[matlab编程实践].cli文件二进制格式读取【3D打印切片文件】

零.cli文件简介

0.0 cli文件说明文档

cli文件说明文档，网址：https://www.hmilch.net/downloads/cli_format.html

0.1 下面是我们这使用的3D打印机的流程。

CAD软件导出

切片软件

三维模型

STL文件

.cli文件

3D打印机加工软件

.cli文件是切片软件将STL文件完成切片后的切片文件，里面保存了每层的切片轮廓等几何信息。

0.2 cli文件格式

cli文件主要分为两种：
i)ASCII码版本，里面几何数据由ASCII码保存，可以直接用记事本打开查看，占内存大，少见。如下图，里面的信息很容易读。

ii)二进制码版本，里面的几何数据由二进制码保存，可读性差，短小精悍，多见。如下图，几何数据部分都是乱码。

本文是二进制文件读取。

0.3 cli文件结构

如上图可见，里面分为两部分：
i）头文件部分：这部分使用ASCII码编写。头文件部分以’‘HEADERSTART’‘开始，每条指令用"$$"开头，中间每条指令结束有一个换行符，以’‘HEADEREND’'结束，后面之间接几何数据部分的二进制码，没有换行符。
ii）几何数据部分：这部分使用二进制码编写，可以在网上下载二进制读取软件查看。
如下图，读出来是这样的，左边是二进制码，中间转成16进制，右边是ASC码。

0.4 几何数据部分详解

几何部分数据格式：【指令+数据】
其中指令是两个字节十六位二进制数(unsigned integer)表示，数据有的是二字节十六位（unsigned int）有的是四字节三十二位（long int）。详见开头的说明文档。

我这里的几何数据部分主要是两个指令：
（这里面的二进制数据应该都是小字节序，两个字节颠倒顺序的）
（里面没有小数，都是整型，乘以头文件中的单位得到小数的坐标数据）

i）指令128：层高指令 格式【10000000 00000000 ZZZZZZZZ ZZZZZZZZ】

10000000 00000000代表指令128，后面两字节ZZZZZZZZ ZZZZZZZZ是层高数据。
这个指令应该是换层指令。

ii）指令129：轮廓指令 格式【10000001 00000000 IDIDIDID IDIDIDID didididi didididi nnnnnnnn nnnnnnnn x1x1x1x1 y1y1y1y1 x2x2x2x2 y2y2y2y2 …】
前面10000001 00000000代表指令129 ；后面两字节的ID数据（我也不知道有啥用，一般是1）；后面是两字节的方向数据，0：顺时针 1：逆时针 2：开线。再后面是这条轮廓线中的点的个数n，再后面是坐标数据。

iii）除了这两条之外，还另有四条指令，还有填充线的指令，用于规划打印路径，详见开头的说明文档。

一.matlab 程序实现

本人编程水平奇差，下面程序仅作参考。
这个程序会读取cli文件，将其中每层轮廓画图，并保存。
cli文件地址和保存文件地址请自行修改。

3.18更新
上一个版本的代码有些错误导致读取某些文件会画图出错
又重新改了代码
仍然会有错误，请读者包涵。

clear all%清除工作空间
%%
%文件读取部分，打开文件读取到data中
%||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fid=fopen('长方体5-30-1_5.cli','rb');%打开文件，只读模式,二进制格式||
%||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

%找到头文件中第八行，存到lines中，里面包含层数信息用于后续提取
for i=1:8
    lines=fgets(fid);
end

frewind(fid);%文件指针回到开头
data=fread(fid,'uint16');%读取二进制文件内容,读取格式'uint16'是用小节字序表示的无符号整型二进制数
fclose(fid);%关闭文件

%%
%数据定义部分

pre=0.005;%坐标精度

i=0;%操作循环
j=1;%操作循环
z=0;%操作层数
n=0;%操作点的个数
k=0;%操作循环
t=0;%操作循环
%n_numb(z,n) 第z层第n条轮廓线中的点数
%X(z,i)、Y(z,i)代表第z层第i个轮廓点的x、y的坐标
data_num=0;%整个文件的数据数
data_headnum=0;%头文件部分的数据数
%n_sum初始化每层点数
%layers层数，从头文件中读取

