OCC类基础

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除一直在用OCC作项目，但这方面的中文资料很少，看来OCC在中国还不是十分普及；后来，项目中使用OCC和DirectX结合使用，取得了很好的效果；随着OCC6.3版本的推出，Open CASCADE在速度方面已有了很大的改变。以下为一些OCC的基础知识，愿与各位OCC爱好者共同学习；一：OCC中的基础类：gp_Pnt在OCC中，gp_Pnt表示一个顶点，gp_Vec表示一个向量，可以用两个顶点来生成一个向量。比如：gp_Pnt P1(0,0,0);gp_Pnt P2(5,0,0);gp_Vec V1 (P1,P2);向量有一个方法.IsOpposite（），可以用来测试两个向量的方向是相对还是平行;比如：gp_Pnt P3(-5,0,2);gp_Vec V2 (P1,P3);Standard_Boolean result =V1.IsOpposite(V2,Precision:Angular();另外向量还有一些重要方法：-Standard_Real Magnitude() const;计算向量的大小；-Standard_Real SquareMagnitude() const;计算向量的平方；-向量的加减乘除操作；-向量的单位化；-通过一个点，线，面得出其镜像的向量；-向量的旋转，平移，缩放；具体的函数名称可以看OCC的头文件说明；有时需要决定一组空间点是位于一个点;一条直线,或一个平面,或一个空间:OCC中提供了相应的算法；比如：TColgp_Array1OfPnt array (1,5); / sizing arrayarray.SetValue(1,gp_Pnt(0,0,1);array.SetValue(2,gp_Pnt(1,2,2);array.SetValue(3,gp_Pnt(2,3,3);array.SetValue(4,gp_Pnt(4,4,4);array.SetValue(5,gp_Pnt(5,5,5);GProp_PEquation PE (array,1.5 );if (PE.IsPoint() /是否是同一个点gp_Lin L;if (PE.IsLinear() L = PE.Line(); /是否位于一条直线上；if (PE.IsPlanar() /是否在一个平面内；if (PE.IsSpace() gp_Dir类：此类用来描述3D空间中的一个单位向量;常用方法:(1):IsEqual(const gp_Dir& Other,const Standard_Real AngularTolerance) const;两个单位向量是否相等;(2):IsNormal(const gp_Dir& Other,const Standard_Real AngularTolerance) const;两个单位向量的夹角是否是PI/2;(3):IsOpposite(const gp_Dir& Other,const Standard_Real AngularTolerance) const;两个单位向量是否方向相反;(4):IsParallel(const gp_Dir& Other,const Standard_Real AngularTolerance) const;两个单位向量夹角O或PI;(5):Angle(const gp_Dir& Other) const;求两个向量之间的夹角;(6):void CrossCross(const gp_Dir& V1,const gp_Dir& V2) ;计算三个向量之间的叉积；(7)：Standard_Real Dot(const gp_Dir& Other) const;计算点积；(8)：Standard_Real DotCross(const gp_Dir& V1,const gp_Dir& V2) const;计算叉积再点积；(9):gp_Dir Reversed() const;得到反方向，在OCC中用gp_Lin2d类，来生成一个二维空间的直线，有它的原点和单位向量；gp_Ax2d类：通过原点和X方向单位和Y方向单位建立一个二维坐标系；利用sense参数可以决定是右手系还是左手系；可以利用平移、旋转、缩放、镜像来更改坐标系；类似地，gp_Ax3类：用来描述一个3D空间的坐标系。而gp_Ax2类用来表示一个二维空间坐标系；可以为右手系，也可以是左手系；二、曲线类GeomAPI和GeomConvert包：GeomAPI开发包提供了一个几何体的可编程应用程序接口；比如：求点P和曲线C的距离D：D = GeomAPI_ProjectPointOnCurve(P,C);或者GeomAPI_ProjectPointOnCurve PonC(P,C);D = PonC.LowerDistance();GeomConvert包提供了一些全局函数，可以用来实现转化一个Geom曲线为BSpline曲线等；比如：Handle(Geom_BSplineSurface) aPipeSurface =Handle(Geom_BSplineSurface):DownCast(aPipe.Surface();Handle(Geom_BSplineSurface) anotherBSplineSurface =GeomConvert:SplitBSplineSurface(aPipeSurface,1,2,3,6);OCC中三维几何曲线的类型有：-线-园-椭圆-二次曲线-抛物线-Bezier曲线-BSpline曲线可以将一个二维的几何曲线转化为某个平面内的一个三维曲线：比如：Standard_Real radius = 5;gp_Ax2d