白曉燦，陳永明

（廈門大學(xué)機電工程系，福建廈門361005）

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的不斷發(fā)展，CAD/CAM一體化技術(shù)在企業(yè)中的地位越來越重要，而CAD/CAM集成的一個重要環(huán)節(jié)就是如何將CAD中的幾何圖形信息提取出來，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成CAM信息[1]。

DXF(Drawing Exchange Files)文件是AutoCAD的一種支持開放數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)格式，其包含圖形和非圖形信息，這些信息被組織成塊，并通過特定的格式進(jìn)行記錄。由于DXF文件格式易于閱讀分析，故一直是廣大CAD/CAM研發(fā)人員研究分析的對象[2]。本文提出通過讀入DXF文件，實現(xiàn)橋切機數(shù)控代碼的自動編寫。本系統(tǒng)以VB6.0為開發(fā)工具，進(jìn)行編程，提供了簡潔、友好的人機操作界面。

1 DXF文件的基本結(jié)構(gòu)

為了從DXF文件中提取有用的圖形信息，有必要首先對DXF的文件結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析。一個完整的DXF文件由七大段(SECTION)組成。這些段分別為：HEADER段，CLASSES段，TABLES段，BLOCKS段，ENTITIES段，OBJECTS段，文件結(jié)束符號（組碼為 0，組值為 EOF）[3]。

標(biāo)題段(HEADER Section)包含了AutoCAD系統(tǒng)的所有標(biāo)題變量的當(dāng)前狀態(tài)，這些標(biāo)題變量記錄了AutoCAD系統(tǒng)當(dāng)前工作環(huán)境，如AutoCAD的版本號，繪圖界限的左下角、右上角，當(dāng)前圖名、線型、顏色等。

類段(CLASSES Section)主要包含了應(yīng)用類的信息，這些類的實例出現(xiàn)在塊、實體以及對象數(shù)據(jù)庫中尺寸類型表、層表、線型表、文本風(fēng)格表、用戶坐標(biāo)系表、視圖表和視窗配置表。

表段（TABLES Section）包括9個表，每個表又包含不變數(shù)目的表項，這些表在文件中出現(xiàn)的順序依次為：應(yīng)用程序標(biāo)識符表，塊引用描述表，層描述表，線型定義表，文本格式表，用戶坐標(biāo)系統(tǒng)表，視圖表，視口配置表。

塊段 (BLOCKS Section)記錄了圖形中塊的定義信息及塊中的實體信息。

實體段(ENTITES Section)主要記錄了圖形中幾何實體的幾何圖形信息。

對象段 (OBJECTS Section)主要記錄了圖形中非幾何實體的信息。

DXF文件中每一個段均以一個組碼為0、組值為字符串SECTION的組開始，后跟一個組碼為2、組值為表示該段名的字符串的組，其后為組成該段的各個組。最后以一個組碼為0、組值為字符串ENDSEC的組來表示該組結(jié)束。以實體段為例，其結(jié)構(gòu)如下：

0

SECTION

2

ENTITIES

……

0

ENDSEC

2 DXF文件的圖形信息提取與處理

本文主要是針對AutoCAD的DXF文件的自動編程。對于數(shù)控編程來說，所需要的最重要編程信息是刀具軌跡。DXF文件的信息豐富，7大段中與幾何圖形有關(guān)的幾何信息均包含在實體段中(圖形中若含有塊，將塊打散后，塊包含的圖形信息也將出現(xiàn)在實體段中)，因而DXF文件中圖形信息的提取，就是在實體段中對圖形幾何信息的提取，其他幾段可以忽略。

在提取過程中，主要有以下兩個問題：

（1）DXF文件包含了豐富的信息，其中有用的信息主要是存儲在實體段中，但并不是實體段中存儲的所有的信息都是我們的編程信息，因此需要對實體段的信息進(jìn)行篩選。

（2）在DXF文件中，實體段存儲實體幾何信息的出現(xiàn)先后次序，是根據(jù)實體幾何信息的輸入次序而定的，即繪圖時產(chǎn)生的，這一順序與實際的加工順序不一定會相符，因此需要對實體的加工順序進(jìn)行重新排序。

