基于LabVIEW的图形轨迹识别研究

杨佳帆等

摘 要：研究了DXF文件的读取和识别过程，通过LabVIEW编程工具将DXF文件关键信息提取出来，解决了DXF文件复杂信息内容的识别，最终得到图形的运动路径。

关键词：三轴控制系统；运动控制卡；LabVIEW；DXF文件识别

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2015）15-0182-02

0 引言

随着图形识别技术的发展，现代数控雕刻机已经不需要人工编程，直接可以导入图形进行雕刻，这极大地简化了雕刻机操作流程，也使得操作人员不需要具有丰富的编程知识。其中，DXF识别是数控雕刻机的关键技术，通过对DXF文件的读取和识别，可以直接生成运动加工轨迹，从而控制数控雕刻机运动。

国外研究者们在如何将CAD软件与数控加工的NC代码进行联系方面做了很多研究：如Omirou和 Barouni提出一系列机器码将先进编程能力集成到对现代数控铣床系统的控制。国内研究者在关于DXF文件和数控加工的理论性研究和应用也取得了一些成就。

1 主要研究内容

（1）分析DXF文件数据格式和应用特点，通过利用高级语言开发的界面程序从CAD图形中提取图形信息并将其转换为参数化数据。

（2）结合三轴运动平台，将数据转换为运动控制卡能够识别的底层程序代码，生成轨迹运动的程序。

2 系统平台软硬件介绍

2.1 三轴运动控制机械平台

三轴运动平台是一个具有开放式体系结构的综合平台，所开发的系统构筑于一个开放的平台之上，可以以此设备为基础开发包括图像处理、数控加工等多种不同功能的应用系统，具备较好的适应性和拓展性。

2.2 LabVIEW软件

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，相对于C和BASIC开发环境，LabVIEW与其他计算机语言的区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

3 图形文件DXF与图元信息提取

3.1 DXF文件简介

DXF（Drawing Exchange File）是 AutoCAD图形文件中所包含的全部信息的标记数据的一种表示方法，是AutoCAD图形文件的ASCⅡ或二进制文件格式，可用于在AutoCAD与其它图形应用程序之间的输入、输出与交换图形文件。由于在实际应用过程中，ASCⅡ码DXF文件比二进制DXF文件更常用，因此通常情况下所指的DXF文件为ASCⅡ格式文件。

3.2 DXF文件结构

一个完整的DXF文件应该由六大段（SECTION）组成。这些段分别为HEADER段，CLASSES段、TABLES段、BLOCKS段、ENTITIES段、文件的结束符号（组码为0，组值为EOF）。DXF文件基本结构如图1所示。

3.3 DXF文件解析及信息提取

DXF文件中所包含的信息十分复杂，但有需要的只是图形的一些线形，长度，坐标等一些基本参数，所以我们只需要用LabVIEW提取ENTITIES中的信息即可。

根据上文所提到的DXF文件的格式特殊性，即每一个图元在DXF文件中都以固定的格式存储，因此方便了数据交互，也可以称作其本身具有较好的可读性。并且，保存在DXF文件中的每个单独图元的图形特征都是由成对的组码（组代码）与组值所构成的参数（组）来描述的。DXF文件的通用组码及其含义如表1所示。

在文件格式中，每个组占两行。其中第一行为组的代码，第二行为组值。组代码就相当于是数据类型的代码，它由CAD图形系统所制定。组值为具体的数值，将两者结合起来才能描述一个数据的含义和值。

因此，根据本设计的目标要求，只需要读取DXF文件中实体段（ENTITIES）的内容就足够可以描述目标几何轮廓进行操作了。具体读取思路是识别到标识“ENTITIES”，建立一个图元对象，然后根据图形类型采取对应的组码识别。提取图形信息流程图如图2所示。

例如：现有某三角形的坐标保存在DXF文件中。三角形的DXF文件中ENTITIES段信息如图3所示。

为了使提取的范围尽量的小，首先需要将ENTITIES段从整个DXF文件中提出来。这里就需要运用LabVIEW中的搜索一维数组，搜索至ENTITIES，然后将ENTITIES以后的元素放在一个数组中，再对该数组进行从元素SECTION开始拆分，保留SECTION以上的元素，这样就可以先把实体段从整个文件中提出。提取ENTITIES段的LabVIEW程序如图4所示。

将ENTITIES段提取出来后就可以提取图形的线形，起始点坐标，终点坐标等参数。在ENTITIES段中，无论图形是什么，都有一个固定的格式。

如图3中：

表示线形行数的上一行为__0下一行为__5，于是就可以用提取ENTITIES段一样的方法来提取线形。

同样图形的起点，终点的x，y轴坐标也都有固定的格式，只要搜索相应的元素就能提取信息。坐标点信息如图5所示。

最后用while循环结构将所有元素提取。提取线性和起始点坐标的程序如图6所示。

4 结论

通过DXF文件的读取和识别过程，运用Lab-VIEW编程工具将DXF文件关键信息提取出来，解决了DXF文件复杂信息内容，最终得到图形的运动路径。

参考文献

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[2]郑堤.数控机床与编程[M].北京：机械工业出版社，2005.

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