ax2d(gp_Pnt2d(2,3),gp_Dir2d(1,0);/生成一个二维园Handle(Geom2d_Circle) circ2d = new Geom2d_Circle(ax2d,radius);gp_Ax2d circ2dXAxis = circ2d-XAxis();/然后，在这个平面里转化为三维曲线；Handle(Geom_Curve) C3D = GeomAPI:To3d(circ2d,gp_Pln(gp_Ax3(gp:XOY();Handle(Geom_Circle) C3DCircle = Handle(Geom_Circle):DownCast(C3D);gp_Ax1 C3DCircleXAxis = C3DCircle-XAxis();另外，可以以将一个三维曲线，投影到一个平面内，从而生成一个二维曲线gp_Pln ProjectionPlane(gp_Pnt(1,1,0),gp_Dir( 1,1,1 );Handle(Geom2d_Curve) C2D = GeomAPI:To2d(C3D,ProjectionPlane);Handle(Geom2d_Circle) C2DCircle =Handle(Geom2d_Circle):DownCast(C2D);gp_Ax2d C2DCircleXAxis = C2DCircle-XAxis();将一个基本几何图形进行空间变换可以使用它自带的函数:比如：Handle(Geom_Geometry) aRotatedEntity= circle-Rotated(gp:OZ(),PI/4);如果想获取图形的类型名称:Standard_CString aRotatedEntityTypeName = aRotatedEntity-DynamicType()-Name();gp_Parab2d类：描述一个平面内的抛物线；示例：gp_Pnt2d P(2,3);gp_Dir2d D(4,5);gp_Ax22d A(P,D);gp_Parab2dPara(A,6);GCE2d_MakeParabola类：生成一个抛物线图形；Geom2d_BSplineCurve类：描述样条曲线；Geom2dAPI_Interpolate类：通过一组点来修改一个样条曲线；FairCurve_Batten类：用一个常量或线性增加的值来构造曲线；可以用来设计木纹或塑料板条；图形为二维的，可以模拟物理样条或板条.Geom2d_TrimmedCurve类：此类通过两个值，定义曲线的一部分，-可以用来计算曲线的参数值和点坐标；-可以得到曲线的一般特征，比如连续的等级，封闭特点，周期性，边界参数；-当用一个矩阵应用于曲线或原始曲线转化后进行相应参数的改变；所有的曲线必须几何连续，曲线至少一阶可导。一般来说，在生成一个曲线时，要先检查一下所应用的参数是否可以生成一个光滑曲线；否则会出现错误；另外注意一点：不可以构造空长度的曲线或自相交的曲线；此类的基类是Geom2d_BoundedCurve类：它是一个抽象类；描述二维空间中的边界曲线的一般行为；除了Geom2d_TrimmedCurve是它的一个派生类外，它还有二个派生类：- Geom2d_BezierCurve- Geom2d_BSplineCurveGeom2d_BoundedCurve类的基类是Geom2d_Curve类：Geom2d_Curve:抽象类；此抽象类描述了2D空间的曲线的一般特征；派生出的类有多个：包括直线，园，二次曲线，Bizier,BSpline曲线等；这些曲线的特点是可以参数化；Geom2d_Curve类的基类是Geom2d_Geometry类；此抽象类主要定义了曲线的变换，平移，旋转，缩放及拷贝等方法；Geom2d_Geometry类的基类是MMgt_TShared类；此抽象类为管理对象的基类，可以引用计数，及删除方法；Standard_Transient：此抽象类为所有类共同的基类；Geom2dAPI_InterCurveCurve类：此类用来实现二维曲线的相交；一种情况是曲线与曲线的相交，另外一种情况是曲线自身的相交；主要方法有：-Standard_Integer NbPoints() const;相交点数；-Standard_Integer NbSegments() const;切线相交数；-void Segment(const Standard_Integer Index,Handle(Geom2d_Curve)& Curve1,Handle(Geom2d_Curve)& Curve2)const;返回其中一个线段；下面的示例是两个曲线相交的例子：首先，生成第一个曲线，在这里，应用点数组来生成一个曲线；-定义数组Handle(TColgp_HArray1OfPnt2d) harray =new TColgp_HArray1OfPnt2d (1,5); / sizing harray-输入点数组的值harray-SetValue(1,gp_Pnt2d (0,0);harray-SetValue(2,gp_Pnt2d (-3,1);harray-SetValue(3,gp_Pnt2d (-2,5);harray-SetValue(4,gp_Pnt2d (2,9);harray-SetValue(5,gp_Pnt2d (-4,14);-检测一下点与点之间是否为同一点；0.01为公差值，依实际需要可以更改此参数；Geom2dAPI_Interpolate anInterpolation(harray,Standard_False,0.01);-生成曲线anInterpolation.Perform();Handle(Geom2d_BSplineCurve) SPL = anInterpolation.Curve();-第二个曲线用两点来生成gp_Pnt2d P1(-1,-2);gp_Pnt2d P2(0,15);gp_Dir2d V1 = gp:DY2d();Handle(Geom2d_TrimmedCurve) TC1=GCE2d_MakeSegment(P1,V1,P2);-下面进行曲线的求交Standard_Real tolerance = Precision:Confusion();Geom2dAPI_InterCurveCurve ICC (SPL,TC1,tolerance);-得到交点Standard_Integer NbPoints =ICC.NbPoints();gp_Pnt2d PK;for (Standard_Integer k = 1;kIsCN(2);GccAna_Pnt2dBisec类此类实现两点之间的等分线.