閆帥鵬 ，羅孟勤

（中國電子科技集團公司第二十九研究所，四川 成都 610036)

1. DXF文件信息元素構(gòu)成

一幅完整的CAD圖形會包含圖層、線型、直線、多段線、圓弧、橢圓、樣條曲線等多種元素信息。為了更加完整且有條理地解析圖形原有的信息，并還原出最符合加工要求的圖形[1]，本文將DXF文件讀入的流程分為幾個功能模塊，文件讀入流程如圖1所示。本文對于DXF文件中的圖形元素的解析分為五個模塊[2]：直線元素讀入模塊、多段線元素讀入模塊、橢圓（弧）元素讀入模塊、圓（?。┰刈x入模塊、樣條曲線元素讀入模塊。

圖1 DXF文件讀取流程圖

2.直線數(shù)據(jù)的讀寫流程設(shè)計

直線作為繪圖的基礎(chǔ)，在近乎所有的CAD制圖中都會出現(xiàn)。因此，將直線的讀寫作為整個DXF文件解析的基礎(chǔ)是很具有代表性的。對于直線的關(guān)鍵數(shù)據(jù)就是其起始點的坐標(biāo)值[3]。根據(jù)DXF文件的編碼規(guī)則，直線數(shù)據(jù)段的結(jié)構(gòu)如下：直線關(guān)鍵字為“LINE”；“LINE”后面出現(xiàn)的組碼“10”的下方，代表示起點X坐標(biāo)值；“LINE”之后出現(xiàn)的組碼“20”的下方，代表起點Y坐標(biāo)值；“LINE”之后出現(xiàn)的組碼“11”的下方，代表終點X坐標(biāo)值；“LINE”之后出現(xiàn)的組碼“21”的下方，代表終點Y坐標(biāo)值。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，分析得到直線數(shù)據(jù)段的讀取流程，如圖2所示。在直線數(shù)據(jù)段讀取的過程中，需要特別注意對于不同線型的區(qū)分，這樣做的目的有兩個：更加全面地讀取所有線型的數(shù)據(jù)，完整還原CAD圖形；便于在進(jìn)行激光劃片的過程中把不需要進(jìn)行實際操作的虛線、點畫線等剔除掉。對于將直線還原到軟件界面上，有兩種方案可以選擇。一是將起始點的坐標(biāo)值提取出來，利用直線計算的公式便可直接計算出直線方程，然后將起始點的橫坐標(biāo)或者縱坐標(biāo)按照相當(dāng)小的差值進(jìn)行插值計算，得到整條直線的點坐標(biāo)，最后通過描點的方式完成直線，其流程如圖3所示。二是利用編程軟件中自帶的直線繪制函數(shù)進(jìn)行繪制。

圖2 直線數(shù)據(jù)讀取流程圖

圖3 直線數(shù)據(jù)重新繪制流程圖

通過對比，方案1需要用戶自行編寫相應(yīng)算法，過程復(fù)雜；而方案2可以方便快捷地實現(xiàn)圖像的繪制。但是，在使用激光劃片機進(jìn)行操作時，對于運動終端的控制，仍需按照方案1的算法逐點進(jìn)行插補，完成對直線的激光劃片。直線繪制的關(guān)鍵點：直線的繪制中，按照斜率公式計算時，由于可能出現(xiàn)橫坐標(biāo)相等的分母為零的情況，所以分情況討論。一是分母不為零時，按公式求方程；二是分母為零時，只是Y方向的坐標(biāo)變化。在判斷分母時需要注意，由于DXF文件中讀出的相同坐標(biāo)值有可能在小數(shù)點后的3開始就不一樣，所以直接判斷分母是否為零會出現(xiàn)錯誤導(dǎo)致該直線基本沒有繪制的點出現(xiàn)（X坐標(biāo)基本相同，如果按公式求方程，則橫坐標(biāo)幾乎無法變化，循環(huán)就已經(jīng)結(jié)束了）。因此，在判斷分母為零時，不直接判斷是否等于0，而是加入一定的冗余量，只要ΔX<0.001時，就判斷其屬于分母等于零的情況。對于直線的繪制，通過判斷起始點與終止的上下以及左右的位置，來確定步長的正負(fù)，以確保繪制的順序。

