编程生成一个瓶子(2)

 

3 创建瓶体

3.1 轮廓体

为了生成瓶子的瓶体。需要生成一个实体图形，最简单的方法是使用前面创建的外形并沿着一个方向进行推移：Open CASCADE 的实体函数非常适合实现它。它接受一个图形和一个方向为输入参数；然后生成一个图形，生成的规则如下：

图形	生成
顶点	边
边	面
网格	壳
面	体
壳	复合的实体

现在的外形是一个网格。参考图形/生成表。利用网格面可以生成体；

为了生成面，可以使用BRepBuilderAPI_MakeFace类。前面说过，面是由封闭的网格生成的有边界表面。

通常，面可以由一个表面和一个或多个网格通过BRepBuilderAPI_MakeFace来生成。

如果网格位于一个平面内，表面会自动生成：

TopoDS_Face myFaceProfile = BRepBuilderAPI_MakeFace(myWireProfile);

在BRepPrimAPI包中提供了一些类，用来生成具有拓朴结构的图元：长方体、园环、园柱、球等。都位于BRepPrimAPI_MakePrism类中，按照上面所说，这个类要由这些来定义：

l         推移所用的基本图形

l         有一定长度的向量或有一定长度的方向，或者无限长；

 

现在需要的是有一定长度的实体，沿着Z轴推移myHeight大小的高度。这个向量，可以由gp_Vec类来定义它的X，Y，Z坐标值：

gp_Vec aPrismVec(0 , 0 , myHeight);

所有生成瓶体的数据现在都准备好了，下面所做的只是用BRepPrimAPI_MakePrism类来生成实体：

TopoDS_Shape myBody = BRepPrimAPI_MakePrism(myFaceProfile , aPrismVec);

3.2 园角

生成的瓶体，边角比较锐利，要用圆滑的面打钝它。可以使用在Open CASCADE中的园角功能；

根据位置的不同，园角实现方法也不同，比如，可以沿着一条直线，或者沿着边缘线来计算。我们的目的是，用简单的方法来生成园角，约定：

l         在图形的所有边上做园角

l         园角的半径值为myThickness/12;

为了生成一个边的园角，可以使用BRepFilletAPI_MakeFillet类，这个类的一般用法是：

1.         在BRepFilletAPI_MakeFillet 的构造函数中传入需要园角的图形；

2.         应用Add方法，同时加入园角的参数值（要加入的边和半径），在这里，要加入所有需园角的边；

3.    使用Shape方法得到园角后的图形；

BRepFilletAPI_MakeFillet mkFillet(myBody);

为了添加园角的说明，需要知道图形都有哪些边。最好的解决方法是遍历实体的所有边。可以用TopExp_Explorer类来完成。

要遍历的数据结构定义是在TopoDS_Shape中，可以根据需要扩展子图形；

一般来说，要遍历的话，要提供下面的内容：

l         要遍历的图形

l         要找的子图形的类型。可以用TopAbs_ShapeEnum枚举结构体来定义它。

TopExp_Explorer aEdgeExplorer(myBody , TopAbs_EDGE);

应用一个遍历循环过程中主要用到三个方法：

l         是否还有子图形要遍历；

l         得到当前要遍历的子图形；

l         得到下一个要遍历的子图形（ 如果More()方法返回的结果为真）；

while(aEdgeExplorer.More()){ TopoDS_Edge aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeExplorer.Current()); //Add edge to fillet algorithm ... aEdgeExplorer.Next(); }

在遍历循环中，找瓶子图形的所有边。每个边都用Add方法添加到BRepFilletAPI_MakeFillet实例中。记住，要把要园角的半径值也传进去；

mkFillet.Add(myThickness / 12. , aEdge);

一旦完成，最后一步是得到园角后的图形：

myBody = mkFillet.Shape();

 

3.3添加瓶颈

要添加瓶颈，需生成一个园柱并把它焊到瓶体上；园柱的位置在瓶体的顶面，半径设定myThickness/4，高度设定myHeight/10。

gp_Pnt neckLocation(0 , 0 , myHeight);  gp_Dir neckNormal = gp::DZ();  gp_Ax2 neckAx2(neckLocation , neckNormal);

为了定位园柱，要用gp_Ax2类来定义一个右手坐标系，这个坐标系可以由一个点和两个方向来定义，这两个方向分别是法线方向和Ｘ轴方向，Ｙ轴方向可以由这两个方向计算得出。

瓶子体上面的中心，在世界坐标系中的坐标是(0,0,myHeight)，法线是Ｚ轴。所以，局部坐标系可以这们定义：

gp_Pnt neckLocation(0 , 0 , myHeight);  gp_Dir neckNormal = gp::DZ(); gp_Ax2 neckAx2(neckLocation , neckNormal);

 

为了生成园柱，要用图元包中的另一个类：BRepPrimAPI_MakeCylinder类。需要提供以下内容：

l         园柱所在的坐标系；

l         园柱的半径和高度；

 

Standard_Real myNeckRadius = myThickness / 4.; Standard_Real myNeckHeight = myHeight / 10; TopoDS_Shape myNeck = BRepPrimAPI_MakeCylinder(neckAx2 , myNeckRadius , myNeckHeight);

 

