DXF文件解析：详细的提取图形坐标数据说明

       

目录

DXF文件组成

解析实体数据的思路

POINT

LINE

ARC

CIRCLE

POLYLINE

LWPOLYLINE

ELLIPSE(椭圆)

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        工业自动化领域通常需要导入CAD图形来加工，所以需要提取CAD文件的图行数据。本文介绍如何提取DXF文件中常用的图形的坐标数据，包括：POINT（点）、LINE（直线段）、ARC（圆弧）、CIRCLE（圆）、POLYLINE（多段线）、LWPOLYLINE（轻量多段线）、ELLIPSE(椭圆)

DXF文件组成

DXF文件整体由多个段（SECTION）组成，主要有：HEADER、CLASSES、TABLES、BLOCKS、ENTITIES、OBJECTS。每段的开始标识为：

0

SECTION

而结束标识为：

 0

ENDSEC

一个DXF文件内有若干个组，每个组占两行，一行为组码（一组的类型或属性等的代码），组码的下一行为组值。

解析实体数据的思路

需要解析的实体类型：POINT（点）、LINE（直线段）、ARC（圆弧）、CIRCLE（圆）、POLYLINE（多段线）、LWPOLYLINE（轻量多段线）、ELLIPSE(椭圆)。

实体的记录数据都在实体段"ENTITIES"，实体段开始的标志如下：

  0

SECTION

  2

ENTITIES

  0

实体段的结束标志如下：

  0

ENDSEC         //每段的结束标志

  0

SECTION

  2

OBJECTS 

1. 逐行解析。
2. 查找类型，将每一行的类型的字符串与目标类型比较。可以查找dxf文件的”ENTITIES”和“ENDSEC”作为实体段的开始和结束。在查找到”ENTITIES”后对各实体类型进行解析，直到遇到” ENDSEC”。
3. 对各实体解析的开始和结束：以实体的类型字符串开始，到”  0”结束或提取最后一个组码的数据后结束，”  0”指示下一个记录的开始。例如对于POINT类型的解析，在查找到”POINT”后开始解析，在查找到字符串”  0”结束该点的解析。
4. 读取数值，读组码下一行字符串并转化为数值。

各实体类型的具体解析要结合类型的组码所表示的内容。

POINT

POINT 组码
组码	说明
100	子类标记 (AcDbPoint)
10	点位置（在 WCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
20, 30	DXF：点位置的 Y 值和 Z 值（在 WCS 中）
39	厚度（可选；默认值 = 0）
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）
50	绘制点时所使用的 UCS 的 X 轴的角度（可选；默认值 = 0）；当 PDMODE 非零时使用

点类型直接读取点的X、Y、Z坐标即可。

LINE

LINE 组码
组码	说明
100	子类标记 (AcDbLine)
39	厚度（可选；默认值 = 0）
10	起点（在 WCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
20, 30	DXF：起点的 Y 值和 Z 值（在 WCS 中）
11	端点（在 WCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
21, 31	DXF：端点的 Y 值和 Z 值（在 WCS 中）
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）

Line类型由起点和端点坐标构成，其格式如下：

        LINE
         10    (起点 X)
         20    (起点 Y)
         30    (起点 Z)
         11    (终点 X)
         21    (终点 Y)
         31    (终点 Z)

ARC

ARC 组码
组码	说明
100	子类标记 (AcDbCircle)
39	厚度（可选；默认值 = 0）
10	中心点（在 OCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
20, 30	DXF：中心点的 Y 值和 Z 值（在 OCS 中）
40	半径
100	子类标记 (AcDbArc)
50	起点角度
51	端点角度
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）

        使用到的组码：10、20、30、40、50、51、210、220、230。

1. 圆弧的数据格式如下：

                ARC
                 10    (圆心 X)
                 20    (圆心 Y)
                 30    (圆心 Z)
                 40    (半径)
                 50    (起始角度，度)
                 51    (终止角度，度)
                210    (法向量 X) [可选]
                220    (法向量 Y) [可选]
                230    (法向量 Z) [可选]

