OCCT培訓(xùn)筆記（劉星講）--第1天

• 七大模塊概述
• 1、各個(gè)package的內(nèi)容記錄
• • Module FoundationClasses
  • • Toolkit TKernel
    • Toolkit TKMath
  • Module ModelingData
  • Module ModelingAlgorithms
  • Module Visualization
  • Module DataExchange
• 2、造型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ModelingData Geometry
• • 2.1、曲線
  • 2.2、曲面
  • 2.3、Draw.bat的使用
  • 2.4、插值和擬合
• 3、造型數(shù)據(jù) ModelingData Topology
• • 3.1、兩個(gè)概念
  • 3.2、為什么使用邊界表示法？
  • 3.3、邊界表示法的具體內(nèi)容
  • 3.4、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
  • 3.5、容器工具（實(shí)例代碼略）
  • 3.6、 遍歷工具（實(shí)例代碼略）
  • 3.7、B-Rep實(shí)體，即實(shí)現(xiàn)類型
  • • 1、BRep_TVertex 類的幾何
    • 2、BRep_TEdge 類的幾何
    • 3、BRep_TFace 類的幾何
  • 3.8、B-Rep實(shí)體的精度問題
  • 3.9、BRepAdaptor包（略）
  • 3.10、BRep_Tool類
  • 3.11、特殊情況

七大模塊概述

• Foundation Classes 基礎(chǔ)模塊。被其它模塊引用功能。
• Modeling Data 建模數(shù)據(jù)。
• Modeling Algorithm 建模算法。
• Mesh 網(wǎng)格化。
• Visualization 顯示模塊。
• OCAF：Open CADCADE Application Framwork 應(yīng)用程序框架。
• Development Tool 開發(fā)工具。
• Standardized Data Exchange 數(shù)據(jù)交換。
• Draw Test Harness 是一個(gè)用于測(cè)試OCCT庫(kù)的功能工具。

1、各個(gè)package的內(nèi)容記錄

• FoundationClasses–基礎(chǔ)類
• Modeling Data --數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Module FoundationClasses

基礎(chǔ)模塊

Toolkit TKernel

一些基本功能，包括容器，定義一下數(shù)組，沒有用STL的數(shù)組。

• Package NCollection 容器

• Package OSD 文件讀寫相關(guān)
• Package Quantity 自己重定義的量。
• Package Units 單位轉(zhuǎn)換相關(guān)
• Package UnitsAPI 單位轉(zhuǎn)換相關(guān)
• Package Standard 類型管理
• 其他 類型管理，智能指針，內(nèi)存池，并行庫(kù)的封裝。

Toolkit TKMath

曲線曲面問題的求解，最底層的功能。

• Package BSplCLib B樣條曲線
• Package BSplSLib B樣條曲面
• Package BVH 包圍盒算法，加速拾取，求交點(diǎn)。
• Package Bnd 包圍盒相關(guān)算法。
• Package CSLib 簡(jiǎn)單封裝的曲線曲面的算法
• Package Convert 把基本的曲線曲面轉(zhuǎn)換成B樣條的曲線曲面。
• Package ElCLib 基礎(chǔ)的曲線，直線，圓，橢圓，拋物線，雙曲線。
• Package ElSLib 基礎(chǔ)的曲面，平面，圓柱面，圓錐面。
• Package Expr 數(shù)學(xué)表達(dá)式求解。
• Package ExprIntrp 數(shù)學(xué)表達(dá)式求解。
• Package PLib 多項(xiàng)式的計(jì)算。
• Package Poly 網(wǎng)格數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。多段線的存儲(chǔ)。三角剖分。
• Package Precision 精度。
• Package TColgp 各種容器類。
• Package TopLoc 多次連續(xù)變換后，都會(huì)記錄下來(lái)。
• Package gp 常見的點(diǎn)、向量、圓、橢圓、圓錐面、球面，變換矩陣，四元數(shù)。
• Package math 這個(gè)模塊最核心的包。各種計(jì)算。實(shí)現(xiàn)各種數(shù)值算法的功能。
  • math_FunctionRoot 解一個(gè)方程的根。
  • math_BFGS 多元函數(shù)的最小化。
  • math_FunctionSet 方程組相關(guān)問題的基類。
  • math_Function 方程的基類。
    一元函數(shù)：
    

