pythonocc_PythonOCC基础使用：基础建模指令(重要!!!)

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opencascade的c++版的入门教程(https://www.opencascade.com/doc/occt-7.2.0/overview/html/occt__tutorial.html#sec1)讲述基础知识,是以建造一个瓶子做为例子,在这个过程当中将使用的函数进行了细致的讲解.

pythonocc的基础教程也会遵循此原则.接下来咱们将完成瓶子的建造.

python

定义模型

模型的建造将分为四个步骤：c++

建造瓶子的轮廓（profile）

建造瓶子的实体（body）

建造瓶颈处的螺纹（thread）

结果混合（及轮廓加本体加螺纹）

1、建造瓶子的轮廓（profile）

1.定义支撑点

要建立瓶子的轮廓，首先要建立特征点及其坐标，以下面（xoy）平面中所示。这些点将是定义轮廓几何图形的支撑。

咱们将会使用以下函数来描述三维坐标点（使用笛卡尔坐标系：xyz坐标系）from OCC.Core.gp import gp_Pntweb

点函数gp_Pnt

aPnt1 = gp_Pnt(-width / 2.0, 0, 0)

aPnt2 = gp_Pnt(-width / 2.0, -thickness / 4.0, 0)

aPnt3 = gp_Pnt(0, -thickness / 2.0, 0)

aPnt4 = gp_Pnt(width / 2.0, -thickness / 4.0, 0)

aPnt5 = gp_Pnt(width / 2.0, 0, 0)

结果如图所示：

咱们能够经过aPnt1.X() 来查看具体点的x值。注意此X为大写的。同理Y，Zshell

print(aPnt1.X())

-25.0svg

2.轮廓：定义几何图形（geometry）

基础知识补充：咱们在绘制图形的时候，通常会使用到线Geom_Line，圆形Geom_Circle，这些是属于比较简单的图形，对于更为复杂的图形，咱们使用贝塞尔曲线（Bezier）和B样条曲线（bspline ）函数

借助先前定义的点，能够计算瓶子轮廓几何图形的一部分。以下图所示，它由两段（segments）GC_MakeSegment和一段弧（arc）组成GC_MakeArcOfCircle。

from OCC.Core.GC import GC_MakeArcOfCircle, GC_MakeSegment

aArcOfCircle = GC_MakeArcOfCircle(aPnt2, aPnt3, aPnt4)

aSegment1 = GC_MakeSegment(aPnt1, aPnt2)

aSegment2 = GC_MakeSegment(aPnt4, aPnt5)

注意aArcOfCircle ，Segment此处是没法在屏幕中显示出来的，必须通过下面拓扑信息的处理this

3.轮廓：定义拓扑信息（topology）

咱们已经建立了轮廓的几何图形aArcOfCircle，Segment，但这三条曲线是独立的，彼此之间没有关系。为了简化建模，将这三条曲线做为一个实体进行操做。这能够经过使用 TopoDS包（topology data structure 拓扑信息结构）来实现：它定义几何图形、实体之间的关系，这些几何图形、实体能够连接在一块儿以表示更加复杂的形状。

参考上面的表格，建造轮廓的思路，应以下：spa

三条曲线（edge：edge1，edge2，edge3）

由三组曲线构成一条线（wire）

使用BRepBuilderAPI_MakeEdge 类能够作出曲线（edge），使用BRepBuilderAPI_MakeWire类能够作出线（wire）

from OCC.Core.BRepBuilderAPI import BRepBuilderAPI_MakeEdge, BRepBuilderAPI_MakeWire

aEdge1 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(aSegment1.Value())

aEdge2 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(aArcOfCircle.Value())

aEdge3 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(aSegment2.Value())

aWire = BRepBuilderAPI_MakeWire(aEdge1.Edge(), aEdge2.Edge(), aEdge3.Edge())

