Izdelava modelov z OpenCascade

Struktura programa v Python OCC

Rabimo uvoziti uporabniški vmesnik, ki nam omogoči preprosto manipulacijo predstavljenega objekta (glava dokumenta):

from OCC.Display.SimpleGui import *

Z ukazno vrstico uvozimo v program knjižnico, ki vsebuje modelno okno ter preprosti uporabniški vmesnik, ki ga lahko uporabimo za prikaz različnih geometrijskih oblik v 3D okolju.

Uvedba funkcij za iniciacijo prikaza:

display, start_display, add_menu, add_function_to_menu = init_display()

Z ukazno vrstico uvedemo v program prikaz v modelnem oknu ter možnost uporabe preprostega menija.

Iniciacija prikaznega okna:

start_display()

S tem ukazom iniciramo modelno okno. Definicija uporabljenih geometrijskih oblik mora biti podana preden se ukaz izvede.

Uporaba miške v uporabniškem vmesniku:

• Rotacija objekta: levi gumb na miški
• Translacija objekta: srednji gumb na miški
• Povečava objekta: desni gumb na miški, premik levo-desno

Uporaba tipkovnice v uporabniškem vmesniku:

• Tipka 'w'- prikaz žičnega modela
• Tipka 's'- prikaz volumskega modela
• Tipka 'f'- prikaz celega objekta v prikaznem oknu

Za izdelavo modela v okolju Python OCC je potrebna predhodna uvedba knjižnic OpenCascade (OCC), ki vsebujejo različne nabore ukazov:

from OCC.Display.SimpleGui import *  # Knjižnica z modelnim oknom ter uporabniškim vmesnikom (GUI)
from OCC.gp import *                 # Knjižnica z naborom osnovnih gradnikov -točk
from OCC.GC import *                 # 
from OCC.TopoDS import *             # Knjižnica z naborom topoloških gradnikov (krivulje,...)
from OCC.BRepBuilderAPI import *     # Knjižnica z naborom osnovnih gradnikov skice (vozlišča, robovi, segmenti, mreže ...)
from OCC.BRepPrimAPI import *        # Knjižnica z naborom osnovnih geometrijskih primitivov
from OCC.BRepFilletAPI import *      # Knjižnica z naborom orodij za izdelavo zaokrožitev

V program uvedemo zgolj knjižnice, ki jih tudi rabimo za učinkovito delovanje.

---

Preprosti program- Primer izdelave izvleka v prostor (Extrude)

Primer izdelave kocke z dimenzijami 10x10x10. Postopek modeliranja v komercialnih modelirnikih (SolidWorks?, Catia, NX, ProEngineer?, Inventor,...) je sledeči:

• izbira ravnine, na katero se nariše skica
  
  
• izris oblike skice (kvadrat)
  
  
• definiranje skice (dimenzije, geometrijske relacije, pozicija v prostoru)
  
  
• izbira ustrezne značilke za izdelavo 3D objekta (Izvlek- Extrude)
  
  
• določitev parametrov izvleka (smer, dolžina izvleka)
  
  
• model je zmodeliran

V okolju Python OCC poteka izris objekta nekoliko drugače. Razložen je preprosti postopek izdelave kocke, ki poteka v večih korakih. Pri izdelavi je potrebno manualno določiti vse parametre, ki jih komercialni modelirnik običajno določi namesto nas.

Korak 01: Izdelava točke v prostoru Razlaga ukaza za izdelavo točke ​gp__Pnt

Tocka = gp_Pnt(x_1 , y_1 , z_1)

Iz določenih točk lahko naredimo vozlišča. Detajlna razlaga uporabljenega ukaza: ​BRepBuilderAPI__MakeVertex.

Vozlisce = BRepBuilderAPI_MakeVertex(Tocka)

Če hočemo prikazati vozlišča v modelnem oknu, potem je potrebno napisati ukaz za prikaz oblike:

display.DisplayShape(Vozlisce.Shape())

Korak 02: Izdelava robov iz točk

Rob = BRepBuilderAPI_MakeEdge(Zacetna_tocka, Koncna_tocka)

Za izdelavo roba rabimo dva podatka, to je začetna točka ter končna točka robu. Detajlna razlaga uporabljenega ukaza: ​BRepBuilderAPI__MakeEdge. Če hočemo prikazati izdelani rob v modelnem oknu, je potrebno zapisati ukaz:

display.DisplayShape(Rob.Shape())

V primeru, da želimo narediti rob s krožnim lokom uporabimo knjižnico

from OCC.GC import *

in ukaz

aArcOfCircle1 = GC_MakeArcOfCircle(zacetna_tocka, dodatna_tocka_na_kroznici, koncna_tocka)

Korak 03: Izdelava mrežnega modela iz točk

Mreza  = BRepBuilderAPI_MakeWire(Rob1.Edge() , Rob2.Edge() ,Rob3.Edge(), Rob4.Edge())
Mreza2  = BRepBuilderAPI_MakeWire(Mreza.Wire(), Rob1.Edge())

Ukaz BRepBuilderAPI_MakeWire() sprejme le štiri argumente, tako da lahko na ta način sestavimo le mrežo s štirimi robovi. Če želimo narediti mrežo z več robovi lahko definiramo več posameznih mrež in jih nato skupaj sestavimo.

