集成Opencascade+Gmsh+OSG的CAD测试程序

程序整体流程如下图：

一、配置

1.配置OCC

需要先编译好OCC库，我的编译目录为“OCCBuild”目录。

在自建项目中，项目属性》》VC++目录》》添加包含目录“OCCBuild\inc”，添加库目录“OCCBuild\win64\vc14\libd”。链接器》》输入》》添加如下附加依赖项：

TKBin.lib
TKBinL.lib
TKBinTObj.lib
TKBinXCAF.lib
TKBO.lib
TKBool.lib
TKBRep.lib
TKCAF.lib
TKCDF.lib
TKDCAF.lib
TKDFBrowser.lib
TKDraw.lib
TKernel.lib
TKFeat.lib
TKFillet.lib
TKG2d.lib
TKG3d.lib
TKGeomAlgo.lib
TKGeomBase.lib
TKHLR.lib
TKIGES.lib
TKLCAF.lib
TKMath.lib
TKMesh.lib
TKMeshVS.lib
TKOffset.lib
TKOpenGl.lib
TKPrim.lib
TKQADraw.lib
TKRWMesh.lib
TKService.lib
TKShapeView.lib
TKShHealing.lib
TKStd.lib
TKStdL.lib
TKSTEP.lib
TKSTEP209.lib
TKSTEPAttr.lib
TKSTEPBase.lib
TKSTL.lib
TKTInspector.lib
TKTInspectorAPI.lib
TKTObj.lib
TKTObjDRAW.lib
TKToolsDraw.lib
TKTopAlgo.lib
TKTopTest.lib
TKTreeModel.lib
TKV3d.lib
TKVCAF.lib
TKView.lib
TKViewerTest.lib
TKVInspector.lib
TKVRML.lib
TKXCAF.lib
TKXDEDRAW.lib
TKXDEIGES.lib
TKXDESTEP.lib
TKXMesh.lib
TKXml.lib
TKXmlL.lib
TKXmlTObj.lib
TKXmlXCAF.lib
TKXSBase.lib
TKXSDRAW.lib

2.配置Gmsh

需要先编译好Gmsh，我的Gmsh源码目录为“GmshSource”，编译目录为“GmshBuild”，编译过程可以参考我的另一篇博客：编译Gmsh，生成dll和lib文件，在自建程序中使用Gmsh函数_我只知道我要大开杀戒的博客-CSDN博客
在自建项目中，项目属性》》VC++目录》》添加包含目录“GmshSource\api”，添加库目录“GmshBuild\Debug”。链接器》》输入》》添加附加依赖项“gmsh.lib”。

将“GmshBuild\Debug\gmsh.dll”拷贝到自建项目的“x64\Debug”目录下。（如果运行程序时还是报错无法找到gmsh.dll文件，就把gmsh.dll拷贝到“C:\Windows\System32”目录下）

3.配置OSG

需要先编译好OSG，我将 OSG编译目录中的bin目录、lib目录和 OSG源码目录中的include目录和 OSG Data目录统一放在OSGComp目录下。（大致记得是这样，可以去找一找别的OSG编译教程，记不太清了）

在自建项目中，项目属性》》VC++目录》》添加包含目录“OSGComp\include”，添加库目录“OSGComp\lib”。链接器》》输入》》添加如下附加依赖项：

OpenThreadsd.lib
osgd.lib
osgDBd.lib
osgUtild.lib
osgGAd.lib
osgViewerd.lib
osgTextd.lib

4.添加头文件

添加OCC所需头文件，此处我做的实验是创建立方体，构建倒角。

#include <TopoDS.hxx>
#include <TopoDS_Shape.hxx>
#include <TopExp_Explorer.hxx>
#include <BRepPrimAPI_MakeBox.hxx>
#include <BRepFilletAPI_MakeFillet.hxx>

添加Gmsh所需头文件。

#include <gmsh.h>
using namespace gmsh;

添加OSG所需头文件。

#include <Windows.h>//系统Windows头文件为部分OSG操作提供支持
#include <osgDB/ReadFile>
#include <osgViewer/Viewer>
#include <osg/LineWidth>

二、执行OCC建模操作

调用BRepBuilderAPI_MakeBox函数构建拓扑立方体，通过TopExp_Explorer遍历拓扑体的所有边并添加到圆角构建器中，最后获取圆角构建器构建圆角后的新拓扑体。

    TopoDS_Shape box = BRepPrimAPI_MakeBox(10,10,10);BRepFilletAPI_MakeFillet filletMaker(box);TopExp_Explorer explorer(box, TopAbs_EDGE);while (explorer.More()) {filletMaker.Add(1, TopoDS::Edge(explorer.Current()));explorer.Next();}TopoDS_Shape blendShape = filletMaker.Shape();

三、Gmsh离散化

我并没有对Gmsh进行进一步细致的学习，所以这里直接使用了潇湘散人大神的博客中的离散化测试相关代码，附出处：

使用VS2015编译gmsh4.8 with opencascade7.4,并用gmsh.lib创建简单工程测试网格_XXM的博客-CSDN博客

但是此处注意不要调用recombine这个Mesh重组方法，不然Mesh获取会出错。

 double lc = 1;initialize();option::setNumber("General.Terminal", 1);option::setNumber("Mesh.Algorithm", 1);option::setNumber("Mesh.Algorithm3D", 1);option::setNumber("Mesh.MinimumCirclePoints", 20);option::setNumber("Mesh.MeshSizeMax", 2);std::vector<std::pair<int, int>> dimTags;model::occ::importShapesNativePointer(&blendShape,dimTags);model::occ::synchronize();model::mesh::generate(3);

