前几天有个美女问我stl文件怎么处理,很尴尬我也处理不了,为了避免再次发生这种情况,所以我做了这个小软件。其下载链接将在文末给出。源码我已经上传GitHub,需要的可自取:https://github.com/TonywithZhang/ScriptAppTL
因为是电脑软件,所以使用的是.net c# 编写,ide是秒天秒地秒空气的visual studio。
下面分几步说一下思路和代码过程:
stl的文件格式是很容易就能找到的,比如说直接问度娘:
可以发现其实stl的文件格式是非常非常简单的,它是分成两种形式,第一种是ASCII编码,用人能看懂的格式描述每个面片的三个顶点和法向量;第二种是二进制形式,用一种特定的排布形式记录每个面片的信息,下面我找了两个stl文件,分别代表这两种格式,打开看一下:
上面这个是ASCII编码格式的stl,上图可以看到,这种编码的stl文件,可以直接用记事本打开,facet normal后面的三个数字代表法向量的三个分量,紧挨着的三个vertex行,后面的三个浮点数代表面片三个顶点的坐标。
上图中这个stl文件是二进制的格式,所以用记事本打开肯定是一篇乱码。这个时候,就要用hexEditor打开:
通过度娘的介绍,结合上图,可以看到,前五行为相同的20,这里的20是十六进制的编码,相当于十进制的2*16=32,熟悉ASCII编码的就会明白,32代表着空格键,而前五行的字节数量,正好是5*16=80,因为二进制stl的前面80字符只是描述性信息,并不记录数据,而且这个文件里面的前面80字节的描述性信息都是空格,也就是说这个文件没有描述性的信息。
接下来的32位编码,也就是4个字节,代表这个文件包含了多少个面片,从上面的图中可以看到,这四个字节是c2 11,因为x86采用的是小端存储,所以这个数字读取出来应该是11c2,换算成十进制就是16*16*16 + 16*16 + 12*16 + 2 = 4546,代表这个文件中描述了4546个面片,然后接下来的每50个字节描述一个面片,由先到后的顺序是,法向量,第一个点,第二个点,第三个点,最后是2字节的描述信息。
stp文件的格式本质上也是一个ASCII格式的文件,比如现在随意用记事本打开一个stp文件:
、
可以看到stp文件的格式是前面一些描述信息,后面紧跟着一些类似编程语言的数据信息。stp文件中的这种语言角EXPRESS语言,是专门用于描述模型信息的一种描述语言,具体的规则很复杂,这里不多说。
既然stl无论哪种格式都是描述的面片信息,那么这个时候我可以重新根据面片的信息从新构造片体(sheet body),然后再将创建出来的所有片体转换为一个stp,下面用两种方法实现:
NX二次开发其实是很头疼的事情,最大的麻烦就是license问题,因为我没有正版licence,所以这里只讲代码,不做演示。
首先创建一个.net c#的二次开发项目(环境配置我就不讲了):
然后在代码文件里引用UGOPEN的命名空间:
using NXOpen;
using NXOpen.Facet;
using NXOpen.Features;
using NXOpen.UF;
自动创建的几个全局变量:
// class members
private static Session theSession;
private static UFSession theUfSession;
public static Program theProgram;
public static bool isDisposeCalled;
首先创建一个新的c#类,用于封装面片的信息:
public class SingleFace
{
private Vector3D _normal;//法向量对象
private Point3D _point1;//第一个点
private Point3D _point2;//第二个点
private Point3D _point3;//第三个点
public Vector3D Normal
{
get
{
return _normal;
}
set
{
_normal = value;
}
}
public Point3D Point1
{
get
{
return _point1;
}
set
{
_point1 = value;
}
}
public Point3D Point2
{
get
{
return _point2;
}
set
{
_point2 = value;
}
}
public Point3D Point3
{
get
{
return _point3;
}
set
{
_point3 = value;
}
}
public SingleFace()
{
}
public SingleFace(Vector3D vector3)
{
_normal = vector3;
}
public SingleFace(Vector3D vector3,Point3D point1,Point3D point2,Point3D point3)
{
_normal = vector3;
_point3 = point3;
_point1 = point1;
_point2 = point2;
}
public SingleFace(float vectorX,float vectorY,float vectorZ,float point1X,float point1Y,float point1Z,float point2X,float point2Y,float point2Z,float point3X,float point3Y,float point3Z)
{
_normal = new Vector3D(vectorX, vectorY, vectorZ);
_point1 = new Point3D(point1X, point1Y, point1Z);
_point2 = new Point3D(point2X, point2Y, point2Z);
_point3 = new Point3D(point3X, point3Y, point3Z);
}
}
在上面的SIngleFace类里面,可以发现Vector3D和Point3D的构造函数除了名字以外都是一样的,因为三维里面的向量和点都用三个坐标来表示。
在程序的构造函数里面,初始化这些nx进程的变量:
try
{
theSession = Session.GetSession();
theUfSession = UFSession.GetUFSession();
isDisposeCalled = false;
}
catch (NXOpen.NXException ex)
{
Console.WriteLine(ex.StackTrace);
// ---- Enter your exception handling code here -----
// UI.GetUI().NXMessageBox.Show("Message", NXMessageBox.DialogType.Error, ex.Message);
}
然后就是弹窗,选择一个stl文件,然后解析:
var dialog = new OpenFileDialog()
{
Title = "请选择一个stl文件",
CheckFileExists = true,
CheckPathExists = true,
Filter = "STL (*.stl)|*.stl",
InitialDirectory = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.MyDocuments)
