ACIS采用自底向上的方式创建box

news2024/7/30 2:12:34

在学习任何CAD几何内核的时候，首先需要学习的是这个几何内核的几何拓扑数据结构，学习完毕后，一个很好的练习是自己采用底层的几何、拓扑构建API，创建一个box。通过这个练习，可以加深初学者对所学几何内核数据结构的理解和认识。

https://www.cnblogs.com/opencascade/p/4102570.html这篇博客介绍了在Open cascade中，采用自底向上的方式如何构建box，本文以ACIS为例，介绍ACIS中，如何采用自底向上的方式创建box。

构建需要的注意事项如下：

1. 首先需要构造出了四面体几何元素，4个Apoint，6个Straight类型的Curve，以及4个Pane类型的Surface；

2. 然后构造出vertex、edge、coedge、loop、face、shell、lump、body这些拓扑，设置vertex、edge、coedge、face指钎指向对应的几何，再把拓扑关系的指针设置好；

3.还要注意curve与edge之间，edge与coedge之间，coedge与edge之间，face与surface之间的方同关系。

代码如下：

BODY* block(SPAposition& min, SPAposition& max)
{
	BODY* body = NULL;

	// initialize bulletin board
	API_BEGIN //初始化了异常处理和事务管理环境
		//设置异常检查机制，确保在建模操作中捕获和处理异常，防止程序崩溃

		// ***********************
		//  CREATE THE GEOMETRY.
		// ***********************

		// create 8 points
	APOINT* p0 = new APOINT(min.x(), min.y(), min.z());
	APOINT* p1 = new APOINT(max.x(), min.y(), min.z());
	APOINT* p2 = new APOINT(min.x(), max.y(), min.z());
	APOINT* p3 = new APOINT(max.x(), max.y(), min.z());

	APOINT* p4 = new APOINT(min.x(), min.y(), max.z());
	APOINT* p5 = new APOINT(max.x(), min.y(), max.z());
	APOINT* p6 = new APOINT(min.x(), max.y(), max.z());
	APOINT* p7 = new APOINT(max.x(), max.y(), max.z());

	// create 12 straight lines
	//为了简化边的构建，我们选择了直线的方向与图示中的边方向一致
	STRAIGHT* s0 = new STRAIGHT(p0->coords(), SPAunit_vector(1.0, 0.0, 0.0));
	STRAIGHT* s1 = new STRAIGHT(p1->coords(), SPAunit_vector(0.0, 1.0, 0.0));
	STRAIGHT* s2 = new STRAIGHT(p3->coords(), SPAunit_vector(-1.0, 0.0, 0.0));
	STRAIGHT* s3 = new STRAIGHT(p2->coords(), SPAunit_vector(0.0, -1.0, 0.0));

	STRAIGHT* s4 = new STRAIGHT(p4->coords(), SPAunit_vector(1.0, 0.0, 0.0));
	STRAIGHT* s5 = new STRAIGHT(p5->coords(), SPAunit_vector(0.0, 1.0, 0.0));
	STRAIGHT* s6 = new STRAIGHT(p7->coords(), SPAunit_vector(-1.0, 0.0, 0.0));
	STRAIGHT* s7 = new STRAIGHT(p6->coords(), SPAunit_vector(0.0, -1.0, 0.0));

	STRAIGHT* s8 = new STRAIGHT(p0->coords(), SPAunit_vector(0.0, 0.0, 1.0));
	STRAIGHT* s9 = new STRAIGHT(p1->coords(), SPAunit_vector(0.0, 0.0, 1.0));
	STRAIGHT* s10 = new STRAIGHT(p3->coords(), SPAunit_vector(0.0, 0.0, 1.0));
	STRAIGHT* s11 = new STRAIGHT(p2->coords(), SPAunit_vector(0.0, 0.0, 1.0));

	// create 6 planar surfaces
	//所有的平面的法线方向都被定义为指向体的外部，这将简化后续面定义的过程
	PLANE* pln0 = new PLANE(p0->coords(), SPAunit_vector(0.0, 0.0, -1.0));
	PLANE* pln1 = new PLANE(p4->coords(), SPAunit_vector(0.0, 0.0, 1.0));
	PLANE* pln2 = new PLANE(p0->coords(), SPAunit_vector(0.0, -1.0, 0.0));
	PLANE* pln3 = new PLANE(p1->coords(), SPAunit_vector(1.0, 0.0, 0.0));
	PLANE* pln4 = new PLANE(p3->coords(), SPAunit_vector(0.0, 1.0, 0.0));
	PLANE* pln5 = new PLANE(p2->coords(), SPAunit_vector(-1.0, 0.0, 0.0));

	// ***********************
	//  CREATE THE TOPOLOGY.
	// ***********************

	// create 8 verticies
	VERTEX* v0 = new VERTEX(p0);
	VERTEX* v1 = new VERTEX(p1);
	VERTEX* v2 = new VERTEX(p2);
	VERTEX* v3 = new VERTEX(p3);
	VERTEX* v4 = new VERTEX(p4);
	VERTEX* v5 = new VERTEX(p5);
	VERTEX* v6 = new VERTEX(p6);
	VERTEX* v7 = new VERTEX(p7);

