Nền tảng mô hình hoá & mô phỏng 3D C++ mã nguồn mở

Bắt đầu với OCCT

OCCT được phân phối dưới dạng các thư viện C++ mã nguồn mở và có thể được cài đặt thông qua việc biên dịch từ nguồn hoặc các binary đã biên dịch sẵn. Cách dễ nhất để bắt đầu là tải bản phát hành mới nhất từ kho [OCCT GitHub](https://github.com/Open-Cascade-SAS/OCCT). Đối với người dùng Linux, nhiều bản phân phối cung cấp các gói OCCT qua trình quản lý gói của chúng (ví dụ, `apt install libocct-dev` trên Ubuntu). Các nhà phát triển Windows có thể sử dụng các binary đã được xây dựng sẵn hoặc biên dịch từ nguồn bằng CMake và Visual Studio. Tài liệu chính thức bao gồm các hướng dẫn xây dựng từng bước cho tất cả các nền tảng được hỗ trợ.

sudo apt update
sudo apt install libocct-dev libocct-data-exchange-dev libocct-visualization-dev

Các phép toán Boolean & Mô hình khối

OCCT cung cấp các phép toán Boolean mạnh mẽ (hợp nhất, giao, trừ) cho các khối 3D, cho phép tạo hình dạng phức tạp từ các nguyên thủy cơ bản. Kernel topology của nó hỗ trợ các tính năng nâng cao như bo tròn, góc chéo, lỗ và rãnh với độ chính xác cao. Các nhà phát triển có thể tạo các tính năng tham số bằng API C++ và tích hợp chúng vào quy trình làm việc CAD. Thư viện xử lý các cấu trúc dữ liệu tôpô một cách hiệu quả, hỗ trợ cả mô hình B-Rep và mô hình hình học rắn cấu tạo (CSG). Điều này làm cho OCCT trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc phát triển các ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi tính toán hình học chính xác và mô hình dựa trên tính năng.

TopoDS_Shape box1 = BRepPrimAPI_MakeBox(10, 10, 10);
TopoDS_Shape box2 = BRepPrimAPI_MakeBox(20, 5, 5);
BRepAlgoAPI_Fuse fuseOp(box1, box2);
if (fuseOp.IsDone()) {
    TopoDS_Shape result = fuseOp.Shape();
    // Save or visualize result
}

Trao đổi dữ liệu (STEP & IGES)

OCCT bao gồm các mô-đun trao đổi dữ liệu toàn diện hỗ trợ các định dạng tiêu chuẩn ISO như STEP (AP203/AP214) và IGES. Các mô-đun này cho phép nhập và xuất mô hình CAD đồng thời bảo toàn hình học, cấu trúc tôpô, siêu dữ liệu và cấu trúc sản phẩm. Trình đọc/ghi STEP hỗ trợ đầy đủ tuân thủ AP214 cho dữ liệu thiết kế ô tô và cơ khí. Các nhà phát triển có thể xử lý mô hình đã nhập một cách lập trình, trích xuất các mặt/cạnh, chỉnh sửa hình học và xuất lại dưới các định dạng khác nhau. Khả năng tương tác này rất quan trọng cho việc hợp tác CAD giữa các hệ sinh thái phần mềm khác nhau và đảm bảo tích hợp liền mạch vào quy trình thiết kế hiện có.

Handle(STEPCAFControl_Reader) reader = new STEPCAFControl_Reader();
IFSelect_ReturnStatus status = reader->ReadFile("model.step");
if (status == IFSelect_RetDone) {
    Handle(TDocStd_Document) doc;
    reader->Transfer(doc);
    // Export to STL
    STEPCAFControl_Writer writer;
    writer.Write("output.stl");
}

Hiển thị 3D & Kết xuất

Bộ công cụ trực quan hoá của OCCT cung cấp khả năng render 3D mạnh mẽ với hỗ trợ OpenGL tăng tốc phần cứng, ray tracing và chiếu sáng nâng cao. Các nhà phát triển có thể xây dựng trình xem CAD tương tác với các công cụ lựa chọn, làm nổi bật và điều hướng. Bộ công cụ bao gồm các lớp quản lý chế độ xem 3D, xử lý đồ thị cảnh và các pipeline render tùy chỉnh. Các tính năng như khử răng cưa (anti-aliasing), độ trong suốt và chế độ hiển thị khung dây/đường ẩn đảm bảo trực quan hoá chất lượng chuyên nghiệp. Điều này làm cho OCCT phù hợp cho việc phát triển các công cụ trực quan hoá kỹ thuật, ứng dụng thực tế ảo và trình duyệt kết quả mô phỏng với hiệu năng thời gian thực.

Handle(V3d_Viewer) aViewer = new V3d_Viewer();
Handle(AIS_InteractiveContext) aContext = new AIS_InteractiveContext(aViewer);
Handle(AIS_Shape) anActor = new AIS_Shape(aShape);
aContext->Display(anActor, Standard_True);
// Enable rotation, zoom, pan
aViewer->InitActiveView();
aViewer->ActiveView()->SetDegenerateModeOn();

Tạo lưới & Phân tích

OCCT bao gồm các công cụ tạo lưới chuyển đổi mô hình B-Rep thành lưới tam giác cho mô phỏng và trực quan hoá. Mô-đun Mesh hỗ trợ tạo lưới thích nghi với khả năng kiểm soát độ chính xác của việc tách cạnh và mặt. Các nhà phát triển có thể tạo lưới phần tử hữu hạn cho phân tích CAE, tính toán các chỉ số chất lượng lưới, và thực hiện các thao tác lưới như tinh chỉnh và làm mịn. Thư viện cũng cung cấp các công cụ trao đổi dữ liệu lưới (STL, OBJ) và tích hợp với các bộ giải FEM bên ngoài. Khả năng này kết nối quy trình thiết kế CAD và mô phỏng, cho phép phát triển toàn diện các ứng dụng phân tích kỹ thuật.

BRepMesh_IncrementalMesh aMesh(aShape, 0.01);
// Access mesh data
TopExp_Explorer anExp(aShape, TopAbs_FACE);
for (; anExp.More(); anExp.Next()) {
    TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(anExp.Current());
    Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation =
        BRep_Tool::Triangulation(aFace, aLoc);
    if (!aTriangulation.IsNull()) {
        // Process triangulation nodes and triangles
    }
}