};
如果用户选择了一个stl文件,则先进行判断属于哪种格式,然后在根据不同的格式进行数据的提取:
if(dialog.ShowDialog() == true)
{
fileName = dialog.FileName;
stpFileName = STPName.Text;
string allText = File.ReadAllText(fileName);
FileStream fs = new FileStream(fileName, FileMode.Open);
BinaryReader br = new BinaryReader(fs);
br.ReadBytes(80);
if(allText.Trim().StartsWith("solid"))
{
br.Close();
fs.Close();
readACSIIFile(fileName);
}else
{
Console.WriteLine("正在读取二进制文件");
readBinaryFile(br);
}
}
如果是ASCII编码的stl文件,则根据最基础的string字符串操作来转换:
void readACSIIFile(string filePath)
{
var lines = File.ReadAllLines(filePath);
Vector3D normal = new Vector3D();
Point3D point1 = new Point3D();
Point3D point2 = new Point3D();
Point3D point3 = new Point3D();
int pointIndex = 1;
foreach (var line in lines)
{
line.Trim();
if (line.StartsWith("facet"))
{
var words = line.Split(' ');
int length = words.Length;
normal.X = Convert.ToSingle(words[length - 3]);
normal.Y = Convert.ToSingle(words[length - 2]);
normal.Z = Convert.ToSingle(words[length - 1]);
}else if (line.StartsWith("vertex"))
{
switch (pointIndex)
{
case 1:
point1 = createPoint(line);
pointIndex++;
break;
case 2:
point2 = createPoint(line);
pointIndex++;
break;
case 3:
point3 = createPoint(line);
pointIndex = 1;
faceData.Add(new SingleFace(normal, point1, point2, point3));
break;
default:
break;
}
}
}
}
private Point3D createPoint(string line)
{
Point3D point = new Point3D();
var words = line.Split(' ');
point.X = Convert.ToSingle(words[1]);
point.Y = Convert.ToSingle(words[2]);
point.Z = Convert.ToSingle(words[3]);
return point;
}
如果是二进制的stl文件,则用BinaryReader来提取信息:
private void readBinaryFile(BinaryReader br)
{
Int32 numberOfFace = br.ReadInt32();
property.Text = $"stl文件中的片体数量为:{numberOfFace.ToString()}";
for (int i = 0; i < numberOfFace; i++)
{
faceData.Add(new SingleFace(br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle(),
br.ReadSingle()));
br.ReadInt16();
}
}
(挺惭愧的,明明是c#和,代码风格还是习惯用java的风格)
到此为止,所有的面片信息就都提取出来了,下面就是构建三角面片的过程,要用到UG OPEN的api了,这里我创建面片的方法,使用的是BoundedPlane(有界平面)命令,这个命令可以根据一个线框即封闭的多条曲线来创建片体:
foreach(var face in faceData){
//将线条构造出来
Point3d point1 = new Point3d(face.point1.X,face.point1.Y,face.point1.Z);
Point3d point2 = new Point3d(face.point2.X,face.point2.Y,face.point2.Z);
Point3d point3 = new Point3d(face.point3.X,face.point3.Y,face.point3.Z);
//创建封闭的直线
Line line1 = workPart.Curves.CreateLine(point1, point2);
Line line2 = workPart.Curves.CreateLine(point1, point3);
Line line3 = workPart.Curves.CreateLine(point2, point3);
//用builder模式来创建BoundedPlane
NXOpen.Features.BoundedPlane nullNXOpen_Features_BoundedPlane = null;
var boundedPlaneBuilder1 = workPart.Features.CreateBoundedPlaneBuilder(nullNXOpen_Features_BoundedPlane);
//设置创建BoundedPlane的方式
boundedPlaneBuilder1.BoundingCurves.SetAllowedEntityTypes(NXOpen.Section.AllowTypes.OnlyCurves);
NXOpen.Features.Feature[] features1 = new NXOpen.Features.Feature[1];
//创建封闭线框
NXOpen.Features.AssociativeLine associativeLine1 = (NXOpen.Features.AssociativeLine)nXObject4;
features1[0] = associativeLine1;
NXOpen.Curve nullNXOpen_Curve = null;
NXOpen.CurveFeatureChainRule curveFeatureChainRule1;
//创建线条规则
curveFeatureChainRule1 = workPart.ScRuleFactory.CreateRuleCurveFeatureChain(features1, line1, nullNXOpen_Curve, false, 0.001);
NXOpen.Features.Feature[] features2 = new NXOpen.Features.Feature[1];