1. 圆弧由圆心(中心点)、半径、起点角度、端点角度确定。起点角度和端点角度单位是度（°），以逆时针方向计算，即在XY平面内，起点到端点逆时针画圆弧，沿X轴正方向表示0度，当 起点角度 < 端点角度 时，表示圆弧跨越 0°，需要计算角度差。
2. 记录的圆心坐标是在OCS坐标系中，若圆弧所在平面的OCS坐标系与WCS不重合，如XY圆弧被3D旋转后，则计算出XY圆弧坐标后需要由OCS坐标转换为WCS坐标。组码210、220、230为圆弧所在平面的法向量，该法向量为单位向量。若圆弧所在平面的坐标系与WCS重合，则记录的信息中没有组码210、220、230，此时默认的法向量为(0,0,1)，。
3. AUTOCAD画三维圆弧测试：先画XY平面圆弧，再输入命令”ROTATE3D”,然后指定旋转轴和输入旋转角度。

CIRCLE

CIRCLE 组码
组码	说明
100	子类标记 (AcDbCircle)
39	厚度（可选；默认值 = 0）
10	中心点（在 OCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
20, 30	DXF：中心点的 Y 值和 Z 值（在 OCS 中）
40	半径
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）

1. CIRCLE的数据格式如下：

           CIRCLE
            10    (圆心 X)
            20    (圆心 Y)
            30    (圆心 Z)
            40    (半径)
           210    (法向量 X) [可选]
           220    (法向量 Y) [可选]
           230    (法向量 Z) [可选]

2. 圆形由圆心和半径组成。与圆弧一样，若圆所在平面的OCS坐标系与WCS不重合，如XY圆被3D旋转后，则计算出XY圆坐标后需要由OCS坐标转换为WCS坐标，但非XY平面的圆形不容易表达，需将圆形转换为圆弧存储。

POLYLINE

POLYLINE 组码
组码	说明
100	子类标记（AcDb2dPolyline 或 AcDb3dPolyline）
66	已废弃；以前是“后跟图元标志”（可选；如果存在则忽略）
10	DXF：始终为 0 APP：“虚拟”点；X 值和 Y 值始终为 0，Z 值是多段线的标高（二维时在 OCS 中，三维时在 WCS 中）
20	DXF：始终为 0
30	DXF：多段线的标高（二维时在 OCS 中，三维时在 WCS 中）
39	厚度（可选；默认值 = 0）
70	多段线标志（按位编码；默认值 = 0）： 1 = 这是一个闭合多段线（或按 M 方向闭合的多边形网格） 2 = 已添加曲线拟合顶点 4 = 已添加样条曲线拟合顶点 8 = 这是一条三维多段线 16 = 这是一个三维多边形网格 32 = 多边形网格以 N 方向闭合 64 = 多段线是一个多面网格 128 = 线型图案在该多段线顶点的周围连续生成
40	默认起点宽度（可选；默认值 = 0）
41	默认端点宽度（可选；默认值 = 0）
71	多边形网格 M 顶点计数（可选；默认值 = 0）
72	多边形网格 N 顶点计数（可选；默认值 = 0）
73	平滑曲面 M 密度（可选；默认值 = 0）
74	平滑曲面 N 密度（可选；默认值 = 0）
75	曲线和平滑曲面类型（可选；默认值 = 0）；整数代码，非按位编码： 0 = 不拟合平滑曲面 5 = 二次 B 样条曲面 6 = 三次 B 样条曲面 8 = Bezier 曲面
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）

        使用到的组码：10、20、30、70

1. POLYLINE是多段线，支持三维。每一个顶点数据记录在每一个”VERTEX”下，格式如下：

   POLYLINE
    70    (polyline flags)
   ...其他POLYLINE属性...
   VERTEX
   ...顶点1数据...
   VERTEX
   ...顶点2数据...
   SEQEND

