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1、第20卷第10期计算机仿真2003年10月文章编号:1006- 9348（2003）10-0102一03CAD图纸工件可视化系统那永林，刘书桂，张国雄，马新辉（天沐大学楮密测试技术及仪器国家垂总实验电，天沖300072）摘要：该文给出了 -个能够完成C.U）图纸工件可视化过程的可视化系统.分别介绍了可视化系统的四个主要功能模块: ICES文件提取和识别、三维乖建、图形学模空建立和优化以及可视化模块.并给出了一个典体的实验。关键词：可视化:三维重建；模板缓存:三坐标测呈机中图分类卜;：T1591. 9： TO91.72文献标识码:A第20卷第10期计算机仿真2003年10月第20卷第10期计算机
2、仿真2003年10月1 JI I iCAD图纸工件可视化系统是智能坐标测昴技术的一个 组成部分，也是虚拟三朋标测最机的一个子系统。智能坐标 测昴技术和虚拟三坐标测崑机是H前三坐标测球机发展的 主导方向之一。它们都耍求能自动识别CA1）设计图纸并生 成匸件的三维图形。目前的很多可视化软件都不能直接和 智能三坐标测最机进彳j连接，CAI）图纸工件可视化系统以 CAD的中性文件1GES为接I I，它可以脱离CAD系统，能够独 立I动完成图纸的识别、工件形体的巫构、工件模型的生成 和工件可视化的全过程。并II能直接嵌入到智能三坐标测 鼠机系统中，成为它的一个功能模块，是智能坐标测最系统 中路径规划、路
3、径防碰撞检責、工件定位等的基础。2 CAD图纸工件可视化系统可视化系统是以工件的CAI）三视图为基础的。它由 IGES文件提取和识别、三维晅建、图形学模型建工和可视化 四个主耍功能模块组成。系统肓先根据CA1）三视图生成 IGES文件，再识别和提収模块，从【GES文件里提取出匸件的 各种几何借息和检测信息，检测信息在对工件进行测量时使 用，几何信息和检测信息都存储在数据库中。三维巫建模块 根据得到的工件儿何信息对工件进行二维和三维巫建，巫建 后得到了组成工件的基木体索以及它们之间的相互位置关 系。为了进行可视化，需要建立工件的图形学表示模型，系 统采用CSG模吃表示丁fhCSG树能够很好地表达
4、工件的组 成。最后利用OpenGL的模板缓存技术，实现件的可视化。 该系统的结构框图如图1所示。在系统屮，各种数据的传递都是通过数据库进行的，每 一个模块都耍到知识库屮去提取相W的规则和策略。系统 可以独立地完成匸件的可视化过程，也町以作为智能坐标测 量机和虚拟坐标测量机的-个子系统。基金项I：国家fl然科学基金资助项IK500750W） 收稿口 WJ： 2002- 12 25_ 0刃立数据II ,11r三1般秋整1,T ” LI的rL1图I CAD图纸工件可视化系统结构图3系统的功能模块3.1 IGES文件提取和识别模块IGES（基本图形转换观范）文件是CAI）系统生成的中性 文件，可以彼不
5、同的系统所读取，是一种通用的规范。IGES 文件具有以下的优点：DICES文件对实体的表达全面，即包含儿何信息，又包 括图形的其他非儿何信息,儿乎可涉及图纸的所有信息：2）IGES规范是以ASCII码为核心的文件，冇固定的输出 格式,表达意义明确，各个图形和符号都有固定的表示，易r- 捉取和识别；3）IGES是一种国际性的标准，通用性好。系统采用IGES作为三维號建模块和图纸文件进行数据 交换的接II。提取和识别模块从IGES文件中提取出点、线 段、恻弧段、中心线以及与剖视图有关的尺寸标注等信息，同 时也提取出检测过程所需的各种公差信息，并将提取出的信 息存入系统数据库中；提収出的儿何信息都是孤必的，并不 能反映工件的组成，需要进一步找出它们Z间的相U关系， 进行三维重建。3.2三维重建模块1GES倍息提取Z后，11先将得到的数据分别划分到不同 的视图中去，进彳J：视图分离;进而对所得数据进彳f处理，包括 辅助线的添加、线段内分子线段和圆弧内分子圆弧的确定、 剖视图类空的识别等方面，从而得到帀:建过程所需的最甚本 的点、线段、圆弧段，用來产生组成三维基本形体所需的二维 投影特征；匹配各个视图中对应的二维投影特征，并结合视 图图样语义信息，产生三维基本形体：根据基本体素之间的 位直关系，将得到的三维基本形体按照一定的结构组装起