示例:gp_Pnt2d P1(1,2);gp_Pnt2d P2(4,5);gp_Lin2d L;GccAna_Pnt2dBisec B(P1,P2);if (B.IsDone() L = B.ThisSolution(); 因为所生成的为直线,所以显示时要转化为线段:if (B.IsDone()Handle(Geom2d_TrimmedCurve) aLine = GCE2d_MakeSegment(L,-8,8);Handle(ISession2D_Curve) aCurve = new ISession2D_Curve(aLine);aDoc-GetISessionContext()-Display(aCurve, Standard_False);gce_MakeCirc2d类用来创建园:创建园的方法很多，主要构造方法有：-园心和通过的一点;-通过一个园和一个距离值,创建一个同心园;-三点决定一个园;-园心和半径;gp_Elips2d类：可以生成一个椭园,也可以生成椭园上的一段园弧;比如：Standard_Real major = 12;Standard_Real minor = 4;gp_Ax2d axis = gp:OX2d();gp_Elips2d EE(axis,major,minor);Handle(Geom2d_TrimmedCurve) arc = GCE2d_MakeArcOfEllipse(EE,0.0,PI/4);上面是利用长短轴的方法构造椭圆,也可以用二次方程的方式来构造椭园;其中椭园类中方法可以求出焦点1和焦点2的位置,两焦点之间的位置,离心率;旋转,平移,缩放等操作.三、关于面的类gp_Pln类:定义一个平面,构造的方法可以是点法式,或通过ABCD系数;另外，还提供了一些常用的方法，比如：-求点到平面,线到平面,平面与平面的距离及平方距离;-点是否在平面内,线是否在平面内;-通过一个点,一个轴的镜像平面;-平面的旋转,缩放与平移;Geom_ElementarySurface类：此类用来描述一个表面，此类的派生类有：平面；园柱面；锥面；球面；园环面；它的基类是Geom_Surface，是一个抽象类；Geom_Surface类的基类是Geom_Geometry类；Geom_RectangularTrimmedSurface类：用来生成一个有边界的平面；比如：Handle(Geom_Plane) aProjectionPlane = GC_MakePlane(ProjectionPlane).Value();Handle(Geom_RectangularTrimmedSurface) aProjectionPlaneSurface=new Geom_RectangularTrimmedSurface(aProjectionPlane,-8.,8.,-12.,12.);DisplaySurface(aDoc,aProjectionPlaneSurface);此类的基类是Geom_BoundedSurface类；此类的兄弟类还有- Geom_BezierSurface,- Geom_BSplineSurfaceConicalSurface类：用来创建一个园锥表面;构造表面的方法有：-已知一个园锥表面,和空间一点,过此点的平行于已知园锥表面;-已知一个园锥表面,和一个距离,创建一个平行于已知园锥表面的园锥表面;-通过四个点构造一个园锥表面;-通过一个轴和两个点;-通过两个点和两个半径;GeomAPI_IntCS类：此类用来计算一个园弧和和一个表面的交点或相交线段;GeomFill_BSplineCurves类:此类用来构造一个可以填充的BSpline表面,构造它可以用两个三个或四个BSpline曲线作为边界;填充类型有三种:enum GeomFill_FillingStyle GeomFill_StretchStyle,GeomFill_CoonsStyle,GeomFill_CurvedStyle以下示例为用两个样条曲线生成一个表面:GeomFill_FillingStyle Type = GeomFill_StretchStyle;GeomFill_BSplineCurves aGeomFill1(SPL1,SPL2,Type);Handle(Geom_BSplineSurface)aBSplineSurface1 = aGeomFill1.Surface();GeomFill_Pipe类：此类用来构造一个pipe,沿着一个路径sweep一个截面，这两个都是曲线类型；一般来说，结果是一个BSpline表面；常见的有几种方法：-给定一个路径和一个半径，截面是个园，位置是路径的第一个点，比如：GeomFill_Pipe aPipe(SPL1,1);aPipe.Perform();Handle(Geom_Surface) aSurface= aPipe.Surface();Standard_CString aSurfaceEntityTypeName=Not Computed;if (!aSurface.IsNull()aSurfaceEntityTypeName = aSurface-DynamicType()-Name();-给定一个路径和一个截面。