Mreza1  = BRepBuilderAPI_MakeWire(Rob1.Edge() , Rob2.Edge() ,Rob3.Edge(), Rob4.Edge())
Mreza2  = BRepBuilderAPI_MakeWire(Rob5.Edge(), Rob6.Edge())
Mreza1.Add(Mreza2.Wire()) #Mreži Mreza1 dodamo še mrežo Mreza2 in ju tako združimo skupaj

Vsak rob predstavlja svojo geometrijsko obliko v prostoru. Zato moramo, preden naredimo površino te robove združiti v eno samo geometrijo. Pozorni moramo biti, da robovi tvorijo zaprto obliko. Ukaz nam dovoli sočasno uporabo štirih argumentov- robov. Pri tem moramo označiti, da gre za obliko roba [Rob.Edge()]. Kot rezultat dobimo združeno mrežo. Detajlna razlaga uporabljenega ukaza: ​BRepBuilderAPI__MakeWire Če hočemo prikazati izdelani rob v modelnem oknu, je potrebno zapisati ukaz:

display.DisplayShape(Mreza.Shape())

Korak 04: Izdelava površine iz obstoječe mreže

Povrsina = BRepBuilderAPI_MakeFace(Mreza.Wire())

Iz obstoječega zaprtega lika, ki je planaren lahko tvorimo površino. Detajlna razlaga uporabljenega ukaza: ​BRepBuilderAPI__MakeFace Če hočemo prikazati izdelani rob v modelnem oknu, je potrebno zapisati ukaz:

display.DisplayShape(Povrsina.Shape())

Korak 05: Izdelava izvleka v prostor Izdelano površino lahko uporabimo za izdelavo tridimenzionalne oblike. Če hočemo narediti izvlek, je potrebno najprej določiti še parametre vičine izvleka. V ta namen določimo vektor, ki vsebuje podatek o velikosti in smeri izvleka. Razlaga uporabljenega ukaza: ​gp_Vec.

Vektor = gp_Vec(Velikost_X , Velikost_Y, Velikost_Z)

Sledi uporaba ukaza za izdelavo izvleka. Pri tem je potrebno uporabiti podatek o površini ter izdelani vektor. Če hočemo, lahko naredimo tudi neskončno dolgi izvlek v prostor, tako da uporabimo zgolj podatek o izbrani smeri namesto določenega vektorja (uporaba pri Boolovi operaciji odštevanja). Razlaga uporabljenega ukaza: ​BRepFeat__MakePrism.

Izvlek = BRepPrimAPI_MakePrism(Povrsina.Face() , Vektor)
Izvlek = BRepPrimAPI_MakePrism(Povrsina.Face() , Smer)

Primer za "smer": smer = gp_Dir(gp_XYZ(0,0,1))

Barvo modela lhako po želji spremenimo z uporabo ukaza:

display.DisplayColoredShape(Oblika.Shape(), 'BARVA')

Primer programa za izdelavo izvleka:

## Izdelava Izvleka

from OCC.Display.SimpleGui import * 
from OCC.BRepPrimAPI import *
from OCC.gp import *
from OCC.GC import *
from OCC.BRepBuilderAPI import *

display, start_display, add_menu, add_function_to_menu = init_display()

#Izdelava točk v prostoru
T1 = gp_Pnt(0 , 0 , 0)
T2 = gp_Pnt(10 , 0, 0)
T3 = gp_Pnt(10 , 10 , 0)
T4 = gp_Pnt(0, 10 , 0)

#izdelava robov na podlagi definiranih tock
E1 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(T1, T2)
E2 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(T2, T3)
E3 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(T3, T4)
E4 = BRepBuilderAPI_MakeEdge(T4, T1)

#izdelava mreznega modela
Mreza  = BRepBuilderAPI_MakeWire(E1.Edge() , E2.Edge() ,E3.Edge(), E4.Edge())

#Izdelava povrsine
Povrsina = BRepBuilderAPI_MakeFace(Mreza.Wire())

#Izdelava vektorja za izvlek v prostor
Vektor1 = gp_Vec(0 , 0, 10)

#Izdelava priznaticnega telesa- izvlek povrsine v smeri vektorja
Izvlek = BRepPrimAPI_MakePrism(Povrsina.Face() , Vektor1)

#Prikaz izvleka v prikaznem oknu
display.DisplayShape(Izvlek.Shape())

