OCC教学:几何

几何:1.介绍

MVC.Model-View-Controller

OCC提供了一系列类,用户可以“按原样”应用或通过添加自定义类来扩展。
这些提供某些概念(例如几何实体)的类通常按实现进行分组:模型层、视图层和控制器层。每层都在相应的包中实现,而包又包含类和函数。

MVC.Example

示例——二维圆的概念。
模型:包含圆心和半径的数据对象。(标准的直接构造函数:默认构造函数、带有点和半径的构造函数等。)
控制器:构建一个经过 3 个点的圆。构建一个以圆心且与直线相切的圆。(注意:每个控制器类都有一个返回抽象数据对象的方法。)
视图:可以在查看器中显示的对象。

MVC.Discussion

优点:

  • 模型是持久的,可以在不更改模型类的情况下添加新的控制类。
  • 模型是最小的,如果需要可以在程序执行期间创建控制器类的实例。
    缺点:
    有时,很难找到解决特定问题的类。
MVC.Implementation of controller classes

OCC中针对几何和拓扑对象实现的各种控制器类包括:

  • 直接构造(gce_MakeCircle、gce_MakeLin2d);
  • 通过二维约束构建 (GccAna_Circ2d2TanRad);
  • 复杂的构造算法:插值近似、投影(GeomAPI package)。

几何:2.概述

非参数和参数几何

非参数几何:这些类型由值操纵;这些类没有继承。
参数化几何:Geom (Geom2d) 中的实体由 Handle操作(对于数据共享很有用),而控制器类则由值操作。类的层次结构通常遵循 STEP (ISO 10303) 标准。提供从Geom到gp转换的方法。

非参数几何

模型类(二维类通过添加“2d”后缀,gp_Pnt2d):

  • gp_Pnt——笛卡尔点;
  • gp_Vec——向量;
  • gp_Dir ——方向(非空向量,模长大小等于 1.0);
  • gp_Trsf——欧几里得变换。可以独立设置平移、旋转和缩放;
  • gp_Ax1——轴,轴是点加方向;
  • gp_Lin、gp_Circ、gp_Elips、gp_Hypr、gp_Parab、gp_Cylinder、gp_Sphere、gp_Torus 表示曲线和曲面的图元。
    控制器类:
  • 直接构建 - gce_MakeCircle、gce_MakeLin;
  • 约束构造(仅限 2d)- GocAna_Circ2d2TanRad。
非参数几何的限制

非参数几何提供了有用的集合类,但它们存在一些原则限制:

