CAD/CAPP/CAM集成的基礎(chǔ)是建立統(tǒng)一的產(chǎn)品定義模型。幾年來的實踐表明，基于特征的建模技術(shù)正成為實施CAD/CAPP/CAM一體化最有效的建模方法之一。傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)一般只能提供產(chǎn)品的幾何模型，因此，如何將幾何模型轉(zhuǎn)換為特征模型已成為CAD/CAPP/CAM集成的關(guān)鍵。實現(xiàn)這種模型有兩種方法——交互式特征定義和特征識別。前者采用的是人機(jī)交互式，獲得的特征模型可信度較高，但輸入費時，實用效率低。后者的自動化程度較高，實現(xiàn)較為困難。本文通過解析DXF圖形文件格式實現(xiàn)CAD/CAPP集成。
一、DXF文件格式分析
DXF文件由標(biāo)題段、表段、塊段、實體段和文件結(jié)束段5部分組成，其內(nèi)容如下。
☆標(biāo)題段（HEADER）標(biāo)題段記錄AutoCAD系統(tǒng)的所有標(biāo)題變量的當(dāng)前值或當(dāng)前狀態(tài)。標(biāo)題變量記錄了AutoCAD系統(tǒng)的當(dāng)前工作環(huán)境，如SNAP捕捉當(dāng)前狀態(tài)、柵格間距式樣、當(dāng)前圖層層名及線型、顏色等。
☆表段（TABLES）表段共包含4個表，每個表又包含可變數(shù)目的表項。這些表在文件中出現(xiàn)的順序是線型表（LTYPE）、圖層表（LAYER）、字樣表（STYLE）、視圖表（VIEW）。
☆塊段（BLOCK）塊段記錄了所用塊的塊名，當(dāng)前圖層層名、塊的種類、塊的插入基點及組成該塊的所有成員。塊的種類分為圖形塊、帶有屬性的塊和無名塊三種。無名塊包括用HATCH命令生成的剖面線和用DIM命令所完成的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。
☆實體段（ENTITIES）實體段記錄了每個實體的名稱、所在圖層及其名字、線型、顏色等。
☆文件結(jié)束段（EOF OF FILE）DXF文件的結(jié)束標(biāo)志。
一個DXF文件由若干個組構(gòu)成，每個組占兩行，第一行為組的代碼，第二行為組值。組代碼相當(dāng)于數(shù)據(jù)類型的代碼，它由CAD圖形系統(tǒng)所規(guī)定，而組值為具體的數(shù)值，二者結(jié)合起來表示一個數(shù)據(jù)的含義和值。例如，代碼10代表一個點的X坐標(biāo)，占一行，而其第二行4.5425則是點X坐標(biāo)的具體數(shù)值，二者結(jié)合表示一點，其X坐標(biāo)值為4.5425。
(1)組代碼和組值的類型組代碼為一個非負(fù)的不超過三位的整數(shù)，而組值由組代碼的類型決定。例如：
代碼0～9組值類型為字符型。
代碼10～59組值類型為實型。
代碼60～79組值類型為整型。
代碼999表示解釋行。
(2)組代碼的含義每個組代碼均有規(guī)定的含義，有些代碼含義是固定的，而有些組代碼則因應(yīng)用場合不同而有多個含義，應(yīng)具體分析。另外，一些代碼是備用的，目前版本尚未用到，現(xiàn)將他們的含義舉例介紹如下。
0：表示一個事物的開始，如一個塊、表、圖層、實體等。
1：字符型數(shù)據(jù)的值，如TEXT的字符串、文件名、屬性值等。
2：一個事物的名字，如段、表、塊、線型、視圖等的名字。
3～5：字符型數(shù)據(jù)的值，如文件名、線型說明等。
6：線型名（固定類型）。
8：圖層名（固定類型）。
關(guān)于實體的坐標(biāo)與相應(yīng)的組代碼10～18、20～28、30～38的用法應(yīng)根據(jù)實體所用到點的數(shù)量，按組代碼個位的0、1、2、……的順序使用。例如LINE的起點組代碼為10、20、30，而11、21、31為其終點。其他類似。
DXF文件的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，完整讀取DXF文件也是一項異常繁瑣的工程。在實際應(yīng)用中，為了提取圖形的實體信息，可以省略DXF文件中的許多項，只要獲取其中的層表、塊段和實體段，就可以完成相應(yīng)幾何圖形的描述。在層表中說明每一層的顏色、線型，在塊段中說明塊所在的層、屬性及其在圖形中的位置，在實體段中說明直線的起點、終點及圓的圓心、半徑等幾何信息和各實體所在的層。根據(jù)實體所在的層，在層表中搜索每一層的顏色、線型并將其添加到實體對象中。在利用CAD進(jìn)行繪圖時，需將變量參數(shù)DIMASO設(shè)為ON，以保證塊段中定義的尺寸塊為一個整體，并可被正確無誤地獲取。根據(jù)尺寸類型名、尺寸定義的起點、終點坐標(biāo)與實體類型名、實體空間坐標(biāo)是否匹配，對實體對象進(jìn)行尺寸附加。在繪圖時，如對自定義的粗糙度、形位公差等塊不進(jìn)行“EXPLODE”炸開操作，也可通過增加相應(yīng)讀取函數(shù)提取其屬性。
下面舉例說明實體段在DXF文件中的格式。
圓�。ˋRC）