多元函數(shù)：

方程組：

Module ModelingData

Modeling Data為邊界表示法（BRep）的3D模型提供數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。BRep模型是由拓?fù)?#xff08;Topology）和幾何（Geometry）來(lái)表示的。
邊界表示法（Boundary Representation）也稱為BRep表示。它是幾何造型中最成熟、無(wú)二義性的表示法。
邊界表示法詳解(略，后面再詳細(xì)說(shuō)明）

• Toolkit TKG2D 二維曲線曲面，表示參數(shù)空間。
• Toolkit TKG3D 三維曲線曲面
• Toolkit TKBRep 邊界表示法
• Toolkit TKGeomBase 對(duì)于曲線曲面的基本算法。
  • Package Extrema 求極值
  • Package Geom2dConvert 轉(zhuǎn)換到B樣條的曲線曲面
  • Package GeomConvert 轉(zhuǎn)換
  • Package GeomProjLib 投影
  • Package IntAna 曲線曲面的求交計(jì)算。
  • Package IntAna2d 曲線曲面的求交計(jì)算。

Module ModelingAlgorithms

• Toolkit TKBool 布爾運(yùn)算
• Toolkit TKFeat 針對(duì)機(jī)械的運(yùn)算，比如倒角
• Toolkit TKFillet 倒圓角
• Toolkit TKGeomAlgo 幾何相關(guān)的，擬合、投影、求交。
• Toolkit TKHLR 隱藏線的消除。主要用于自動(dòng)生成過(guò)程。
• Toolkit TKMesh 用來(lái)生成顯示用的網(wǎng)格。比如三角網(wǎng)格
• Toolkit TKOffset 掃掠放樣功能。
• Toolkit TKBRepPrimAPI 常見基本形狀的生成。
• Toolkit TKShHealing 對(duì)模型的檢查修復(fù)。
• Toolkit TKTopAlog 拓?fù)涞纳?
  • Package BRepClass3d 模型的定位，是在模型內(nèi)、外，還是邊界上面。
• Toolkit TKXMesh 簡(jiǎn)單的封裝，可能是付費(fèi)接口的兼容。

Module Visualization

用于顯示和交互的模塊。顯示中的縮放、平移和旋轉(zhuǎn)。交互中點(diǎn)線面的選擇。模型的顏色材質(zhì)和透明度等。

Module DataExchange

用于數(shù)據(jù)交互，可以看到它支持的文件格式。

• Toolkit TKBinXCAF ocaf格式
• Toolkit TKIGES iges格式，gltf格式
• Toolkit TKSTEP step格式
• Toolkit TKSTL stl格式
• Toolkit TKVRML vrml格式

2、造型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ModelingData Geometry

非參數(shù)化幾何：解析幾何。不使用Handle化。對(duì)應(yīng)Module FoundationClasses中的ToolKit TKMath中的幾何。gp_開頭的類都是非參數(shù)的幾何。
參數(shù)化幾何：使用Handle來(lái)處理的。對(duì)應(yīng)到 Module ModelingData中的 ToolKit TKG2d和ToolKit TKG3d中的內(nèi)容。
例如，Package Geom中的類對(duì)應(yīng)的參數(shù)幾何。根據(jù)step標(biāo)準(zhǔn)。
非參數(shù)有一些局限性，所以用參數(shù)幾何。

2.1、曲線

下面是參數(shù)幾何的類繼承關(guān)系：

trimmed curve(裁剪曲線）：就是給曲線的定義域加范圍，是有界的，比如直線給范圍變成線段。
offset curve(偏移曲線) ：是基線加上偏移方向和距離。曲線上的每個(gè)點(diǎn)都有一個(gè)固定的偏移。
曲線可以得到參數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)和一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)和三階導(dǎo)數(shù)，以及曲線連續(xù)性的類型。

2.2、曲面

Geom_SweptSurface類簡(jiǎn)單掃掠曲面，比如拉伸和選中。
不支持T樣條曲面，需要基礎(chǔ)Geom_ElementarySurface類派生后自己實(shí)現(xiàn)。

