Compile FreeCAD on Windows

eryar@163.com

1.Introduction

FreeCAD是一個參數化的三維造型軟件，主要用于任意大小的實際模型的設計。參數化的建模方式可以通過修改相關參數從而方便地修改你的設計。FreeCAD是開源軟件，并提供了便利地自定義方式，也提供了腳本，從而根據自己的需要去擴展功能。FreeCAD是跨平臺（Windows, Mac和Linux），可以讀寫許多開放的模型文件，如STEP，IGES，STL，SVG，DXF，OBJ，IFC，DAE等。

如果說學習OpenCASCADE可以了解一些幾何內核底層的算法，那么學習FreeCAD則可以用來實現一些具體的功能，從而將三維的技術應用到實際的生活中去，創造出有意義的功能。

本文詳細說明如何在Windows平臺上編譯FreeCAD源碼。如果你已經可以正常編譯OpenCASCADE這種開源庫的源碼，那么編譯FreeCAD還是很簡單的。

2.Preparation

編譯FreeCAD源碼之前，需要做些準備工作：下載源碼及所需的第三方庫。其中源碼可以從github上下載，地址為：https://github.com/FreeCAD

為了方便其源碼的編譯，FreeCAD將所需要的第三方庫打包在一起取名LibPack，方便開發者自己編譯。LibPack可以從sourceforge上下載：

https://sourceforge.net/projects/free-cad/files/FreeCAD%20LibPack/

Figure 2.1 Download LibPack of FreeCAD

找到與自己編譯器版本一致的LibPack下載。如果想在Visual Studio2008中編譯，則下載FreeCADLibs_11.1_x86_VC9.7z。下載好源碼和LibPack就萬事具備了，我們先來粗略地看下LibPack中都有哪些庫：

Figure 2.2 3rd party libraries used in FreeCAD

從include可以看出，幾何內核主要使用了oce（OpenCASCADE社區版），腳本使用了Python，顯示使用了Inventor，網格庫還使用了SMESH，逆向工程的功能使用了pcl，還用到了boost及eigen矩陣計算庫，程序界面使用了Qt等。由此可見，FreeCAD中的第三方庫的數量比OpenCASCADE中的要多，所以編譯成功的關鍵就是要將這些第三方庫配置正確。

還好FreeCAD的開發團隊提供了這些第三方庫，如果自己去準備這些庫也要花不少時間和精力。

3.Compiling

FreeCAD在Windows中編譯主要使用CMake，通過CMake生成Visual Studio工程文件。如果直接Configure源碼文件夾中的CMakeLists.txt會有如下圖所示的錯誤：

Figure 3.1 Could not find libpack error

根據錯誤信息，說是沒有在指定目錄找到libpack，所以自己將FREECAD_LIBPACK_DIR設置到下載的libpack中去之后，就可以Configure成功了，如下圖所示：

Figure 3.2 CMake success

Configure成功后，即可使用Generate來生成FreeCAD_trunk.sln工程文件，從而用Visual Studio來打開和編譯了。

Figure 3.3 FreeCAD projects in Visual Studio

看著自己編譯一個模塊，在FreeCAD的功能選擇中就多出一個模塊，還是很有感覺的。自己動手編譯下，經過漫長的等待后得到可以運行的程序也是有些收獲。

4.Play

編譯成功后，就迫不及待地想測試下很有亮點的功能，如網格設計、逆向工程、機器人等模塊。

Figure 4.1 Shape in Wireframe mode

Figure 4.2 Shape Mesh

Figure 4.3 Assembly in FreeCAD

看到Assembly中只有那一個按鈕，裝配功能基本上不能用。如果有了裝配功能，那么FreeCAD的功能就和常見的那些三維軟件功能類似了。裝配功能中需要用到了三維的約束，像什么面對齊，同軸等，商用軟件會用到西門子的約束求解庫DCM，DCM相關信息可參考simens官方網站：

https://www.plm.automation.siemens.com/en_us/products/open/d-cubed/

有需要DCM的可直接與他們聯系，不過價格也是不便宜的。

Figure 4.4 DCM of SIEMENS

沒有了google找點東西還是很費勁，用baidu和bing中文版的都沒找到什么有用的東西。用了Bing英語版的，才找到，如下圖同樣輸入關鍵字dcm3d，百度中出來的東西完全無用：

Figure 4.5 Search result of DCM3d

FreeCAD中機器人功能的視頻：http://www.tudou.com/listplay/5zDaAoucSXQ/

Figure 4.6 Robot in FreeCAD