IGES標(biāo)準(zhǔn).doc

資料部分一、綜述基本圖形交換規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)iges 在cad/cam技術(shù)的廣泛應(yīng)用的過程中，由于cad/cam系統(tǒng)的不同，提出了在各個系統(tǒng)中進行產(chǎn)品信息的交換的要求，從而導(dǎo)致了產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的制訂。1980年，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局主持成立了由波音公司和通用電氣公司參加的技術(shù)委員會，制訂了基本圖形交換規(guī)范iges（63）。iges功能最初開發(fā)iges是為了能在計算機繪圖繪圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫上進行數(shù)據(jù)交換； 從1981年的iges 1.0版本到1991年的iges 5.1版本，和最近的iges 5.3版本，iges逐漸成熟，日益豐富，覆蓋了cad/cam數(shù)據(jù)交換的越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域。作為較早頒布的標(biāo)準(zhǔn)，iges被許多cad/cam系統(tǒng)接受，成為應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。制訂iges標(biāo)準(zhǔn)的目的就是建立一種信息結(jié)構(gòu)用來產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的數(shù)字化表示和通信，以及在不同的cad/cam系統(tǒng)間以兼容的方式交換產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)。iges元素 允許在cad/cam系統(tǒng)之間進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的文件結(jié)構(gòu)至少要支持產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)、標(biāo)注和數(shù)據(jù)組織方式的通信。iges標(biāo)準(zhǔn)定義的文件格式將產(chǎn)品數(shù)據(jù)看作元素（entity）的文件。每個元素是以一種獨立于應(yīng)用的，特定的cad/cam系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式可以映射的格式來表示。在iges標(biāo)準(zhǔn)中定義了五類元素：曲線和曲面幾何元素 構(gòu)造實體幾何csg元素 邊界b-rep實體元素 標(biāo)注元素 結(jié)構(gòu)元素 iges文件結(jié)構(gòu)iges文件由五或六段組成：標(biāo)志（flag）段； 開始（start）段 全局（global）段 元素索引（directory entry）段 參數(shù)數(shù)據(jù)（paramter data）段 結(jié)束（terminate）段 其中，標(biāo)志段僅出現(xiàn)在二進制或壓縮的ascii文件格式中。固定長iges文件分為56個段，分別是：s、g、d、p、t段。在每段都有相應(yīng)的參數(shù)格式，參數(shù)排列。（那么每段中的參數(shù)的內(nèi)容、個數(shù)、及排列順序是否有固定的格式呢?）iges文件格式iges文件數(shù)據(jù)格式： 整型常數(shù)；浮點常數(shù)；串常數(shù)；指針常數(shù)。iges信息單元分類（即：entity，元素）：分為幾何元素和非幾何元素。補1：圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 為了將一個物體的形狀存儲在計算機內(nèi)，供計算機進行各種處理，就必須用一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述物體。如何組織物體的形狀信息，以便使這些信息在計算機內(nèi)占用較小的存儲空間并且具備存取、處理信息速度快，增加、刪除某些信息方便等特點，這就是計算機圖形學(xué)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要解決的問題。對圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本要求是： 能夠正確描述物體或圖形的幾何信息和拓?fù)湫畔?。所謂的幾何信息，一般指形體的位置和大小。而拓?fù)湫畔t是指形體各分量（點、邊、面）的數(shù)目及其相互間的連接關(guān)系。 便于對形體進行增加、刪除和修改等操作。 要求占用計算機內(nèi)存盡可能小，能夠快速進行運算和處理。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型包括數(shù)組、鏈表、棧、隊、串、樹圖和文件等。