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OpenCascade MeshVS Usage

Posted on 2014-03-27 18:52 eryar 阅读(2431) 评论(8)  编辑 收藏 引用 所属分类: 2.OpenCASCADE

OpenCascade MeshVS Usage

eryar@163.com

Abstract. MeshVS means Mesh Visualization Service. It can be used to representation mesh in different style, such as colored stress patterns mesh, mesh with text and mesh like vector(with arrow). So MeshVS usually used for CAE programming. This paper focus on the MeshVS usage.

Key words. OpenCascade, Mesh, MeshVS, Colored stress Patterns

1. Introduction

视觉是人类获取外部信息和相互交流的主要手段。科学计算可视化包括曲线曲面拟合、坐标变换、体绘制等,核心是物理场可视化。这是因为研究人员或者工程师主要关心的内容是温度场分布、结构位移、材料变形、流场速度、应力应变分布等。这些工程数据全部是以场的形式存在,构成了数学意义上的标量场、矢量场和张量场。因此,标量场、矢量场和张量场的可视化占据了科学计算可视化技术研究的主导地位。——王成恩《面向科学计算的网格划分与可视化技术》。

在OpenCascade中的包MeshVS提供了网格的可视化功能。使用包MeshVS提供的类和简单函数可以实现网格的灵活显示:

l 显示网格,也可以隐藏部分网格及顶点;

l 使用简单通用的接口来显示计算和分析的结果;

l 数据有多种视觉效果:彩色云图colors、点图标vectors、带文字texts和变形网格deformed mesh;

l 网格实体的交互选择;

本文主要介绍OpenCascade中MeshVS的使用方法。对有需要网格可视化功能的读者,可以直接使用OpenCascade中提供的这个功能。对其实现算法感兴趣的读者,可以结合相关书籍,对其实现原理进行研究。

2. Test Mesh in Draw Test Harness

在OpenCascade提供的文档《Test Harness User’s Guide》中有一个章节,示例了MeshVS的用法AIS Viewer-Mesh Visualization Service。先通过这些Tcl的命令,来展示一下MeshVS的显示效果。

wps_clip_image-24339

Figure 2.1 Use meshfromstl Command to Display the Mesh

wps_clip_image-25495

Figure 2.2 Display the Mesh in Shading Mode

wps_clip_image-22677

Figure 2.3 Different color for each element of the Mesh

wps_clip_image-16686

Figure 2.4 Different Color for each node with texture interpolation

上图所示是彩色云图(Colored Stress Patterns)的可视化。云图是一种应用广泛的标量场可视化方法,云图在颜色与标量数据之间建立某种确定映射关系,在计算机屏幕上绘制一个颜色离散变化的图像来显示科学计算结果。云图将标量场定义域的数据映射成不同的颜色,从而通过颜色变化来反映数据场中数据的变化规律。

3. MeshVS Usage

在《Visualization User’s Guide》中对MeshVS_Mesh的使用方法进行了详细说明,在此对其简单翻译一下。

MeshVS_Mesh是一个可交互的表示网格的对象,与AIS_Shape不同的是其几何数据由数据源(Data Source: MeshVS_DataSource)来描述顶点node和元素element。所以,可以自定义数据源。然而,数据源(Data Source)并没有提供任何属性信息,如顶点的颜色(nodal colors),但是可以通过选择不同的显示生成器(Presentation Builder)方式来实现。

MeshVS_Mesh的显示都是由显示生成器(Presentation Builder: MeshVS_PrsBuilder)来生成。通过选择不同的显示生成器来生成不同样式的网格,甚至可以自定义显示生成器。

wps_clip_image-797

Figure 3.1 Different Presentation Builder for Different Style

由上图可知,显示生成器有五种样式:

l MeshVS_MeshPrsBuilder:基本显示生成器,只可用来显示网格;

l MeshVS_TextPrsBuilder:文本显示生成器,可以用来在网格中显示文本;

l MeshVS_VectorPrsBuilder:向量显示生成器,可以用来在网格中显示箭头;

l MeshVS_NodalColorPrsBuilder:顶点颜色生成器,可以给网格中每个顶点设置不同颜色;

l MeshVS_ElementalColorPrsBuilder:元素颜色生成器,可以给网格中每个三角面片设置不同的颜色;

可以通过如下函数来添加、删除的显示生成器:

