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文章目录
- DWG 与 DXF 格式
- DXF 文件结构详解
- DXF 文件组成
- DXF 文件典型结构
- DXF 解析核心概念
- Group Code
- Entity
- Block & Insert
- Layer
- Style
- 工具与库
- DXF 解析库
- CAD软件
- 注意事项
- Demo
- 参考
在 CAD（计算机辅助设计）领域，AutoCAD 是最广泛使用的软件之一，其默认的文件格式包括 DWG 和 DXF。接下来将学习这两种格式的基本结构、特点以及相关的解析库，（网上相关的资料还是有些少，本文是一个非专业的角度进行学习总结的，并提供了一个python ezdxf解析的demo，帮助更好理解处理这些文件）
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DWG 与 DXF 格式
DWG 是 AutoCAD 的原生二进制文件格式。它包含了图形对象（如线段、圆弧、文本等，也是我们重点解析的对象）、图层信息、颜色、线型等丰富的 CAD 数据。是专有的二进制格式，因此需要特定的库或工具来解析和编辑。
DXF（Drawing Exchange Format）是一种基于 ASCII 文本的开放数据交换格式。用于在不同 CAD 软件之间进行数据交换，支持跨平台共享。
相较于 DWG，DXF 文件更容易被第三方工具读取和解析，但可能会存在一定的信息丢失。
DWG 到 DXF：可以通过 AutoCAD 或其他工具将 DWG 文件转换为 DXF 文件。
信息损失：尽管 DXF 支持多种 CAD 数据，但由于其通用性，某些复杂的 DWG 特性可能无法完整保留。
相关的转换方式有
- 使用各种CAD 软件转换 将dwg 转换成 dxf
- ODK SDK 一个国外的解析SDK 收费，提供试用
- ODK Commadline tool 提供的一个工具，免费
- 一些可以支持读取dwg 然后转换到 dxf 的库 LibreDWG
- …
DXF 文件结构详解
AutoCAD官方 dxf 格式文档 https://documentation.help/AutoCAD-DXF-zh/WSfacf1429558a55de185c428100849a0ab7-5f35.htm
下图来自其他博客整理
DXF 文件采用文本格式，以 组码（Group Code） 和 值（Value） 的形式组织数据。每个组码代表一个特定的属性或实体类型，而对应的值则是该属性的具体内容。
DXF 文件组成
- HEADER
- 包含绘图的基本信息，例如：
- 绘图范围（Limits）
- 当前视图模式
- 字体大小等
- 这些信息通常以
$开头定义，例如$EXTMIN和$EXTMAX表示绘图的最小和最大坐标。
- CLASSES
- 描述自定义类的定义，主要用于扩展功能。
- TABLES
- 包含各种表格，例如：
- 图层（Layer）
- 线型（Linetype）
- 字体样式（Text Style）
- 视口（Viewport）
- BLOCKS
- 定义可复用的图形块（Block），例如常见的符号或组件。
- 块可以包含多个实体，并通过插入点（Insert Point）进行引用。
- ENTITIES
- 存储所有图形实体（Entity），例如：
- LINE（直线）
- POLYLINE（多段线）
- CIRCLE（圆）
- ARC（圆弧）
- TEXT（单行文本）
- MTEXT（多行文本）
- 每个实体都有自己的属性，例如坐标、颜色、线型等。
- OBJECTS
- 存储非图形对象，例如字典（Dictionary）或布局（Layout）。
- THUMBNAILIMAGE
- 包含文件的缩略图预览。
DXF 文件典型结构
0
SECTION
2
HEADER
9
$EXTMIN
10
0.0
20
0.0
9
$EXTMAX
10
100.0
20
100.0
0
ENDSEC
上述dxf文件内容片段展示了 HEADER 部分的结构，其中 0 SECTION 表示开始一个新节，2 HEADER 表示 HEADER 节的名称，后续的 9 $EXTMIN 和 10 0.0 表示具体的变量及其值。
一份常规的dxf 文件行数在 几十万级别
DXF 解析核心概念
Group Code
可以理解为就是 类型
DXF 文件中的每定义一个类型都是 组码作为一行 然后下面展开 具体的内容
- 组码表示字段的含义，例如：
10,20,30：分别表示 X、Y、Z 坐标。11,21,31：表示第二个点的 X、Y、Z 坐标。
- 不同的组码对应不同的实体属性，解析时需要根据组码提取相关信息。
Entity
Entity 实体是 DXF 文件中最基本的图形元素，每种实体都有自己的结构。例如
LINE：线，包含起点和终点的坐标。
POLYLINE：多段线，包含一系列顶点和闭合标志。
TEXT：文本，包含位置、高度、旋转角度和文本内容。
MTEXT: 多行文本
CIRCLE: 圆
ARC：弧
ELLIPSE：椭圆
以及其他
一种在 dxf文件中常见的 实体名称表示
AcDbEntity
AcDbPolyline AcDbLine AcDbText AcDbTrace
Block & Insert
Block 块：用于将一组实体打包成可复用的对象。
Insert 引用：通过插入点引用已定义的块，从而在不同位置重复使用。
Layer
layer 层
一份图纸可能是多层layer堆叠，可以将不同的结构分布在不同的层上，比如签名，或者那种重复的边框 就可以在单独的层上进行定义，
也算是一种分离解耦
Style
样式描述了实体的外观，例如颜色、线型、字体等。在解析过程中，样式的处理对于还原图形的视觉效果至关重要。
工具与库
DXF 解析库
| 库/工具 | 语言 | 介绍 |
|---|---|---|
| ezdxf | python | 一个功能强大的 Python 库，支持 DXF 文件的读写和解析。 提供了简洁的 API 接口，适合快速开发。 |
| libdxfrw | cpp | 由 LibreCAD 项目作者开发，支持 DXF 文件的解析和导出。 可用于构建高性能的 CAD 工具。 |
| dxflib | cpp | 由 QCAD 项目提供，专注于 DXF 文件的解析。 |
| dxf-parser | js | 用于解析 DXF 文件并将其转换为 JSON 格式，便于前端处理。 |
| dxfReader | 提供简单的 DXF 解析功能，适合初学者学习和使用。 | |
| dxf-json | 将 DXF 文件转换为 JSON 格式，方便与其他系统集成。 |
CAD软件
-
AutoCAD
-