3.基于VB.NET對DXF文件中直線數(shù)據(jù)讀取的軟件設(shè)計

上文已經(jīng)詳細(xì)闡述了直線數(shù)據(jù)段的讀寫流程?；赩B.NET的特點，對軟件編制過程中所需的重難點進(jìn)行講解。對于圖元中包含的直線類數(shù)據(jù)，可以定位一個類名為“Line”。這個類由以下屬性組成：StartX，表示原始起點的X坐標(biāo)；StartY，表示原始起點的Y坐標(biāo)；EndX，表示原始終點的X坐標(biāo)；EndY，表示原始終點的Y坐標(biāo)；LaserStartX，表示轉(zhuǎn)換后的起點X坐標(biāo)；LaserStartY，表示轉(zhuǎn)換后的起點Y坐標(biāo)；LaserEndX，表示轉(zhuǎn)換后的終點X坐標(biāo)；LaserEndY，表示轉(zhuǎn)換后的終點Y坐標(biāo)。在讀取坐標(biāo)點數(shù)據(jù)時，由于DXF文件讀入時均是文本形式，也就是說讀入的數(shù)據(jù)全部是字符串，并不能夠參與數(shù)值運算。本軟件利用VB.NET所擁有的Csng函數(shù)功能，可以使Single類型的單精度浮點數(shù)由字符串轉(zhuǎn)換而得。同時，利用Round函數(shù)，將數(shù)據(jù)精度控制在小數(shù)點后三位。舉例說明：Line.StartX=Math.Round(Csng(dxfmember(i)))

上式表示將dxfmember數(shù)組中的第i項讀出，然后利用Csng函數(shù)和Round函數(shù)，將第i項所表示的字符串轉(zhuǎn)換為此時該條直線類的原始起點X坐標(biāo)值。

在對直線類進(jìn)行繪制時，可以采用Graphics的畫圖類在軟件界面進(jìn)行畫圖，其中Graphics是VB.NET自帶功能函數(shù)。該類的使用首先需要定義一個Graphics類的對象，名為Draw，其定義格式為：

Public Draw As Graphics

同時，還需要定義一個畫筆類的對象，名為ObjPen，其格式為：

Public objPen As New Pen(Color.DeepPink, 1)

其中“Color.DeepPink”表示畫筆顏色，后面的“1”表示畫筆的寬度為1個像素。在進(jìn)行繪制時，直接調(diào)用DrawLine模塊，輸入下列參數(shù)：畫筆對象； 直線起點X坐標(biāo)值；直線起點Y坐標(biāo)值；直線終點X坐標(biāo)值；直線終點Y坐標(biāo)值。需要特別注意，由于VB.NET在繪制圖形時，其XOY坐標(biāo)系的定義是屏幕的左上角為（0,0）點，如圖4所示。

圖4 VB．NET繪制坐標(biāo)系

而CAD原圖形的XOY坐標(biāo)系定義是以左下角為（0,0）點，如圖5所示。

圖5 CAD原圖形的XOY坐標(biāo)系

通過對比圖4和圖5可以得知，對于任意的坐標(biāo)點在繪制時，其橫坐標(biāo)保持不變，但其縱坐標(biāo)的值需要由Y軸方向所設(shè)定的最大值與坐標(biāo)點縱坐標(biāo)的數(shù)值相減才能正確表達(dá)。也就是說，需要由所設(shè)定圖幅的高度值減去坐標(biāo)點縱坐標(biāo)值，從而得到繪圖所使用的縱坐標(biāo)值。綜上所述，完整的直線繪制命令如下：

Draw.DrawLine(objPen, Line.LaserStartX, Form1.PictureBox1.Height - Line.LaserStartY, Line.LaserEndX, Form1.PictureBox1.Height - Line.LaserEndY)

其中，objPen代表繪制所用的畫筆；LaserStartX表示轉(zhuǎn)換后的起點X坐標(biāo)；LaserStartY表示轉(zhuǎn)換后的起點Y坐標(biāo)；Form1.PictureBox1.Height表示繪圖界面的高度值；LaserEndX表示轉(zhuǎn)換后的終點X坐標(biāo)；LaserEndY表示轉(zhuǎn)換后的終點Y坐標(biāo)。參照上面的命令，就可以將不同起始點的所有直線數(shù)據(jù)全部完整地繪制在軟件界面上。

4.結(jié)論

本文根據(jù)實際應(yīng)用的需求，通過讀取DXF文件獲得了AUTOCAD文件中直線數(shù)據(jù)的幾何信息，提取了直線數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化，進(jìn)行重新繪制，基于VB軟件進(jìn)行編程。這可以在實際的加工生產(chǎn)中促進(jìn)加工效率的提升。