2. POLYLINE的三维点坐标为WCS坐标，所以直接读取的坐标就是实际的坐标。
3. 多段线标志（组码70）：若组码70值为1（bit 0），表示该多段线是闭合的，即首尾相连（用AUTOCAD编辑好多段线最后一个顶点后，使用”close“命令使多段线闭合），该情况记录的信息中最后一个顶点与第一个顶点组成一段线

LWPOLYLINE

LWPOLYLINE 组码
组码	说明
100	子类标记 (AcDbPolyline)
90	顶点数
70	多段线标志（按位编码）；默认值为 0： 1 = 关闭；128 = Plinegen
43	固定宽度（可选；默认值 = 0）。如果设定为可变宽度（代码 40 和/或 41），则不使用
38	标高（可选；默认值 = 0）
39	厚度（可选；默认值 = 0）
10	顶点坐标（在 OCS 中），多个条目；每个顶点一个条目 DXF：X 值；APP：二维点
20	DXF：顶点坐标的 Y 值（在 OCS 中），多个条目；每个顶点一个条目
91	顶点标识符
40	起点宽度（多个条目；每个顶点一个条目）（可选；默认值 = 0；多个条目）。如果设定为固定宽度（代码 43），则不使用
41	端点宽度（多个条目；每个顶点一个条目）（可选；默认值 = 0；多个条目）。如果设定为固定宽度（代码 43），则不使用
42	凸度（多个条目；每个顶点一个条目）（可选；默认值 = 0）
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）

使用到的组码：10、20、42、70、90。

1. LWPOLYLINE(轻量多段线)是二维多段线，没有Z坐标，其格式如下：
    

   LWPOLYLINE
    90    (vertex count)
    70    (polyline flags)
    10    (vertex 1 x)
    20    (vertex 1 y)
    42    (bulge 1)    [可选]
    10    (vertex 2 x)
    20    (vertex 2 y)
    42    (bulge 2)    [可选]
   ...等等

2. 且记录的顶点坐标是在OCS坐标系中，所以如果LWPOLYLINE经过三维旋转，则无法将OCS坐标转换为WCS坐标。所以需要画三维多段线时，请使用”3DPOLY”命令生成POLYLINE。
3. 凸度（组码42）：若顶点坐标后无凸度的记录信息，表示该点与上一点组成一段直线，若有凸度的记录信息，则表示该点与上一点组成一段圆弧。
4. 多段线标志（组码70）：若组码70值为1（bit 0），表示该多段线是闭合的，即首尾相连（用AUTOCAD编辑好多段线最后一个顶点后，使用”close“命令使多段线闭合），该情况记录的信息中最后一个顶点与第一个顶点组成一段线

ELLIPSE(椭圆)

ELLIPSE 组码
组码	说明
100	子类标记 (AcDbEllipse)
10	中心点（在 WCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
20, 30	DXF：中心点的 Y 值和 Z 值（在 WCS 中）
11	相对于中心的长轴端点（在 WCS 中） DXF：X 值；APP：三维点
21, 31	DXF：相对于中心的长轴端点的 Y 值和 Z 值（在 WCS 中）
210	拉伸方向（可选；默认值 = 0, 0, 1） DXF：X 值；APP：三维矢量
220, 230	DXF：拉伸方向的 Y 值和 Z 值（可选）
40	短轴与长轴的比例
41	起点参数 （对于闭合椭圆，该值为 0.0）
42	端点参数 （对于闭合椭圆，该值为 2pi）

     1. 椭圆的数据格式如下：

        ELLIPSE
         10    (中心点 X)
         20    (中心点 Y)
         30    (中心点 Z)
         11    (长轴端点 X 相对于中心点)
         21    (长轴端点 Y 相对于中心点)
         31    (长轴端点 Z 相对于中心点)
         40    (短轴/长轴比率)
         41    (起始参数，弧度) [可选，默认0]
         42    (终止参数，弧度) [可选，默认2π]
        210    (法向量 X) [可选]
        220    (法向量 Y) [可选]
        230    (法向量 Z) [可选]