在計算機繪圖和圖形處理中，主要采用數(shù)組、鏈表、樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(有關(guān)該部分的內(nèi)容主要看計算機圖形學(xué)中的部分內(nèi)容)這一步是討論的上機具體實現(xiàn)級的處理情況，即我們將在計算機內(nèi)部以什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行處理。這一步和計算機圖形產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別在于圖形產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是在生成的圖形文件級上進行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃。補2：數(shù)據(jù)接口：繪制同樣的圖形不同的繪圖系統(tǒng)需要不同的繪圖要素，那么對于實際中的圖形繪制指定一個標(biāo)準(zhǔn)即得圖形數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。opengl是目前事實上的繪圖標(biāo)準(zhǔn)。這是屬于比較低層次的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，仍然是程序級的。注意1：這里的有關(guān)圖形的幾個標(biāo)準(zhǔn)定義： gks元文件標(biāo)準(zhǔn)gksm 計算機圖形元文件標(biāo)準(zhǔn)cgm 計算機圖形接口標(biāo)準(zhǔn)cgi 基本圖形交換規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)iges注意2：各個標(biāo)準(zhǔn)都是制定在哪一級的，其制定前后的數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式都是如何的。產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)計算機內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、分篇詳述有關(guān)s節(jié)有關(guān)g節(jié)全局參數(shù)節(jié)，代碼為g，該部分提供處理文件所需的各種信息 ,主要包括前處理器的描述信息及為處理該文件的后處理所需要的信息，參數(shù)以自由格式輸入，用逗號分割參數(shù)，用分號結(jié)束一個參數(shù)。主要參數(shù)有：文件名、前處理器版本、單位、文件生成日期、作者及其單位、iges所所謂版本、繪圖標(biāo)準(zhǔn)代碼等。g 總體部分：如：見iges的研究和轉(zhuǎn)換，圖形交換標(biāo)準(zhǔn)iges介紹1 ,1 ;,31 2 3,2 ,2 4 - 7. 0 +0 0 ,2 5 1包括文件名 (),產(chǎn)生此文件的軟件系統(tǒng)名稱 ( -),版本號 (7. 0 ),標(biāo)準(zhǔn)版本號 (5. 0 ),單位 (或),文件產(chǎn)生的日期 (1 998年 9月 6日 )、時間 (2 0時 9分 8秒 )作者 (1)、組織 ()等。 該部分一般占 2至 3行。 注意3：起始部分的更新詳述的介紹有：（該部分都包括哪些參數(shù)，每個參數(shù)表示什么意思？抒寫格式是什么？）總體說明節(jié)包含了描述前置處理和后置處理文件所需的信息 ,該節(jié)在 73列必有字母 g和一個列序號。這部分參數(shù)以自由格式輸入（即可以根據(jù)需要而自由得輸入?yún)?shù)，只是在73行處必須寫成g） ,各參數(shù)均以自定義的記錄結(jié)束符終止。該節(jié)共有 2 4個參數(shù) ,它們的說明見下頁表 1（同樣對于目錄節(jié)和參數(shù)節(jié)部分有同樣的介紹）有關(guān)目錄節(jié)目錄部分是文件中實體部分描述的索引 ,指明實體的有關(guān)屬性。每個實體的目錄占二行 ,分成 2 0個字段 ,每個字段占 8個字符。如表2：有關(guān)目錄節(jié)目錄部分是文件中實體部分描述的索引 ,指明實體的有關(guān)屬性。每個實體的目錄占二行 ,分成 2 0個字段 ,每個字段占 8個字符。如圖：圖1 目錄節(jié)（de）數(shù)據(jù)格式圖表 2 目錄節(jié)的數(shù)據(jù)格式分配說明舉例：1 1 0 75 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 2 71 1 0 30 3 1 0 0 0 1 2 8第一個字段為實體號 ()指明實體的類型 ,常用的實體號有1 0 0園或弧 ()1 1 0線 ()2 1 0標(biāo)簽 ()2 1 2文本 ()2 1 4箭頭 ()或 ()2 1 6線性尺寸標(biāo)注 ()2 2 2半徑尺寸 ()第二字段為序號 ,指示該實體在參數(shù)部分中的位置 ,如序號 75與參數(shù)部分中行號 75相對應(yīng)。它只是一個指向參數(shù)的指針，那么在參數(shù)節(jié)中具體針對每一種元素的參數(shù)的結(jié)構(gòu)和各參數(shù)的順序又是什么呢？第三字段為：？第四字段為線型 :1實線 2虛線 3雙點劃線 4中心線第五字段為實體所在的層號。（在取得元素的信息時是如何提取的，是個值得研究的問題）第六、字段為：？