TWI486905B - 從iges檔案中匯入曲面的系統及方法 - Google Patents
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本發明涉及一種曲面匯入系統及方法，尤其涉及一種從初始化圖形交換規範(The Initial Graphic Exchange Specification，IGES)檔案中匯入曲面的系統及方法。
初始化圖形交換規範(The Initial Graphic Exchange Specification，IGES)檔案是常用的圖形資料檔案，該檔案中除了包括點、線、面等多種圖元外，還包括圖元的相關屬性資料，如圖元的顏色、線寬、圖層和結構等。在該多種圖元中，除了點外，線和麵尤為複雜。眾所週知，線包括直線、射線、線段、圓弧、雙曲線和有理曲線，面包括平面、旋轉面、直紋面、柱面和自由曲面等。其中，自由曲面的特點可以進行自由編緝，能很好的控制和改變曲面的形態。然而，習知軟體在將IGES檔案中的圖元匯入到某種三維建模軟體(如CAD、Pro-E等)上時，如將IGES檔案中抽象的曲線和曲面圖元轉化為三維建模軟體上的自由曲線和自由曲面時，容易造成資料丟失，且匯入速度慢、不精確。
鑒於以上內容，有必要提供一種從IGES檔案中匯入曲面的系統及
方法，其可根據各類三維建模軟體的需要，從IGES檔案中讀取各類點、線、面等圖元的參數和屬性，同時，把抽象的曲線和曲面圖元轉化為參數化圖形，實現匯入快速、資料高精准顯示的目的。
一種從IGES檔案中匯入曲面的系統，運行於電子設備中。該系統包括：資料載入單元用於從IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串；資料解析單元用於解析上述字串以構建圖元；資料組合圖元用於將各圖元轉化成自由曲線和自由曲面後將各圖元中的自由曲線組合成一條封閉邊界曲線，並根據該封閉邊界曲線從對應的自由曲面中裁剪出一個輪廓面；資料參數化單元用於根據所述封閉邊界曲線將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格；及輸出單元用於輸出並顯示上述三角網格和多義線。
一種從IGES檔案中匯入曲面的方法，運行於電子設備中。該方法包括：從IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串；解析上述字串以構建圖元；將各圖元轉化成自由曲線和自由曲面後將各圖元中的自由曲線組合成一條封閉邊界曲線，並根據該封閉邊界曲線從對應的自由曲面中裁剪出一個輪廓面；根據所述封閉邊界曲線將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格；及輸出並顯示上述三角網格和多義線。
相較於習知技術，所述從IGES檔案中匯入曲面的系統及方法，能夠快速、準確地匯入IGES檔案中的圖元參數和圖元屬性，解析匯入後的圖元參數和屬性以構建圖元實體，如利用自由曲線構建自由曲面中輪廓面的封閉邊界曲線，修復、轉換和組合各類圖元實
體以輸出圖形。
1‧‧‧電子裝置
10‧‧‧從IGES檔案中匯入曲面的系統
20‧‧‧儲存設備
30‧‧‧處理器
40‧‧‧顯示設備
100‧‧‧資料載入單元
102‧‧‧資料解析單元
104‧‧‧資料組合單元
106‧‧‧資料參數化單元
108‧‧‧輸出單元
S1‧‧‧輸入IGES檔案的路徑參數，打開該IGES檔案
S2‧‧‧從IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串
S3‧‧‧解析上述字串以構建圖元
S4‧‧‧將各圖元轉化成自由曲線和自由曲面後將自由曲線組合成封閉邊界曲線，並從對應的自由曲面中裁剪出一個輪廓面
S5‧‧‧將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格
S6‧‧‧輸出並顯示上述三角網格和多義線
