OpenCasCade一些常用的API

Posted 2023-05-01

参考技术A 1、三维点gp_point

2、边TopoDS_Edge

通过BRepBuilderAPI_MakeEdge创建边

BRepBuilderAPI_MakeEdge(const gp_Pnt& P1, const gp_Pnt& P2); 通过两个点构造边

BRepBuilderAPI_MakeEdge(const gp_Lin& L); 通过射线构造边

此外gp_Circ（圆）、gp_Elips（椭圆）、gp_Hypr（双曲线一支）、gp_Parab（抛物线）、Geom_Curve（弧线）、Geom2d_Curve（二维弧线）等亦可构建边

3、TopoDS_Wire

API函数BRepBuilderAPI_MakeWire创建wire

4、面TopoDS_Face

通过BRepBuilderAPI_MakeFace创建面

也可通过gp_Pln、gp_Cylinder、gp_Cone、gp_Sphere、gp_Torus等构造面

BRepBuilderAPI_MakeFace::Add 添加线

BRepBuilderAPI_MakeFace::IsDone 构成一个有效面则返还true

BRepBuilderAPI_MakeFace::Error 返还构建结果状态

BRepBuilderAPI_MakeFace::Face 返回构建的面

5、体TopoDS_Shape

BRepPrimAPI_MakeCylinder创建圆柱体

BRepPrimAPI_MakeCone创建圆锥体

BRepPrimAPI_MakeSphere创建球体

BRepPrimAPI_MakeTorus创建圆环体

BRepPrimAPI_MakeRevolution创建旋转体

TopoDS_Compound 复合体（没有实验效果）



BRep_Builder builder;

TopoDS_Compound Comp;

TopoDS_Shape S1, S2;

builder.Add(Comp, S1);

builder.Add(Comp, S2);



6. gp_Trsf  几何变换

gp_Trsf::SetMirror 镜像变换

gp_Trsf::SetRotation 角度旋转变换

gp_Trsf::SetScale 缩放变换

gp_Trsf::SetTranslation 平移变换

7. BRepAlgoAPI_BooleanOperation 图形布尔运算

7.1  BRepAlgoAPI_Fuse布尔并运算

7.2  BRepAlgoAPI_Common布尔交运算

7.3  BRepAlgoAPI_Cut布尔差运算

7.4  BRepAlgoAPI_Section 求交

OpenCASCADE构造一般曲面

Abstract. 本文主要介绍常见的曲面如一般柱面（拉伸曲面）、旋转面在OpenCASCADE中的构造方法，由此思考一般放样算法的实现。 Key Words. Common Surface, Extrusion, Revolution

OpenCASCADE构造一般曲面

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Abstract. 本文主要介绍常见的曲面如一般柱面（拉伸曲面）、旋转面在OpenCASCADE中的构造方法，由此思考一般放样算法的实现。

Key Words. Common Surface, Extrusion, Revolution

1.Introduction

实体Solid就是由面组成，面中包含几何曲面，常见的几何曲面有平面，柱面，旋转面等。对几何曲面有一些功能要求：如计算指定参数u,v处的点，切线等，即求指定参数u,v处的0阶导数、1阶导数，N阶导数；获取参数空间等。

图1. 放样曲面

由类图可以看出，放样曲面Swept Surface有两种形式：Geom_SurfaceOfLinearExtrusion和Geom_SurfaceOfRevolution。一种是线性拉伸成形的曲面，一种是旋转成形的曲面。

图2. 拉伸曲面

如上图1所示，可以将一条曲线沿一方向拉伸一定的距离来构造曲面，被拉伸的曲线称为准线。

图3. 旋转曲面

如上图2所示，将一条曲线绕指定的轴线旋转一定的角度得到一个旋转面。

本文结合OpenCASCADE中源码来说明拉伸曲面及旋转曲面原理。

2.The Surface of Extrusion

OpenCASCADE中线性拉伸曲面的类名为：Geom_SurfaceOfLinearExtrusion，其参数方程如下：

其中参数u的定义域决定准线C(u)的参数范围；参数v的取值范围是无穷的。即拉伸曲面是一个很长的柱面，如果在参数v上不加限制的话。其中一些计算功能代码如下所示：

//! Shift the point along direction to the given distance (theShift)
void Shift(const Standard_Real theShift, gp_Pnt& thePoint) const
{
  thePoint.ChangeCoord() += myDirection.XYZ() * theShift;
}

void GeomEvaluator_SurfaceOfExtrusion::D0(
    const Standard_Real theU, const Standard_Real theV,
    gp_Pnt& theValue) const
{
  if (!myBaseAdaptor.IsNull())
    myBaseAdaptor->D0(theU, theValue);
  else
    myBaseCurve->D0(theU, theValue);

  Shift(theV, theValue);
}

从计算曲面上在指定参数u,v处的点的函数D0()可以看出，先根据参数u计算出准线上的点，再将点沿拉伸方向移动拉伸向量模的距离。

图4. 拉伸多边形

如上图4所示为将多边形准线沿着Z方向拉伸得到一个拉伸曲面。

3.The Surface of Revolution

OpenCASCADE中旋转曲面的类名为：Geom_SurfaceOfRevolution，其参数方程如下：

其中计算旋转曲面上对应参数u,v的点的代码如下：

void GeomEvaluator_SurfaceOfRevolution::D0(
    const Standard_Real theU, const Standard_Real theV,
    gp_Pnt& theValue) const
{
  if (!myBaseAdaptor.IsNull())
    myBaseAdaptor->D0(theV, theValue);
  else
    myBaseCurve->D0(theV, theValue);

  gp_Trsf aRotation;
  aRotation.SetRotation(myRotAxis, theU);
  theValue.Transform(aRotation);
}

根据代码可知，先根据参数v计算曲线上的点，再将点按指定的轴旋转变换。

图5. 旋转曲面

如上图5所示，将红色母线绕Y轴旋转90度得到的旋转曲面。线性拉伸曲面和旋转曲面都是特定条件下的放样曲面。拉伸曲面为沿直线放样得到的曲面，旋转曲面是沿圆放样得到的曲面。由此，可以思考一个问题，那就是如何将任意一个曲面沿任意路径来放样构造曲面呢？

图6. 放样曲面