Python - dxfgrabber库获取CAD信息

前言

最近需要通过python来获取cad模型的内容信息，然而笔者也没学过python，只能用过查询+动手摸索一步一步进行下去，然后通过dxfgrabber进行本次的学习与实践，在通过Java去执行脚本获取值。以下就是笔者对本次学习与工作的记录。

dxfgrabber库

dxfgrabber 是一个 Python 库，用于读取和解析 AutoCAD DXF（Drawing Exchange Format）文件。DXF 是一种常用的 CAD 文件格式，用于存储和交换二维和三维图形数据。dxfgrabber 提供了一个简单而强大的接口，用于从 DXF 文件中提取图形对象的信息，如线段、圆、多边形、文本等。它可以读取 DXF 文件的实体（entities）、图层（layers）、块（blocks）、属性（attributes）等元素，并提供了方便的方法来访问和操作这些数据。使用 dxfgrabber，你可以编写 Python 脚本来读取和分析 DXF 文件，提取其中的几何信息、属性数据或其他图形元素。这使得你可以轻松地处理和转换 DXF 数据，进行自动化的 CAD 数据处理、生成报告、可视化或其他相关任务。总之，dxfgrabber 是一个方便的工具，使你能够轻松地处理和分析 DXF 文件，从中提取所需的图形和属性信息。

具体内容与api可以看一下官方文档：dxfgrabber.readthedocs.io/en/latest/#

DXF的内容

在解析CAD模型时，我们是通过转成DXF文件，通过对DXF文件进行解析，从而得到所需的数据集。

我们通过读取.dxf文件获得一个dxf对象，这里我准备了一个dxf文件

dxf = dxfgrabber.readfile("D:\Code\draft.dxf")

接着我们在下一行打个断点，可以查看读到得文件得对象都有什么属性。

从Expression中就已经可以之间看到有那些数据了。

dxfgrabber中的entities

先看一下entities，在 dxfgrabber 中，entities 是一个 DXF 文件中所有实体对象的集合。每个实体对象都具有一组特定的属性，可以通过访问这些属性来获取有关实体的信息，他的基类是Shape

通过断点查看属性，但是不管是实体内部还是实体各种类型下的属性，不同的DXF文件可能包含其他自定义属性或应用特定的标准属性，这取决于创建DXF文件的工具和设置。

但是，不同得图形类型就会呈现不同的数据属性。

LINE类型的数据

首先看一下line类型的数据，通过expression可以看出线形的某些数据，其中start和end是其起始坐标。以及颜色等其他属性。 这里我调用其方法打印出来每条线的起始位置坐标，这个如果是需要绘制那种特定的路线，那么可以根据他的颜色值来进行判断。如下代码，我通过每个实体的dxftype去判断是何种类型，以下只是判断了线型，并且获取其起点坐标，以及颜色数值。

# -*- coding: utf-8 -*-
    import dxfgrabber


    def get_line_coordinates():
        dxf = dxfgrabber.readfile("D:\Code\draft.dxf")
        coordinates = []
        for e in dxf.entities:
            if e.dxftype == 'LINE':
                start_x = e.start[0]
                start_y = e.start[1]
                start_z = e.start[2]
                color = e.color
                coordinates.append((start_x, start_y, start_z))
                print(u"颜色:" + str(color) + u", " + e.dxftype + u" - 起点坐标：" + str(start_x) + u", " + str(start_y)
                      + u", " + str(start_z));
        return coordinates


    line_coordinates = get_line_coordinates()
    print(line_coordinates)

结果如下的打印输出

CIRCLE类型的数据

通过断点的方式来查看circle类型中存在着那些属性，其中最常见的就是以下属性：

• center：圆心坐标，表示为一个包含X、Y、Z值的元组或点对象。
• radius：圆的半径，表示为一个浮点数。
• thickness：圆的厚度，表示为一个浮点数。通常在2D绘图中为0。
• color：圆的颜色，表示为一个整数值。可以使用颜色表进行解释。
• layer：圆所在的图层名称，表示为一个字符串。
• linetype：圆的线型名称，表示为一个字符串。例如，"CONTINUOUS"表示实线。
• linetype_scale：圆的线型比例，表示为一个浮点数。
• extrusion：圆的挤压方向，表示为一个包含X、Y、Z值的元组或向量对象。通常在2D绘图中为(0, 0, 1)。
• start_angle：圆的起始角度，表示为一个浮点数。默认为0度，以弧度为单位。
• end_angle：圆的结束角度，表示为一个浮点数。默认为2π（360度），以弧度为单位。

这里接下来就不演示代码了，需要查看属性可以通过断点的形式去查看，通过点属性的方式得到相应的值，就只是介绍可能存在的属性字段。

POLYLINE类型的数据

每个实体类型为POLYLINE（多段线）的实体对象具有以下常见属性：

• points：多段线的顶点坐标列表，表示为包含X、Y、Z值的元组或点对象。
• closed：指示多段线是否闭合的布尔值。
• thickness：多段线的厚度，表示为一个浮点数。通常在2D绘图中为0。
• color：多段线的颜色，表示为一个整数值。可以使用颜色表进行解释。
• layer：多段线所在的图层名称，表示为一个字符串。
• linetype：多段线的线型名称，表示为一个字符串。例如，"CONTINUOUS"表示实线。
• linetype_scale：多段线的线型比例，表示为一个浮点数。
• extrusion：多段线的挤压方向，表示为一个包含X、Y、Z值的元组或向量对象。通常在2D绘图中为(0, 0, 1)。
• elevation：多段线的高度（Z轴值），表示为一个浮点数。通常在2D绘图中为0。