0（開始）ARC（圓弧）
8（層的組碼）
W1（層名為“W1”）
10（圓弧圓心的X坐標(biāo)組碼）
7.0（圓弧圓心的X坐標(biāo)組值）
20（圓弧圓心的Y坐標(biāo)組碼）
9.0（圓弧圓心的Y坐標(biāo)組值）
30（圓弧圓心的Z坐標(biāo)組碼）
0.0（圓弧圓心的Z坐標(biāo)組值）
40（圓弧的半徑組碼）
25.0（圓弧的半徑值）
50（圓弧的起始角度組碼）
90.0（圓弧的起始角度值）
51（圓弧的終止角度組碼）
180.0（圓弧的終止角度組值）
若實體的線型用BYLAYER，顏色為256（即BYLAYER），基面高度和厚度為零，其格式可簡化。
對于其他圖形實體的格式描述（LINE、CIRCLE、TEXT等），這里就不再一一詳述了。
二、幾何圖形實體信息的提取
生成DXF文件必須首先進(jìn)入圖形編輯環(huán)境，在命令（Command）提示下鍵入DXFOUT，回答所需的一個文件名后，即把內(nèi)部壓縮格式的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCⅡ的數(shù)據(jù)并寫入相應(yīng)DXF文件（以DXF為擴(kuò)展名）中，供應(yīng)用程序提取并處理實體數(shù)據(jù)。
三、幾何圖形描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
通過對CAD系統(tǒng)的DXF圖形交換文件進(jìn)行分析，可以得到描述零件的全部幾何圖形元素。為簡化問題，設(shè)定組成零件內(nèi)外輪廓的圖形元素只包括點、直線和圓弧，并分別用下列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示。
點：class POINT { flOAt x；float y；float z；}虛基類：class SHAPE{ //由虛基類派生出直線、圓弧，便于鏈表操作public：
virtual void showEntity()=0；//表示此函數(shù)在派生類中必須定義……//在此定義其他虛函數(shù)} 直線：class LINE：public SHAPE，public POINT{ public：//直線類由兩個基類SHAPE和POINT派生而來POINT start_point；//直線起點POINT end_point；//直線終點……//在此定義其他內(nèi)部變量和函數(shù)}圓�。篶lass ARC：public SHAPE，public POINT{ public：//圓弧類由兩個基類SHAPE和POINT派生而來POINT center_point；//圓弧圓心POINT start_point；//圓弧起點POINT end_point；//圓弧終點float radius；//圓弧半徑……//在此定義其他內(nèi)部變量和函數(shù)}結(jié)點：struct Node //定義結(jié)點,便于鏈表內(nèi)部刪除,增加和修改{SHAPE *Item；//內(nèi)容域Node *llink；//左指針Node *rlink；//右指針} 鏈表：class LIST { //鏈表類private：
Node *head；//結(jié)點頭指針public：
LIST()；//構(gòu)造函數(shù),進(jìn)行變量初始化void～LIST()；//析構(gòu)函數(shù),釋放內(nèi)存void addEntity(SHAPE *)；//定義增加圖形元素的函數(shù)……//在此定義其他函數(shù)}由此，回轉(zhuǎn)體零件的幾何圖形元素不難用上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以線性鏈表進(jìn)行存儲。完整的特征識別系統(tǒng)不僅僅包含幾何信息，還要包括加工工藝信息，而常用的幾何造型CAD系統(tǒng)并不提供后者。為此，我們在AutoCAD系統(tǒng)中定義了一套工藝信息塊，其全部以圖形文件塊的形式存儲，這些信息包括：形狀公差（直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度）、位置公差（平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置度、圓跳動和全跳動）、表面粗糙度和基準(zhǔn)等。
四、小結(jié)
本文首先介紹了DXF文件的結(jié)構(gòu)，分析組值和組代碼的含義，然后說明讀取DXF文件的方法，最后簡單介紹了實現(xiàn)此功能模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該方法在回轉(zhuǎn)類零件CAD/CAPP集成系統(tǒng)中的使用取得了較好的效果。
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本文標(biāo)題：CAD/CAPP集成的方法實踐
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