2.3、Draw.bat的使用

• 調(diào)用draw.bat文件，不要用.exe文件，會(huì)自動(dòng)配置環(huán)境遍歷。我的沒有安裝好，用了exe文件，可用。

pload All //加載所有命令 help //幫著命令 cls //清空命令行 clear //清空二維顯示窗口 fit //適應(yīng)顯示 2dfit //適應(yīng)顯示二維窗口。 axo //顯示二維窗口 vinit //顯示三維窗口 vzb //顯示三維窗口中的指示軸 vdisplay //在三維中顯示 vhelp //交互命令幫助 vclear //清空三維顯示窗口 explode // dump //顯示數(shù)據(jù)信息，顯示曲線或曲面中保存的數(shù)據(jù) whatis //顯示的是什么，shape的一句話顯示。 getsourcefile //獲得命令的源碼文件位置 //二維窗口的繪制命令 line //畫直線，有方向箭頭 circle //畫圓 ellipse //畫橢圓 parabola //畫拋物線，箭頭有方向 hyperbola //雙曲線 beziercurve //貝塞爾曲線 bsplinecurve //B樣條曲線，OCCT算法最高支持25次，理解節(jié)點(diǎn)矢量的表達(dá)方式 whatis //顯示類型 pcurve //在二維空間中顯示曲線。 translate //移動(dòng)模型

曲面的參數(shù)空間是UV。

plane //畫平面 cylinder //畫圓柱 trimv //裁剪v方向上的作用域 cone //圓錐面 sphere //球面 torus //圓環(huán)面 extsurf //線性拉伸曲線得到曲面 revsurf //旋轉(zhuǎn)曲線得到曲面 beziersurf //貝塞爾曲面 bsplinesurf //B樣條曲面 trim //矩形裁剪曲面 offset //偏移曲面

2.4、插值和擬合

插值：是通過(guò)所有的得到的曲線。
擬合：是所有點(diǎn)到達(dá)線距離和最小的曲線。
Module ModelingAlgorithms 中 ToolKit TKGeomAlgo中PackageGeomAPI中的類：
GeomAPI_Interpolate 類是插值類。
GeomAPI_PointToBSpline類是擬合。用最小二乘法之類的算法做的。

判斷點(diǎn)在線或面的內(nèi)或外，都在拓?fù)淅锩妗?br /> Module ModelingAlgorithms 中 ToolKit TKTopAlgo中Package BRepClass中。

3、造型數(shù)據(jù) ModelingData Topology

為了表示任意的一個(gè)邊界范圍。

3.1、兩個(gè)概念

1、抽象拓?fù)?#xff08;TopoDS）：只是描述邊界之間的關(guān)系。
（對(duì)應(yīng)Module ModelingData中ToolKit TKBRep中Package TopoDS包中的類）
2、拓?fù)涞膸缀芜吔绫硎?#xff08;BRep）：

• BRepBuilderAPI類，BRepPRimAPI類，BRepOffsetAPI類，BRepFilletAPI類，用于之間構(gòu)造拓?fù)潴w。
• BRepAlgoAPI類，用于幾何的布爾運(yùn)算。
• TopExp類，用于遍歷拓?fù)潴w中的數(shù)據(jù)。
• BRepTools類，訪問各類的數(shù)據(jù)，類型轉(zhuǎn)換，用于訪問對(duì)應(yīng)類的數(shù)據(jù)和函數(shù)。
• BRepFeat類，高級(jí)特征？？

3.2、為什么使用邊界表示法？

其他幾個(gè)模型表示法的比較：

構(gòu)造、實(shí)體、建模（CSG）：不能對(duì)任意模型建模。

圖紙：是二維的。

線框表示：出現(xiàn)二義性。

mesh文件，多用于動(dòng)畫模型，里面沒有精確的數(shù)學(xué)表達(dá)。

邊界表示法（BRep表示：Boundary Representation）：
優(yōu)點(diǎn)：幾何造型中最成熟，且沒有二義性，可以表達(dá)任意模型，有幾何信息的表示法。
缺點(diǎn)：不穩(wěn)定，比較復(fù)雜。