MeshVS_Mesh::AddBuilder(const Handle_MeshVS_PrsBuilder& theBuilder, 
                        Standard_Boolean TreatAsHilighter);
MeshVS_Mesh::RemoveBuilder(
const Standard_Integer& Index);
MeshVS_Mesh::RemoveBuilderById(
const Standard_Integer& Id);

如下程序所示可以显示通过STL读取的网格: 

// read the data and create a data source.
Handle(StlMesh_Mesh) aSTLMesh = RWStl::ReadFile (aFile, aProgress);
Handle( XSDRAWSTLVRML_DataSource ) aDS 
= new XSDRAWSTLVRML_DataSource( aSTLMesh );

// create mesh.
Handle( MeshVS_Mesh ) aMesh = new MeshVS_Mesh();
aMesh
->SetDataSource( aDS );

// use default presentation builder.
Handle_MeshVS_MeshPrsBuilder aBuilder = new MeshVS_MeshPrsBuilder(aMesh);
aMesh
->AddBuilder(aBuilder, Standard_True);

wps_clip_image-4815

Figure 3.2 Mesh Text by MeshVS_TextPrsBuilder 

wps_clip_image-18727

Figure 3.3 Mesh Vector by MeshVS_VectorPrsBuilder

4. Conclusion

本文对OpenCascade的网格显示包MeshVS进行了介绍,并使用不同的显示生成器(Presentation Builder)生成不同的显示效果。对科学计算可视化感兴趣的读者可以结合其源程序分析其实现。

因为XSDRAWSTLVRML_DataSource只能读取STL格式文件中的网格,且依赖Tcl,所以如果需要自己的网格数据源(Data Source)可以参考源程序,根据需求自己实现一个数据源。

5. References

1. 王成恩. 面向科学计算的网格划分与可视化技术. 科学出版社. 2011

Feedback

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2018-08-06 16:22 by birds
您好,
我通过MeshVS_Mesh显示生成读取的stl文件,之后又通过MeshVS_ElementalColorPrsBuilder添加颜色面片,但是该怎么将生成的网格模型显示为带有阴影立体状态,而不是纯色调、没有立体感。

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-06 17:11 by eryar
@birds
Hello,

你是想在occ中显示stl文件?

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-06 18:13 by birds
嗯 对 因为stl文件简单,读写速度最快,所以我想导入stl格式来做仿真模拟测试。

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-06 20:41 by eryar
@birds
显示STL不需要用这个类。

看你用的occ哪个版本,最新版本中可以直接显示STL网格。

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-06 21:51 by birds
@eryar
我用的是7.0版本的occ,那需要怎样可以完美显示stl实体。求教

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-07 11:27 by eryar
@birds
建议你用最新版本的occ7.3.0. 其中有对于纯网格模型的支持:
0028125: Modeling Algorithms - support of BRep shapes based on tessellated geometry
https://tracker.dev.opencascade.org/view.php?id=28125

如何读取和显示网格模型(STL等),可参考readstl命令:
https://tracker.dev.opencascade.org/view.php?id=29868

http://git.dev.opencascade.org/gitweb/?p=occt.git;a=blob;f=src/XSDRAWSTLVRML/XSDRAWSTLVRML.cxx;h=c42e9314c8a77e01065ba75399f1497f41985b27;hb=4c4420dfe9d87335c4f920a4ee409e3d8cfd0203

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-08 09:04 by birds
@eryar
TopoDS_Shape aShape;
if (!toCreateCompOfTris)
{
// Read STL file to the triangulation.
Handle(Draw_ProgressIndicator) aProgress = new Draw_ProgressIndicator (theDI, 1);
Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation = RWStl::ReadFile (aFilePath.ToCString(), aProgress);

TopoDS_Face aFace;
BRep_Builder aB;
aB.MakeFace (aFace);
aB.UpdateFace (aFace, aTriangulation);
aShape = aFace;
}
是不是最关键的就是这个,RWStl::ReadFile可以直接生成三角网格,然后将每个网格叠加到面上,而之前版本readFile只能生成mesh模型,进而计算点,画网格,特费时间。
谢谢博主

# re: OpenCascade MeshVS Usage  回复  更多评论   

2018-08-08 10:28 by eryar
@birds
是的。

之前版本读STL也慢些。

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