LibreCAD - Free Open Source 2D CAD 开源的 2D CAD 软件，支持 DWG 和 DXF 文件的编辑
-
QCAD - QCAD: 2D CAD 开源的 2D CAD 软件，支持 DWG 和 DXF 文件的编辑。 提供了丰富的功能，适合初学者和专业用户。
-
BRL-CAD: Open Source Solid Modeling 开源的 3D CAD 软件，支持 DWG 文件的解析和编辑。 适用于需要处理复杂三维模型的场景。
-
。。。
注意事项
在解析时需要注意CAD坐标系与绘制坐标系的转换，确保图形正确显示。
不同的解析库对 DXF 字段的支持可能存在差异，建议查阅官方文档以获取准确的信息。
对于大型 DXF 文件，解析速度可能会成为瓶颈。可以通过优化算法或使用多线程技术提高解析效率。
Demo
最近实现的一个基于python ezdxf包解析dxf的demo，还不完善，欢迎交流学习
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import matplotlib.pyplot as plt
import ezdxf
from ezdxf.math import Matrix44, Vec3
from ezdxf.blkrefs import BlockReferenceCounterimport math
import numpy as np
from matplotlib.patches import Ellipse, Circle
plt.rcParams["font.sans-serif"]=["SimHei"] #设置字体
plt.rcParams["axes.unicode_minus"]=False #该语句解决图像中的“-”负号的乱码问题''' layers 22 '''layer_set = set()def circle_array(xc,yc,r,start,end):#根据圆心、半径、起始角度、结束角度，生成圆弧的数据点phi1 = start*np.pi/180.0phi2 = end*np.pi/180.0dphi = (phi2-phi1)/np.ceil(200*np.pi*r*(phi2-phi1)) #根据圆弧周长设置等间距#array = np.arange(phi1, phi2+dphi, dphi) #生成双闭合区间(Python默认为左闭右开)#当dphi为无限小数时，上述方法可能由于小数精度问题，导致array多一个元素，将代码优化为下面两行array = np.arange(phi1, phi2, dphi)# array = np.append(array,array[-1]+dphi)#array在结尾等距增加一个元素return xc + r*np.cos(array),yc + r*np.sin(array)def parse_dxf_and_plot(file_path,target_layer=None):doc = ezdxf.readfile(file_path)counter = BlockReferenceCounter(doc)count = counter.by_name("'A$C15069b24")print("A$C15069b24 use ",count ," times")msp = doc.modelspace()print("find ",len(doc.blocks)," blocks")print("find ",len(doc.block_records)," block_records")# 存储不同类型的几何数据lines = []polylines = []points = []circles = []arcs = []ellipses = []splines = []texts = []mtexts = []def process_entity(entity, transform=Matrix44(),layer=None):if entity.dxf.layer:layer_set.add(entity.dxf.layer)# print(entity)if layer is not None and entity.dxf.layer != layer:returnif entity.dxftype() == 'BLOCK':print(entity.name)elif entity.dxftype() == 'LINE':start = transform.transform(entity.dxf.start)end = transform.transform(entity.dxf.end)lines.append((start, end))elif entity.dxftype() == 'LWPOLYLINE':polyline = [transform.transform((p[0],p[1],0)) for p in entity.get_points()]polylines.append(polyline)elif entity.dxftype() == 'CIRCLE':center = transform.transform(entity.dxf.center)radius = entity.dxf.radiuscircles.append((center, radius))elif entity.dxftype() == 'ARC':center = transform.transform(entity.dxf.center)radius = entity.dxf.radiusstart_angle = math.radians(entity.dxf.start_angle)end_angle = math.radians(entity.dxf.end_angle)arcs.append((center, radius, start_angle, end_angle))elif entity.dxftype() == 'ELLIPSE':center = transform.transform(entity.dxf.center)major_axis_vec = Vec3(entity.dxf.major_axis)# 正确变换方向向量（仅旋转和缩放，无平移）transformed_major_axis = transform.transform_direction(major_axis_vec)# 计算长轴长度和旋转角度major_len = transformed_major_axis.magnitudeangle_rad = math.atan2(transformed_major_axis.y, transformed_major_axis.x)rotation_deg = math.degrees(angle_rad)ratio = entity.dxf.ratioellipses.append((center, major_len, ratio, rotation_deg))elif entity.dxftype() == 'SPLINE':control_points = [transform.transform(p) for p in entity.control_points]fit_points = [transform.transform(p) for p in entity.fit_points]splines.append((control_points, fit_points))# elif entity.dxftype() == 'POINT':# location = transform.transform(entity.dxf.location)# points.append(location)elif entity.dxftype() == 'TEXT':text = entity.dxf.textinsert = entity.dxf.insertheight = entity.dxf.heightrotation = math.radians(entity.dxf.rotation) # 转换为弧度# 应用变换矩阵transformed_insert = transform.transform(insert)# 保存到texts列表texts.append((text,transformed_insert,height,rotation,entity.dxf.halign # 水平对齐方式))elif entity.dxftype() == 'MTEXT':insert = transform.transform(entity.dxf.insert)mtext = entity.textrotation = math.radians(entity.dxf.rotation)mtexts.append((insert, mtext, rotation))elif entity.dxftype() == 'INSERT':block_name = entity.dxf.nameblock_def = doc.blocks.get(block_name)if block_def:insert = entity.dxf.insertx_scale = entity.dxf.xscaley_scale = entity.dxf.yscalez_scale = entity.dxf.zscalerotation = math.radians(entity.dxf.rotation)translate = Matrix44.translate(*insert)scale = Matrix44.scale(x_scale, y_scale, z_scale)rotate = Matrix44.z_rotate(rotation)new_transform = translate * rotate * scale * transformfor sub_entity in block_def:process_entity(sub_entity, new_transform)for entity in msp:process_entity(entity,layer=target_layer)print("parse result")print(f"find {len(lines)} lines")print(f"find {len(polylines)} polylines")print(f"find {len(circles)} circles")print(f"find {len(arcs)} arcs")print(f"find {len(ellipses)} ellipses")print(f"find {len(splines)} splines")print(f"find {len(texts)} texts")print(f"find {len(mtexts)} mtexts")# 计算绘图范围# all_coords = []# for line in lines:# all_coords.extend([line[0][:2], line[1][:2]])# for polyline in polylines:# all_coords.extend([p[:2] for p in polyline])# for point in points:# all_coords.append(point[:2])# for circle in circles:# all_coords.append(circle[0][:2])# for arc in arcs:# all_coords.append(arc[0][:2])# for ellipse in ellipses:# all_coords.append(ellipse[0][:2])# for spline in splines:# all_coords.extend([p[:2] for p in spline[0] + spline[1]])# if not all_coords:# return# coords = np.array(all_coords)# x_min, y_min = coords.min(axis=0)# x_max, y_max = coords.max(axis=0)# padding = 0.1 * max(x_max - x_min, y_max - y_min)# x_min -= padding# x_max += padding# y_min -= padding# y_max += padding# from configx_min,y_min = -0.0000000496479515,-0.0000002921148052x_max,y_max = 4740.000000184406,1377.000000266989fig, ax = plt.subplots(figsize=(12*4, 8*4))ax.set_aspect('equal')ax.set_xlim(x_min, x_max)ax.set_ylim(y_min, y_max)# 绘制各种几何对象for line in lines:ax.plot([line[0][0], line[1][0]], [line[0][1], line[1][1]], color='blue', linewidth=0.5)# for polyline in polylines:# xs = [p[0] for p in polyline]# ys = [p[1] for p in polyline]# ax.plot(xs, ys, color='red', linewidth=0.8)# for point in points:# ax.scatter(point[0], point[1], color='green', s=5)# TypeError: an integer is required# for circle in circles:# c = Circle((circle[0][0],circle[0][1]), circle[1], edgecolor='green', facecolor='none')# ax.add_patch(c)# AttributeError: module 'matplotlib.pyplot' has no attribute 'Arc'# 没有弧 只能画圆# for arc in arcs:# arc_x,arc_y = circle_array(arc[0][0],arc[0][1],arc[1],# start=math.degrees(arc[2]), end=math.degrees(arc[3]))# # c = Circle((arc[0][0],arc[0][1]), 2*arc[1], # # theta1=math.degrees(arc[2]), theta2=math.degrees(arc[3]),# # edgecolor='orange', facecolor='none')# # ax.add_patch(c)# ax.scatter(arc_x,arc_y,c='orange')# AttributeError: module 'matplotlib.pyplot' has no attribute 'Ellipse'# for ellipse in ellipses:# center, major_len, ratio, rotation_deg = ellipse# # 确保ratio在有效范围# valid_ratio = max(1e-10, abs(ratio)) # 处理极小值和负值# # 创建椭圆# e = Ellipse(# (center.x, center.y),# width=2 * major_len,# height=2 * major_len * valid_ratio,# angle=rotation_deg,# edgecolor='purple',# facecolor='none'# )# ax.add_patch(e)# for spline in splines:# # 近似绘制样条曲线（需进一步优化）# from matplotlib.path import Path# from matplotlib.patches import PathPatch# verts = [(p[0], p[1]) for p in spline[1]]# codes = [Path.MOVETO] + [Path.LINETO]*(len(verts)-1)# path = Path(verts, codes)# patch = PathPatch(path, edgecolor='cyan', facecolor='none')# ax.add_patch(patch)# text,# transformed_insert,# height,# rotation,# entity.dxf.halign # 水平对齐方式# for text_data in texts:# # insert = text_data['insert']# # text = text_data['text']# # height = text_data['height']# # rotation = math.degrees(text_data['rotation']) # matplotlib使用角度# # alignment = text_data['alignment']# insert = text_data[1]# text = text_data[0]# height = text_data[2]# rotation = text_data[3]# alignment = text_data[4]# # 设置文本样式# kwargs = {# 'rotation': rotation,# 'fontsize': height * 72 / fig.dpi, # 将绘图单位转换为磅值# 'rotation_mode': 'anchor',# 'horizontalalignment': {# 0: 'left', 1: 'center', 2: 'right'# }.get(alignment, 'left'),# 'verticalalignment': 'bottom'# }# # print(text)# ax.text(insert[0], insert[1], text, **kwargs)# for mtext in mtexts:# text = mtext[1].replace('\x00', '').strip()# if text:# # print(text)# ax.text(mtext[0][0], mtext[0][1], text, rotation=mtext[2],# verticalalignment='bottom', horizontalalignment='left',# fontsize=2, color='gray')# plt.show()plt.savefig(f'line_{"layer_"+str(target_layer)+"_" if target_layer is not None else ""}fig.png')plt.close()if __name__ == "__main__":import sys# if len(sys.argv) != 2:# print("Usage: python script.py your_file.dwg")# sys.exit(1)# parse_dxf_and_plot(sys.argv[1])dxf_path = './dwg_to_img/test.dxf'parse_dxf_and_plot(dxf_path)print(f"total {len(layer_set)} layers")# for layer in layer_set:# parse_dxf_and_plot(dxf_path,target_layer=layer)参考
- AutoCAD DXF 官方文档
- DXF 文件格式的理解 « 柏松的记事本
- CAD 中的 dxf 文件解析(一):准备工作_dxf解析-CSDN博客