本文主要是實現從occ模塊中導入step文件，并將其中各個零件的模型格式進行轉換，最終實現在occ三維環境中動畫展示各個零件遠動狀態。
第一步，在自制Pyqt5的UI中實現加載連桿機構模型。

import sys import randomfrom PyQt5.QtWidgets import QMainWindow, QAction, qApp, QApplication from SelfMadeQTviewer3D import qtViewer3d # 引入自己修改后的Occ3維模型展示模塊 from OCC.Extend.DataExchange import read_step_file#STEP文件導入模塊 from OCC.Extend.TopologyUtils import TopologyExplorer#STEP文件導入模塊后的拓撲幾何分析模塊 from OCC.Core.Quantity import Quantity_Color, Quantity_TOC_RGBclass Example(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.canva = qtViewer3d(self)self.solidset={}self.initUI()def initUI(self):exitAct = QAction('&Exit', self)exitAct.setShortcut('Ctrl+Q')exitAct.setStatusTip('Exit application')exitAct.triggered.connect(qApp.quit)FourBaraction = QAction('&FourBar_Animation', self) # 連桿機構運動動作FourBaraction.triggered.connect(self.FourBar_Ani) # 鏈接相關函數self.statusBar()menubar = self.menuBar() fileMenu = menubar.addMenu('&File')fileMenu.addAction(exitAct)AnimationMenu = menubar.addMenu('&Animation')AnimationMenu.addAction(FourBaraction)self.setGeometry(100, 50, 1600, 1000)self.setWindowTitle('PyOcc Packed In Pyqt5')self.setCentralWidget(self.canva)self.show()def STEP_shape(self):stpshp = read_step_file('FourLinkedBar_ABAQUS.stp')# 讀取step文件return TopologyExplorer(stpshp)# step文件模型解析def FourBar_Ani(self):self.canva._display.EraseAll()self.STEPshp = self.STEP_shape()i=0for solid in self.STEPshp.solids():color = Quantity_Color(random.random(), random.random(),random.random(),Quantity_TOC_RGB)self.canva._display.DisplayColoredShape(solid, color)self.canva._display.FitAll()if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)ex = Example()sys.exit(app.exec_())

簡單四連桿機構模型step文件導入之后，結果如下圖所示：

實際上，代碼中的變量solid是一種Topo_的CAD模型格式，該CAD模型格式不能直接在qtViewer3d中做動畫展示，必須經過格式轉化，轉化成AIS_格式：

import sys import time from math import pifrom PyQt5.QtWidgets import QMainWindow, QAction, qApp, QApplicationfrom SelfMadeQTviewer3D import qtViewer3d # 引入自己修改后的Occ3維模型展示模塊 from OCC.Extend.DataExchange import read_step_file#STEP文件導入模塊 from OCC.Extend.TopologyUtils import TopologyExplorer#STEP文件導入模塊后的拓撲幾何分析模塊from OCC.Core.AIS import AIS_Shape#模型文件轉化模塊class Example(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.canva = qtViewer3d(self)self.solidset={}self.initUI()def initUI(self):exitAct = QAction('&Exit', self)exitAct.setShortcut('Ctrl+Q')exitAct.setStatusTip('Exit application')exitAct.triggered.connect(qApp.quit)FourBaraction = QAction('&FourBar_Animation', self) # 四連桿機構運動動作FourBaraction.triggered.connect(self.FourBar_Ani) # 鏈接相關函數self.statusBar()menubar = self.menuBar()fileMenu = menubar.addMenu('&File')fileMenu.addAction(exitAct)AnimationMenu = menubar.addMenu('&Animation')AnimationMenu.addAction(FourBaraction)self.setGeometry(100, 50, 1600, 1000)self.setWindowTitle('PyOcc Packed In Pyqt5')self.setCentralWidget(self.canva)self.show()def STEP_shape(self):stpshp = read_step_file('FourLinkedBar_ABAQUS.stp')# 讀取step文件return TopologyExplorer(stpshp)# step文件模型解析def FourBar_Ani(self):self.canva._display.EraseAll()self.STEPshp = self.STEP_shape()#導入四連桿機構step文件i=0#因為各個零件在運動中的所該發生的運動狀態不同，所以必須按照其特征重新索引，方便后期調用。#實際上，在python中有更好的處理辦法，這里只是簡單應用。for solid in self.STEPshp.solids():i=i+1if i==1:self.Bar_450 = AIS_Shape(solid)if i==2:self.Bar_150 = AIS_Shape(solid)if i==3:self.Bar_500 = AIS_Shape(solid)self.canva._display.Context.Display(self.Bar_450, False)#self.canva._display.Context是在三維環境中直接顯示零件，這個環境只能以self.canva._display.Context.Display(self.Bar_150, False)#AIS_Shape模型格式放入。self.canva._display.Context.Display(self.Bar_500, False)self.canva._display.FitAll()if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)ex = Example()sys.exit(app.exec_())