现在有了两部分，瓶子体和要焊上去的瓶颈；

 

在BRepAlgoAPI包中提供了对两个图形布尔操作的方法：共同（布尔交），切（布尔减），焊（布尔并）；

使用BRepAlgoAPI_Fuse可以把两个图形焊在一起：

myBody = BRepAlgoAPI_Fuse(myBody , myNeck);

3.4创建镂空实体

实际的瓶子都是用来装液体的，现在要从瓶子顶面生成一个镂空的实体；

在Open CASCADE中，一个镂空的实体称为一个有厚度的体，生成步骤：

1.         从初始的实体中移除一个或多个面得到第一个镂空实体的面Ｗ１；

2.         生成一个平行于Ｗ１的面Ｗ２，两个面之间的距离是Ｄ，如果Ｄ为正，则Ｗ２在初始实体的外面，否则在里面；

3.    通过Ｗ１和Ｗ２生成实体；

for(TopExp_Explorer aFaceExplorer(myBody , TopAbs_FACE) ; aFaceExplorer.More() ;  aFaceExplorer.Next()) { TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aFaceExplorer.Current());  TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aFaceExplorer.Current()); }

 

为了生成一个有厚度的实体，可以生成一个BRepOffsetAPI_MakeThickSolid类的实例，给它传递以下值：

l         要镂空的图形

l         需要计算的公差

l         两个面Ｗ１和Ｗ２之间的厚度（距离Ｄ）

l         从原始的实体中移除面而生成的第一个面Ｗ１；

这一步最不好做的是从图形中找到要移除的面：瓶颈园柱体的顶面；

这个面：

l         在几何体上的一个平面；

l         瓶子上的最高的面（按Ｚ轴来说）；

有了这个面的这些特征，可以再次遍历瓶子的所有面并找到这个面：

 

for(TopExp_Explorer aFaceExplorer(myBody , TopAbs_FACE) ; aFaceExplorer.More() ; aFaceExplorer.Next()){ TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aFaceExplorer.Current()); TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aFaceExplorer.Current()); }

 

为了检测每个面，需要找到它的表面。有一个工具类可以处理图形的几何属性：BRep_Tool类，这个类常见的用法有：

l         对于表面：可以处理表面上的面；

l         对于曲线：可以处理曲线上的边；

l         对于向量：可以处理向量上的点；

Handle(Geom_Surface) aSurface = BRep_Tool::Surface(aFace);

 

可以看出，BRep_Tool::Surface方法返回一个Geom_Surface类的实例，这个实例是通过句柄分配；

但是，Geom_Surface类并不提供aSurface对象的实际类型的信息，这个引用的类型可能是Geom_Plane，Geom_CylindricalSurface等；

类似Geom_Surface，所有的对象是通过句柄分配，这些对象是从Standard_Transient派生出来的。

在这里与类型相关的两个有用的方法是：

l         DynamicType方法：可以得出对象的实际类型；

l         IsKind方法：可以计算一个对象是否是从某种类型派生出来的；

DynamicType方法返回对象的实际类型，但是要用它和已知类型比较来得出aSurface是一个平面，还是一个园柱侧面或其它类型；

为了用所给定的类型和要找的类型相比较，可以使用STANDARD_TYPE宏。这个宏返回一个类的类型；

if(aSurface->DynamicType() == STANDARD_TYPE(Geom_Plane)){ ... }

 

如果比较的结果为真，可以得出aSurface的实际类型是Geom_Plane。

接下来，可以在Standard_Transient中找到另一个有用的方法，把它从Geom_Surface转化为Geom_Plane，这个方法是DownCast方法；正如它的名字一样，这个静态方法用来把一种给定的类型转化为另一种类型：

Handle(Geom_Plane) aPlane = Handle(Geom_Plane)::DownCast(aSurface);

 

记住，转化的目的是为了找到瓶子所有表面中最顶部的平面。、

现在假设有了这两个全局变量：

TopoDS_Face faceToRemove; Standard_Real zMax = -1;

 

接下来，使用Geom_Plane::Location方法就很容易找到在Ｚ方向上哪个面的原始点最大，比如：

gp_Pnt aPnt = aPlane->Location();  Standard_Real aZ = aPnt.Z();  if(aZ > zMax) { zMax = aZ; faceToRemove = aFace; }

 

现在已经找到的瓶颈的顶面。在生成一个镂空的实体前，最后要做的一步是要把这个面放在一个链表中。因为有可能从原始的实体中移除一个或多个面，所以，BRepOffsetAPI_MakeThickSolid构造函数中传进去的参数是一个面的链表；

Open CASCADE为不同的的对象提供了多种集合，Geom包中对象的集合类都在TColGeom包中；gp包中的对象的集合类都在TColgp包中。

图形的集合是在TopTools包中。由于BRepOffsetAPI_MakeThickSolid需要一个列表，因此，使用TopTools_ListOfShape类：

TopTools_ListOfShape facesToRemove; facesToRemove.Append(faceToRemove);

 

现在，所有必须的数据都准备好了，现在可以调用BRepOffsetAPI_MakeThickSolid构造函数来生成一个镂空的实体了；

 

MyBody = BRepOffsetAPI_MakeThickSolid (myBody , facesToRemove , -myThickness / 50 , 1.e-3);