[发明专利]一种基于STEP和GEO格式的数据交换方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于STEP和GEO格式的数据交换方法及系统，其中，方法是在CAD软件生成的STEP文件基础上，通过使用python提取STP文件几何信息，并关联起各层几何信息间的拓扑关系，最后转换成Gmsh(有限元网格生成程序)能读取的GEO格式。为解决两种几何标准间数据结构定义不统一的问题，本发明先将STP中的几何信息存储到python字典中，再统一进行结构的转换、调整后，输出为符合GEO标准的几何格式。本发明实现了CAD软件与有限元网格剖分软件的数据格式对接，有助于复杂模型的网格剖分以及后续求解。

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计软件数据处理技术，特别涉及一种基于STEP和GEO格式的数据交换方法。

背景技术

CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)诞生于二十世纪60年代，是美国麻省理工学院提出的交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。二十世纪70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。FreeCAD就是一款常用的开源CAD软件。

STEP文件是CAD绘图软件常用的3D图形文件的格式(扩展名为.STEP)，其中包含三维对象的数据；提供对产品模型数据交换的支持。STEP文件是基于ASCII格式符合STEP应用协议ISO 10303-21标准的正文编码的交换结构的三维图像数据。

有限元分析前处理的常见做法是使用CAD软件建模，再使用网格生成器对模型进行网格剖分。Gmsh是带有内置CAD引擎和后处理器的开源3D有限元网格生成器，但是其CAD功能相比于专业的CAD软件仍有一定差距。Gmsh使用自定义的GEO标准来表示几何信息。Gmsh也是FreeCAD官方对接的有限元网格剖分工具。

然而由于两种几何标准(STEP和GEO)间差异较大，相互转换存在诸多难点。FreeCAD选择直接使用了GEO标准的”import”语句在geo文件中导入一个STEP文件的方法，回避了两种格式的数据交换问题。但是这不利于后续有限元求解器对于几何模型的解读。Gmsh官方提供了格式转换功能，但仅仅局限于非常特定的功能，对稍复杂的模型转换就会出错。例如，球体在转换时会被离散成为很多离散点组成的圆。官方文档以及官方展示的PPT中都提及为了避免复杂模型的转换出错，Gmsh不提供不同标准的数据交换功能。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述两种标准间相互转换存储的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于STEP和GEO格式的数据交换方法，该方法包括以下步骤：

使用python脚本读取配置文件信息，所述配置文件信息包括：STEP标准几何文件位置信息、输入文件名称、输出文件名称、输出地址；打开并逐行读入STEP中性文件，进行预处理，剔除与几何信息无关的语句；将点、边、面、体几何信息存入到python字典中；关联不同级别几何信息间的拓扑关系；将几何信息转换为GEO标准，GEO标准中集合定义主要由以下几部分组成：体、面、直线、曲线、点；按照GEO标准，创建并写入.geo文件。

另一方面，本发明提供了一种基于STEP和GEO格式的数据交换系统，该系统包括：

第一处理单元，用于使用python脚本读取配置文件信息，所述配置文件信息包括：STEP标准几何文件位置信息、输入文件名称、输出文件名称、输出地址；

第二处理单元，用于打开并逐行读入STEP中性文件，进行预处理；

第三处理单元，用于将点、边、面、体几何信息存入到python字典中；

第四处理单元，用于关联不同级别几何信息间的拓扑关系；