第八字段為顯示屬性。第十字段為該行在該部分的行號。第十一字段與第一字段相同。第十二字段表示線的寬度 (、等 )第十三字段表示顏色號。第十四、十五、十六、十七、十八、十九字段各表示什么意思呢？第二十字段與十字段相同。其它字段一般為空白 ,或有特殊意義。目錄節(jié)的參數(shù)說明列表：當(dāng)然，并非每個實體目錄都要滿足這20個域，實際上這些域有三種情況：:忽略、缺省、必需。不同的實體對參數(shù)節(jié)域的要求不同。（需進一步參考更詳細的資料）。iges中定義的實體共有哪些？常見的實體的在目錄節(jié)中的定義是如何的？目錄節(jié)中對于不同的實體而言其域的使用是不同的，那么對于具體的不同的常見實體而言每個實體的具體的定義格式又是如何定義呢？也就是說對應(yīng)于一個元素而言定義了二十個屬性進行定義和說明，那么關(guān)鍵的問題在于是如何在將當(dāng)前的自己的格式轉(zhuǎn)化成為iges格式時，正確地提取和定義這二十個性質(zhì)是我們問題的關(guān)鍵。有關(guān)參數(shù)節(jié)參數(shù)節(jié)詳細記錄了每個實體的參數(shù)。參數(shù)以自由格式存放 ,參數(shù)間的分割符和記錄的結(jié)束符由總體節(jié)的參數(shù) 1、2定義 ,第一個域中總是存放實體的類型號。每行參數(shù)的書寫不能超過第 65列 ,66列必須是空 ;所有參數(shù)行的 66 72列均存放著該實體的目錄在目錄節(jié)中的首行行序號 (它構(gòu)成了一個由參數(shù)指向目錄的反向指針 ),73列是字母 p; 74 80列為參數(shù)節(jié)的行序號。在每個實體參數(shù)的最后可跟有兩組特殊的指針參數(shù) ,第一組指針指向該實體引用的相關(guān)實體引用 (associativity instances),第二組指向該實體的一個或多個特征 (properties)每組指針的個數(shù)由該組的第一個正整數(shù)指定。該部分給出每個實體除目錄部分給出的信息以外的所有信息 ,與目錄部分相對應(yīng)的 ,包括類型號 ,、坐標(biāo)值 ,文本內(nèi)容 ,文本大小 ,角度等信息。舉例：線 :1 1 0 ,1 .0 +2 ,1 .0 +2 ,0 .0 +0 ,2 .0 +2 ,2 .0 +2 ,0 .0 +0 ;1 2 775類型號 (1 1 0 ),第一點坐標(biāo) (1 0 0 ,1 0 0 ,0 ),第二點坐標(biāo) (2 0 0 ,2 0 0 ,0 );這里坐標(biāo)數(shù)值用浮點數(shù)來表示 ,1 2 7代表該行與目錄部分的第 1 2 7行相對應(yīng) ,75則表示該行是參數(shù)部分的第 75行 (與目錄部分的第二字段相同 )。圓 :1 0 0 ,0 .0 +0 ,1 .0 +2 ,1 .0 +2 ,1 .5 +2 ,1 .0 +2 ,1 . 5 +2 ,1 .0 +2 ;1 2 976類型號 (1 0 0 ),圓心坐標(biāo) (1 0 0 ,1 0 0 ),圓弧的起點坐標(biāo)(1 50 ,1 0 0 )和圓弧的終點坐標(biāo) (1 50 ,1 0 0 )。文本 :2 1 2 ,1 ,5,2 .4 +1 ,6 . 0 +0 ,1 ,1 . 570 796 32 6 7949 +0 ,0 . 0 +0 ,0 ,1 .0 +2 ,1 31771 .0 +2 ,0 .0 +0 ,5 ;1 3178類型號 (2 1 2 ),文本寬度 (2 . 4 +1 )/ 5),文本高度 (6 .0),接下來的 (1 )代表字體號 ,文本傾斜角度 (1 .570 796 32 6 7949 +0 ,用弧度表示 ),文本的起始點坐標(biāo)(1 .0 +2 ,1 . 0 +2 ,0 . 0 +0 ),5則表示文本內(nèi)容，和文本個數(shù) 5。由于文本的參數(shù)讀多 ,因此占用兩行。我們注意在每行都有一個 1 31 ,表示該兩行描述同一個實體。尺寸標(biāo)注 :由于尺寸有水平、垂直、半徑、直徑、角度之分 ,加之含有文本、線、箭頭 ,公差等 ,所以一個尺寸一般都由幾個類型實體組成 (2 1 2 ,2 1 4,2 1 6 )。其它有關(guān)實體的描述 ,如果需要可以進一步去研究。有關(guān)結(jié)束部分也是最后一部分 ,說明各部分行數(shù)。131 40821起始部分 1行 ,全局部分 3行 ,目錄部分 1 40行 ,參數(shù)部分 82行 ,結(jié)束部分 1行。三、文件轉(zhuǎn)換的常用方法和步驟一個iges文件可以包含任意類型、任意數(shù)量的元素，每個元素在元紊索引段和參數(shù)數(shù)據(jù)段各有一項。索引項提供了一個索引并包含一些數(shù)據(jù)的描述性屬性，參數(shù)數(shù)據(jù)項提供了特定元索的定義。元案索引項的格式是固定的；參數(shù)數(shù)據(jù)項是與元紊有關(guān)的，不同元素的參數(shù)數(shù)據(jù)項的格式和長度不同。每個元索的索引項和參數(shù)數(shù)據(jù)項通過雙向指針聯(lián)系在一起。（具體的他的應(yīng)用）設(shè)計前置處理器應(yīng)遵循的規(guī)則 :一個符合 iges標(biāo)準(zhǔn)的前置處理器應(yīng)該生成符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件 .