文章目录

• 概述
• 一、基础类（Foundation Classes)
• • 1.1.根类（Root Classes）
  • 1.2.字符串（Strings）
  • 1.3.集合（Collections）
  • 1.4.标准对象的集合（Collections of Standard Objects）
  • 1.5。向量和矩阵（Vectors and Matrices）
  • 1.6.基本几何类型（Primitive Geometric Types）
  • 1.7.常用数学算法（Common Math Algorithms）
  • 1.8.异常（Exceptions）
  • 1.9.数量（Quantities）
  • 1.10.应用服务组件（Application services）
• 二、建模数据（Modeling Data）
• 三、建模算法（Modeling Algorithms）
• 四、 格（Mesh）
• 五、可视化（Visualization）
• 六、标准的数据转换（Data Exchange）
• 七、应用程序框架（Application Framework）

概述

Open CASCADE Technology(OCCT)是一个面向对象的C++类库，用于快速开发设计领域的CAD/CAM/CAE应用程序。通常OCCT应用于开发处理计算机辅助设计(CAD)系统中的2D或3D几何建模、制造或分析应用、仿真应用，甚至插图工具。

一、基础类（Foundation Classes)

基础类模块是所有其他OCCT类的基础，包含高级Open CASCADE类使用的数据结构和服务：

• 基本类型，如布尔、字符、整数或实数
• 字符串类，处理ASCII和Unicode字符串的
• 数据集类，处理静态或动态大小的集合数据，如数组、列表、队列、集和哈希表
• 算法类，提供常用的数值算法和基本的线性代数计算
• 物理量和时间日期信息的基本类
• 基本几何类，提供定义和操作基本数据结构的基本几何和代数实体的实现。
• 异常处理类，对程序运行过程中产生的异常进行处理

基础类提供各种通用服务，比如自动动态内存管理、集合、异常处理、通过向下转型和插件创建。
基础类包括以下内容：

1.1.根类（Root Classes）

根类是基本的数据类型和类，其它所有类都是依此而建立的。它提供以下类型和类：

• 基本类型，如布尔型（Boolean）、字符型（Character）、整型（Integer）或实数（Real）等
• 动态对象的安全处理，确保自动删除未引用的对象
• 可设置的内存优化管理器。提高了大量使用动态创建对象的应用程序的性能
• 扩展的运行时类型识别机制，它有助于创建复杂的程序
• 异常管理
• C++流的封装

根类主要在Standard 和MMgt 包中实现。

1.2.字符串（Strings）

字符串是基于ASCII和Unicode处理动态大小的字符序列的类。字符串也可以由句柄操作，因此可以共享。字符串在TCollection包中实现。

1.3.集合（Collections）

集合是处理动态大小的数据聚合的类。集合类是通用的，也就是说，它们定义了一种结构和算法，允许拥有多种对象，而不需要继承于唯一跟类型，这与C++模板相似。当需要使用给定类型对象的集合时，必须对这个元素的指定类型进行实例化。一旦编译了此声明，所有基于这个通用集合的函数都可以在集合对象中实现。
集合包括广泛的泛型类，如运行时大小的数组（arrays）、列表（lists）、堆栈（stacks）、队列（queues）、集（sets ）和哈希表（hash maps）。集合在TCollection和NCollection包中实现。

1.4.标准对象的集合（Collections of Standard Objects）

TColStd包使用Standard 包中的对象或TCollection包中的字符串，为TCollection包中常用的通用类型提供实例化。

1.5。向量和矩阵（Vectors and Matrices）

向量和矩阵类提供了涉及向量和矩阵的常用数学算法和基本计算(加法、乘法、转置、求逆等）。

1.6.基本几何类型（Primitive Geometric Types）

基本几何类型提供了基本几何实体和代数实体的实现。这些实现符合STEP（Standard Exchange of Product data model,即产品数据模型的交换标准）。它们提供基本几何Shape 的描述（点、向量、直线、圆与圆锥、平面与基本曲面、通过坐标轴或坐标系使Shape 在平面上或空间中定位）和Shape 几何变换的定义与应用（平移、旋转、对称、缩放、复合变换、代数计算工具）。

1.7.常用数学算法（Common Math Algorithms）

常用数学算法为那些经常使用的数学算法提供C++实现。这些包括：

• 求解一组线性代数方程的算法
• 求一元或多元函数的最小值的算法
• 求解非线性方程或非线性方程组的算法
• 求矩阵特征值和特征向量的算法

1.8.异常（Exceptions）

提供了常用异常类的层次结构，所有这些都基于异常的根类，Failure类。异常类描述了函数运行期间可能发生的异常情况。发生异常时，程序将不能正常运行。针对这种情况执行的操作称为异常处理。