圖1係本發明從IGES檔案中匯入曲面的系統較佳實施例之功能單元圖。
圖2係本發明從IGES檔案中匯入曲面的方法較佳實施例之作業流程圖。
圖3係圖2中步驟S2之具體作業流程圖。
圖4係圖2中步驟S3之具體作業流程圖。
圖5係圖2中步驟S4之具體作業流程圖。
圖6係圖2中步驟S5之具體作業流程圖。
圖7係求取多義線頂點之示意圖。
圖8係參數平面內樣點、多義線頂點及交點之示意圖。
圖9及圖10係連接三角形之示意圖。
參閱圖1所示，係本發明從IGES檔案中匯入曲面的系統10較佳實施例之功能單元圖。該從IGES檔案中匯入曲面的系統10安裝並運行於電子設備1中。該電子裝置1還包括儲存設備20、處理器30及顯示設備40。該電子裝置1可以為電腦或其他任意適用的具有資料處理功能的裝置。
儲存設備20用於儲存從IGES檔案中匯入曲面的系統10的電腦化程式碼。儲存設備20可以為電子裝置1內置的記憶體，也可以為電子裝置1外接的記憶體。
處理器30執行從IGES檔案中匯入曲面的系統10的電腦化程式碼，將IGES檔案中所記載的圖元的參數和屬性轉換成自由曲線和自由曲面，並透過參數化處理將所述自由曲線和自由曲面以圖形的方式匯入到用戶的操作介面中。
顯示設備40用於顯示所述圖形，以及顯示圖形轉換過程中對應的自由曲線、自由曲面、參數平面內的三角形與多義線等。
該從IGES檔案中匯入曲面的系統10包括：資料載入單元100、資料分析單元102、資料組合單元104、資料參數化單元106和輸出單元108，其功能可透過圖2所述的流程圖進行具體描述。
參閱圖2所示，係本發明從IGES檔案中匯入曲面的方法較佳實施例之作業流程圖。
步驟S1，用戶向電子設備1中輸入IGES檔案的路徑參數，打開該IGES檔案。
步驟S2，資料載入單元100從該IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串，具體介紹參見圖3中的描述。其中，圖元的參數包括圖元的類型標識、向量等，圖元的屬性包括圖元的顏色、線寬、圖層和結構等。
步驟S3，資料解析單元102解析上述字串以構建圖元，具體介紹參見圖4中的描述。
步驟S4，資料組合單元104將各圖元轉化成自由曲線和自由曲面後將各圖元中的自由曲線組合成一條封閉邊界曲線，並根據該封閉邊界曲線從對應的自由曲面中裁剪出一輪廓面。具體介紹參見圖5中的描述。
步驟S5，資料參數化單元106根據所述封閉邊界曲線將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格。具體介紹參見圖6中的描述。
步驟S6，輸出單元108將上述三角網格和多義線所組成的圖形輸出至顯示設備40中進行顯示。
如圖3所示，係圖2中步驟S2之具體作業流程圖。
步驟S20，資料載入單元100定義一個資料字典列D_Array和一個資料字串列P_Array。其中，D_Array內儲存的是圖形屬性字串，P_Array內儲存的是圖形參數字串，每行為一條字串，每條字串包括80個字元。每個圖元的屬性由兩條字串組成。由於圖元的參數不同，刪除掉每條圖形參數字串中的空格後，每條圖形參數字串中的字元數可能會不同。本實施例所講的圖形參數字串中的字元數是沒有刪除空格前的字元數。
步驟S21，資料載入單元100逐行讀取IGES檔案中的字串。
步驟S22，判斷所讀取字串的長度是否等於80個字元。若所讀取字串的長度等於80個字元，則進入步驟S23。若所讀取字串的長度不等於80個字元，如該條字串可能被惡意修改過，則返回步驟S21讀取下一條字串。
步驟S23，判斷該字串中第72個字元是否為D。若該字串中第72個字元為D，則進入步驟S24；相反，若該字串中第72個字元不為D，則進入步驟S25。
步驟S24，資料載入單元100將該條字串歸入資料字典列D_Array中。
步驟S25，資料載入單元100判斷該字串中第72個字元是否為P。若該字串中將該條字串第72個字元為P，則進入步驟S26。相反，若該字串中將該條字串第72個字元為P，則返回步驟S21讀取下一條字串。
