近年來的計算機軟硬件紛紛朝向3D的應用方向發(fā)展, 目前兼容性最高的OpenGL繪圖函式庫規(guī)格也因此不斷更新,以往程序開發(fā)者為了應用最新的技術,需要不斷修改程序代碼,如果使用Open Inventor的各類對象來開發(fā)軟件,將可直接享受到這些繪圖加速的技術,因為Open Inventor是以OpenGL為基礎來開發(fā)的,而且Open Inventor未來的版本也會支持更新的繪圖技術,如此以往開發(fā)的程序代碼也將能跟上繪圖技術的發(fā)展。

    Open Inventor經(jīng)過TGS數(shù)年來的發(fā)展, 在3D Visualization領域上已經(jīng)成為領導的先驅(qū), 開發(fā)者可以使用各類功能強大的對象, 且透過重復使用這些對象將能快速發(fā)展繪圖應用軟件, 增加軟件的開發(fā)效率, 如此可以節(jié)省許多開發(fā)的時間, 使得軟件提早進入市場, 并使得繪圖效率能夠得到最佳化的保證Open Inventor目前已成為世界上被廣泛使用的對象導向繪圖軟件開發(fā)接口, 其提供輸入增強工具Data Converters以使其3D對象圖形庫更為豐富。Data Converters可以將CADCAM數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)成IV數(shù)據(jù)格式。這些功能的執(zhí)行允許Open Inventor的開發(fā)人員任意添加現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)模型。但是Open Inventor只能輸出自身生成的IV數(shù)據(jù)格式, 不支持其它數(shù)據(jù)格式的輸出, 這就使得其與現(xiàn)有的其它CADCAM軟件的交流出現(xiàn)困難, 為此我們設計一種方法使IV數(shù)據(jù)格式可以與其它數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換。 本文以IV數(shù)據(jù)格式向STL數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為例, 提出一種將IV數(shù)據(jù)格式向其它數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換的方法。

    1 IV數(shù)據(jù)格式
    IV數(shù)據(jù)格式是Open Inventor自身特有的模型數(shù)據(jù)格式, 每當對一個node、path或path list執(zhí)行一個寫操作時, 輸出數(shù)據(jù)就以這種格式寫出。 可以將這種格式的數(shù)據(jù)讀入Inventor scene數(shù)據(jù)庫。 這種數(shù)據(jù)格式也可以用來轉(zhuǎn)換3維模型, 并在過程之間交換數(shù)據(jù)。

    IV數(shù)據(jù)格式是通過三維模型表面的三角網(wǎng)格化獲得的。Open Inventor的數(shù)據(jù)格式有,2種形式:ASC碼形式和二進制形式。 二進制形式的數(shù)據(jù)格式容量較小但不易閱讀理解,ASC碼形式的數(shù)據(jù)格式便于閱讀分析, 通常Open Inventor默認保存為ASC碼形式。ASC碼格式的IV數(shù)據(jù)格式主要由文件頭部、節(jié)點（域）信息、域關系、引擎數(shù)據(jù)、全局變量等部分構成, 其中文件頭部用來說明數(shù)據(jù)格式的類型和版本信息, 其它部分為IV數(shù)據(jù)格式的內(nèi)部節(jié)點信息說明。以下為IV數(shù)據(jù)格式ASC碼形式的示例：
#Inventor V2.1 ascii
Separator{
Separator{
Translation{translation 050}
Cone{}
}
Annotation{
LightModel{model BASE_COLOR}
Drawstyle{style LINES}
Cube{}
}
}

    2 STL數(shù)據(jù)格式
    STL格式是目前快速成型系統(tǒng)中最常見的一種數(shù)據(jù)格式。STL數(shù)據(jù)格式是通過對CAD模型或曲面模型進行表面三角網(wǎng)格劃分而得到的，就是用一種全由小三角形面片構成的多面體去近似還原CAD模型，所以三角形面片的個數(shù)與該模型的近似程度密切相關。三角形面片數(shù)量越多，近似程度越好，精度越高。三角形面片數(shù)越少，則近似程度越差。 用同一CAD模型生成，精度不同的STL文件，精度高者可能要包含多達上萬個三角形面片，文件達數(shù)兆，而精度低者可能只用幾百個三角形面片，面片多少對后續(xù)處理的時間和難度影響很大。

