基于Android的DXF文件解析以及數(shù)控代碼的生成

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(quán)權(quán)

1 引言

就目前而且AutoCAD仍然是國(guó)際市場(chǎng)上廣為流行的繪圖軟件，而市場(chǎng)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(chǎng)景都是局限于臺(tái)式電腦以及數(shù)控機(jī)臺(tái)配套的顯示屏。如果可以使用Android平板電腦，直接生成下位機(jī)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(kāi)，會(huì)發(fā)現(xiàn)DXF是由多個(gè)單行的數(shù)據(jù)組成。DXF文件主要包含了六個(gè)文件段，而我們主要關(guān)心的是實(shí)體段（ENTITIES SECTION），里面包含了圖形信息，DXF的解析過(guò)程即將這些圖形信息轉(zhuǎn)換為我們所需要的JAVA實(shí)體類。由于DXF是多行的數(shù)據(jù)組成，可以直接將整個(gè)DXF文件作為輸入流，一行一行的去讀取DXF文件。實(shí)體段中我們所需要的實(shí)體段主要有直線、圓、圓弧、橢圓、多線段?？梢酝ㄟ^(guò)表1的組碼信息去解析DXF文件，并且新建對(duì)應(yīng)的Java實(shí)體類保存這些信息。而在DXF中的實(shí)體中有多線段，多線段的組碼42為凸度，凸度為0表示兩點(diǎn)之間沒(méi)有弧度，兩點(diǎn)形成直線。凸度絕對(duì)值小于1表示圓弧包角小于180°，凸度絕對(duì)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(shí)針，凸度大于0表示圓弧包角為順時(shí)針。

凸度為四分之一圓角的正切值，由此可以計(jì)算出凸度的圓角。由此可以計(jì)算出該圓角的圓弧以及半徑。從而計(jì)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(duì)應(yīng)的實(shí)體類以后，想要利用這些信息在Android應(yīng)用中繪制出CAD圖，還需要將各個(gè)實(shí)體的坐標(biāo)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于Java坐標(biāo)系和CAD坐標(biāo)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(biāo)系轉(zhuǎn)換為Java坐標(biāo)系。首先利用如下公式計(jì)算出DXF轉(zhuǎn)換為Java坐標(biāo)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(jì)算出兩者之間轉(zhuǎn)換的倍數(shù)以后，在通過(guò)如下公式計(jì)算出各個(gè)實(shí)體的Java坐標(biāo)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(duì)應(yīng)的CAD圖形，使用的坐標(biāo)是轉(zhuǎn)換后的Java坐標(biāo)。

需要注意的是在DXF的坐標(biāo)系中圓弧的角度是順時(shí)針?lè)较?，而drawArc繪制的圓弧時(shí)逆時(shí)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(jì)算出圓弧掃過(guò)的區(qū)域，最后利用drawArc在Java坐標(biāo)系中繪制出圓弧的圖形。

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

縮放時(shí)兩指的中點(diǎn)坐標(biāo) - (縮放時(shí)兩指的中點(diǎn)坐標(biāo)– 圖形Java坐標(biāo)) * 當(dāng)前縮放的倍數(shù) / 上一次縮放的倍數(shù) + 當(dāng)前坐標(biāo)的偏移量– 上一次的偏移量;

經(jīng)過(guò)上述公式的運(yùn)算可重新計(jì)算出Java的坐標(biāo)，再利用當(dāng)前的坐標(biāo)重新繪制CAD圖形。即可實(shí)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(shí)現(xiàn)圖形區(qū)域的放大、縮小以及平移后。可通過(guò)監(jiān)聽(tīng)Android圖形區(qū)域的點(diǎn)擊事件，獲取當(dāng)前點(diǎn)擊的坐標(biāo)點(diǎn)。通過(guò)當(dāng)前的坐標(biāo)點(diǎn)和實(shí)體類中的Java坐標(biāo)系，計(jì)算出點(diǎn)擊點(diǎn)到各個(gè)實(shí)體類圖形區(qū)域的距離。對(duì)于直線可通過(guò)點(diǎn)到直線之間的距離計(jì)算，點(diǎn)到整圓的距離可通過(guò)點(diǎn)到圓心的距離減去半徑計(jì)算。而點(diǎn)到圓弧的距離可計(jì)算點(diǎn)擊點(diǎn)到圓弧的起點(diǎn)與終點(diǎn)的中點(diǎn)距離。通過(guò)計(jì)算出哪個(gè)實(shí)體類離點(diǎn)擊點(diǎn)最近。取出當(dāng)前的實(shí)體類到列表中。

拾取完相應(yīng)的實(shí)體類以后，可利用實(shí)體類中的DXF坐標(biāo)，將這些實(shí)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(diǎn)坐標(biāo)。X2，Y2和Z2代表的是直線DXF的終點(diǎn)坐標(biāo)。

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(shí)針，G03表示逆時(shí)針。其中X、Y和Z表示圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)，需要注意的是圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)就是起點(diǎn)坐標(biāo)。I、J和K表示的是起點(diǎn)坐標(biāo)到圓心坐標(biāo)的映射。以上是基礎(chǔ)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(guò)WIFI傳送到下位機(jī)，使下位機(jī)運(yùn)行特定的軌跡以及執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

5 總結(jié)

使用Android平板去導(dǎo)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(duì)應(yīng)的G代碼文件，將所生成的G代碼文件，通過(guò)WIFI下載到數(shù)控機(jī)床，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)示教，提高了示教的靈活性以及便捷性。

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