BRep Shapes Based on Tessellated Geometry

eryar@163.com

Key Words. BRep Shape, Tessellated Geometry, Mesh, STL

1. Introduction

OCCT的TopoDS允許定義只包含顯示數據的BRep體，如只包含邊的顯示數據：多段線；面的顯示數據：網格，而不包含幾何曲線和曲面。只包含顯示數據的BRep體有時候很有用，如只需要顯示一下而不對其做任何修改。但是OCC7.3.0版本之前是不支持這些顯示數據的。這里說的不支持的意思是不支持顯示數據的功能，如不能顯示只包含顯示數據的BRep體等等。

OCC7.3.0版本之后陸續想添加對只包含顯示數據的BRep的支持，包括如下功能：

l 計算包圍盒；

l 計算網格面積；

l 計算兩個BRep之間的距離；

l 計算HLR（隱藏線消除）；

相關的內容在其官網上，網址： https://tracker.dev.opencascade.org/view.php?id=28125

2. Display Mesh

OCC中支持的網格文件只有STL文件，在Draw Test Harness中提供了讀取STL文件的命令readstl，命令參數如下圖所示：

Figure 1. Draw readstl command

第一個參數shape是讀取STL生成的BRep名稱；

第二個參數file是STL文件名；

第三個參數triangulation是可選參數，如果輸入triangulation，則采用新的方式即直接生成網格；否則采用原來的方式，即將網格的每個三角形生成一個TopoDS_Face；

下面將這些命令寫在一個Tcl腳本文件中，把OCC數據data文件夾中的STL文件進行顯示， 

pload ALL
readstl s [pwd]/data/stl/bearing.stl triangulation
vdisplay s

下面對上述腳本進行解釋。

第一行pload ALL是加載OCC所有的腳本命令；

第二行使用readstl命令，且設置成triangulation讀取模式；

第三行是在三維視圖窗口中顯示讀取的STL模型；

直接在Draw Test Harness中輸入上述命令也可以，反正只有幾行。或者把這幾行命令保存成一個文件，再使用source命令來加載也可以。下面是在3D Viewer中顯示讀取的STL模型：

Figure 2. Shaded STL model in 3D Viewer

使用快捷鍵S/W來切換顯示模式，S表示Shaded，是著色渲染模式；W表示Wireframe，是線框顯示模式。下圖為切換到線框顯示模式的效果：

Figure 3. Wireframe STL model in 3D Viewer

從上圖可知，采用直接顯示網格的方式顯示的STL模型在線框模式的時候，效果不是很理想。一般的三維軟件對于這種網格的線框模式就是直接顯示每個三角形。如下圖所示：

Figure 4. Wireframe of the STL model

所以，如果有需要在OCC中顯示STL模型的線框，則需要自己再作處理，可以選擇一些邊加到BRep體中，不一定像上圖所示那樣顯示每一個網格三角形。

3. Source Code

根據原來介紹的通過Draw的命令查找其源實現的方法，找到readstl命令的源碼在文件XSDRAWSTLVRML.cxx中，源碼如下所示：

//=============================================================================
//function : readstl
//purpose  : Reads stl file
//=============================================================================
static Standard_Integer readstl(Draw_Interpretor& theDI,
                                Standard_Integer theArgc,
                                const char** theArgv)
{
  if (theArgc < 3)
  {
    theDI << "wrong number of parameters" << "\n";
    return 1;
  }
  else
  {
    if (theArgc == 4 &&
        strcmp("triangulation", theArgv[3]) == 0)
    {
      // Read STL file to the triangulation.
      Handle(Draw_ProgressIndicator) aProgress = new Draw_ProgressIndicator (theDI, 1);
      Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation = RWStl::ReadFile (theArgv[2], aProgress);
      TopoDS_Face aFace;
      BRep_Builder aB;
      aB.MakeFace(aFace);
      aB.UpdateFace(aFace, aTriangulation);
      DBRep::Set(theArgv[1], aFace);
    }
    else
    {
      TopoDS_Shape aShape;
      Standard_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
      StlAPI::Read(aShape, theArgv[2]);
      Standard_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
      DBRep::Set(theArgv[1], aShape);
    }
  }
  return 0;
}

當使用選項triangulation時，采用新的讀取STL函數得到網格數據，再用BRep體的底層函數生成一個TopoDS_Face，直接將網格數據aTriangulation設置在Face中。

當不使用選項triangulation時，還是采用老的方式來讀取STL模型。老的方式讀取速度慢，且將網格中每個三角形生成一個TopoDS_Face，占用大量內存，是效率不高的方式，所以標記為作廢狀態。開發者應盡量采用新的方式。

4. Conclusion

從OCC7.3版本開始支持只包含顯示數據的BRep體，這樣只包含顯示數據的BRep體可以直接顯示，與原來的將網格數據中的每個三角形都生成TopoDS_Face的方式相比，將會大大提高顯示效率。

因為網格數據中沒有包含線框的信息，所以直接顯示的網格模型切換到線框模式的效果不好，有時甚至不顯示線框。

Figure 5 Propeller STL model

上圖所示的STL螺旋槳模型切換到線線框模式后，就沒有了。這時OCC的選擇功能也不能使用，即選不中這個模型了。

如果要顯示網格模型的線框，需要自己根據實際情況添加一些Edge以達到理想效果。

5. References

1. https://tracker.dev.opencascade.org/view.php?id=28125

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