显示如上的东西，须要注意使用aEdge2.Edge()，aWire.Wire()才能够displayShape显示出来。

4.完成轮廓

基础知识补充：要对形状（包括线，体）进行矩阵转换，我么借助的是 gp_Trsf 类；这种矩阵变换能够是平移、旋转、缩放、镜像或这些的组合。

咱们的wire线进行镜面对称后，能够完成轮廓。所以咱们须要定义一个关于全局坐标系X轴；gp_Ax1这个类能够用来定任意轴（所以咱们可使用该类定义x轴）；此类须要两个参数：点，方向（三维矢量）。固然x轴还有更简单的方法gp_OX()

from OCC.Core.BRepBuilderAPI import BRepBuilderAPI_Transform

from OCC.Core.TopoDS import topods

from OCC.Core.gp import gp_OX, gp_Trsf

# 指定x轴

xAxis = gp_OX()

# 定义镜像

aTrsf = gp_Trsf()# 定义一个矩阵变换

aTrsf.SetMirror(xAxis)#矩阵变换内容为对x轴进行镜像

# 运用矩阵变换：镜像

aBRespTrsf = BRepBuilderAPI_Transform(aWire.Wire(), aTrsf)

aMirroredShape = aBRespTrsf.Shape()#获得shape

aMirroredWire = topods.Wire(aMirroredShape)#获得镜像后的wire

将现有wire添加至更大的wire中，最终获得myWireProfile

mkWire = BRepBuilderAPI_MakeWire()

mkWire.Add(aWire.Wire())

mkWire.Add(aMirroredWire)

myWireProfile = mkWire.Wire()

2、建造瓶子实体（body）

1.实体化轮廓（其实就是拉伸轮廓）

要实现瓶子的建造，首先须要建立一个实体形状。最简单的方法是使用先前建立的轮廓并沿方向拉伸。Prism函数能够实现相应功能；它接受一个形状和一个方向做为输入，并根据如下规则生成一个新形状：

目前咱们生成的轮廓是线（wire），参考形状生成表（见上），咱们须要首先生成面（face），而后才能体（solid）。

咱们使用以下函数：

BRepBuilderAPI_MakeFace，根据闭合线生成面

BRepPrimAPI_MakePrism，拓扑信息实体化，支持最简单的方体，锥形，圆柱，球体，还有基础形状的扫略拉伸，（注意：扫描，拉伸，回转拉伸本质相同）

为了生成实体，咱们使用如下代码：

from OCC.Core.gp import gp_Vec

from OCC.Core.BRepBuilderAPI import BRepBuilderAPI_MakeFace

from OCC.Core.BRepPrimAPI import BRepPrimAPI_MakePrism

#计算面

myFaceProfile = BRepBuilderAPI_MakeFace(myWireProfile)

#计算体

aPrismVec = gp_Vec(0, 0, height)#指定有限向量finite vector

myBody = BRepPrimAPI_MakePrism(myFaceProfile.Face(), aPrismVec)

myBody.Shape()

2.倒圆角

为全部的边（edge）倒角，而且倒角的半径为厚度的1/12

为了完成该功能，咱们将使用以下函数：

BRepFilletAPI_MakeFillet 类，该类（你能够指定你想倒的任意边edge，并非全部的边都必须倒的）

TopExp_Explorer 类，为了使用倒角函数，须要知道边edges，而这个TopExp_Explorer 函数能够用来探索该实体的edge，返回的结果为子形状（sub-shape）；同时该函数的常常会使用其子函数More，Current，Next 放进循环中，他们分别表明是否有更多子形状去挖掘，知道当前被探索到的子形状是哪个，移动到下一个子形状去探索。

在探索边的函数TopExp_Explorer 中，咱们会取得全部edge，而后成为倒角的边，如下为实现函数：

#指定倒角实体

mkFillet=BRepFilletAPI_MakeFillet(myBody.Shape())