步驟S26，資料載入單元100將該條字串歸入歸入資料字串列P_Array中。
如圖4所示，係圖2中步驟S3之具體作業流程圖。
步驟S30，資料解析單元102遍歷資料字典列D_Array中的每條字串，其中，每兩條字串對應一個圖元的屬性。
步驟S31，資料解析單元102將上述每條字串分解成多組資料，該每組資料對應所述圖元的一個屬性，例如，資料“108”表示圖元為平面，資料“124”表示圖元為實體類型。
步驟S32，資料解析單元102根據資料字典列D_Array中所記載的各圖元的屬性從資料字串列P_Array中找出各圖元對應的參數。
步驟S33，根據上述找出的參數及資料字典列D_Array中的圖元類型標識構建對應的圖元。該圖元包括點、線、面等。所述線包括常規曲線和自由曲線。所述面包括常規曲面和自由曲面。本實施例中，在構建圖元之前，所述圖元為抽象的線和曲面。
如圖5所示，係圖2中步驟S4之具體作業流程圖。
步驟S40，資料組合單元104將上述構建的各圖元中的常規曲線轉化成自由曲線。其中，所述常規曲線為常規曲面的邊界線，包括直線、圓弧線和橢圓弧線。
步驟S41，資料組合單元104將各圖元中的常規曲面轉化成自由曲面。其中，所述常規曲面包括柱面、直紋面和旋轉面。
步驟S42，資料組合單元104連接各圖元中的自由曲線得到由一系列首尾相連的自由曲線構成的自由曲面的封閉邊界曲線，使得自由曲線組合成的封閉邊界曲線更加逼近自由曲面的輪廓面。
步驟S43，根據該封閉邊界曲線從對應的自由曲面中裁剪出對應的輪廓面。
如圖6所示，係圖2中步驟S5之具體作業流程圖。該圖6具體係利用所述封閉邊界曲線將上述裁剪出的輪廓面轉化為參數化圖形的方法。
步驟S50，資料參數化單元106根據各自由曲線的參數方程得到各自由曲線的控制點，根據控制點求取逼近所述封閉邊界曲線的多義線。每條自由曲線有對應的以參數U、V表示的參數方程，U、V的取值範圍為0~1，根據參數方程可以得到各自由曲線的控制點。
步驟S51，資料參數化單元106利用中值插值法得到該多義線在參數平面內的一系列頂點。
在本實施例中，參數平面的水平方向用U表示，垂直方向用V表示，參數平面內的每個點的座標可以(U，V)表示，其對應於二維座標(X，Y)。例如，假設圖7中所示圓弧為上述封閉邊界曲線，圓弧上的點A、B、C、D相連接得到一條多義線，但該多義線與所述圓弧不夠貼合，即該多義線與所述圓弧的逼近精度誤差較大，為了提高逼近精度，可以取多義線相鄰兩頂點間的圓弧段的中
點，將該中點與所述兩頂點分別連接。例如，取多義線相鄰兩頂點A、B間的圓弧段的中點A1，分別連接AA1、A1B。依此類推，多義線的頂點越多，與封閉邊界曲線的逼近精度就越高。
步驟S52，資料參數化單元106在參數平面內設置樣點，得到參數平面內的樣點佇列。如圖8所示，資料參數化單元106將U軸平均分為5段得到6個均勻分佈的樣點p1~p6，將V軸平均分成4段得到5個均勻分佈的樣點p1、p7~p10。這樣，經過樣點p1~p6的6條V線段(包括V軸)上各分佈5個樣點(圖中樣點用空心圓表示)。
步驟S53，資料參數化單元106讀取參數平面內多義線的頂點、落入多義線內的樣點以及經過樣點的U線段或V線段(U線段數目多則取U線段，V線段數目多則取V線段)與多義線的交點。如圖8所示，參數平面內黑色的實心圓表示多義線L的頂點，V線段p5p14上的樣點p16、p17、p18落入多義線L內，V線段p5p14與多義線L有交點G1、G2。
步驟S54，資料參數化單元106根據上述讀取的頂點、樣點及交點構成參數平面內的一個多邊形。
步驟S55，連接多義線的頂點、落入多義線內的樣點及所述交點將該多邊形分割成一系列三角形，並過濾掉落在多義線外的三角形。
本實施例中的連接原則是各三角形的外接圓中沒有多邊形的其他頂點。如圖9所示，係步驟55所得到的多邊形的部分示意圖，圖中點Q5~Q9這5個點為多義線L的頂點，點p16、p17、p18這3個點為落入多義線L內的樣點，點G1、G2這2個點為V線段p5p14與多義