#Sprememba barve modela
display.DisplayColoredShape(Izvlek.Shape(), 'RED')

display.View_Iso() #izometricni prikaz
start_display()

---

Uporaba geometrijskih primitivov

Izdelava kvadra

kvader = BRepPrimAPI_MakeBox(dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z)
kvader = BRepPrimAPI_MakeBox(Tocka1, dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z)
kvader = BRepPrimAPI_MakeBox(Tocka1, Tocka2)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeBox izdelamo tridimenzionalni model oblike kvadra. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z) ... kvader določimo z razdaljami posameznih robov
  
  
• (Tocka1, dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z) ... kvader se prične izrisovati od točke 1 (X,Y,Z) dalje inje določen z razdaljami posameznih robov
  
  
• (Tocka 1, Tocka2) ... kvader določimo s koordinatami dveh točk, ki ježita v nasproti ležečih ogliščih

Izdelava izvleka pod kotom nagiba

kvader= BRepPrimAPI_MakeWedge(dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_X2)
kvader= BRepPrimAPI_MakeWedge(dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_Xmin, dolzina_Zmin, dolzina_Xmax, dolzina_Zmax)
kvader= BRepPrimAPI_MakeWedge(dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_X/2, 0, dolzina_X/2, dolzina_Z)
kvader= BRepPrimAPI_MakeWedge(dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_X/2, dolzina_Z/2, dolzina_X/2, dolzina_Z/2)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeWedge izdelamo tridimenzionalni model oblike kvadra s koti nagiba. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_X2) ... določimo razdalje posameznih robov kvadra, ter dimenzijo spremenjenega roba X
  
  
• (dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_Xmin, dolzina_Zmin, dolzina_Xmax, dolzina_Zmax) ... določimo razdalje posameznih robov kvadra, ter minimalne in maksimalne dimenzije robov X in Z
• (dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_X/2, 0, dolzina_X/2, dolzina_Z) ... določimo razdalje posameznih robov kvadra, ter dimenzijo spremenjenega roba Z
  
  
• (dolzina_X, dolzina_Y, dolzina_Z, dolzina_X/2, dolzina_Z/2, dolzina_X/2, dolzina_Z/2)... določimo razdalje posameznih robov kvadra, preostali argumenti nam podajo obliko piramide

Izdelava valja

valj= BRepPrimAPI_MakeCylinder(Radij, Visina)
valj= BRepPrimAPI_MakeCylinder(Radij, Visina, Kot_radiani)
valj= BRepPrimAPI_MakeCylinder(Os, Radij, Visina, Kot_radiani)
valj = BRepPrimAPI_MakeCylinder(Os_Definicija(Točka, Smer), Radij, Visina)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeCylinder izdelamo tridimenzionalni model oblike valja. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (Radij, Visina) ... izdelamo valj z določenim radijem in višino
• (Radij, Visina, Kot_radiani) ... izdelamo delj valja za nastavljen kot z določenim radijem in višino
• (Os, Radij, Visina, Kot_radiani) ... izdelamo delj valja za nastavljen kot z določenim radijem in višino in ki ima nastavljeno poljubno os

Os valja definiramo kot:

Tocka = gp_Pnt(X, Y, Z)         #definicija tocke
normala = gp_DX()               #smer normale. Lahko tudi gp_Dir(1, 0, 0). Za smer v Y oz. Z osi: gp_DY() oz. gp_DZ(). 
os = gp_Ax2(Tocka, normala)     #definicija osi

Izdelava stožca

stozec= BRepPrimAPI_MakeCone(Radij_1, Radij_2, Visina, Kot_radiani)
stozec= BRepPrimAPI_MakeCone(Os, Radij_1, Radij_2, Visina, Kot_radiani)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeCone izdelamo tridimenzionalni model oblike stožca. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (Radij_1, Radij_2, Visina) ... izdelamo stožec z osnovo radija 1 ter na višini H z radijem 2
  
  
• (Radij_1, Radij_2, Visina, Kot_radiani) ... izdelamo delni stožec, določen s kotom, z osnovo radija 1 ter na višini H z radijem 2
  
  
• (Os, Radij_1, Radij_2, Visina, Kot_radiani) ... izdelamo delni stožec okoli izbrane osi, določen s kotom, z osnovo radija 1 ter na višini H z radijem 2

Izdelava sfere

sphere= BRepPrimAPI_MakeSphere(Radij, Kot_radiani)
sphere= BRepPrimAPI_MakeSphere(Radij, Kot_a1_rad, Kot_a2_rad)
sphere= BRepPrimAPI_MakeSphere(Radij, Kot_a1_rad, Kot_a2_rad, Kot_radiani)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeSphere izdelamo tridimenzionalni model oblike sfere. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (Radij) ... izdelave sfere z radijem
• (Radij, Kot_radiani) ... izdelave delne sfere z radijem
• (Radij, Kot_a1_rad, Kot_a2_rad) ... izdelave sfere, ki ima odstanjen sredinski del pod kotom 1 in kotom 2
  
  
• (Radij, Kot_a1_rad, Kot_a2_rad, Kot_radiani) ... izdelave delne sfere, ki ima odstanjen sredinski del pod kotom 1 in kotom 2

Opomba: Kot_a1 in Kot_a2 se morata gibati med -pi/2 in pi/2.

