OpenCASCADE Make Face With Holes

Posted 2021-01-12 opencascade

OpenCASCADE Make Face With Holes

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OpenCASCADE提供了构造Face的类BRepBuilderAPI_MakeFace，使用这个类可以构造出带孔的面。如下图所示：

当然，要得到上图所示的结果，还可以使用Boolean操作，用一个面去Cut几个圆柱。当使用布尔操作就会涉及到一些复杂算法，如求交，重构Topo体等，比较耗时。既然可以直接在生成面的时候挖孔，这个不涉及复杂算法，速度、稳定性都比使用布尔操作要好。本文主要来介绍如何使用BRepBuilderAPI_MakeFace来生成带孔的面，及其注意事项。直接上代码：

#include <gp_Circ.hxx>
#include <gp_Pln.hxx>

#include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeWire.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeFace.hxx>

#include <BRepTools.hxx>

#pragma comment(lib, "TKernel.lib")
#pragma comment(lib, "TKMath.lib")

#pragma comment(lib, "TKG2d.lib")
#pragma comment(lib, "TKG3d.lib")
#pragma comment(lib, "TKGeomBase.lib")
#pragma comment(lib, "TKGeomAlgo.lib")

#pragma comment(lib, "TKBRep.lib")
#pragma comment(lib, "TKTopAlgo.lib")

void makeFaceTest()
{
    gp_Pln aPlane;

    gp_Circ aCircle1(gp::XOY(), 1.0);
    gp_Circ aCircle2(gp::XOY(), 1.0);
    gp_Circ aCircle3(gp::XOY(), 1.0);

    aCircle1.SetLocation(gp_Pnt(3.0, 3.0, 0.0));
    aCircle2.SetLocation(gp_Pnt(7.0, 3.0, 0.0));
    aCircle3.SetLocation(gp_Pnt(3.0, 7.0, 0.0));

    BRepBuilderAPI_MakeEdge anEdgeMaker1(aCircle1);
    BRepBuilderAPI_MakeEdge anEdgeMaker2(aCircle2);
    BRepBuilderAPI_MakeEdge anEdgeMaker3(aCircle3);

    BRepBuilderAPI_MakeWire aWireMaker1(anEdgeMaker1.Edge());
    BRepBuilderAPI_MakeWire aWireMaker2(anEdgeMaker2.Edge());
    BRepBuilderAPI_MakeWire aWireMaker3(anEdgeMaker3.Edge());

    BRepBuilderAPI_MakeFace aFaceMaker(aPlane, 0.0, 10.0, 0.0, 10.0);

    if (aWireMaker1.IsDone())
    {
        aFaceMaker.Add(aWireMaker1.Wire());
    }

    if (aWireMaker2.IsDone())
    {
        aFaceMaker.Add(aWireMaker2.Wire());
    }

    if (aWireMaker3.IsDone())
    {
        aFaceMaker.Add(aWireMaker3.Wire());
    }

    if (aFaceMaker.IsDone())
    {
        BRepTools::Write(aFaceMaker.Shape(), "d:/face.brep");
    }

}

int main(int argc, char* argv[])
{

    makeFaceTest();

    return 0;

}

上面代码就是在一个平面上开三个孔，最后在D盘生成face.brep文件。在Draw Test Harness中加载并显示这个文件得到：

当切换到线框显示模式时，和预期效果一致。但是当切换到着色显示模式时，发现生成的面和预期的效果刚好相反。这是什么原因呢？

在Draw Test Harness中输入命令pcruve来检查，如下图所示：

根据pcurve命令的提示得知，蓝色的方向应该反向，红色的为外环。所以得知，内环孔的方向反了。修改代码，直接将Wire的方向Reverse。修改后的代码如下：

#include <gp_Circ.hxx>
#include <gp_Pln.hxx>

#include <TopoDS_Wire.hxx>

#include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeWire.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeFace.hxx>

#include <BRepTools.hxx>

#pragma comment(lib, "TKernel.lib")
#pragma comment(lib, "TKMath.lib")

#pragma comment(lib, "TKG2d.lib")
#pragma comment(lib, "TKG3d.lib")
#pragma comment(lib, "TKGeomBase.lib")
#pragma comment(lib, "TKGeomAlgo.lib")

#pragma comment(lib, "TKBRep.lib")
#pragma comment(lib, "TKTopAlgo.lib")


void makeFaceTest()
{
    gp_Pln aPlane;

    gp_Circ aCircle1(gp::XOY(), 1.0);
    gp_Circ aCircle2(gp::XOY(), 1.0);
    gp_Circ aCircle3(gp::XOY(), 1.0);

    aCircle1.SetLocation(gp_Pnt(3.0, 3.0, 0.0));
    aCircle2.SetLocation(gp_Pnt(7.0, 3.0, 0.0));
    aCircle3.SetLocation(gp_Pnt(3.0, 7.0, 0.0));

    BRepBuilderAPI_MakeEdge anEdgeMaker1(aCircle1);
    BRepBuilderAPI_MakeEdge anEdgeMaker2(aCircle2);
    BRepBuilderAPI_MakeEdge anEdgeMaker3(aCircle3);

    BRepBuilderAPI_MakeWire aWireMaker1(anEdgeMaker1.Edge());
    BRepBuilderAPI_MakeWire aWireMaker2(anEdgeMaker2.Edge());
    BRepBuilderAPI_MakeWire aWireMaker3(anEdgeMaker3.Edge());

    BRepBuilderAPI_MakeFace aFaceMaker(aPlane, 0.0, 10.0, 0.0, 10.0);
    if (aWireMaker1.IsDone())
    {
        TopoDS_Wire aWire1 = aWireMaker1.Wire();
        aWire1.Reverse();

        aFaceMaker.Add(aWire1);
    }

    if (aWireMaker2.IsDone())
    {
        TopoDS_Wire aWire2 = aWireMaker2.Wire();
        aWire2.Reverse();

        aFaceMaker.Add(aWire2);
    }

    if (aWireMaker3.IsDone())
    {
        TopoDS_Wire aWire3 = aWireMaker3.Wire();
        aWire3.Reverse();

        aFaceMaker.Add(aWire3);
    }

    if (aFaceMaker.IsDone())
    {
        BRepTools::Write(aFaceMaker.Shape(), "d:/face.brep");
    }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    makeFaceTest();

    return 0;
}

重新加载新生成的face.brep并使用pcurve查看，得到如下图所示的效果：

从上图可知，这时得到的为预期的效果。综上所述，如果要直接使用BRepBuilderAPI_MakeFace来生成带有孔的面，需要自己为外环和内环的方向负责，opencascade对此不作检查。当面显示不正确时，可以使用Draw Test Harness的pcurve命令来检查。一个带孔的面的pcurve的规则为：外环为逆时针方向；内环孔的方向为顺时针方向。

基于直接生成的带孔的面，还可以进一步使用放样算法来造型，如拉伸，旋转等，如下图所示。这样就可以避免使用布尔操作，提高造型算法的性能和稳定性。