2.1 提取篩選幾何信息

實體段中的實體有：點、直線、圓、圓弧、折線、線、文本、形等，本文將以數(shù)控加工中常見特征直線和圓弧為例，說明提取數(shù)據(jù)的方法，對于其他實體類型，方法是相同的。一個DXF文件的實體段由若干個組構(gòu)成，每個組占兩行，第一行為組的代碼，第二行為組值。組碼為整型的代碼，組值為具體的數(shù)值和代碼，兩者結(jié)合起來，表示一個數(shù)據(jù)的含義和它的值。不同實體在DXF文件中記錄的要素不同，表征一條直線的實體數(shù)據(jù)如表1，表征一個圓弧的實體數(shù)據(jù)如表2。

表1 直線的實體數(shù)據(jù)

表2 圓弧的實體數(shù)據(jù)

通過分析，發(fā)現(xiàn)圖形文件中包含的圖形對象與實體段組碼和組值提供的信息一致。據(jù)此可以采用判斷組碼獲得組值內(nèi)容的方法提取出有用的信息。圖1為用VB6.0提取有用信息的流程圖[3~4]。

圖1 DXF文件信息提取流程

2.2 幾何實體按加工順序的排序處理

通過上述方法所得到的幾何實體的順序，是以DXF文件中的先后順序出現(xiàn)的，這不一定是實際的加工順序，在一般情況下要對其進(jìn)行重新排序。采用的方法是：

（1）先將通過上述方法所獲得的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理成以下格式：

LINE 起點坐標(biāo) 終點坐標(biāo)

ARC 起點坐標(biāo) 終點坐標(biāo) 圓心坐標(biāo) 半徑 順逆方向

（2）根據(jù)處理完數(shù)據(jù)的格式，運用VB6.0的畫圖命令，將幾何圖形以縮放一定的比例顯示出來；

（3）由操作者點擊顯示圖形的連接點，由于所點擊的每個連接點實際上都是DXF文件里一個特定幾何實體的起點坐標(biāo)，因此按照操作者點擊起點坐標(biāo)的順序，即可生成所需的加工順序（如圖2）。

圖2 加工順序編輯圖形

處理后的數(shù)據(jù)按照加工順序存于一個二維數(shù)組Data(a,b)里。格式如下：

當(dāng)實體為直線時：

Data(a,0)=L INE,Data(a,1)=起點坐標(biāo),Data(a,2)=終點坐標(biāo)；

當(dāng)實體為圓弧時：

Data(a,0)=ARC,Data(a,1)=起點坐標(biāo),Data(a,2)=終點坐標(biāo)，

Data(a,3)=圓心坐標(biāo)，Data(a,4)=半徑，Data(a,5)=順逆方向

3 后置處理

后置處理是一個文本編輯處理的過程，其作用是將讀取的圖形信息根據(jù)指定數(shù)控機床的特點及規(guī)定的格式進(jìn)行分析、判斷和處理，轉(zhuǎn)化為機床能夠識別的NC代碼并輸出。

生成數(shù)控加工程序時需要由操作者確定其他加工參數(shù)，可通過人機對話的方式來確定（如圖3）。

圖3 其他加工參數(shù)人機對話框

后置處理程序流程圖如圖4[4]。

圖4 后置處理程序流程

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)成功實現(xiàn)了數(shù)控加工的自動編程，不再需要人工編程，從而解塊了人工數(shù)控編程繁瑣易錯的問題，縮短了編程及調(diào)試時間，提高了數(shù)控機床利用率。該系統(tǒng)通用性良好，既可以作為橋切機的實現(xiàn)自動編程的功能模塊，又可整合到其他數(shù)控系統(tǒng)中使用。

[1]江平宇，周光輝.CAD/CAM基本原理與應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]葉建華，謝明紅，賈敏忠.基于DXF文件的自動編程系統(tǒng)研究[J].機械設(shè)計制造，2005，（8）：149-151.

[3]徐世林，宋國寶，陳亞東.基于AutoCAD的數(shù)控加工自動編程系統(tǒng)的開發(fā)[J].機床與液壓，2006，（3）：214-215，224.

[4]郭圣路，張榮圣.Visual Basic 6.0從入門到精通[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.