Izdelava torusa

torus= BRepPrimAPI_MakeTorus(Radij_torusa, Radij_prereza)
torus= BRepPrimAPI_MakeTorus(Radij_torusa, Radij_prereza, Kot_radiani)
torus= BRepPrimAPI_MakeTorus(Radij_torusa, Radij_prereza, Kot_a1_rad, Kot_a2_rad)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeTorus izdelamo tridimenzionalni model oblike torusa. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (Radij_torusa, Radij_prereza) ... izdelava torusa s središčnim radijem ter polmerom prereza
  
  
• (Radij_torusa, Radij_prereza, Kot_radiani) ... izdelava delnega torusa s središčnim radijem ter polmerom prereza
  
  
• (Radij_torusa, Radij_prereza, Kot_a1_rad, Kot_a2_rad) ... izdelava delnega torusa, ki ima odstanjen sredinski del pod kotom 1 in kotom 2

Izdelava izvleka

Izvlek = BRepPrimAPI_MakePrism(Povrsina , Vektor)
Izvlek = BRepPrimAPI_MakePrism(Povrsina , Smer)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakePrism izdelamo tridimenzionalni prizmatični model. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (Povrsina , Vektor) ... izberemo obstoječo površino ter jo izvlečemo za velikost vektorja
• (Povrsina , Smer) ... izberemo obstoječo površino ter jo izvlečemo v željeni smeri

Izdelava krožnega izvleka

Vrtenina = BRepPrimAPI_MakeRevol(Povrsina , Os)
Vrtenina = BRepPrimAPI_MakeRevol(Povrsina , Os, Kot_radiani)

Z ukazom ​BRepPrimAPI__MakeRevol izdelamo tridimenzionalni osnosimetričnimodel. Pri tem lahko uporabimo več različnih argumentov:

• (Povrsina , Os) ... zavrtimo izbrano površino okoli osi
• (Povrsina , Os, Kot_radiani) ... zavrtimo izbrano površino za kot okoli osi

---

Uporaba menijev znotraj prikaznega okna

Najprej je potrebno definirati funkcije, ki izvršijo ukaz (izdelajo neko obliko). Pri tem pred izrisom oblike počistimo modelno okno obstoječih oblik z ukazom [display.EraseAll?()].

def Funkcija(event=None):
    display.EraseAll()
    #definicija prikazane oblike
    display.DisplayShape(Oblika.Shape())

Izdelava menija

add_menu('Ime_menija')
add_function_to_menu('Ime_menija',Funkcija1)
add_function_to_menu('Ime_menija',Funkcija2)

Boolova algebra

Poznamo tri operacije Boolove algebre: Seštevanje, Odštevanje ter Presek. Za uporabo imamo na voljo knjižnico ukazov BRepAlgoAPI.

from OCC.BRepAlgoAPI import *

Seštevanje (Fusion)

Operacija seštevanja objektov se izvaja z uporabo ukaza ​BRepAlgoAPI__Fuse, kjer dodamo kot argumente 3D obliki, ki ju želimo združiti:

sestevanje = BRepAlgoAPI_Fuse(Oblika1,Oblika2)

Presek (Common)

Operacija izdelave preseka objektov se izvaja z uporabo ukaza ​BRepAlgoAPI__Common, kjer dodamo kot argumente 3D obliki, med katerimi želimo poiskati skupni volumen:

presek = BRepAlgoAPI_Common(Oblika1,Oblika2)

Odštevanje (Cut)

Operacija odštevanjaobjektov se izvaja z uporabo ukaza ​BRepAlgoAPI__Cut, kjer dodamo kot argumente 3D obliki. Prvi argument predstavlja osnovno obliko, drugi argument pa predstavlja geometrijo, ki jo odštevamo. Vrstni red je v tem primeru pomemben!

odstevanje = BRepAlgoAPI_Cut(Objekt1, Objekt2)

Geometrijske transformacije

Translacija objekta (Transform)

Za premik objekta v prostoru se uporabi funkcija za translacijo. Pri tem je potrebno najprej določiti vektor premika, nato pa izberemo obliko, ki jo želimo premakniti v prostoru. Preprosta koda je zapisana:

Premik = gp_Vec(U_X, U_Y, U_Z)
Translacija = gp_Trsf()
Translacija.SetTranslation(Premik)
rezultat = BRepBuilderAPI_Transform(Oblika, Translacija).Shape()