	// create 12 edges
	//EDGE类的构造函数需要起始顶点、结束顶点、曲线（CURVE）以及边相对于曲线的方向
	EDGE* e0 = new EDGE(v0, v1, s0, FORWARD);
	EDGE* e1 = new EDGE(v1, v3, s1, FORWARD);
	EDGE* e2 = new EDGE(v3, v2, s2, FORWARD);
	EDGE* e3 = new EDGE(v2, v0, s3, FORWARD);

	EDGE* e4 = new EDGE(v4, v5, s4, FORWARD);
	EDGE* e5 = new EDGE(v5, v7, s5, FORWARD);
	EDGE* e6 = new EDGE(v7, v6, s6, FORWARD);
	EDGE* e7 = new EDGE(v6, v4, s7, FORWARD);

	EDGE* e8 = new EDGE(v0, v4, s8, FORWARD);
	EDGE* e9 = new EDGE(v1, v5, s9, FORWARD);
	EDGE* e10 = new EDGE(v3, v7, s10, FORWARD);
	EDGE* e11 = new EDGE(v2, v6, s11, FORWARD);

	// create loops of coedges
	// loop of coedges on the low-z plane
	//COEDGE类的构造函数需要一个EDGE、coedge相对于边的方向、前一个coedge和下一个coedge。
	//（coedge环形成一个双向链表，每个coedge中都有前一个和下一个指针。）
	COEDGE* c0 = new COEDGE(e0, REVERSED, NULL, NULL);
	COEDGE* c3 = new COEDGE(e3, REVERSED, c0, NULL);
	COEDGE* c2 = new COEDGE(e2, REVERSED, c3, NULL);
	COEDGE* c1 = new COEDGE(e1, REVERSED, c2, c0);
	LOOP* l0 = new LOOP(c0, NULL);

	// loop of coedges on the high-z plane
	COEDGE* c4 = new COEDGE(e4, FORWARD, NULL, NULL);
	COEDGE* c5 = new COEDGE(e5, FORWARD, c4, NULL);
	COEDGE* c6 = new COEDGE(e6, FORWARD, c5, NULL);
	COEDGE* c7 = new COEDGE(e7, FORWARD, c6, c4);
	LOOP* l1 = new LOOP(c4, NULL);

	// loop of coedges on the low-y plane
	c0 = new COEDGE(e0, FORWARD, NULL, NULL);
	COEDGE* c9 = new COEDGE(e9, FORWARD, c0, NULL);
	c4 = new COEDGE(e4, REVERSED, c9, NULL);
	COEDGE* c8 = new COEDGE(e8, REVERSED, c4, c0);
	LOOP* l2 = new LOOP(c0, NULL);

	// loop of coedges on the high-x plane
	c1 = new COEDGE(e1, FORWARD, NULL, NULL);
	COEDGE* c10 = new COEDGE(e10, FORWARD, c1, NULL);
	c5 = new COEDGE(e5, REVERSED, c10, NULL);
	c9 = new COEDGE(e9, REVERSED, c5, c1);
	LOOP* l3 = new LOOP(c1, NULL);

	// loop of coedges on the high-y plane
	c2 = new COEDGE(e2, FORWARD, NULL, NULL);
	COEDGE* c11 = new COEDGE(e11, FORWARD, c2, NULL);
	c6 = new COEDGE(e6, REVERSED, c11, NULL);
	c10 = new COEDGE(e10, REVERSED, c6, c2);
	LOOP* l4 = new LOOP(c2, NULL);

	// loop of coedges on the low-x plane
	c3 = new COEDGE(e3, FORWARD, NULL, NULL);
	c8 = new COEDGE(e8, FORWARD, c3, NULL);
	c7 = new COEDGE(e7, REVERSED, c8, NULL);
	c11 = new COEDGE(e11, REVERSED, c7, c3);
	LOOP* l5 = new LOOP(c3, NULL);

	// create 6 faces
	//FACE类的构造函数需要一个指向环的指针、一个指向下一个面的指针、
	//	一个指向基础表面的指针以及面相对于表面的方向。
	FACE* f0 = new FACE(l0, NULL, pln0, FORWARD);
	FACE* f1 = new FACE(l1, f0, pln1, FORWARD);
	FACE* f2 = new FACE(l2, f1, pln2, FORWARD);
	FACE* f3 = new FACE(l3, f2, pln3, FORWARD);
	FACE* f4 = new FACE(l4, f3, pln4, FORWARD);
	FACE* f5 = new FACE(l5, f4, pln5, FORWARD);

	// create 1 shell, 1 lump, and 1 body
	//SHELL类的构造函数需要一个指向面链表中第一个面的指针f5，
	//一个指向子壳列表的指针，以及一个指向块中下一个壳的指针
	body = new BODY(new LUMP(new SHELL(f5, NULL, NULL), NULL));

	// terminate bulletin board
	API_END

		return body;
}

通过与Open cascade的构建过程对比，有如下主要不同：

1. OCC创建Edge时，创建接口只需要传入几何Geom_Line，然后再把顶点Vertex关联上，ACIS的接口就比较完善，EDGE类的构造函数需要起始顶点、结束顶点、曲线（CURVE）以及边相对于曲线的方向；

2. OCC创建Wire或者Shell的时候，需要手动一个一个添加对应的Edge和Face，但是ACIS不需要，ACIS中EDGE、COEDGE、FACE都在一个链表中，只需要把链表头传递进去就可以了；

3. OCC创建的时候，PCurve需要手动创建并添加，但是ACIS中，默认在new FACE的时候，就把对应的PCurve创建好了，不需要人工创建了。

最终结果如图：

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