%%
%前置处理部分
%寻找数据头的坐标
data_num=size(data);%data_num是整个文件的数据量（两个字节算一个数据）

while i==0%先找到第一个指令128，它代表几何数据部分的开始
    if (data(j)==128)
        i=1;
    end
    
    j=j+1;%j-1代表第一个128指令的字节数
end

data_headnum=j-2;%data_headnum代表头文件的数据量（两个字节算一个数据）

%下面找到头文件中的层数信并转换成数字格式存储到变量layers中
layers_txt=strcat(lines(12),lines(13),lines(14),lines(15));
layers=str2num(layers_txt);

%%
%数据读取部分
n_sum=zeros(1,layers);%初始化每层点数
i=data_headnum+1;

while (i<=data_num(1))%从几何部分第一个数据开始读取
    if data(i)==128%如果是指令128
        z=z+1;%那么层数加一
        k=0;
        
        if n~=0%在每层n_numb最后补一行0，方便后面画图
            n_numb(z-1,n)=0;
        end
        
        n=1;%每层的第几条轮廓线归1
        i=i+1;%补i
        
    else %如果是指令129
        n_numb(z,n)=data(i+3);%那么129指令后第三个数据代表这个轮廓线中含有的点个数
        n_sum(z)=n_sum(z)+n_numb(z,n);%用于统计每层中的点数
        
        for j=k+1:n_sum(z)%读取坐标
            X(z,j)=data(i+4+2*t)*pre;
            Y(z,j)=data(i+5+2*t)*pre;
            t=t+1;
        end
        
        k=n_sum(z);
        
        i=i+2*n_numb(z,n)+3;%补i
        t=0;
        
        n=n+1;%轮廓中点数上升
    end
    i=i+1;
    
end

%下面将坐标矩阵空余部分的0补成inf，防止画图的时候,0值显示在图上
m=max(n_sum);%寻找每层点数的最大值

for i=1:layers
    for j=n_sum(i)+1:m
        X(i,j)=inf;
        Y(i,j)=inf;
    end
end

%%
%画图部分，画每层的图并保存在文件夹pic中

col=1;%暂时不区分轮廓和填充

for z=1:layers
    t=0;
    j=1;
    k=0;
    u=1;
    %——————————————————————————————————————
    %画线
    while n_numb(z,j)~=0%当线段点数矩阵元素不为0时进入以下循环
        
        k=k+n_numb(z,j);%k是折线段结束的点数
        
        hold on;%保持一个图像窗口不关闭，画多条线段
        
        if col==1%如果是轮廓线，用蓝颜色画，如果是填充线，用红颜色画
            for n=u:k-1%通过循环完成一条折线的绘制
                 plot([X(z,n),X(z,n+1)],[Y(z,n),Y(z,n+1)],'b');
            end
        else 
            for n=u:k-1%通过循环完成一条折线的绘制
                 plot([X(z,n),X(z,n+1)],[Y(z,n),Y(z,n+1)],'r');
            end
        end
        hold off;%不保持一个图像窗口不关闭
        
        u=u+n_numb(z,j);%u是折线段开始的点数
        j=j+1;

    end
    axis equal;%坐标轴刻度相等
    %——————————————————————————————————————
    %命名及存储
% 图片地址及文件名，文件名格式:layers+层数
%|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
    picname1='C:\Users\Layla\Desktop\read_file\pic\';%图片存储地址|||
%|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
    picname2='layers';%名字
    picname3=num2str(z);
    picname4='.jpg';%格式为jpg
    picname=strcat(picname1,picname2,picname3,picname4);
    
    saveas(gcf,picname);%保存文件，gcf是指当前图像的句柄
    
    fprintf('%d/%d\n',z,layers);%显示层数
    
    close(gcf);%关闭当前图像
end