概述

本教程提供了 AMCAX 内核对阀门模型进行建模的基本用法。

所需知识

开发人员需要具备一些基础知识，包括现代 C++ 编程语言、3D 几何建模概念和 B-Rep 拓扑结构。具体来说，AMCAX 内核是使用 C++ 17 标准设计的，且使用 STL 容器和算法作为基本数据结构。几何实体由边界表示 （B-Rep） 结构表示，包括几何对象和拓扑结构。

模型预览

本教程使用简化的阀门模型来展示 AMCAX 内核中的一些主要建模功能。模型如下图所示：

阀门模型

该模型由三个子部分组成：

1. 入口/出口处的固定结构。
2. 用于液体通过的弯曲管道。
3. 可放置活塞以控制阀门的缸体。

我们将逐步介绍这些结构，并尽可能详细地提供解释。

构建六棱柱

从阀门的入口/出口开始，首先创建一个圆角六棱柱来表示固定结构。

创建多边形

第一步是使用 AMCAX::MakePolygon 类创建一个六边形，然后可使用 AMCAX::MakeFace 类构造一个面。

点击这里example1可获得以上示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

应用 2D 圆角

为了构造一个圆角六边形，可使用 AMCAX::MakeFillet2d 类将 2D 圆角应用于六边形的每个顶点。

上面的示例代码使用了 AMCAX::IndexSet 类作为一个有序集合来存储六边形的所有顶点，而 AMCAX::TopoExplorerTool::MapShapes 函数可用于查找一个形状中的所有顶点。点击这里example2可获得以上示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

拉伸柱体

接下来，使用 AMCAX::MakePrism 类拉伸圆角六边形以创建棱柱。

点击这里example3可获得以上示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

应用 3D 倒角

然后，使用 AMCAX::MakeChamfer 类应用 3D 倒角。

这里 AMCAX::TopoExplorer 类是用来遍历形状中的所有边。如果一条边有两个顶点具有相同的 x 坐标，就沿着这条边倒角。点击这里example4可获得以上示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

构建弯曲管道

下一步是创建一个连接入口和出口的弯曲管道。这个步骤稍微有些复杂，但核心步骤非常简单。管道实体是使用 AMCAX::MakePipe 类创建的，使用这个类需要先构建扫描路径和用于扫描的轮廓形状。

构建扫掠路径

扫掠路径是一个“S”型路径，由五条曲线组成：直线 – 圆弧 – 直线 – 圆弧 – 直线，其中所有曲线均为 G1 连接。这意味着中间的直线需要与两条圆弧相切。因此，首先用 AMCAX::MakeGeom2Circle 类创建 2D 圆，然后使用 AMCAX::GccLine2Tangent 类来构建与两个圆相切的直线。

然后，将曲线从 2D 映射到 3D 并构建五条边来组成扫掠路径。这里 AMCAX::MakeArcOfCircle 类用于创建圆弧， AMCAX::MakeSegment 类用于创建线段， AMCAX::MakeEdge 类用于从曲线创建边， AMCAX::MakeWire 类用于从边创建路径。

创建轮廓线

轮廓线是由一个简单的圆构成，用 AMCAX::MakeGeom3Circle 类创建。

创建 2D 偏移线

由于管道是一个有内表面和外表面的隧道，因此需要为外表面的轮廓曲线0创建偏移曲线。先用 AMCAX::CopyShape 类复制轮廓线，然后使用 AMCAX::MakeOffset 类创建 2D 偏移曲线。

创建扫掠面

接下来，我们通过使用 AMCAX::MakeFace 类生成的面作为轮廓形状来创建扫描实体，构造扫描实体过程使用 AMCAX::MakePipe 类。在接下来步骤中，我们将计算这两个实体的布尔差。

点击这里example5可获得弯曲轨道 pipe1 的完整源码，大家根据学习需要自行下载。 点击这里example6可获得弯曲轨道 pipe2 的完整源码，大家根据学习需要自行下载。

构建阀门

最后，我们构建阀门的中心部分，其被简化为一个空心的圆柱体，其内部可放置活塞用于控制阀门。

创建圆柱体

圆柱体是使用 AMCAX::MakeCylinder 类创建的。

点击这里example7可获得以上示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

应用 3D 圆角

在这里，我们还使用 AMCAX::MakeFillet 类向圆柱体添加了一个小的 3D 圆角示例，如下所示：

点击这里example8可获得以上示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

镜像弯曲管道

由于阀门应该同时具有入口和出口，因此我们必须使用 AMCAX::TransformShape 类来镜像管道。

点击这里example9可获得镜像弯曲轨道 pipe1 ，构造 pipe3 的完整源码，大家根据学习需要自行下载。 点击这里example10可获得镜像弯曲轨道 pipe2 ，构造 pipe4 完整源码，大家根据学习需要自行下载。 点击这里example11可获得镜像 hex ，构造 hex2 完整源码，大家根据学习需要自行下载。

布尔运算

最后一步是使用 AMCAX::BoolBRepFuse 类和 AMCAX::BoolBRepCut 类将所有部分通过布尔运算组合在一起。下面是示例代码：

尽管结构被简化为一个圆柱体，不要忘记为中间的缸体构建一个通道，可通过放置活塞来控制阀门。

网格化

生成形状后，您可能希望通过现代渲染引擎（如 OpenGL）渲染形状。因此，本内核提供了一个简单的网格划分工具来生成模型的网格。

构建网格

AMCAX::BRepMeshIncrementalMesh 类通常用于为形状中的每个面生成网格。边在每个相邻面的网格上都有一个多段线表示，网格只在面的边界边重合，而没有拓扑连接。此外，还可以使用 AMCAX::MakeShapeTool::EnsureNormalConsistency() 来计算网格中顶点的法线。示例代码如下：

导出到 STL 文件

本内核还提供用于将网格导出为 STL 文件和 OBJ 文件的工具。以下是导出到 STL 文件的示例。

点击这里example12可获得实体建模示例完整源码，大家根据学习需要自行下载。

附录

下面列出了此示例的完整代码：