其工作流程如下 :(1 )讀入本地系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)文件 ,生成在內(nèi)存中的實體模型 ;(2 )提取元素 ;(3)轉(zhuǎn)換為 iges格式 ;(4)格式輸出 .其中 ,生成在內(nèi)存中的實體模型直接可以調(diào)用系統(tǒng)中的輸入 /輸出模塊 ,關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)換 iges格式 .在 zd- mcad 中 ,產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型為特征模型 ,其幾何核心是基于曲面的精確 brep實體模型附表6.4.2 iges元素允許在cad/cam系統(tǒng)之間進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的文件結(jié)構(gòu)至少要支持產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)、標(biāo)注和數(shù)據(jù)組織方式的通信。iges標(biāo)準(zhǔn)定義的文件格式將產(chǎn)品數(shù)據(jù)看作元素（entity）的文件。每個元素是以一種獨立于應(yīng)用的，特定的cad/cam系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式可以映射的格式來表示。iges作為一種逐漸成熟的標(biāo)準(zhǔn)，在iges中包含的元素類型始終同步于cad/cam技術(shù)的發(fā)展。在iges數(shù)據(jù)交換文件中表示信息的基本單位就是元素，每種元素都有唯一的元素類型號與之對應(yīng)。元素類型號0000到0599和0700到5000由iges標(biāo)準(zhǔn)本身使用；元素類型號0600到0699和10000到99999作為宏元素。需要注意的是，元素類型號目前并沒有被全部使用，有些號碼是空的，不對應(yīng)任何元素。一些元素包含有形式（form）號作為一個屬性，用來在固定的一個類型中進一步定義或細分一個元素。元素集中還包含一些用來表示元素之間相關(guān)性和元素性質(zhì)的特殊元素。相關(guān)性元素提供了在元素間建立聯(lián)系，以及這種聯(lián)系所代表的含義的一種機制；特性元素允許指定一個元素或一些元素特殊的性質(zhì)，如線寬。在iges標(biāo)準(zhǔn)中定義了五類元素：曲線和曲面幾何元素、構(gòu)造實體幾何csg元素、邊界b-rep實體元素、標(biāo)注元素和結(jié)構(gòu)元素。元素類型號100到199一般保留為幾何元素的類型號。1 曲線和曲面幾何元素在iges標(biāo)準(zhǔn)中定義了如下的曲線和曲面幾何元素：100 圓?。╟ircular arc）102 組合曲線（composite curve）104 二次曲線（conic arc）106 數(shù)據(jù)集（copious data）108 平面（plane）110 直線（line）112 參數(shù)樣條曲線（parametric spline curve）114 參數(shù)樣條曲面（parametric spline surface）116 點（point）118 直紋面（ruled surface）120 旋轉(zhuǎn)面（surface of revolution）122 列表柱面（tabulated cylinder）124 變換矩陣（transformation matrix）125 幾何元素顯示標(biāo)記（flash）126 有理b樣條曲線（rational b-spline curve）128 有理b樣條曲面（rational b-spline surface）130 等距曲線（offset curve） 140 等距曲面（offset surface）141 邊界（boundary）142 參數(shù)曲面上的曲線（curve on a parametric surface）143 有界曲面（bounded surface）144 剪裁曲面（trimmed parametric surface）2 構(gòu)造實體幾何元素iges標(biāo)準(zhǔn)中csg體素元素如下：150 塊（block）152 直角楔體（right angular wedge）154 正圓柱（right circular cylinder）156 正圓錐（right circular cone frustum）158 球體（sphere）160 圓環(huán)（torus）162 旋轉(zhuǎn)體（solid of revolution）164 線性拉伸體（solid of linear extrusion）168 橢圓體（ellipsoid）通過使用如下的元素，csg體素合并為更復(fù)雜的csg實體：180 布爾樹（boolean tree）182 選擇部件（selected component）184 實體裝配（solid assembly）430 實體實例（solid instance）iges中的構(gòu)造實體幾何csg元素用來支持廣泛使用的實體模型表示方法之一csg。csg元素類型可以分為兩類：幾何的和結(jié)構(gòu)的。