POINT类型的数据

每个实体类型为POINT（点）的实体对象具有以下常见属性：

• point：点的坐标，表示为一个包含X、Y、Z值的元组或点对象。
• thickness：点的厚度，表示为一个浮点数。通常在2D绘图中为0。
• color：点的颜色，表示为一个整数值。可以使用颜色表进行解释。
• layer：点所在的图层名称，表示为一个字符串。

还有许多数据类型就不一一介绍，根据具体的DXF文件，不同文件可能存在不同数据。

dxfgrabber中的layers

layers，在dxfgrabber库中，要查看图层的相关信息，可以通过库里面的layers来获取他包含所有图层的列表。

通过断点可以看到其内部有哪些属性，不同的dxf文件，属性都可能不同。以下是我这个dxf文件所有的属性

• name：图层的名称，表示为一个字符串。
• color：图层的颜色，表示为一个整数值。可以使用颜色表进行解释。
• linetype：图层的线型名称，表示为一个字符串。例如，"CONTINUOUS"表示实线。
• frozen：一个布尔值，指示图层是否被冻结（不可见）。
• on：属性用于表示图层是否处于打开状态。
• locked：一个布尔值，指示图层是否被锁定，即无法进行编辑。

dxfgrabber中的blocks

DXF文件的块（Blocks）信息可以通过访问blocks属性来获取。blocks是一个包含所有块的字典，其中键是块的名称，值是表示块的对象。

每个块对象具有以下常见属性和方法：

• name：块的名称，表示为一个字符串。
• entities：块中的实体对象列表。
• basepoint：块的基点坐标，表示为一个包含X、Y、Z值的元组或点对象。
• insertion_points：块的插入点坐标列表，表示为包含X、Y、Z值的元组或点对象。
• has_attributes：一个布尔值，指示块是否包含属性定义。
• get_attribute(tag)：获取块的属性值，其中tag为属性的标签。
• extrusion：实体对象的挤出方向。
• is_xref：属性用于表示实体对象是否来自外部引用，外部引用是一种将其他DXF文件中的实体对象链接到当前DXF文件的机制。

案例

本次案例是编写一个脚本，再通过Java来执行这段代码。用的环境是python2.7，jdk1.8。虽然比较老了，下次再把python升到3.10。

python代码

首先是python代码，本次编写逻辑很简单，只是单纯的使用dxfgrabber库读取dxf文件，并且以json的形式把值返回回去，这里只是判断实体的类型为LINE，输出类型与起点的x,y坐标值。

# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
import json
import dxfgrabber


def get_line_coordinates():
    dxf = dxfgrabber.readfile("D:\Code\draft.dxf")
    coordinates = []
    for e in dxf.entities:
        if e.dxftype == 'LINE':
            data = {
				"type": e.dxftype,
                "x": e.start[0],
                "y": e.start[1]
            }
            coordinates.append(data)
    return coordinates


line_coordinates = get_line_coordinates()

# 将结果写入到标准输出，而不是打印
sys.stdout.write(json.dumps(line_coordinates))

Java代码

因为在Java环境中执行python代码，会出现环境不同，找不到库，所以需要设置一下环境路径，以及python的解释器路径。通过PythonInterpreter.get方法去执行函数，需要携带两个参数，一个是函数名，另一个是返回的对象类型，这里我们用PyFunction类来进行返回，通过调用__call__来获得一个python对象，我们返回的是一个数组对象，所以这里可以转成PyList对象。后面通过alibaba.fastjson来转成JSONArray对象。

这些代码也就只是为了学习而制作，身为一名python小白，对这些还不够理解，可能常规做法并不这样做，因此后续还需要更多的尝试。

/**
* @Author: lyd
* @Description: 执行代码
* @Date: 2023/5/31
*/
public class JavaExecutorPythonUtils {
    // TODO Auto-generated method stub
    public static void main(String[] args) throws JsonProcessingException {
        System.setProperty("python.path", "C:\Users\14194\.windows-build-tools\python27\Lib\site-packages");
        PythonInterpreter interpreter = new PythonInterpreter();
        interpreter.execfile("D:\Code\test.py");
        // 设置 Python 解释器路径
        interpreter.exec("import sys");
        interpreter.exec("sys.path.append('C:\Users\14194\.windows-build-tools\python27')");
        // 第一个参数为需要执行的函数（变量）的名字，第二个参数为期望返回的对象类型
        PyFunction pyFunction = interpreter.get("get_line_coordinates", PyFunction.class);
        //调用函数，如果函数需要参数，在Java中必须先将参数转化为对应的“Python类型”
        PyObject pyobj = pyFunction.__call__();
        PyList pyList = (PyList) pyobj;
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        String s = objectMapper.writeValueAsString(pyList);
        JSONArray jsonArray = JSON.parseArray(s);
        System.out.println("the anwser is: " + jsonArray);
    }
}

运行结果

总结

本次就是第一次对python读取cad信息进行摸索，好多都不是很会，也没有学过python，对python语言还是不够理解，这也就导致了在Java中执行脚本的时候有些摸不着头脑，也希望看到本篇文章的读者能够给一些建议与信息提示。总的来说，就是用过dxfgrabber库获取文件对象，在读取所需的内容，工作使用肯定不可能如此简单就完成，我的需求是获取cad中的某些路径，就差不多是cad图中描绘了车的行动轨迹路线，然后我想把这些行动轨迹的坐标获取出来，通过后端的一些处理在传到前端web界面显示。希望路过的伙伴给个建议或提示。