簡單四連桿機構模型step文件導入并經過模型文件格式轉換之后，結果如下圖所示：

四連桿機構的運動形式是一種具有給定運動形式，在動畫展示的過程中各個零件的運動狀態是要滿足一定的函數關系。要研究的連桿機構基本參數為：R1=150，R2=450，R3=500，底部固定點之間距離R0=400。本連桿機構可以解析的得到運動狀態的表達式：
$$\{\begin{array}{c}10\cos \gamma =9\cos \alpha +8?3\cos \theta \\ 10\sin \gamma =9\sin \alpha ?3\sin \theta \end{array}$$
其中的$\gamma$和$\alpha$是代求的角度值，$\theta \in [0,2\pi )$。
通過求解這個方程組，得到
$$\{\begin{array}{c}\alpha =\arccos \frac{3\cos \theta ?8}{\sqrt{73?48\cos \theta }}?\arccos \frac{9?8\cos \theta }{3\sqrt{73?48\cos \theta }}\\ \gamma =\arccos \frac{9\sin \alpha ?3\sin \theta }{10}\end{array}$$

import sys import time from math import pi import numpy as np import randomfrom OCC.Core.gp import gp_Ax1, gp_Pnt, gp_Dir, gp_Trsf, gp_Vec # 引入Occ模型幾何尺寸元素模塊 from OCC.Core.TopLoc import TopLoc_Location # 引入Occ模型定位模塊 from PyQt5.QtWidgets import QMainWindow, QAction, qApp, QApplication from OCC.Core.BRepPrimAPI import BRepPrimAPI_MakeBox # 引入Occ模型繪制模塊 from SelfMadeQTviewer3D import qtViewer3d # 引入自己修改后的Occ3維模型展示模塊 from OCC.Extend.DataExchange import read_step_file#STEP文件導入模塊 from OCC.Extend.TopologyUtils import TopologyExplorer#STEP文件導入模塊后的拓撲幾何分析模塊 from OCC.Core.Quantity import Quantity_Color, Quantity_TOC_RGB from OCC.Core.GProp import GProp_GProps#幾何模型屬性 from OCC.Core.BRepGProp import brepgprop_VolumeProperties#solid幾何模型屬性 from OCC.Core.TopLoc import TopLoc_Location#重新定位函數 from OCC.Core.AIS import AIS_Shapeclass Example(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.canva = qtViewer3d(self)self.solidset={}step = 0.005startP=0.5*np.piEndP=2*np.pi+0.5*np.piself.theta2Ani=np.linspace(startP, EndP, int((EndP-startP)/step), endpoint=True)#構造theta等差數列# self.alpha2Ani=self.AlphaTracef(self.theta2Ani)#構造相對于theta的時序alphaself.gamma2Ani=self.GammaTracef(self.alpha2Ani,self.theta2Ani)#構造相對于theta的時序gammaself.XX2Ani=self.XTracef(self.theta2Ani,self.alpha2Ani)#構造相對于theta的時序Xself.YY2Ani=self.YTracef(self.theta2Ani,self.alpha2Ani)#構造相對于theta的時序Yself.ax1 = gp_Ax1(gp_Pnt(400., 0., 0.), gp_Dir(0., 0., 1.))self.ax2 = gp_Ax1(gp_Pnt(0., 0., 0.), gp_Dir(0., 0., 1.))self.B1_trsf = gp_Trsf()self.B2_trsf = gp_Trsf()self.B3_trsf1 = gp_Trsf()self.B3_trsf2 = gp_Trsf()self.initUI()def initUI(self):exitAct = QAction('&Exit', self)exitAct.setShortcut('Ctrl+Q')exitAct.setStatusTip('Exit application')exitAct.triggered.connect(qApp.quit)FourBaraction = QAction('&FourBar_Animation', self) # 四連桿機構運動動作FourBaraction.triggered.connect(self.FourBar_Ani) # 鏈接相關函數self.statusBar()menubar = self.menuBar()fileMenu = menubar.addMenu('&File')fileMenu.addAction(exitAct)AnimationMenu = menubar.addMenu('&Animation')AnimationMenu.addAction(FourBaraction)self.setGeometry(300, 50, 1600, 1000)self.setWindowTitle('PyOcc Packed In Pyqt5')self.setCentralWidget(self.canva)self.show()def STEP_shape(self):stpshp = read_step_file('FourLinkedBar_ABAQUS.stp')# 讀取step文件return TopologyExplorer(stpshp)# step文件模型解析def FourBar_Ani(self):self.canva._display.EraseAll()self.STEPshp = self.STEP_shape()i=0for solid in self.STEPshp.solids():i=i+1# after_Shape=AIS_Shape(solid)if i==1:self.Bar_450 = AIS_Shape(solid)if i==2:self.Bar_150 = AIS_Shape(solid)if i==3:self.Bar_500 = AIS_Shape(solid)self.canva._display.Context.Display(self.Bar_450, False)self.canva._display.Context.Display(self.Bar_150, False)self.canva._display.Context.Display(self.Bar_500, False)self.canva._display.FitAll()for j in range(len(self.theta2Ani)):# 曲柄運動軌跡 self.B1_trsf.SetRotation(self.ax1, self.alpha2Ani[j]-self.alpha2Ani[0])loc1 = TopLoc_Location(self.B1_trsf)self.canva._display.Context.SetLocation(self.Bar_450, loc1)# 搖桿運動軌跡 self.B2_trsf.SetRotation(self.ax2, self.theta2Ani[j]-self.theta2Ani[0])loc2 = TopLoc_Location(self.B2_trsf)self.canva._display.Context.SetLocation(self.Bar_150, loc2)#連桿運動軌跡self.ax3 = gp_Ax1(gp_Pnt(self.XX2Ani[j], self.YY2Ani[j], 0), gp_Dir(0., 0., 1.))self.B3_trsf1.SetRotation(self.ax3,self.gamma2Ani[j]-self.gamma2Ani[0])self.B3_trsf2.SetTranslation(gp_Vec(self.XX2Ani[j]-self.XX2Ani[0],self.YY2Ani[j]-self.YY2Ani[0],0))loc3 = TopLoc_Location(self.B3_trsf1*self.B3_trsf2)self.canva._display.Context.SetLocation(self.Bar_500, loc3)self.canva._display.Context.UpdateCurrentViewer()def AlphaTracef(self,x):# 搖桿軌跡運動測試函數return np.where(x/(2*np.pi)-np.trunc(x/(2*np.pi))<=0.5,np.arccos((3*np.cos(x)-8)/(np.sqrt(73-48*np.cos(x))))-np.arccos((9-8*np.cos(x))/(3*np.sqrt(73-48*np.cos(x)))),2*np.pi-np.arccos((3*np.cos(x)-8)/(np.sqrt(73-48*np.cos(x))))-np.arccos((9-8*np.cos(x))/(3*np.sqrt(73-48*np.cos(x)))))def GammaTracef(self,data_alpha,x):# 連桿軌跡運動測試函數return np.arccos(0.1*(9*np.cos(data_alpha)+8-3*np.cos(x)))def XTracef(self,data_theta,data_alpha):# 連桿軌跡運動測試函數return 0.5*(150*np.cos(data_theta)+400+450*np.cos(data_alpha))def YTracef(self,data_theta,data_alpha):# 連桿軌跡運動測試函數return 0.5*(150*np.sin(data_theta)+450*np.sin(data_alpha))if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)ex = Example()sys.exit(app.exec_())

這是一種暫時妥協的方法。由于類似于Solidworks這樣的3維軟件可以做到定義約束和連接關系之后，可以直接鼠標拖動控制連桿機構運動。還是要繼續深入學習occ中的ais連接函數的應用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PythonOcc实战——step文件导入、格式转换、动画展示的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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