廈門盈趣科技股份有限公司 周春林 張燕鵬 黃智全 李立鋒 蔡權權

1 引言

就目前而且AutoCAD仍然是國際市場上廣為流行的繪圖軟件，而市場上也有很多將AutoCAD中的圖形輪廓轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)加工所需要使用到的G代碼的方法。但是這些方法基本使用場景都是局限于臺式電腦以及數(shù)控機臺配套的顯示屏。如果可以使用Android平板電腦，直接生成下位機所需要的數(shù)控加工代碼，將提高編程操作的便捷性以及編程的可視性，提高了編程的效率。

2 DXF解析與轉(zhuǎn)換

DXF是AutoCAD中的一種文件格式，其中DXF的ASCII數(shù)據(jù)格式具有良好的可讀性。DXF可以使用文本編輯器打開，會發(fā)現(xiàn)DXF是由多個單行的數(shù)據(jù)組成。DXF文件主要包含了六個文件段，而我們主要關心的是實體段（ENTITIES SECTION），里面包含了圖形信息，DXF的解析過程即將這些圖形信息轉(zhuǎn)換為我們所需要的JAVA實體類。由于DXF是多行的數(shù)據(jù)組成，可以直接將整個DXF文件作為輸入流，一行一行的去讀取DXF文件。實體段中我們所需要的實體段主要有直線、圓、圓弧、橢圓、多線段?？梢酝ㄟ^表1的組碼信息去解析DXF文件，并且新建對應的Java實體類保存這些信息。而在DXF中的實體中有多線段，多線段的組碼42為凸度，凸度為0表示兩點之間沒有弧度，兩點形成直線。凸度絕對值小于1表示圓弧包角小于180°，凸度絕對值大于1表示圓弧包角大于180°。而凸度小于0表示圓弧包角為逆時針，凸度大于0表示圓弧包角為順時針。

凸度為四分之一圓角的正切值，由此可以計算出凸度的圓角。由此可以計算出該圓角的圓弧以及半徑。從而計算出該圓弧的起始角度以及終止角度。

最后可將多線段轉(zhuǎn)換為圓弧以及直線。

表1 DXF組碼信息

3 DXF在Android系統(tǒng)中的繪制

將DXF中的圖形信息解析為對應的實體類以后，想要利用這些信息在Android應用中繪制出CAD圖，還需要將各個實體的坐標信息進行轉(zhuǎn)換，由于Java坐標系和CAD坐標系是Y軸的正方向不同的，并且DXF的圖形區(qū)域和Java的圖形區(qū)域是不同的，所以還需要將DXF的坐標系轉(zhuǎn)換為Java坐標系。首先利用如下公式計算出DXF轉(zhuǎn)換為Java坐標系所需要放大或者縮小的倍數(shù)。其中dxfMaxX、dxfMinX、dxf-MaxY以及dxfMinY為解析出的DXF圖形信息中的最大值和最小值。screenWidth和screenHeight為Android圖形區(qū)域的分辨率。

float autoXSpace = dxfMaxX - dxfMinX;

float autoYSpace = dxfMaxY - dxfMinY;

float Nx = autoXSpace / screenWidth;

float Ny = autoYSpace / screenHeight;

float multiple = Math.max(Nx, Ny);

計算出兩者之間轉(zhuǎn)換的倍數(shù)以后，在通過如下公式計算出各個實體的Java坐標系。

float javaX = (dxfX - dxfMinX) / multiple;

float javaY = (dxfMaxY - dxfY) / multiple;

至于圓弧以及整圓的半徑直接除以倍數(shù)即可。

利用Android自定義View以及Canvas即畫板在視圖中繪制DXF圖形，利用paint（畫筆）以及Android的繪圖API，drawLine、draw-Circle以及drawArc去繪制對應的CAD圖形，使用的坐標是轉(zhuǎn)換后的Java坐標。

需要注意的是在DXF的坐標系中圓弧的角度是順時針方向，而drawArc繪制的圓弧時逆時針的，所以要繪制出和DXF圖形中的圓弧信息一樣，需要使用360-圓弧的終止角度作為起始角度，然后計算出圓弧掃過的區(qū)域，最后利用drawArc在Java坐標系中繪制出圓弧的圖形。

經(jīng)過如上的步驟即可在Android應用中繪制出DXF圖形，經(jīng)過如下公式的可實現(xiàn)圖形的放大、縮小以及平移。

縮放時兩指的中點坐標 - (縮放時兩指的中點坐標– 圖形Java坐標) * 當前縮放的倍數(shù) / 上一次縮放的倍數(shù) + 當前坐標的偏移量– 上一次的偏移量;

經(jīng)過上述公式的運算可重新計算出Java的坐標，再利用當前的坐標重新繪制CAD圖形。即可實現(xiàn)DXF圖形的放大、縮小以及平移。如圖1所示 。

圖1 DXF在Android平板中的繪制

4 數(shù)控代碼的生成

將DXF圖形在Android系統(tǒng)中繪制出并實現(xiàn)圖形區(qū)域的放大、縮小以及平移后?？赏ㄟ^監(jiān)聽Android圖形區(qū)域的點擊事件，獲取當前點擊的坐標點。通過當前的坐標點和實體類中的Java坐標系，計算出點擊點到各個實體類圖形區(qū)域的距離。對于直線可通過點到直線之間的距離計算，點到整圓的距離可通過點到圓心的距離減去半徑計算。而點到圓弧的距離可計算點擊點到圓弧的起點與終點的中點距離。通過計算出哪個實體類離點擊點最近。取出當前的實體類到列表中。

拾取完相應的實體類以后，可利用實體類中的DXF坐標，將這些實體類信息，轉(zhuǎn)換為G代碼。

直線軌跡的G代碼為：

G00 X1 Y1 Z1

G01 X2 Y2 Z2

其中X1，Y1和Z1代表的直線DXF中的起點坐標。X2，Y2和Z2代表的是直線DXF的終點坐標。

整圓以及圓弧的軌跡G代碼為：

G02 X Y Z I J K

G03 X Y Z I J K

其中G02表示順時針，G03表示逆時針。其中X、Y和Z表示圓弧的終點坐標，需要注意的是圓弧的終點坐標就是起點坐標。I、J和K表示的是起點坐標到圓心坐標的映射。以上是基礎的圖形軌跡G代碼，可結(jié)合自定義的輔助代碼，生成G代碼文件。并且通過WIFI傳送到下位機，使下位機運行特定的軌跡以及執(zhí)行相應的動作。

5 總結(jié)

使用Android平板去導入CAD圖形，并且可在平板中繪制出DXF圖形?？蛇x擇所需要加工的軌跡，最后根據(jù)直線以及圓弧的G代碼軌跡，生成對應的G代碼文件，將所生成的G代碼文件，通過WIFI下載到數(shù)控機床，可以實現(xiàn)移動示教，提高了示教的靈活性以及便捷性。

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