楊佳帆等

摘 要：研究了DXF文件的讀取和識(shí)別過(guò)程，通過(guò)LabVIEW編程工具將DXF文件關(guān)鍵信息提取出來(lái)，解決了DXF文件復(fù)雜信息內(nèi)容的識(shí)別，最終得到圖形的運(yùn)動(dòng)路徑。

關(guān)鍵詞：三軸控制系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)控制卡；LabVIEW；DXF文件識(shí)別

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2015）15-0182-02

0 引言

隨著圖形識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控雕刻機(jī)已經(jīng)不需要人工編程，直接可以導(dǎo)入圖形進(jìn)行雕刻，這極大地簡(jiǎn)化了雕刻機(jī)操作流程，也使得操作人員不需要具有豐富的編程知識(shí)。其中，DXF識(shí)別是數(shù)控雕刻機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)對(duì)DXF文件的讀取和識(shí)別，可以直接生成運(yùn)動(dòng)加工軌跡，從而控制數(shù)控雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)。

國(guó)外研究者們?cè)谌绾螌AD軟件與數(shù)控加工的NC代碼進(jìn)行聯(lián)系方面做了很多研究：如Omirou和 Barouni提出一系列機(jī)器碼將先進(jìn)編程能力集成到對(duì)現(xiàn)代數(shù)控銑床系統(tǒng)的控制。國(guó)內(nèi)研究者在關(guān)于DXF文件和數(shù)控加工的理論性研究和應(yīng)用也取得了一些成就。

1 主要研究?jī)?nèi)容

（1）分析DXF文件數(shù)據(jù)格式和應(yīng)用特點(diǎn)，通過(guò)利用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的界面程序從CAD圖形中提取圖形信息并將其轉(zhuǎn)換為參數(shù)化數(shù)據(jù)。

（2）結(jié)合三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)控制卡能夠識(shí)別的底層程序代碼，生成軌跡運(yùn)動(dòng)的程序。

2 系統(tǒng)平臺(tái)軟硬件介紹

2.1 三軸運(yùn)動(dòng)控制機(jī)械平臺(tái)

三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是一個(gè)具有開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的綜合平臺(tái)，所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)構(gòu)筑于一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)之上，可以以此設(shè)備為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)包括圖像處理、數(shù)控加工等多種不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)，具備較好的適應(yīng)性和拓展性。

2.2 LabVIEW軟件

LabVIEW是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)，相對(duì)于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。

3 圖形文件DXF與圖元信息提取

3.1 DXF文件簡(jiǎn)介

DXF（Drawing Exchange File）是 AutoCAD圖形文件中所包含的全部信息的標(biāo)記數(shù)據(jù)的一種表示方法，是AutoCAD圖形文件的ASCⅡ或二進(jìn)制文件格式，可用于在AutoCAD與其它圖形應(yīng)用程序之間的輸入、輸出與交換圖形文件。由于在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，ASCⅡ碼DXF文件比二進(jìn)制DXF文件更常用，因此通常情況下所指的DXF文件為ASCⅡ格式文件。

3.2 DXF文件結(jié)構(gòu)

一個(gè)完整的DXF文件應(yīng)該由六大段（SECTION）組成。這些段分別為HEADER段，CLASSES段、TABLES段、BLOCKS段、ENTITIES段、文件的結(jié)束符號(hào)（組碼為0，組值為EOF）。DXF文件基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.3 DXF文件解析及信息提取

DXF文件中所包含的信息十分復(fù)雜，但有需要的只是圖形的一些線形，長(zhǎng)度，坐標(biāo)等一些基本參數(shù)，所以我們只需要用LabVIEW提取ENTITIES中的信息即可。

根據(jù)上文所提到的DXF文件的格式特殊性，即每一個(gè)圖元在DXF文件中都以固定的格式存儲(chǔ)，因此方便了數(shù)據(jù)交互，也可以稱作其本身具有較好的可讀性。并且，保存在DXF文件中的每個(gè)單獨(dú)圖元的圖形特征都是由成對(duì)的組碼（組代碼）與組值所構(gòu)成的參數(shù)（組）來(lái)描述的。DXF文件的通用組碼及其含義如表1所示。

在文件格式中，每個(gè)組占兩行。其中第一行為組的代碼，第二行為組值。組代碼就相當(dāng)于是數(shù)據(jù)類型的代碼，它由CAD圖形系統(tǒng)所制定。組值為具體的數(shù)值，將兩者結(jié)合起來(lái)才能描述一個(gè)數(shù)據(jù)的含義和值。

因此，根據(jù)本設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求，只需要讀取DXF文件中實(shí)體段（ENTITIES）的內(nèi)容就足夠可以描述目標(biāo)幾何輪廓進(jìn)行操作了。具體讀取思路是識(shí)別到標(biāo)識(shí)“ENTITIES”，建立一個(gè)圖元對(duì)象，然后根據(jù)圖形類型采取對(duì)應(yīng)的組碼識(shí)別。提取圖形信息流程圖如圖2所示。

例如：現(xiàn)有某三角形的坐標(biāo)保存在DXF文件中。三角形的DXF文件中ENTITIES段信息如圖3所示。

為了使提取的范圍盡量的小，首先需要將ENTITIES段從整個(gè)DXF文件中提出來(lái)。這里就需要運(yùn)用LabVIEW中的搜索一維數(shù)組，搜索至ENTITIES，然后將ENTITIES以后的元素放在一個(gè)數(shù)組中，再對(duì)該數(shù)組進(jìn)行從元素SECTION開(kāi)始拆分，保留SECTION以上的元素，這樣就可以先把實(shí)體段從整個(gè)文件中提出。提取ENTITIES段的LabVIEW程序如圖4所示。

將ENTITIES段提取出來(lái)后就可以提取圖形的線形，起始點(diǎn)坐標(biāo)，終點(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù)。在ENTITIES段中，無(wú)論圖形是什么，都有一個(gè)固定的格式。

如圖3中：

表示線形行數(shù)的上一行為_(kāi)_0下一行為_(kāi)_5，于是就可以用提取ENTITIES段一樣的方法來(lái)提取線形。

同樣圖形的起點(diǎn)，終點(diǎn)的x，y軸坐標(biāo)也都有固定的格式，只要搜索相應(yīng)的元素就能提取信息。坐標(biāo)點(diǎn)信息如圖5所示。

最后用while循環(huán)結(jié)構(gòu)將所有元素提取。提取線性和起始點(diǎn)坐標(biāo)的程序如圖6所示。

4 結(jié)論

通過(guò)DXF文件的讀取和識(shí)別過(guò)程，運(yùn)用Lab-VIEW編程工具將DXF文件關(guān)鍵信息提取出來(lái)，解決了DXF文件復(fù)雜信息內(nèi)容，最終得到圖形的運(yùn)動(dòng)路徑。

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