在我们的程序中，需要对Gmsh中生成的Mesh数据进行解析，获取所有的三角形顶点，作为OSG中的显示数据（此处有个问题，我没有找到获取Mesh法线的方法，所以只能通过三角形的顶点的关联边叉乘进行计算...希望有大神可以解答这个问题）。通过getNodes函数获取顶点信息，通过getElements函数获取三角形顶点索引信息，通过索引找到每个三角形的顶点，然后计算法线信息。

gmsh::model::mesh::getNodes(nodeTags, nodeCoords, nodeParams, dim, tag, includeBoundary);
gmsh::model::mesh::getElements(elemTypes, elemTags, elemNodeTags, dim, tag);
for (int i = 0; i < elemNodeTags[1].size(); i += 3)
{//三角形的三个点的索引int id1 = elemNodeTags[1][i] - 1;int id2 = elemNodeTags[1][i + 1] - 1;int id3 = elemNodeTags[1][i + 2] - 1;//下面部分由于与OSG函数关联，所以只写了Gmsh相关的伪代码//通过顶点索引找到顶点：//第一个顶点(nodeCoords[3 * id1], nodeCoords[3 * id1 + 1], nodeCoords[3 * id1 + 2])//第二个顶点(nodeCoords[3 * id2], nodeCoords[3 * id2 + 1], nodeCoords[3 * id2 + 2])//第三个顶点(nodeCoords[3 * id3], nodeCoords[3 * id3 + 1], nodeCoords[3 * id3 + 2])//法线计算//normal1 = Cross((node2-node1),(node3-node1)).normalize();//normal2 = Cross((node1-node2),(node1-node2)).normalize();//normal3 = Cross((node1-node3),(node2-node3)).normalize();
}
gmsh::finalize()

四、OSG显示

创建场景树节点Geode保存物体显示数据，将顶点、法线分别放入两个序列vertiecs、normals中（此处我把每个面片的边也绘制出来，通过lineVertices保存了每个线段的顶点信息）。在Geode节点添加三角面片顶点序列、法线序列显示数据和线段顶点序列显示数据。视景器添加Geode节点，绘制。

osg::ref_ptr<osg::Geode> geode = new osg::Geode();
osg::ref_ptr<osg::Geometry> triGeom = new osg::Geometry();
osg::ref_ptr<osg::Geometry> lineGeom = new osg::Geometry();
osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array();
osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> lineVertices = new osg::Vec3Array();
osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> normals = new osg::Vec3Array();for (int i = 0; i < elemNodeTags[1].size(); i += 3)
{//插入三角形顶点vertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id1], nodeCoords[3 * id1 + 1], nodeCoords[3 * id1 + 2]));vertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id2], nodeCoords[3 * id2 + 1], nodeCoords[3 * id2 + 2]));vertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id3], nodeCoords[3 * id3 + 1], nodeCoords[3 * id3 + 2]));//插入线段顶点lineVertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id1], nodeCoords[3 * id1 + 1], nodeCoords[3 * id1 + 2]));lineVertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id2], nodeCoords[3 * id2 + 1], nodeCoords[3 * id2 + 2]));lineVertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id2], nodeCoords[3 * id2 + 1], nodeCoords[3 * id2 + 2]));lineVertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id3], nodeCoords[3 * id3 + 1], nodeCoords[3 * id3 + 2]));lineVertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id3], nodeCoords[3 * id3 + 1], nodeCoords[3 * id3 + 2]));lineVertices->push_back(osg::Vec3(nodeCoords[3 * id1], nodeCoords[3 * id1 + 1], nodeCoords[3 * id1 + 2]));//插入法线normals->push_back(osg::Vec3(normal1.X(), normal1.Y(), normal1.Z()));normals->push_back(osg::Vec3(normal2.X(), normal2.Y(), normal2.Z()));normals->push_back(osg::Vec3(normal3.X(), normal3.Y(), normal3.Z()));
}//添加三角网格信息
triGeom->setVertexArray(vertices.get());
triGeom->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(osg::PrimitiveSet::TRIANGLES, 0, vertices->size()));
triGeom->setNormalArray(normals.get());
triGeom->setNormalBinding(osg::Geometry::BIND_PER_VERTEX);geode->addDrawable(triGeom.get());//添加线段信息
lineGeom->setVertexArray(lineVertices.get());
lineGeom->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(osg::PrimitiveSet::LINES, 0, lineVertices->size()));
osg::ref_ptr<osg::LineWidth> lw = new osg::LineWidth(2.0);//设置现款
lineGeom->getOrCreateStateSet()->setAttribute(lw, osg::StateAttribute::ON);geode->addDrawable(lineGeom.get());//视景器添加节点并显示
osgViewer::Viewer myViewer;
myViewer.setUpViewInWindow(100, 100, 800, 600);
myViewer.setSceneData(geode);
myViewer.run();

五、运行结果

也可以通过gmsh的importShapes函数直接导入step文件并显示，如下图：

源码可以从此处下载：

TestProject.zip-C++文档类资源-CSDN下载

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