#探索实体中的边edge

anEdgeExplorer = TopExp_Explorer(myBody.Shape(), TopAbs_EDGE)

#进行探索循环

while anEdgeExplorer.More():

#得到当前边

anEdge = topods.Edge(anEdgeExplorer.Current())

#倒角当前边

mkFillet.Add(thickness/12.,anEdge)

#移动下一个边

anEdgeExplorer.Next()

运行displayShape(mkFillet.Shape())能够显示以下图：

3.添加瓶子的颈部

要在瓶子上加一个瓶颈，首先将建立一个圆柱体，并将其与瓶身融合（fuse合并）。半径为厚度的1/4。高度为高度的1/10。

要定位圆柱体，须要使用gp_Ax2类定义坐标系，（以前的ax1坐标系仅仅只有一个方向）从一个点和两个方向Z轴方向和X方向定义右手坐标系（Y方向自动计算出来）。为了使得颈部与瓶身顶面中心对齐，（也就是处在全局坐标系下的（0，0，myheight）能够定义一个局部坐标系；

同时为了生成圆柱体，咱们使用BRepPrimAPI_MakeCylinder 类

neckLocation=gp_Pnt(0,0,height)

neckAxis=gp_DZ()

neckAx2=gp_Ax2(neckLocation,neckAxis)

neckRadius=thickness/4

neckHeight=height/10

MKCylibnder=BRepPrimAPI_MakeCylinder(neckAx2,neckRadius,neckHeight)

myBody= BRepAlgoAPI_Fuse(mkFillet.Shape(),MKCylibnder.Shape()

4.建立一个中空的实体

咱们如今建立的瓶子是实体，不可以装水，所以咱们须要将其挖空，分为如下步骤：

移去一个或多余的面，得到一个壁的表面W1

获取一个平行的表面w2（D是正值，则w2在外面，D是负值，则在里面）

从w1和w2中计算实体

为此咱们可使用 BRepOffsetAPI_MakeThickSolid类来去实现有必定厚度的实体。要找到具备这些特征的面，咱们将使用explorer函数寻找合适的面face。

在探测每个面的时候，咱们须要知道每个面的几何特征（即他究竟是平面仍是曲面。）所以咱们使用BRep_Tool 类，其中Surface 去探测面face，Curve 去探测边edge，Point去探测点 vertex。

而咱们想要确认的是是否是平面，咱们将使用到 Geom_Plane类。

对于形状的收集是 TopTools 包，由于BRepOffsetAPI_MakeThickSolid 须要一系列的东西，正好使用到TopTools_ListOfShape 类.

代码以下：

def face_is_plane(face):

"""

若是TopoDS_Shape是平面, 则返回True

"""

hs = BRep_Tool_Surface(face)

downcast_result = Geom_Plane.DownCast(hs)

# 若是不能往下转换downcast，说明这个面不是平面

if downcast_result is None:

return False

else:

return True

def geom_plane_from_face(aFace):

"""

返回一个平面

"""

return Geom_Plane.DownCast(BRep_Tool_Surface(aFace))

faceToRemove = None

zMax = -1

# We have to work our way through all the faces to find the highest Z face so we can remove it for the shell

aFaceExplorer = TopExp_Explorer(myBody.Shape(), TopAbs_FACE)

while aFaceExplorer.More():

aFace = topods.Face(aFaceExplorer.Current())

if face_is_plane(aFace):

aPlane = geom_plane_from_face(aFace)

# We want the highest Z face, so compare this to the previous faces

aPnt = aPlane.Location()

aZ = aPnt.Z()

if aZ > zMax:

zMax = aZ

faceToRemove = aFace

aFaceExplorer.Next()

facesToRemove = TopTools_ListOfShape()

facesToRemove.Append(faceToRemove)

myBody = BRepOffsetAPI_MakeThickSolid(myBody.Shape(), facesToRemove, -thickness / 50.0, 0.001)

3、建立螺纹（thread）

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