第四章数据接口及交换标准

1、计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学第四章第四章 数据接口与交换标准数据接口与交换标准 重点内容重点内容： 1、掌握DXF ，会用DXF编程。 2、理解STEP数据交换标准。 学习指导：理解标准化工作的意义，观摩学习指导：理解标准化工作的意义，观摩DXF文件。文件。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学图形标准的发展 70年代初就已经开始研究 ，原因： 通用性较差 。 图形标准的研究和制订在80年代进入了大发展时期。 1985年，第一个国际计算机图形信息标准及计算机图形核心系统GKS正式颁布。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学图形标准的层次计算机图形学计算机图形学 郑州大

2、学郑州大学 4.1.2 GKSM生成生成 GKSM定义了一个明文编码方案，是可以被大多数系统和设备应用的与系统无关的图形元文件。 它提供了可向上兼容的文件格式，其结构是一个逻辑数据项目的序列。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学计算机图形接口标准计算机图形接口标准CGI 1 .CGI功能功能 CGI是第一个针对图形设备接口，而不是应用程序接口的交互式计算机图形标准。 CGI的目标是使应用程序和图形库直接与各种不同的图形设备相作用，使其在各种图形设备上不经修改就可以运行。 CGI定义了与虚拟设备的接口。 一个CGI的实现叫做对象，对象既可以是硬件设备也可以是一个程序。计算机图形学计算机图

3、形学 郑州大学郑州大学基本图形交换规范标准基本图形交换规范标准IGES 1. IGES功能功能 产生原因产生原因：由于CAD/CAM系统的不同，产品模型在计算机内部的表达也不相同，直接影响到企业间、企业内部的产品信息的交换和流动。 1980年，由美国国家标准局（NBS）主持成立了由波音公司和通用电气公司参加的技术委员会，制订了基本图形交换规范IGES（Initial Graphics Exchange Specification），并于1981年正式成为美国的国家标准。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学基本图形交换规范标准基本图形交换规范标准IGES IGES开发吸取的思想主要来自波

4、音公司的CAD/CAM集成信息网和通用电气公司的中性数据库。 1982年IGES 2.0版本发表，包括了电子和有限元两个委员会完成的工作。 1986年IGES 3.0发表，包括了工厂规划和建筑结构工程两个委员会的工作。计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学基本图形交换规范标准基本图形交换规范标准IGES IGES开发出实体模型数据的实验规范ESP（Experimental Solids Proposal）。ESP能处理边界表示模型、CSG模型和装配体。 IGES逐渐成熟，日益丰富，覆盖了CAD/CAM数据交换的越来越多的应用领域。作为较早颁布的标准，IGES被许多CAD/CAM系统接受，成

5、为应用最广泛的数据交换标准。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学DXF数据接口数据接口 DXF为AutoCAD系统的图形数据文件 DXF虽然不是标准，但由于AutoCAD系统的普遍应用，使得DXF成为事实上的数据交换标准。 DXF是具有专门格式的ASCII码文本文件。 一个完整的DXF文件是由四个段和一个文件结尾组成的。其顺序如下：计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学DXF数据接口数据接口 （1）标题段，记录AutoCAD系统的所有标题变量的当前值或当前状态。 （2）表段，包含了四个表，每个表又包含可变数目的表项。 （3）块段，记录定义每一块时的块名、当前图层名、块的种类等属性信

6、息。 （4）元素段，记录了每个几何元素的名称、几何数据、所在图层名称等信息。 （5）文件结束，标识文件结束。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学DXF数据接口数据接口-组构成 DXF文件每个段由若干个组构成，每个组在DXF文件中占有两行。 组的第一行为组代码，相当于数据类型代码。 组的第二行为组值，相当于数据的值。 组代码和组值合起来表示一个数据的含义和它的值。 0 （开始：） SECTION （段） 2 （名称：） ENTITIES （实体、即实体段开始）计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学阅读图形交换文件 组代码是非负的整数，它们的含义分别是： 34：字符型数据的值，如线型说

7、明部分，属性提示的内容等。 8：图层名（固定的）。 9：标题变量名（固定的）。 1018：x坐标值。 2028：Y坐标值。 .计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学阅读图形交换文件 与图形数据有关部分是： （3）实体段与文件结尾 0 （开始：） SECTION （段） 2 （名称：） ENTITIES （实体、即实体段开始） （以下是各实体的数据） 0 （开始：） ENDSEC （段结束、即实体段结束） 0 （开始：）EOF（文件结束、即整个DXF文件结束）计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学阅读图形交换文件-各实体的数据 （5）直线的几何数据的组代码 10，20，30：起点的X、Y

