 3 ) 。 ( 7 ) p o l y l i n e6 6 ( 顶点跟随标h e ) ，7 0 ( 多义线类型) ，4 0 ( 缺省起点宽度) ，4 1 ( 缺 省结束宽度) ，7 i 和7 2 ( 多边形网格m 和n 顶点数) ，7 3 和7 4 ( 平滑曲面m 和n 密度) ，7 5 ( 平滑表面类型) ，以及各顶点的具体描述，见( 8 ) ( 8 ) v e r t e x1 0 ，2 0 ，3 0 ( 顶点的x ，y ，z 坐标) ，4 0 ( 上一点到该顶点的起点 宽) ，4 1 ( 上一点到该顶点的终点宽) ，4 2 ( 圆弧的凸度) ，7 0 ( 项点种类) ，5 以曲线拟 合时的切线方向) 。 ( 9 ) 3 d l i n e1 0 ，2 0 ，3 0 ( 起点的x ，y ，z 坐标) ，1 i ，2 1 ，3 1 ( 终点的x ，y ， z 坐标) 。 ( 1 0 ) 3 d f a c e 定义三维面的四个点( 1 0 ，2 0 ，3 0 ) ，( 1 1 2 1 ，3 i ) ，( 1 2 ，2 2 ，3 2 ) ，( 1 3 ， 2 3 ，3 3 ) 。 ( 1 1 ) t e x t1 0 ，2 0 ，3 0 ( 插入点的x ，y ，z 坐标) t4 0 ( 字高) ，l ( 文字值) ，5 0 ( 旋 转角) ，4 1 ( 宽度因子) ，5 1 ( 倾斜角) ，7 2 ( 对齐方式) 。 0 2 ) s h a p e1 0 ，2 0 ，3 0 插入点的x 。y ，z 坐标) ，4 0 ( 形高) ，2 ( 形名) ，5 0 旋转角) ，4 1 ( 宽度因子) ，5 l ( 倾斜角) 。 ( 1 3 ) b l o c k2 ( 块名) ，7 0 ( 块类型) ，1 0 ，2 0 ，3 0 ( 块基点的x ，y ，z 坐标) 。 ( 1 4 ) d i m e n s i o n1 0 ，2 0 ，3 0 ( 尺寸标注的定义点) ，1 l ，2 l ，3 1 ( 尺寸文字的 中点) ，1 2 ，2 2 ，3 2 ( 尺寸文字的插入点) ，7 0 ( r 寸标注的类型；0 = 旋转、水平或 垂直型；l = 校准型；2 = 角度型；3 = 直线型；4 = 半径型) ，1 3 ，2 3 ，3 3 ( 直线或角度 尺寸标注的定义点) ，1 4 ，2 4 ，3 4 ( 直线或角度尺寸标注的定义点) ，1 5 ，2 5 ，3 5 ( 直 线、半径或角度尺寸标泣的定义点) ，1 6 ，2 6 ，3 6 ( 角度标注的弧线定义点) ，4 0 ( 半 径与直径尺寸标注的引线长度) ，5 0 ( 旋转、水平、垂直线尺寸杯注的角度) 。 扣j 海大学硕i 学位论文 舵女伸【效拧代码自动生 簏的研究 2 2 8o b j e c t s 段 除了没有图形的或几何的意义外，对象与图元基本类似。所有那些非图元的， 符号表记录的或符号表的对象都存储在此区域中。 出现在o b j e c t s 区域中的大多数对象的根所有者被称为对象词典，所以始 终只有第一对象出现在此区域中。不被对象词典所有的对象归其他图元、对象或 符号表条目所有。此区域中的对象可以被a u t o c a d 或被有权使用o b j e c t a r x a p i 的应用对象定义。应用程序定义对象类型的d x f 名称始终与一个d x f 文件的 c l a s s 区域中的类名称联合在一起，否则对象记录不能被加进将要解释它的应 用程序中。 对象段的一般格式如下： 0x 寸象定义开始 s e c n o n 2 o b j e c t s x 寸象段杯志名 3 l o e n d s e c对象节定义结束 0 e o f，整个d x f 文件结束 2 3d x f 文件图形数据自动提取 2 3 1d x f 文件图形数据提取的总体结构 d x f 文件有两种格式：a s c i i 码格式和二进制格式。前者较易阅读，后者 则占用较少的空间且装入速度较快。为了方便，在这里选用对a s c i i 的d x f 文 件进行数据读取。 d x f 文件中包含了a u t o c a d 中的所有图形及相关信息，数据量非常大。但 由于其数据有严格的存储格式，在读取d x f 文件数据的时候可以忽略一些不必 要的信息【2 7 1 。 根据上节d x f 文件的详细介绍可知，图形实体数据都定义在d x f 文件的实 体( e n t i t i e s ) 段。因此，我们可以通过读耿实体段柬获得图形数掘。 图2 2 为提取实体图形的结构框图： 4 第二章d x f 文件分析与图形数据的自动提取 图2 - 2d x f 文件实体图形数据提取结构框图 下面为在v i s u a lc + + 6 0 环境下定义的读取d x f 文件的函数： v o i dr e a d d x f ( c s t f i n gl p s z n a m e ) c s t d i o f i l ef i l e ； c s t r i n gs t t ； 珉! ( 丘l e o p e n ( 1 p s z n a m e ，c f i l e ：m o d e r e a d l c f i