Rotacija objekta (Rotation)

V kolikor želimo obstoječi objekt rotirati, je potrebno določiti najprej referenčno točko, ki služi kot lokacija osi vrtenja, ter nato določiti še rotacijsko os s smerjo vektorja. Potrebno je tudi določiti kot rotacije, ki ga določimo v radianih. Nazadnje izberemeo obliko, ki jo hočemo zavrteti okoli izbrane osi. Preprosti algoritem je zapisan:

LokacijaOsi = gp_Pnt(U_X, U_Y, U_Z)
RotacijaOs = gp_Ax1(LokacijaOsi, gp_Dir(Smer_X,Smer_Y,Smer_Z))
TransfRot = gp_Trsf()
TransfRot.SetRotation(RotacijaOs, Kot_radiani)
rezultat = BRepBuilderAPI_Transform(Oblika, TransfRot).Shape()

Povečava objekta (Scale)

Objektu lahko spremmenimo velikost tudi po tem, ko je le ta enkrat že narejen. To napravimo z uporabo orodja za povečavo. Pri tem rabimo določiti referenčno točko za izvajanje geometrijske operacije ter merilo (povečavo objekta). Nazadnje izberemeo obliko, ki ji hočemo spremeniti merilo. Preprosti algoritem je zapisan:

Tocka = gp_Pnt(0 , 0 , 0)
Povecava = gp_Trsf()
Povecava.SetScale(Tocka,merilo)
rezultat = BRepBuilderAPI_Transform(Oblika Povecava).Shape()

Aplicirane značilke

Podobno kot pri komercialno dostopnih modelirnikih, lahko obstoječo geometrijo naknadno preoblikujemo z uporabo apliciranih značilk. Glavna lastnost apliciranih značilk je, da ne morejo obstajati kot samostojni predmet, ampak rabijo neko predhodno zmodelirano 3D geometrijo, ki jo nato spremenimo. Poznamo mnogo različnih apliciranih značilk. Nekatere izmed njih bomo razložili v tem poglavju.

Izdelava zaokrožitev (Fillet)

Poznamo dve vrsti zaokrožitve; zaokrožitev s konstantnim radiem zaokrožitve ter zaokrožitev s sprejemljivim radiem zaokrožitve. Knjižnica ukazov za izdelavo zaokrožitev se nahaja v viru BRepFilletAPI in jo je potrebno vključiti v program pred uporabo ukaza:

from OCC.BRepFilletAPI import * 
from OCC.TopExp import *
from OCC.TopAbs import *
from OCC.TopTools import *
from OCC.TopoDS import *
from OCC.TColgp import *
from OCC.Display.OCCViewer import *

Pri apliciranju vseh vrst zaokrožitev je potrebno imeti podatek o robu oziroma točki kamor hočemo izvesti zaokrožitev ter o parametrih zaokrožitve (radij zaokrožitve).

Zaokrožitev s konstantnim radiem zaokrožitve

Prvi korak je izbira objekta, na katerem se izvede zaokrožitev:

zaokrozitev = BRepFilletAPI_MakeFillet(Oblika)

Sledi izbira robov ter parametrov zaokrožitve. Primer, ko izvedemo zaokrožitev na vseh robovih elementa:

anEdgeExplorer = TopExp_Explorer(oblika, TopAbs_EDGE)

    while anEdgeExplorer.More():
        anEdge = topods.Edge(anEdgeExplorer.Current())
        zaokrozitev.Add(Radij_1, anEdge)
        #zaokrozitev.Add(Radij_1, Radij_2, anEdge)
        anEdgeExplorer.Next()

    zaokrozitev.Build()
    oblika = zaokrozitev.Shape()

Za izbiro točno določenih robov, na katerih hočemo izvesti zakrožitve, je potrebno vpeljati različne geometrijske teste. Primer, ko hočemo zakrožiti zgolj vertikalne robove kocke. Vpeljemo preprosti test, ki nam pove, če točki robova ležita na isti ravnini (X,Y).

topExp = TopExp_Explorer()
    topExp.Init(oblika, TopAbs_VERTEX)

    # Vzamemo dve točki (two vertices)
    vertA = topods_Vertex(topExp.Current())
    topExp.Next()
    vertB = topods_Vertex(topExp.Current())
    anEdgeExplorer = TopExp_Explorer(oblika, TopAbs_EDGE)
    while anEdgeExplorer.More():
        edge = topods.Edge(anEdgeExplorer.Current())
        first, last = topexp_FirstVertex(edge), topexp_LastVertex(edge)
        vertex, first_vert, last_vert = BRep_Tool().Pnt(vertA), BRep_Tool().Pnt(first), BRep_Tool().Pnt(last)
        if first_vert.Z() != last_vert.Z():
            zaokrozitev.Add(Radij_1, edge)
        anEdgeExplorer.Next()
    afillet.Build()
    oblika = afillet.Shape()

Pri izdelavi zaokrožitev moramo biti pozorni na velikost zaokrožitve. Vrednost zaokrožitve mora biti dovolj majhna da lahko normalno zaokrožimo robove.

