CadQuery核心概念：Workplane工作平面详解-优快云博客

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CadQuery核心概念：Workplane工作平面详解

cadquery A python parametric CAD scripting framework based on OCCT 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ca/cadquery

什么是Workplane工作平面

在CadQuery这个参数化CAD建模库中，Workplane（工作平面）是最核心的概念之一。它代表三维空间中的一个二维平面，所有建模操作都是相对于当前工作平面进行的。

工作平面包含三个关键要素：

原点位置 - 平面的中心点坐标
坐标系 - 定义X、Y、Z方向的局部坐标系
参考对象 - 可选的父级工作平面或几何体

工作平面基础操作

创建初始工作平面

默认情况下，CadQuery从XY平面开始：

import cadquery as cq

# 创建XY平面上的工作平面
wp = cq.Workplane("XY")

基于几何体创建新工作平面

在已有几何体上选择面来创建工作平面非常常见：

# 创建一个立方体
box = wp.box(10, 20, 30)

# 选择顶面创建新工作平面
top_plane = box.faces(">Z").workplane()

自定义工作平面

你可以通过多种方式定义自定义工作平面：

# 通过三点定义平面
custom_plane = wp.workplaneFromPoints((0,0,0), (1,0,0), (0,1,0))

# 偏移现有平面
offset_plane = wp.workplane(offset=10)

# 旋转平面
rotated_plane = wp.workplane(rotate=(45, 0, 0))

二维到三维建模流程

工作平面的强大之处在于它允许你在2D平面上设计，然后转换为3D特征。

典型工作流程

创建工作平面
绘制2D草图（圆、矩形、多边形等）
使用拉伸、旋转、扫掠等方式创建3D特征

result = (cq.Workplane("XY")
          .circle(5)          # 在XY平面画圆
          .extrude(10)        # 拉伸成圆柱
          .faces(">Z")        # 选择顶面
          .workplane()        # 在顶面创建新工作平面
          .rect(2, 2)        # 画矩形
          .extrude(5))        # 拉伸成立方体

选择器与上下文

选择器(Selectors)

选择器允许你选择几何体的特定部分：

# 选择所有垂直边
vertical_edges = result.edges("|Z")

# 选择距离原点最远的面
furthest_face = result.faces(">>[0,0,0]")

上下文实体(Context Solid)

CadQuery会自动跟踪"上下文实体" - 即当前正在修改的主要实体：

# 立方体是上下文实体
box = cq.Workplane("XY").box(1,1,1)

# 添加的圆柱会自动与立方体合并
box = box.faces(">Z").circle(0.5).extrude(1)

如果需要创建独立实体，可以设置combine=False：

separate_cylinder = box.faces(">Z").circle(0.5).extrude(1, combine=False)

高级特性

链式操作

CadQuery支持流畅的链式操作，每个方法返回新的工作平面：

result = (cq.Workplane("XY")
          .box(10, 10, 2)
          .faces(">Z").workplane()
          .circle(3).extrude(5)
          .faces(">Z").workplane()
          .circle(1).cutThruAll())

标签系统

使用标签可以标记重要的工作平面以便后续引用：

result = (cq.Workplane("XY")
          .box(10, 10, 2).tag("base")
          .faces(">Z").workplane()
          .circle(3).extrude(5).tag("cylinder")
          
# 后续可以通过标签引用
base_plane = result.workplaneFromTagged("base")

批量操作

许多方法会自动对工作平面上的所有对象进行操作：

# 在立方体每个顶点创建圆
result = (cq.Workplane("XY")
          .box(10, 10, 2)
          .faces(">Z").vertices().circle(1))

调试技巧

理解工作平面状态对调试很有帮助。可以打印工作平面对象查看其属性：

wp = cq.Workplane("XY").box(1,1,1)
print(wp)

输出示例：

Workplane object:
  parent: None
  plane: Plane:
    origin: (0.0, 0.0, 0.0)
    z direction: (0.0, 0.0, 1.0)
  objects: [Solid]
  modelling context: 
    pendingWires: []
    pendingEdges: []
    tags: {}