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：

1、stl文件和stp文件的数据存储形式

一、stl文件格式

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。

二、stp文件的格式

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。

2、思路

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：

 

3、代码实现

一、UGOpen 二次开发的实现形式

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。

二、免费开源的CASCADE库方式的实现

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"));

四、测试软件

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。