BRep Shapes Based on Tessellated Geometry

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

1. Introduction

OCCT的TopoDS允许定义只包含显示数据的BRep体，如只包含边的显示数据：多段线；面的显示数据：网格，而不包含几何曲线和曲面。只包含显示数据的BRep体有时候很有用，如只需要显示一下而不对其做任何修改。但是OCC7.3.0版本之前是不支持这些显示数据的。这里说的不支持的意思是不支持显示数据的功能，如不能显示只包含显示数据的BRep体等等。

OCC7.3.0版本之后陆续想添加对只包含显示数据的BRep的支持，包括如下功能：

l 计算包围盒；

l 计算网格面积；

l 计算两个BRep之间的距离；

l 计算HLR（隐藏线消除）；

相关的内容在其官网上，网址： https://tracker.dev.opencascade.org/view.php?id=28125

2. Display Mesh

OCC中支持的网格文件只有STL文件，在Draw Test Harness中提供了读取STL文件的命令readstl，命令参数如下图所示：

Figure 1. Draw readstl command

第一个参数shape是读取STL生成的BRep名称；

第二个参数file是STL文件名；

第三个参数triangulation是可选参数，如果输入triangulation，则采用新的方式即直接生成网格；否则采用原来的方式，即将网格的每个三角形生成一个TopoDS_Face；

下面将这些命令写在一个Tcl脚本文件中，把OCC数据data文件夹中的STL文件进行显示，

pload ALL

readstl s [pwd]/data/stl/bearing.stl triangulation

vdisplay s

下面对上述脚本进行解释。

第一行pload ALL是加载OCC所有的脚本命令；

第二行使用readstl命令，且设置成triangulation读取模式；

第三行是在三维视图窗口中显示读取的STL模型；

直接在Draw Test Harness中输入上述命令也可以，反正只有几行。或者把这几行命令保存成一个文件，再使用source命令来加载也可以。下面是在3D Viewer中显示读取的STL模型：

Figure 2. Shaded STL model in 3D Viewer

使用快捷键S/W来切换显示模式，S表示Shaded，是着色渲染模式；W表示Wireframe，是线框显示模式。下图为切换到线框显示模式的效果：

Figure 3. Wireframe STL model in 3D Viewer

从上图可知，采用直接显示网格的方式显示的STL模型在线框模式的时候，效果不是很理想。一般的三维软件对于这种网格的线框模式就是直接显示每个三角形。如下图所示：

Figure 4. Wireframe of the STL model

所以，如果有需要在OCC中显示STL模型的线框，则需要自己再作处理，可以选择一些边加到BRep体中，不一定像上图所示那样显示每一个网格三角形。

3. Source Code

根据原来介绍的通过Draw的命令查找其源实现的方法，找到readstl命令的源码在文件XSDRAWSTLVRML.cxx中，源码如下所示：

//=============================================================================

//function : readstl

//purpose  : Reads stl file

//=============================================================================

static Standard_Integer readstl(Draw_Interpretor& theDI,

                                Standard_Integer theArgc,

                                const char** theArgv)

{

  if (theArgc < )

  {

    theDI << "wrong number of parameters" << "\n";

    return ;

  }

  else

  {

    if (theArgc ==  &&

        strcmp("triangulation", theArgv[]) == )

    {

      // Read STL file to the triangulation.

      Handle(Draw_ProgressIndicator) aProgress = new Draw_ProgressIndicator (theDI, );

      Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation = RWStl::ReadFile (theArgv[], aProgress);

      TopoDS_Face aFace;

      BRep_Builder aB;

      aB.MakeFace(aFace);

      aB.UpdateFace(aFace, aTriangulation);

      DBRep::Set(theArgv[], aFace);

    }

    else

    {

      TopoDS_Shape aShape;

      Standard_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS

      StlAPI::Read(aShape, theArgv[]);

      Standard_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS

      DBRep::Set(theArgv[], aShape);

    }

  }

  return ;

}

当使用选项triangulation时，采用新的读取STL函数得到网格数据，再用BRep体的底层函数生成一个TopoDS_Face，直接将网格数据aTriangulation设置在Face中。

当不使用选项triangulation时，还是采用老的方式来读取STL模型。老的方式读取速度慢，且将网格中每个三角形生成一个TopoDS_Face，占用大量内存，是效率不高的方式，所以标记为作废状态。开发者应尽量采用新的方式。

4. Conclusion

从OCC7.3版本开始支持只包含显示数据的BRep体，这样只包含显示数据的BRep体可以直接显示，与原来的将网格数据中的每个三角形都生成TopoDS_Face的方式相比，将会大大提高显示效率。

因为网格数据中没有包含线框的信息，所以直接显示的网格模型切换到线框模式的效果不好，有时甚至不显示线框。

Figure 5 Propeller STL model

上图所示的STL螺旋桨模型切换到线线框模式后，就没有了。这时OCC的选择功能也不能使用，即选不中这个模型了。

如果要显示网格模型的线框，需要自己根据实际情况添加一些Edge以达到理想效果。

5. References

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