  • 无法回答典型的几何问题:
    • 此时的曲率值是多少?
    • 此时曲线的切向量是多少?
    • 曲线和给定点之间的最小欧几里德距离是多少?
    • 这些对象相交吗?
  • 有些对象是无限的,并且没有办法让它们变得有限:
    • 直线、双曲线、抛物线
    • 平面、圆柱
  • 不能表示自由形式和非平凡的对象:
    • 如何表示飞机机身? (贝塞尔曲线和 B 样条曲线);
    • 如何表示偏置曲面? (需要法向);
    • 如何表示扫掠曲面? (线性挤压
下载方式:https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 布线问题(分支限界算法)是计算机科学和电子工程领域中一个广为人知的议题,它主要探讨如何在印刷电路板上定位两个节点间最短的连接路径。 在这一议题中,电路板被构建为一个包含 n×m 个方格的矩阵,每个方格能够被界定为可通行或不可通行,其核心任务是定位从初始点到最终点的最短路径。 分支限界算法是处理布线问题的一种常用策略。 该算法与回溯法有相似之处,但存在差异,分支限界法仅需获取满足约束条件的一个最优路径,并按照广度优先或最小成本优先的原则来探索解空间树。 树 T 被构建为子集树或排列树,在探索过程中,每个节点仅被赋予一次成为扩展节点的机会,且会一次性生成其全部子节点。 针对布线问题的解决,队列式分支限界法可以被采用。 从起始位置 a 出发,将其设定为首个扩展节点,并将与该扩展节点相邻且可通行的方格加入至活跃节点队列中,将这些方格标记为 1,即从起始方格 a 到这些方格的距离为 1。 随后,从活跃节点队列中提取队首节点作为下一个扩展节点,并将与当前扩展节点相邻且未标记的方格标记为 2,随后将这些方格存入活跃节点队列。 这一过程将持续进行,直至算法探测到目标方格 b 或活跃节点队列为空。 在实现上述算法时,必须定义一个类 Position 来表征电路板上方格的位置,其成员 row 和 col 分别指示方格所在的行和列。 在方格位置上,布线能够沿右、下、左、上四个方向展开。 这四个方向的移动分别被记为 0、1、2、3。 下述表格中,offset[i].row 和 offset[i].col(i=0,1,2,3)分别提供了沿这四个方向前进 1 步相对于当前方格的相对位移。 在 Java 编程语言中,可以使用二维数组...
### OCC模型原理 OCC(OpenCASCADE Technology)模型是一种基于几何建模内核的三维CAD(计算机辅助设计)技术,广泛应用于工业设计、工程建模和制造领域。OCC模型的核心原理基于边界表示法(B-Rep),通过几何元素(如点、线、面)和拓扑结构(如顶点、边、面、壳等)共同定义三维实体的形状。几何元素描述模型的数学属性,而拓扑结构则定义了这些几何元素之间的连接关系和层次关系[^3]。 在OCC中,几何建模是通过创建基础几何体(如立方体、圆柱体)或通过复杂的布尔运算(并、交、差)来实现的。这些操作依赖于OCC内核中的算法库,包括几何变换、曲面拟合、网格划分等。 ### OCC模型应用 OCC模型被广泛应用于多个领域,主要包括: - **工业设计**:用于创建复杂的机械零件、装配体和产品设计。 - **建筑与工程**:在建筑信息建模(BIM)中,OCC模型用于生成建筑构件和结构。 - **制造业**:用于数控加工(CNC)路径规划、模具设计和逆向工程。 - **教育与科研**:作为CAD开发的教学工具和研究平台。 OCC模型的开源特性使其成为许多商业和开源CAD软件的基础,例如FreeCAD和Salome平台[^3]。 ### OCC模型实现方法 OCC模型的实现方法主要涉及几何建模、拓扑操作和可视化。以下是一个典型的实现流程: #### 1. 几何建模 通过调用OCC的API创建几何体。例如,使用`BRepPrimAPI_MakeBox`创建立方体: ```python from OCC.Core.BRepPrimAPI import BRepPrimAPI_MakeBox # 创建一个立方体 box = BRepPrimAPI_MakeBox(10, 20, 30).Shape() ``` #### 2. 拓扑操作 OCC支持多种拓扑操作,如布尔运算、倒角、抽壳等。例如,使用`BRepAlgoAPI_Cut`实现两个几何体的差集: ```python from OCC.Core.BRepAlgoAPI import BRepAlgoAPI_Cut # 创建两个几何体 box1 = BRepPrimAPI_MakeBox(10, 10, 10).Shape() box2 = BRepPrimAPI_MakeBox(5, 5, 5).Shape() # 执行差集操作 result = BRepAlgoAPI_Cut(box1, box2).Shape() ``` #### 3. 可视化 OCC模型可以通过VTK(Visualization Toolkit)进行可视化。例如,将OCC模型转换为VTK的`vtkPolyData`并设置显示模式为线框模式: ```cpp // OCC对象形状转换为VTK对象 Handle(IVtkOCC_Shape) aVtkOCCShape = new IVtkOCC_Shape(cylinder.Shape()); // 创建数据源 vtkSmartPointer<IVtkTools_ShapeDataSource> shapeSource = vtkSmartPointer<IVtkTools_ShapeDataSource>::New(); shapeSource->SetShape(aVtkOCCShape); // 更新数据源 shapeSource->Update(); // 创建显示模式过滤器 vtkSmartPointer<IVtkTools_DisplayModeFilter> filter = vtkSmartPointer<IVtkTools_DisplayModeFilter>::New(); filter->AddInputConnection(shapeSource->GetOutputPort()); filter->SetDisplayMode(DM_Wireframe); // 设置为线框模式 filter->Update(); // 获取输出数据 vtkSmartPointer<vtkPolyData> thePolyData = filter->GetOutput(); ``` #### 4. 渐变着色效果 OCC支持通过着色器程序实现模型的渐变着色效果。例如,在Python中使用`pythonocc-core`库为立方体模型添加渐变颜色: ```python from OCC.Display.SimpleGui import init_display from OCC.Core.BRepPrimAPI import BRepPrimAPI_MakeBox # 创建立方体 box = BRepPrimAPI_MakeBox(10, 20, 30).Shape() # 初始化显示 display, start_display, add_menu, add_function_to_menu = init_display() # 添加渐变着色效果 display.DisplayShape(box, color="BLUE", update=True) # 启动显示 start_display() ``` 上述代码展示了如何在OCC中创建几何体、执行拓扑操作、可视化模型以及实现渐变着色效果。这些方法为OCC模型的实际应用提供了坚实的基础。
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