3.3、邊界表示法的具體內(nèi)容

體—面—環(huán)—邊—點(diǎn) 的層次記錄幾何信息。
OCCT的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只能從上往下，不能從下往上查找。
edge和curve的關(guān)系，用點(diǎn)去限定curve得到edge。
face和surface的關(guān)系，用edge去限定surface的一部分，得到face。

TopoDS_TShape ：TopoDS的handle。只能指針。

本地坐標(biāo)系統(tǒng)。矩陣變換。gp_Trsf類。

朝向，forward和reverse。edge朝向一致就是forward，相反是reverse。face的法線朝里是forward，朝外是reverse。 朝向只有放到具體的拓?fù)潴w中才有意義。

IsPartner()-比較TShape一樣，為true。
IsSame()-比較TShape和坐標(biāo)一樣，為true。
IsEqual()-比較TShape、坐標(biāo)和朝向都一樣，為true。

3.4、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

TopoDS_Shape 類型——轉(zhuǎn)——
——TopoDS_Vertex 類型：TopoDS::Vertex() 函數(shù)。
——TopoDS_Edge 類型：TopoDS::Edge() 函數(shù)。
——TopoDS_Wire 類型：TopoDS::Wire() 函數(shù)。
——TopoDS_Face 類型：TopoDS::Face() 函數(shù)。
——TopoDS_Shell 類型：TopoDS::Shell() 函數(shù)。
——TopoDS_Solid 類型：TopoDS::Solid() 函數(shù)。
——TopoDS_CompSolid 類型：TopoDS::CompSolid() 函數(shù)。

3.5、容器工具（實(shí)例代碼略）

TopTools_MapOfShape類和TopTools_ListIteratorOfShape類是TopoDS_Shape 類型的容器。

3.6、 遍歷工具（實(shí)例代碼略）

• TopoDS_Iterator類:遍歷所有子模型。
• TopExp_Explorer類：遍歷制定類型。
• TopExp::MapShapes() 方法：遍歷制定的類型放到map里面。
• TopExp::MapShapesAndAncestors()方法：遍歷得到指定類型的所有父類型。

3.7、B-Rep實(shí)體，即實(shí)現(xiàn)類型

BRep_TVertex類，BRep_TEdge類和BRep_TFace類，定義了點(diǎn)，邊和面，其中包含了限定的幾何信息。

1、BRep_TVertex 類的幾何

記錄三維坐標(biāo)點(diǎn)。
記錄點(diǎn)的相關(guān)幾何信息表示：BRep_PointOnCurve曲線上的點(diǎn)，BRep_PointsOnSurface曲面上的點(diǎn)等。

2、BRep_TEdge 類的幾何

• 三維曲線和曲線上的2個(gè)參數(shù)定義一條邊。
• 需要元素比較多列在下面：
  曲面上的曲線（Geom2d_Curve（二維曲線PCurve））；曲線上的兩個(gè)參數(shù)；曲面上的2對(duì)參數(shù)。

3、BRep_TFace 類的幾何

wir在surface上面限定一部分，就是face。BRep_TFace 類中只保存了Geom_Surface的幾何信息。

3.8、B-Rep實(shí)體的精度問題

• 點(diǎn)的精度是半徑r的球的范圍
• 邊就是一個(gè)半徑的管道
• 面就是一個(gè)曲面的上下厚度
  

3.9、BRepAdaptor包（略）

讓拓?fù)涞木€、面以幾何的形式來(lái)使用。

3.10、BRep_Tool類

很多靜態(tài)函數(shù)用于獲得點(diǎn)、線和面的幾何信息。

3.11、特殊情況

特殊類型邊：退化邊和縫合邊。

• 退化邊的情況如下圖：
  

• 縫合邊的情況如下圖：
  
  BRep_Tool類中Degenerated()函數(shù)，判斷邊是否是退化的。

Geometry Surface 里面的求導(dǎo)函數(shù)，可以計(jì)算曲面上一點(diǎn)的法線。

Module ModelingData ->ToolKit TKBRep ->Package BRep中：BRep_Builder類。
用MakeFace函數(shù)去構(gòu)造一個(gè)Face；MakeEdge()、MakeVertex()等。

——第一天完結(jié)——

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OCCT培训笔记（刘星讲）--第1天的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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