1.9.数量（Quantities）

支持日期和时间信息的各种类，以及表示大多数物理量(如长度、面积、体积、质量、密度、重量、温度、压力等)的基本类型。

1.10.应用服务组件（Application services）

基础类还包括一些低层服务的实现，这些服务可以使用Open CASCADE创建可定制的、用户友好的应用程序。这些包括：

• 单元转换工具，为处理数量和相关物理单元提供了统一的机制：检查单元兼容性，及执行不同单元之间的值转换，等等
• 表达式的基本解释器，便于创建自定义脚本工具，表达式的通用定义，等等
• 处理配置资源文件和可自定义消息文件的工具，使应用程序更容易提供对多语言的支持
• 进程指示和用户中断接口，甚至为底层算法提供了一种通用和便利的方式与用户通信的可能性

二、建模数据（Modeling Data）

建模数据提供数据结构来实现三维对象的边界表示（BRep）。在BRep中，形状表示为拓扑中的几何集合。几何被理解为一个形状的数学描述，如曲线和曲面（简单或标准，Bezier，NURBS等）。拓扑是将几何对象绑定在一起的数据结构。
几何类型和实例为以下提供了几何数据结构和服务：

• 点、向量、曲线、曲面描述
• 通过插值和近似建立参数曲线和曲面
• 直接构造算法
• 将曲线和曲面转换为NURBS形式
• 二维和三维曲线上点坐标的计算
• 几何对象间极值的计算

拓扑定义了简单几何实体之间的关系。形状是一个基本的拓扑实体，可以分为组件（子形状）：

• 顶点——与点对应的零维形状;
• 边——与曲线相对应的形状，在每条边上都有一个顶点;
• 线——由顶点连接的边缘序列;
• 面——平面(二维)或曲面(三维)的一部分，由线包围;
• 外壳——由金属线边界的边缘连接的面集合;
• 实体——三维空间有限的封闭部分，以壳为界;
• 复合固体——由外壳边界的面连接的固体的集合。

复杂形状可以定义为简单形状实体的集合。

三、建模算法（Modeling Algorithms）

建模算法模块组被广泛用于几何建模的拓扑和几何算法。在Open CASCADE中，基本上有以下算法：

• 在实际设计中使用的高级建模例程
• 作为建模API基础的底层数学支持函数
• 底层几何工具算法
• 底层拓扑工具算法

顶级API提供以下功能：

• 建模基本类型

  • 盒子
  • 棱镜
  • 气缸
  • 锥
  • 球体
  • 环面

• 运动学建模

  • 棱柱
  • 旋转
  • 管道

  四、 格（Mesh）

  格模块提供了处理三角形面片形式的对象的镶嵌表示的功能。这个模块包含：

  • 用于存储与形状相关的曲面 格数据的数据结构和处理这些数据的基本算法
  • 利用BRep对象构造三角曲面 格的数据结构和算法
  • 用于显示与相关的预处理和后处理数据（标量或向量）的 格的工具

  Open CASCADE包括两个 格转换器：

  • VRML转换器将Open CASCADE的形状转换为VRML 1.0文件（虚拟现实建模语言）。两种表示模式是可能的:阴影模式（用 格算法计算的三角形集表示形状）和线框模式（用曲线集表示形状）
  • 支持GLSL着色器。像任何其他OpenGL资源一样，着色器管理是完全自动的。

• 标准化的数据交换接口允许查询和检查输入文件，将其内容转换为CAD模型，并对完全转换后的形状运行有效性检查。目前支持以下格式。
  • STEP
  • IGES
  • VRML和STL 格
• 扩展数据交换（XDE）允许转换附加到几何数据的附加属性（颜色、层、名称、材质等）。
• 除了标准的数据交换接口外，高级数据交换组件也可用来支持与CAD软件的互操作性和数据适配（也使用形状修复），使用以下专有格式：
  • ACIS SAT
  • Parasolid
  • DXF

这些组件基于与使用STEP和IGES的接口相同的体系结构。

七、应用程序框架（Application Framework）

Open CASCADE Application Framework （OCAF）基于应用程序/文档范式处理应用程序数据。它使用联想引擎，简化了CAD应用程序的开发，这要归功于以下即时可用的功能和服务：

• 管理应用数据的数据属性，可以根据开发需求进行组织;
• 数据存储和持久性（打开/保存）
• 修改和重新计算文档中的属性的可能性。使用OCAF可以很容易地表示模型中的修改历史和参数依赖关系
• 管理多个文档的可能性
• CAD/CAM/CAE应用程序通用的预定义属性（例如存储尺寸）
• 撤消-重做和复制-粘贴功能

由于OCAF处理应用程序结构，所以唯一的开发任务是创建专用的数据和GUI。
OCAF在组织应用程序数据方面不同于任何其他CAD框架，因为那里的数据结构基于引用键而不是形状。在模型中，形状数据、颜色和材料等属性被附加到一个不变的结构上，该结构比形状更深。形状对象成为形状属性的值，就像整数 是Integer属性的值，字符串是Name属性的值一样。
OCAF将这些属性组织并嵌入到文档中。OCAF文档由OCAF应用程序管理。

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