NXOpen.Features.AssociativeLine associativeLine2 = (NXOpen.Features.AssociativeLine)nXObject2;
features2[0] = associativeLine2;
NXOpen.CurveFeatureChainRule curveFeatureChainRule2;
curveFeatureChainRule2 = workPart.ScRuleFactory.CreateRuleCurveFeatureChain(features2, line2, nullNXOpen_Curve, false, 0.001);
NXOpen.Features.Feature[] features3 = new NXOpen.Features.Feature[1];
NXOpen.Features.AssociativeLine associativeLine3 = (NXOpen.Features.AssociativeLine)nXObject3;
features3[0] = associativeLine3;
NXOpen.CurveFeatureChainRule curveFeatureChainRule3;
curveFeatureChainRule3 = workPart.ScRuleFactory.CreateRuleCurveFeatureChain(features3, line3, nullNXOpen_Curve, false, 0.001);
boundedPlaneBuilder1.BoundingCurves.AllowSelfIntersection(true);
NXOpen.SelectionIntentRule[] rules1 = new NXOpen.SelectionIntentRule[3];
rules1[0] = curveFeatureChainRule1;
rules1[1] = curveFeatureChainRule2;
rules1[2] = curveFeatureChainRule3;
NXOpen.NXObject nullNXOpen_NXObject = null;
//创建辅助点
NXOpen.Point3d helpPoint1 = new NXOpen.Point3d(-1.8318679906315083e-15, 0.71575082772261678, 0.28424917227737351);
//将封闭线框作为参数传进Builder
boundedPlaneBuilder1.BoundingCurves.AddToSection(rules1, line1, nullNXOpen_NXObject, nullNXOpen_NXObject, helpPoint1, NXOpen.Section.Mode.Create, false);
//创建BoundedPlane
NXOpen.NXObject nXObject5;
nXObject5 = boundedPlaneBuilder1.Commit();
//将创建出来的内容显示出来
NXOpen.DisplayModification displayModification1;
displayModification1 = theSession.DisplayManager.NewDisplayModification();
displayModification1.ApplyToAllFaces = false;
displayModification1.SetNewGrid(0, 0);
displayModification1.PoleDisplayState = false;
displayModification1.KnotDisplayState = false;
NXOpen.DisplayableObject[] objects2 = new NXOpen.DisplayableObject[1];
NXOpen.Features.BoundedPlane boundedPlane1 = (NXOpen.Features.BoundedPlane)nXObject5;
NXOpen.Face face1 = (NXOpen.Face)boundedPlane1.FindObject("FACE 10001 {(0.503,0.2485,0.2485) BOUNDED_PLANE(2742)}");
objects2[0] = face1;
displayModification1.Apply(objects2);
face1.Color = 32767;
boundedPlaneBuilder1.Destroy();
}
上面这一段代码比较长,我在必要的地方都加了注释,可以看到最后一步是将创建出来的内容显示出来,并没有导出成stp格式文件,这是因为这是一个UG OPEN的项目,到这里,已经将所有的面片信息以片体的形式呈现在NX的界面里面,这个时候接下来直接用NX的导出到STP命令来执行下一步的导出即可。
这里面,我选用的CASCAD库为anycad,当然也可以选择Freecad等等其他的非常强大的开源cad库。
下载sdk,搭建开发环境,略过不谈,这里我创建的是一个WPF程序,界面很简单:
(左上角的程序图标是我的全网统一的头像)
使用也是非常简单,不需要管理员模式,直接点开应用就能使用,可以选择导出格式是stp或者igs。因为如果要导出到c盘需要进入核心态,也就是要管理员权限,所以这里为了避开管理员权限,导出是默认到d盘根目录的。
因为解析stl数据的工作是跟上面的UGOPEN是一样的,所以这里略过不写,只写anycad构造片体和导出到stp的代码:
//创建一个拓扑图形的数组,用于存放生成的所有面片
TopoShapeGroup group = new TopoShapeGroup();
//用三个点来生成一个片体
foreach(var face in faceData){
var sheetBody = GlobalInstance.BrepTool.makeFaceFromPoints(face.point1,face.point2,face.point3);
group.add(sheetBody);
}
//然后将所有片体转化成一个壳体
var shell = GlobalInstance.BrepTool.makeShell(group);
//然后将数据导出成stp
GlobalInstance.BrepTool.saveFile(shell,new Path($"d:\\{fileName.Text}.stp"));
最后是测试了,现在随便找一个零件,用freecad打开它是这样子的:
将它导出为stl文件:
用freecad打开,是这样的:
无法编辑,无法选中,然后用编译好的程序选中这个stl文件:
会显示正在转换,右上显示了这个stl中的面片数量,过了几分钟,转换完成:
然后用freecad打开:
可以发现所有面片都是可选中,可编辑的,用缝合命令,就可以缝合成一个完整的实体。
因为stl文件是损失了很多细节的实体或片体,所以转换出来的stp或者igs并不能完全还原原本实体或者片体的细节。
当然也可以用这个软件导出成igs(面片比较大的时候,比较推荐igs),这里不做演示了。
最后是下载链接:下载链接
提取码45x4。
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