線L的交點。資料參數化單元106連接該10個點得到圖10中所示的8個三角形。如果圖8中的點Q1、Q2、Q3、Q4被連接成2個三角形，則該2個三角形落在多義線L外，為無效的三角形，需要被過濾掉。
需要指出的是，圖7~圖10只是以相連的線段示意多義線，實際上多義線的組成可以為相連的線段或弧線。
最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
S1‧‧‧輸入IGES檔案的路徑參數，打開該IGES檔案
S2‧‧‧從IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串
S3‧‧‧解析上述字串以構建圖元
S4‧‧‧將各圖元轉化成自由曲線和自由曲面後將自由曲線組合成封閉邊界曲線，並從對應的自由曲面中裁剪出一個輪廓面
S5‧‧‧將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格
S6‧‧‧輸出並顯示上述三角網格和多義線
Claims (8)
- 一種從IGES檔案中匯入曲面的方法，運行於電子設備中，該方法包括：資料載入步驟：從IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串；資料解析步驟：解析上述字串以構建圖元；資料組合步驟：將各圖元中的常規曲線轉化成自由曲線，將各圖元中的常規曲面轉化成自由曲面，將各圖元中的自由曲線組合成一條封閉邊界曲線，並根據該封閉邊界曲線從對應的自由曲面中裁剪出一個輪廓面，所述常規曲線為常規曲面的邊界線，包括直線、圓弧線及橢圓弧線，所述常規曲面包括柱面、直紋面及旋轉面；資料參數化步驟：根據所述封閉邊界曲線將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格；及輸出並顯示上述三角網格及多義線。
- 如申請專利範圍第1項所述之從IGES檔案中匯入曲面的方法，其中，所述資料載入步驟包括：定義一個資料字典列和一個資料字串列，其中，資料字典列內儲存的是圖形屬性字串，資料字串列中儲存的是圖形參數字串；逐行讀取IGES檔案中的字串；當所讀取字串的長度等於80個字元時，判斷該字串中第72個字元為D還是P；若該字串中第72個字元為D，則將該條字串歸入資料字典列中；或若該字串中第72個字元為P，則將該條字串歸入資料字串列中。
- 如申請專利範圍第2項所述之從IGES檔案中匯入曲面的方法，其中，所述資料解析步驟包括： 遍歷資料字典列中的每條字串，其中，每兩條字串對應一個圖元的屬性；將上述每條字串分解成多組資料，該每組資料對應所述圖元的一個屬性；根據資料字典列中所記載的各圖元的屬性從資料字串列中找出各圖元對應的參數；及根據資料字串列中所找出的參數及資料字典列中的圖元類型標識構建對應的圖元。
- 如申請專利範圍第1項所述之從IGES檔案中匯入曲面的方法，其中，所述資料參數化步驟包括：根據各自由曲線的參數方程得到各自由曲線的控制點，根據控制點求取逼近所述封閉邊界曲線的多義線；利用中值插值法得到該多義線在參數平面內的一系列頂點；在參數平面內設置樣點；讀取參數平面內多義線的頂點，落入多義線內的樣點，以及經過樣點的水平線段或垂直線段與多義線的交點；根據上述讀取的頂點、樣點及交點構成參數平面內的一個多邊形；及連接多義線的頂點、落入多義線內的樣點及所述交點將該多邊形分割成一系列三角形，並過濾掉落在多義線外的三角形。
- 一種從IGES檔案中匯入曲面的系統，運行於電子設備中，該系統包括：資料載入單元，用於執行資料載入步驟：從IGES檔案中載入各圖元的參數和屬性對應的字串；資料解析單元，用於執行資料解析步驟：解析上述字串以構建圖元；資料組合圖元，用於執行資料組合步驟：將各圖元中的常規曲線轉化成自由曲線，將各圖元中的常規曲面轉化成自由曲面，將各圖元中的自由 曲線組合成一個封閉邊界曲線，並根據該封閉邊界曲線從對應的自由曲面中裁剪出一個輪廓面，所述常規曲線為常規曲面的邊界線，包括直線、圓弧線及橢圓弧線，所述常規曲面包括柱面、直紋面及旋轉面；資料參數化單元，用於執行資料參數化步驟：根據所述封閉邊界曲線將各輪廓面的邊界轉化成多義線及將各輪廓面轉換成三角網格；及輸出單元，用於輸出並顯示上述三角網格和多義線。