Zaokrožitev z variabilnim radiem zaokrožitve

Za apliciranje variabilnega radija zaokrožitve na modelu je potrebno razdeliti izbrani rob na intervale ter nato določiti radij zaokrožitve na določenem intervalu. Primer razdelitve robu na 6 intervalov ter določitev parametrov:

TabPoint = TColgp_Array1OfPnt2d(1,6)
P1 = gp_Pnt2d(0.,8.)
P2 = gp_Pnt2d(0.2,16.)
P3 = gp_Pnt2d(0.4,25.)
P4 = gp_Pnt2d(0.6,55.)
P5 = gp_Pnt2d(0.8,28.)
P6 = gp_Pnt2d(1.,20.)
TabPoint.SetValue(1,P1)
TabPoint.SetValue(2,P2)
TabPoint.SetValue(3,P3)
TabPoint.SetValue(4,P4)
TabPoint.SetValue(5,P5)
TabPoint.SetValue(6,P6)

Določitev izbranega robu na katerem izvedemo ukaz poteka:

exp = TopExp_Explorer(Oblika,TopAbs_EDGE)
exp.Next()
exp.Next()
exp.Next()
exp.Next()

Zaokrožitev okoli točke

Zaokrožitev lahko izvedemo tudi okoli točke. V tem primeru je potrebno najprej izbrati točko, okoli katere hočemo izvesti zaokrožitev. Nato določimo vse robove, ki imajo začetno ali končno vozlišče v izbrani točki, ter izvedemo zaokrožitev na teh robovih. To lahko naredimo z uvedbo nove funkcije:

def vertex_fillet(oblika, vert):
    afillet = BRepFilletAPI_MakeFillet(oblika)
    cnt = 0
    # Iz točk najdemo robove
    _map = TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape()
    topexp_MapShapesAndAncestors(oblika, TopAbs_VERTEX, TopAbs_EDGE, _map)
    results = _map.FindFromKey(vert)
    topology_iterator = TopTools_ListIteratorOfListOfShape(results)
    while topology_iterator.More():
        edge = topods_Edge(topology_iterator.Value())
        topology_iterator.Next()
        first, last = topexp_FirstVertex(edge), topexp_LastVertex(edge)
        vertex, first_vert, last_vert = BRep_Tool().Pnt(vert), BRep_Tool().Pnt(first), BRep_Tool().Pnt(last)
        if edge.Orientation():
            if not vertex.IsEqual(first_vert, 0.001):
                afillet.Add(0, 20., edge)
            else:
                afillet.Add(20, 0, edge)
        cnt += 1
    afillet.Build()
    if afillet.IsDone():
        return afillet.Shape()

#izvedba zaokrozitve okoli tocke
zaokrozitev_tocka = vertex_fillet(oblika,tocka1)

Izdelava posnetij (Chamfer)

Pri izdelavi posnetij v programskem okolju je potrebno predhodno uvesti knjižnico orodij za izdelavo posnetij:

from OCC.TopExp import* #knjiznica z topoloskimi elementi
from OCC.BRepFilletAPI import * #Knjiznica z zaokrozitvami
from OCC.Utils.Topology import *
from OCC.BRep import *

Izdelava posnetja poteka podobno, kakor izdelava zaokrožitve, saj imamo za vir ukazov isto knjižnico BRepFilletAPI. Na enak način, kot v primeru zaokrožitve, določimo uporabo posnetja:

posnetje = BRepFilletAPI_MakeChamfer(kocka.Shape())

Operacija za izdelavo posnetja pa zahteva nekoliko več argumentov, saj je lokacija posnetja določena z izbiro robu ter referenčne površine. Pri določitvi velikosti posnetja imamo lahko primer posnetja pod kotom 45°, za kar rabimo določiti samo eno razdaljo posnetja, ali pa primer ko imamo kot posnetja različen od 45°. V tem primeru je potrebno določiti razdalji posnetja na površinah, ki obdajata rob. Dodajanje posnetja na obliko poteka:

posnetje.Add(Razdalja, Rob, Povrsina)
posnetje.Add(Razdalja_1, Razdalja_2, Rob, Povrsina)