比如：Handle(Geom_Ellipse) E = GC_MakeEllipse( gp:XOY() ,3,1).Value();GeomFill_Pipe aPipe2(SPL1,E);aPipe2.Perform();Handle(Geom_Surface) aSurface2= aPipe2.Surface();Standard_CString aSurfaceEntityTypeName2=Not Computed;if (!aSurface2.IsNull()aSurfaceEntityTypeName2 = aSurface2-DynamicType()-Name();aSurface2-Translate(gp_Vec(5,0,0);-给定一个路径和两个截面，中间截面为过度线；示例：Handle(Geom_TrimmedCurve) TC1 =GC_MakeSegment(gp_Pnt(1,1,1),gp_Pnt(5,5,5);Handle(Geom_TrimmedCurve) TC2 =GC_MakeSegment(gp_Pnt(1,1,0),gp_Pnt(4,5,6);GeomFill_Pipe aPipe3(SPL1,TC1,TC2);aPipe3.Perform();Handle(Geom_Surface) aSurface3 = aPipe3.Surface();Standard_CString aSurfaceEntityTypeName3=Not Computed;if (!aSurface3.IsNull()aSurfaceEntityTypeName3 = aSurface3-DynamicType()-Name();aSurface3-Translate(gp_Vec(10,0,0);-给定一个路径和N个截面，中间为过渡线；一般情况下，所生结果为：NURBS，但是，在一些特殊的情况下，可以生成平面，园柱，球，园锥等；参数，U，沿着截面的方向，V沿着路径方向；Geom_BezierSurface类：生成一个Bezier表面；Geom_OffsetSurface类：用来偏移一个表面；比如：Standard_Real offset = 1;Handle(Geom_OffsetSurface) GOS = new Geom_OffsetSurface(aGeomSurface, offset);Geom_SweptSurface类：有两个派生类，分别用来生成一个回转体表面和一个延展体表面；Geom_SurfaceOfLinearExtrusion：用来描述一个线性延展表面；它的基类是：Geom_Surface类比如：Handle(Geom_BSplineCurve) aCurve =GeomAPI_PointsToBSpline(array).Curve();gp_Dir aDir(1,2,3);Handle(Geom_SurfaceOfLinearExtrusion) SOLE =new Geom_SurfaceOfLinearExtrusion(aCurve,aDir);Handle(Geom_RectangularTrimmedSurface) aTrimmedSurface =new Geom_RectangularTrimmedSurface(SOLE,-10,10,false);Geom_SurfaceOfRevolution类，表示一个回转体表面；比如：Handle(Geom_BSplineCurve) aCurve = GeomAPI_PointsToBSpline(array).Curve();Handle(Geom_SurfaceOfRevolution) SOR =new Geom_SurfaceOfRevolution(aCurve,gp:OX();1:利用一个二维数组来生成曲面的方法:TColgp_Array2OfPnt array3 (1,5,1,5);array3.SetValue(1,1,gp_Pnt (-4,-4,5);array3.SetValue(2,1,gp_Pnt (-2,-4,4);Handle(Geom_BSplineSurface) aSurf2 =GeomAPI_PointsToBSplineSurface(array3).Surface();2:GeomAPI_ExtremaSurfaceSurface类:计算两个表面之间的极值点;主要方法:(1):Quantity_Length LowerDistance() const;计算两个表面的最短距离;(2):Standard_EXPORTvoid LowerDistanceParameters(Quantity_Parameter& U1,Quantity_Parameter& V1,Quantity_Parameter& U2,Quantity_Parameter& V2) const;得到第一个表面上的极值点的UV参数和第二个表面上的极值点的UV参数;(3):void NearestPoints(gp_Pnt& P1,gp_Pnt& P2) const;得到第一个表面上的极值点和第二个表面上的极值点;(4): Quantity_Length Distance(const Standard_Integer Index) const;得到第N个极值点的距离;(5):Standard_Integer NbExtrema() const;极值的数目;示例:GeomAPI_ExtremaSurfaceSurface ESS(aSurf1,aSurf2);Quantity_Length