    STL數(shù)據(jù)格式是若干空間小三角形面片的集合，每個三角形面片用三角形的3個頂點和指向模型外部的三角形面片的法向矢量組成。STL數(shù)據(jù)格式有2種形式，一種是ASC形式，另一種是二進制形式。 二進制的數(shù)據(jù)格式要小得多，大約是ASC格式的1/6，但ASC格式的數(shù)據(jù)格式可以閱讀并能進行直觀檢查。本文討論STL數(shù)據(jù)格式的ASC形式。

    ASC數(shù)據(jù)格式的第一行為說明行，記錄STL數(shù)據(jù)格式的文件名，從第二行開始記錄三角形面片，首先記錄三角形面片的法向量，然后記錄環(huán)，依次給出3個頂點的坐標，3個頂點的順序與該三角形面片法向量符合“右手法則”。這樣一個三角形面片的信息記錄完畢，開始記錄下一個三角形面片，直到將整個模型的全部三角形面片記錄完畢。 圖1是ASC碼輸出形式的示例。

圖1 STL數(shù)據(jù)格式的ASC形式（片斷）

#p#分頁標題#e#3 IV格式向STL格式轉(zhuǎn)換
    3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的可行性分析
    IV數(shù)據(jù)格式和STL數(shù)據(jù)格式都是通過三維模型表面的三角網(wǎng)格化獲得的，都是若干空間小三角形面片的集合。 也就是說，不論其具體形式如何，其數(shù)據(jù)格式本質(zhì)上都是記錄物體表面提取后的三角形網(wǎng)格。 因此我們考慮通過對IV數(shù)據(jù)格式進行三角網(wǎng)格信息讀取來得到STL數(shù)據(jù)格式所需的信息，得到STL數(shù)據(jù)格式。

    3.2 IV數(shù)據(jù)格式的信息讀取
    從IV數(shù)據(jù)格式中讀取對物體表面進行三角化后所生成的三角形網(wǎng)格的頂點座標、法向矢量、頂點序列、法向序列等信息，將信息存入臨時存儲區(qū)。 其實現(xiàn)程序流程圖如圖2所示。

    3.3 STL數(shù)據(jù)格式的輸出
    將STL數(shù)據(jù)格式所需的頂點坐標、法向矢量、頂點序列等信息從臨時存儲區(qū)中讀取，以STL數(shù)據(jù)格式輸出。其程序流程圖如圖3所示。

4 試驗結果
    本文所介紹的IV數(shù)據(jù)格式向STL數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的方法已經(jīng)完成了程序?qū)崿F(xiàn)，并應用在虛擬油泥造型系統(tǒng)中，取得了預想的效果。

圖4 某車型IV數(shù)據(jù)格式在Inventor軟件中的顯示效果

 

圖5 該車型IV數(shù)據(jù)格式

    圖4為某車型IV數(shù)據(jù)格式在Inventor軟件中的顯示效果，圖5為該車型IV數(shù)據(jù)格式，通過本文所介紹的方法轉(zhuǎn)換后輸出的STL數(shù)據(jù)格式在UG軟件中的顯示效果。由此可見，本方法可以實現(xiàn)IV數(shù)據(jù)格式向STL數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換且無誤差和數(shù)據(jù)損失，是一種理想的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。

    5 結論
    本文以IV數(shù)據(jù)格式向STL數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為例介紹了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，此方法通過讀取IV數(shù)據(jù)格式中STL數(shù)據(jù)格式所需的信息完成2種格式的轉(zhuǎn)換，此方法不產(chǎn)生誤差且無數(shù)據(jù)損失，是一種理想的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。 此方法可以推廣到IV數(shù)據(jù)格式與其它數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換中，使得Open Inventor的數(shù)據(jù)輸出接口更加豐富，更好地與其它CAD/CAM軟件進行數(shù)據(jù)交流。