- 如申請專利範圍第5項所述之從IGES檔案中匯入曲面的系統，其中，所述資料載入步驟包括：定義一個資料字典列和一個資料字串列，其中，資料字典列內儲存的是圖形屬性字串，資料字串列中儲存的是圖形參數字串；逐行讀取IGES檔案中的字串；當所讀取字串的長度等於80個字元時，判斷該字串中第72個字元為D還是P；若該字串中第72個字元為D，則將該條字串歸入資料字典列中；或若該字串中第72個字元為P，則將該條字串歸入資料字串列中。
- 如申請專利範圍第6項所述之從IGES檔案中匯入曲面的系統，其中，所述資料解析步驟包括：遍歷資料字典列中的每條字串，其中，每兩條字串對應一個圖元的屬性；將上述每條字串分解成多組資料，該每組資料對應所述圖元的一個屬性；根據資料字典列中所記載的各圖元的屬性從資料字串列中找出該圖元對應的參數；及根據資料字串列中所找出的參數及資料字典列中的圖元類型標識構建對應的圖元。
- 如申請專利範圍第5項所述之從IGES檔案中匯入曲面的系統，其中，所述資料參數化步驟包括：根據各自由曲線的參數方程得到各自由曲線的控制點，根據控制點求取逼近所述封閉邊界曲線的多義線；利用中值插值法得到該多義線在參數平面內的一系列頂點；在參數平面內設置樣點；讀取參數平面內多義線的頂點，落入多義線內的樣點，以及經過樣點的水平線段或垂直線段與多義線的交點；根據上述讀取的頂點、樣點及交點構成參數平面內的一個多邊形；及連接多義線的頂點、落入多義線內的樣點及所述交點將該多邊形分割成一系列三角形，並過濾掉落在多義線外的三角形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099107993A TWI486905B (zh) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 從iges檔案中匯入曲面的系統及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099107993A TWI486905B (zh) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 從iges檔案中匯入曲面的系統及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201133392A TW201133392A (en) | 2011-10-01 |
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Family
ID=46751207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099107993A TWI486905B (zh) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 從iges檔案中匯入曲面的系統及方法 |
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| TW (1) | TWI486905B (zh) |
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-
2010
- 2010-03-18 TW TW099107993A patent/TWI486905B/zh not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201133392A (en) | 2011-10-01 |
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