8、、Z坐标组代码。 11，21，31：终点的X、Y、Z坐标组代码。 （6）圆的几何数据的组代码。 10，20，30：圆心的X、Y、Z坐标组代码。 40：半径的组代码。 （7）圆弧的几何数据的组代码 10，20，30：圆弧的圆心X、Y、Z坐标组代码。计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学阅读图形交换文件 AutoCAD系统允许在一个DXF文件中省略许多项并且仍可获得一个合法的图形。 如果不需要设置任何标题变量，那么整个HEADER段都可以省略。 在TABLES段中的任何一个表，在不需要时也可以略去，并且事实上如果对它不作任何处理时，整个表段也可以去掉。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大

9、学利用图形交换文件利用图形交换文件提取实体数据提取实体数据 从图形交换文件中提取LINE，CIRCLE，ARC的程序流程图 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学利用图形交利用图形交换文件提取换文件提取实体数据实体数据 从DXF文件中提取直线的起点(XS,YS),终点(Xe,Ye)坐标 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学产品数据表达与交换标准产品数据表达与交换标准STEP 产品的定义数据产品的定义数据 要求CAD技术在发展的每一个阶段都能建立在一个稳定的平台的基础上，以便向纵深发展。 1984年，IGES组织设置了一个研究计划，开发一个新的产品数据交换标准，新标准要求能克服IGES

10、中已经意识到的弱点，这些弱点包括文件过长，处理时间长，一些几何定义影响数值精度，交换的是数据而不是信息交换的是数据而不是信息。计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学产品数据表达与交换标准产品数据表达与交换标准STEP 1982年麦道飞机公司被选中成为主要研制者。因为IGES不能满足几何、边界表示实体、公差、形状特征等这些产品数据的所有要求，PDDI定义了一些数据结构来满足这些要求，第一次提到了产品数据和产品产品数据和产品生命周期数据生命周期数据的概念。 PDES计划与IGES相比的一个显著特点是着重于产品模型信息产品模型信息的交换而不是象IGES那样仅传递一些几何和图形数据。 计算机图形学

11、计算机图形学 郑州大学郑州大学STEP的组成的组成 STEP的ISO正式代号为ISO 10303，是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准，目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期中的产品数据。 产品生命周期包括产品的设计、制造、使用、维护、报废等。 STEP把产品信息的表达和用于数据交换的实现方法区分开来。计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学STEP的组成的组成 STEP把所有部分分成七系列，每一系列包括若干部分，这些系列及相应包括的部分编号如下： 0 系列： 1 Overview & Fundamental Principles ( 概述

12、和基本原则) 10 系列：描述方法 11 EXPRESS Language ( EXPRESS语言) 20 系列：实现方法 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学STEP的组成的组成 30 系列：一致性测试方法 40 系列：通用产品模型 100 系列：应用资源 100 Drafting Resource (绘图资源) 102 Ship Structures ( 船舶结构) 103 Electrical functional (电子功能) 104 Finite Element Analysis ( 有限元分析) 105 Kinematics ( 运动学) 200 系列：应用协议计算机图形学计

13、算机图形学 郑州大学郑州大学STEP的三层结构 最上层是应用层，包括应用协议及对应的抽象测试集，是面向具体应用。 第二层是逻辑层，包括集成资源，是一个完整的产品模型。 最底层是物理层，包括实现方法，给出具体在计算机上的实现形式。 计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学产品模型信息结构产品模型信息结构 -形状特征 STEP的产品模型的核心是形状特征信息模型，在此基础上进行各种产品模型定义数据的转换。 基于形状特征信息模型，有助于建立完整的产品信息数据模型，而不仅仅是产品的几何形状和显示信息。 STEP的产品模型对于生产制造，直接质量控制测试和支持产品新功能的开发提供了全面的信息。 计算机图形

14、学计算机图形学 郑州大学郑州大学产品模型信息结构产品模型信息结构-形状特征 所谓形状特征是指符合一定原型，并与特定应用有关的几何形状；即形状特征同时包含参数化的标准几何形状信息和相应的应用信息。 用形状特征描述一个零件更易于应用人员的理解。 形状层特征是一个产品的一般形状性质，它不含与应用领域相关的内容，也不对形状表达有任何假定。计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学产品模型信息结构产品模型信息结构-几何与拓扑几何与拓扑 在STEP标准中，定义的几何全部是参数曲线和曲面。 拓扑主要是指物体间的连接关系。 拓扑部分包括大量的函数。这些函数主要用于保证拓扑模型的一致性。计算机图形学计算机图形学 郑州大学郑州大学本章小结 标准的研究和制订是为了信息的共享共享。 在工作中我们要同各种各样的标准打交道，标准成为我们的工作是否合格的准则是否合格的准则，学习了解它很重要！ DXF虽然不是国际标准，但由于AutoCAD系统的普遍应用，使得DXF成为事实上的数据交换标准事实上的数据交换标准