幾何的csg類型元素指體素元素，包括了從塊到橢圓體的體素，一個體素模型的信息包括定義體素形狀的尺寸，定義體素局部坐標(biāo)系的點和向量坐標(biāo)和一個任選的指向確定體素位置的變換矩陣的索引項指針。對于旋轉(zhuǎn)體和線性拉伸體元素，其形狀定義通過平面曲線間接地定義。結(jié)構(gòu)的csg類型元素有布爾樹、實體實例和實體裝配元素。3 b-rep實體元素邊界表示b-rep實體模型元素包括拓?fù)湓丶⑶嬖丶颓€元素集。拓?fù)湓丶缦拢?86 流形b-rep實體（manifold solid b-rep object）502 頂點（vertex）504 邊（edge）508 環(huán)（loop）510 面（face）514 殼（shell）用于構(gòu)造b-rep實體模型的曲面元素如下：114 參數(shù)樣條曲面（parametric spline surface）118 直紋面（ruled surface）120 旋轉(zhuǎn)面（surface of revolution）122 列表柱面（tabulated cylinder）128 有理b樣條曲面（rational b-spline surface）140 等距曲面（offset surface）190 平曲面（plane surface）192 正圓柱面（right circular cylindrical surface）194 正圓錐面（right circular conical surface）196 球面（spherical surface）198 圓環(huán)面（toroidal surface）用于構(gòu)造b-rep實體模型的曲線元素如下：100 圓?。╟ircular arc）102 組合曲線（composite curve）104 二次曲線（conic arc）106/11 2d 路徑（2d path）106/12 3d 路徑（3d path）106/63 平面封閉曲線（closed planar curve）110 直線（line）112 參數(shù)樣條曲線（parametric spline curve）126 有理b樣條曲線（rational b-spline curve）130 等距曲線（offset curve） 4 標(biāo)注圖形元素iges標(biāo)準(zhǔn)中定義的標(biāo)注圖形元素包括：106 數(shù)據(jù)集（copious data）202 角度尺寸標(biāo)注（angular dimension）204 曲線尺寸標(biāo)注（curve dimension）206 直徑尺寸標(biāo)注（diameter dimension）208 標(biāo)識注解（flag note）210 一般標(biāo)注（general label）212 一般注解（general note）213 新一般注解（new general note）214 箭頭標(biāo)注（leader或arrow）216 直線尺寸標(biāo)注（linear dimension）218 坐標(biāo)尺寸標(biāo)注（coordinate dimension）220 點尺寸標(biāo)注（point dimension）222 半徑尺寸標(biāo)注（radius dimension）228 一般符號（general symbol）230 剖面區(qū)域（sectioned area）許多標(biāo)注元素是用其它元素來構(gòu)造。例如，尺寸元素由0、1或2個指向參考線元素的指針，0、1或2個指向箭頭元素的指針和一個指向一般注解元素的指針。5 結(jié)構(gòu)元素iges中結(jié)構(gòu)元素包括：0 空元素（null）132 連接點（connect point）134 有限元結(jié)點（node）136 有限元元素（finite element）138 結(jié)點的位移或旋轉(zhuǎn)（nodal displacement and rotation）146 結(jié)點值（nodal results）148 元素值（element results）302 相關(guān)性定義（associatively definition）304 線型定義（line font definition）308 子圖定義（subfigure definition）310 字體定義（text font definition）312 文本顯示方式（text display template）314 顏色定義（color definition）316 單位數(shù)據(jù)（units data）320 網(wǎng)絡(luò)子圖定義（network subfigure definition）322 屬性表定義（attribute table definition）402 相關(guān)性實例（associatively instance）404 圖紙（drawing）406 特性（property）408 單子圖實例（singular subfigure instance）410 視圖（view）412 方陣子圖實例（rectangular array subfigure instance）414 圓周陣子圖實例（circular array subfigure instance）416 外部基準(zhǔn)（external reference）418 結(jié)點加載和約束（nodal load and constraint）420 網(wǎng)絡(luò)子圖實例（network s