Primer izdelave posnetja na zgornji in spodnji ploskvi kocke:

posnetje = BRepFilletAPI_MakeChamfer(Oblika)
topology_traverser = Topo(Oblika)
for aEdge in topology_traverser.edges():
    first, last = TopExp().FirstVertex(aEdge), TopExp().LastVertex(aEdge)
    first_vert, last_vert = BRep_Tool().Pnt(first), BRep_Tool().Pnt(last)
    if first_vert.Z()==Visina and last_vert.Z()==Visina:
        for aFace in topology_traverser.faces():
                posnetje.Add(Razdalja, Rob, Povrsina)
#                posnetje.Add(Razdalja_1, Razdalja_2, Rob, Povrsina)
    if first_vert.Z()==0 and last_vert.Z()==0:
        for aFace in topology_traverser.faces():
                posnetje.Add(Razdalja, Rob, Povrsina)
#                posnetje.Add(Razdalja_1, Razdalja_2, Rob, Povrsina)
kocka = posnetje

Izdelava lupine ( Shell )

Volumski model lahko pretvorimo tudi v tenkostenski objekt z orodjem za izdelavo lupin. Pri tem uporabimo nabor ukazov iz knjižnice BRepOffsetAPI:

from OCC.BRepOffsetAPI import *

Pri izdelavi lupine je potrebno določiti geometrijo iz katere hočemo narediti lupiono, ploskve, ki jih hočemo odstraniti, debelino lupine ter toleranco izdelave modela:

lupina = BRepOffsetAPI_MakeThickSolid(Oblika, Odstr_ploskve, debelina, toleranca)

Izdelava odmika ( OffsetShape? )

Z orodjem za izdelavo odmika lahko napravimo nov objekt, ki bazira na obstoječi geometriji, le da je nekoliko večji ali pa manjši. Za uporabo ukaza je potrebno v program uvesti knjižnico:

from OCC.BRepOffsetAPI import *

Napravimo vzporedni odmik posamezne ploskve ali pa vzamemo kar celotni objekt. Najbolj preprosta operacija zahteva argumente geometrije, dolžine vzporednega odmika ter tolerace. Vzporedni odmik lahko poteka v obe smeri- lahko naredimo element, ki je večji ali manjši od osnovnega modela.

odmik = BRepOffsetAPI_MakeOffsetShape(Oblika,debelina,toleranca)
odmik = BRepOffsetAPI_MakeOffsetShape(Oblika,debelina,toleranca, BRepOffset_Skin, Standard_False, Standard_False, GeomAbs_Intersection)

Izdelava kota nagiba ( Draft_Angle )

Z ukazom modificiramo obstoječo geometrijo s tem, da dodamo nagibne kote na planarne, cilindrične ali konične ploskve na modelu. Uporabimo knjižnico ukazov BRepOffsetAPI. Uporabo ukaza določimo z:

nagib = BRepOffsetAPI_DraftAngle(oblika)

Pri tem je potrebno odločiti še parametre, kot so smer normale, kot nagiba v radianih ter nevtralno ravnino. Primer dodajanja kota nagiba na objekt:

nagib = BRepOffsetAPI_DraftAngle(Oblika)
for f in topo.faces():
    surf = Handle_Geom_Plane_DownCast(BRep_Tool_Surface(f)).GetObject()
    dirf = surf.Pln().Axis().Direction()
    ddd = gp_Dir(0,0,1)
    if dirf.IsNormal(ddd, Precision_Angular()):
        nagib.Add(f, ddd, math.radians(25), gp_Pln(gp_Ax3(gp_XOY())))
nagib.Build()

Izdelava rebra ( MakeLinerForm? )

Za izdelavo ojačitvenega rebra med dvema planarnima površinama se uporabi ukaz BRepFeat. Za izvedbo ukaza je potrebno vključiti naslednjo knjižnico:

from OCC.BRepFeat import *
from OCC.BRepAlgoAPI import *

Pri izdelavi rebra je potrebno imeti najprej že predhodno narejen model, ki vsebuje dve povšini, med katerima lahko napravimo rebro. Izdelava rebra poteka v parih preprostih korakih. Najprej je potrebno napraviti črto, ki povezuje obe površini. To naredimo tako, da določimo dve točki, ki se nahajata vsaka na eni izmed površin. Nato naredimo referenčno ravnino, ki služi kot referenca za prerez rebra:

Povezava = BRepBuilderAPI_MakeWire(BRepBuilderAPI_MakeEdge(Tocka_1, Tocka_2).Edge() )
ravnina = Geom_Plane(U_X,U_Y,U_Z, odmik_v_smeri)

Za izdelavo rebra uporabimo ukaz MakeLinearForm?, kjer uporabimo poznano obliko, povezavo med površinama, referenčno ravnino, ter dva vektorja, ki nam določita smer oziroma debelino rebra v eni ter v drugi smeri glede na normalo ravnine:

Vect_1 = gp_Vec(0.,0.,5.) # odmik v eno smer glede na ravnini
Vect_2 = gp_Vec(0.,0.,-5.) # odmik v drugo smer glede na ravnino
z_rebrom = BRepFeat_MakeLinearForm( Oblika.Shape(), Povezava.Wire(), ravnina.GetHandle(),Vect_1, Vect_2, 1, True )