dist = ESS.LowerDistance();gp_Pnt P1,P2;ESS.NearestPoints(P1,P2);gp_Pnt P3,P4;Handle(Geom_Curve) aCurve;Standard_Integer NbExtrema = ESS.NbExtrema();for(Standard_Integer k=1;kDisplay(ais3,Standard_False);TopoDS_Shape S2 = BRepPrimAPI_MakePrism(E,gp_Vec(0.,0.,100.);-Wires“推移”成Shells.TopoDS_Edge E1 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(gp_Pnt(0.,0.,0.), gp_Pnt(50.,0.,0.);TopoDS_Edge E2 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(gp_Pnt(50.,0.,0.), gp_Pnt(50.,50.,0.);TopoDS_Edge E3 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(gp_Pnt(50.,50.,0.), gp_Pnt(0.,0.,0.);TopoDS_Wire W = BRepBuilderAPI_MakeWire(E1,E2,E3);TopoDS_Shape S3 = BRepPrimAPI_MakePrism(W,gp_Vec(0.,0.,100.);-Faces“推移”成Solids.TopoDS_Face F = BRepBuilderAPI_MakeFace(gp_Pln(gp:XOY(),Wc);Handle(AIS_Shape) ais7 = new AIS_Shape(F);myAISContext-Display(ais7,Standard_False);TopoDS_Shape S4 = BRepPrimAPI_MakePrism(F,gp_Vec(0.,0.,100.);-Shells“推移”成复合实体BRepPrimAPI_MakeRevol类一个回转sweep体；类继承关系和前面类似：BRepBuilderAPI_MakeShape-BRepPrimAPI_MakeSweep-BRepPrimAPI_MakeRevol，对于角度而言，范围是0，2PI，默认值是2PI，生成规则：- Vertex - Edge.- Edge - Face.- Wire - Shell.- Face- Solid.- Shell- CompSolid.BRepOffsetAPI_MakePipe类可以生成一个管道类继承关系是：BRepBuilderAPI_MakeShape-BRepPrimAPI_MakeSweep-BRepOffsetAPI_MakePipe以下为生成一个管道的示例过程：-利用生成一个WIRE，作为管道的路径:Handle(Geom_BezierCurve) curve = new Geom_BezierCurve(CurvePoles);TopoDS_Edge E = BRepBuilderAPI_MakeEdge(curve);TopoDS_Wire W = BRepBuilderAPI_MakeWire(E);-生成一个面，作为生成管道的截面：gp_Circ c = gp_Circ(gp_Ax2(gp_Pnt(0.,0.,0.),gp_Dir(0.,1.,0.),10.);TopoDS_Edge Ec = BRepBuilderAPI_MakeEdge(c);TopoDS_Wire Wc = BRepBuilderAPI_MakeWire(Ec);TopoDS_Face F = BRepBuilderAPI_MakeFace(gp_Pln(gp:ZOX(),Wc);-利用前两步生成的路径和截面来生成pipe:TopoDS_Shape S = BRepOffsetAPI_MakePipe(W,F);Handle(AIS_Shape) ais2 = new AIS_Shape(S);BRepOffsetAPI_ThruSections类此类继承自BRepBuilderAPI_MakeShape：创建一个loft,通过一组给定的sections，生成一个shell或一个solid;通常，section是wire;但是第一个和最后一个section可以是vertices;比如：BRepOffsetAPI_ThruSections generator(Standard_False,Standard_True);generator.AddWire(W1);generator.AddWire(W2);generator.AddWire(W3);generator.AddWire(W4);generator.Build();TopoDS_Shape S1 = generator.Shape();Handle(AIS_Shape) ais1 = new AIS_Shape(S1);BRepBuilderAPI_MakePolygon类创建一个polygonal wires，可以通过一组点或向量生成，也可以先生成一个空的对象，再添加点。示例1：BRepBuilderAPI_MakePolygon P;P.Add(gp_Pnt(0.,0.,0.);P.Add(gp_Pnt(200.,0.,0.);P.Add(gp_Pnt(200.,200.,0.);P.Add(gp_Pnt(0.,200.,0.);P.Add(gp_Pnt(0.,0.,0.);TopoDS_Wire W = P.Wi