Zrcaljenje ( Mirror )

Za zrcaljenje poljubne oblike se uporabi ukaz iz knjižnice BRepBuilderAPI:

from OCC.BRepBuilderAPI import *

Pri zrcaljenju objekta preko točke je potrebno najprej definirati točko zrcaljenja ter nato določiti izbrano točko za zrcaljenje:

Transformacija = gp_Trsf()
Tocka_zrcaljenja = gp_Pnt(110.,60.,60.)
Vozlisce = BRepBuilderAPI_MakeVertex(Tocka_zrcaljenja)  
Transformacija.SetMirror(Tocka_zrcaljenja);

Za izvedbo zrcaljenja uporabimo ukaz BRepBuilderAPI_Transform, kjer v prvem argumentu določimo objekt ki ga zrcalimo, v drugem argumentu pa transformacijsko obliko, ki že vsebuje podatek o tipu transformacije ter parametre.

myBRepTransformation = BRepBuilderAPI_Transform(Prizma,Transformacija)
Zrcalna_oblika = myBRepTransformation.Shape()

Izvoz/ uvoz modelov različnih formatov

Z odprtokodnim modelirnim jedrom OpenCascade je možno tudi uvoziti in izvoziti modele različnih formatov. Izmenjava datotek med različnimi modelirniki je problematična tematika, zato obstajajo standradni formati zapisa modelov, ki jih je možno vpeljati v različne modelirnike. Opisani so postopki, ki nam pomagajo pri prikazu modelov, narejenih v različnih zapisih.

Izvoz modelov

Izdelani objekt, narejen z OpenCasade? jedrom, lahko izvozimo v več pojubnih formatov. Za to imamo na voljo knjižnice za izvoze v različne datoteke.

Izvoz v STEP

Za izvoz objekta v STEP format imamo na voljo knjižnico DataExchange?.STEP:

from OCC.Utils.DataExchange.STEP import STEPExporter

Model izvozimo v format STEP tako, da najprej določimo ime novonastale datoteke, nato pa ime objekta, ki ga izvozimo:

def Izvoz_v_STEP(event=None):
    izvoz_v_STEP = STEPExporter("Model_STEP.stp")
    izvoz_v_STEP.add_shape(oblika)
    izvoz_v_STEP.write_file()

Izvoz v STL

Za izvoz objekta v STL format imamo na voljo knjižnico StlApi?:

from OCC.StlAPI import *

Model izvozimo v format STL tako, da najprej določimo ime novonastale datoteke, nato pa ime objekta, ki ga izvozimo:

def Izvoz_v_STL(event=None):
    izvoz_v_STL = StlAPI()
    izvoz_v_STL.Write(oblika, "Model_STL.stl", False)

Uvoz modelov

Izdelani objekt, shranjen v formatu STEP, IGES ali STL, lahko prikažemo tudi v OpenCascade-u. Za to imamo na voljo knjižnice za uvoze iz različnih datotek.

Uvoz iz IGES

Za uvoz objekta iz IGES format imamo na voljo knjižnico DataExchange?.IGES:

from OCC.Utils.DataExchange.IGES import IGESImporter

Model iz IGES formata uvozimo tako, da najprej določimo ime datoteke, nato datoteko preberemo, na koncu pa model prikažemo:

def Uvoz_iz_IGES(event=None):
    uvoz_iz_IGES = IGESImporter("primer_iges.igs")
    uvoz_iz_IGES.read_file()
    oblika = uvoz_iz_IGES.get_shapes()
    display.EraseAll()
    display.DisplayShape(oblika)

Uvoz iz STEP

Za uvoz objekta iz STEP format imamo na voljo knjižnico DataExchange?.STEP:

from OCC.Utils.DataExchange.STEP importSTEPImporter

Model iz STEP formata uvozimo tako, da najprej določimo ime datoteke, nato datoteko preberemo, na koncu pa model prikažemo:

def Uvoz_iz_STEP(event=None):
    uvoz_iz_STEP = STEPImporter("primer_step.stp")
    uvoz_iz_STEP.read_file()
    oblika = uvoz_iz_STEP.get_shapes()
    display.EraseAll()
    display.DisplayShape(oblika)

Uvoz iz STL

Za uvoz objekta iz STL format imamo na voljo knjižnico StlAPI:

from OCC.StlAPI import *

Model iz STL formata uvozimo tako, da najprej določimo ime datoteke, nato datoteko preberemo, na koncu pa model prikažemo:

def Uvoz_iz_STL(event=None):
    oblika = TopoDS_Shape()
    uvoz_iz_STL = StlAPI()
    uvoz_iz_STL.Read(oblika, "Model_STL.stl")
    display.EraseAll()
    display.DisplayShape(oblika)