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3D格式轉(zhuǎn)換工具HOOPS Exchange技術(shù)指南（三）：4大功能特征與典型使用場景

原創(chuàng)|工業(yè)3D解決方案|編輯：何家巧|2022-08-09 12:08:14.450|閱讀 303 次

概述：本文介紹了 HOOPS Exchange 的4大功能特征與典型使用場景，通過支持的CAD 系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用方向幫助您迅速了解產(chǎn)品的使用范疇。

相關(guān)鏈接：

什么是 HOOPS Exchange？

是一組軟件庫，可以幫助開發(fā)人員在開發(fā)應(yīng)用程序時讀取和寫入主流的 2D 和 3D 格式。HOOPS Exchange 支持在主流的3D 文件格式中讀取 CAD 數(shù)據(jù)，并支持將 3D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 PRC 數(shù)據(jù)格式，這是一種高度可壓縮和開放的文件格式，并已通過國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO 14739-1:2014) 的認(rèn)證。PRC 也是 Adobe PDF 中用于 3D 的格式之一。HOOPS Exchange 持續(xù)優(yōu)化讀取各種 3D 數(shù)據(jù)的功能，尤其是對于來自計算機(jī)輔助設(shè)計 (CAD) 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

HOOPS Exchange 的典型用途

二、準(zhǔn)確性：參數(shù)信息的保存

具有用于描述主流和非流形模型的完整拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時也可以為頂點和邊保留局部公差。
PRC 文件格式包括由主要機(jī)械 CAD 系統(tǒng)、相關(guān)開放標(biāo)準(zhǔn)（例如 STEP 和 IGES）定義和使用的所有幾何實體的聯(lián)合。每個實體都以原始建模系統(tǒng)定義的原始參數(shù)形式存儲。因此，PRC 與許多現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相比具有顯著優(yōu)勢，因為在以 PRC 表示 3D 曲線和曲面數(shù)據(jù)時，不需要損失精度或準(zhǔn)確度。
為以下表面類型保留了表面定義：

混合
錐體
圓柱
擠壓
曲線
NURBS
抵消
管道
飛機(jī)
革命
統(tǒng)治的
領(lǐng)域
環(huán)面

所有曲線和曲面都可以用精確到用戶指定公差的 NURBS 曲線和曲面進(jìn)行擬合。
查詢建模器特定表面
提供了訪問功能，以便所有建模器特定的曲線和曲面都可以以其原始參數(shù)形式獲得。此外，可以使用 HOOPS Exchange 中的相應(yīng)功能創(chuàng)建包含建模器特定曲線和曲面定義的 PRC 文件。
轉(zhuǎn)換為一般曲面
提供了將所有建模器特定的曲線和曲面轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通用形式的功能，即 NURBS。可以為轉(zhuǎn)換過程指定公差，以生成的曲線或曲面精確到該公差（通常為 0.001 毫米）內(nèi)。
測量
HOOPS Exchange 提供了基于 UV 參數(shù)化直接測量建模器特定表面的功能，以返回準(zhǔn)確的 3D 點。
三、壓縮
以 PRC 格式存儲的文件可以進(jìn)行高度壓縮。由 HOOPS Exchange 編寫的壓縮 PRC 文件通常比原始專有 CAD 文件小 100 倍，通常比 U3D（一種仍在 PDF 中使用的傳統(tǒng) 3D 格式）小三倍。
常規(guī)壓縮
常規(guī)壓縮是指直接表示 CAD 數(shù)據(jù)，而不丟失或轉(zhuǎn)換原始 CAD 系統(tǒng)。常規(guī)壓縮包括：

曲線和曲面的特定于建模器的表示，通常比廣義 NURBS 表示壓縮得多。保留它們會導(dǎo)致文件更小且包含更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
PRC 格式具有某些狀態(tài)信息的當(dāng)前值的概念。這意味著此狀態(tài)信息不必在文件中重復(fù)。
除了標(biāo)題部分之外，PRC 文件的所有部分都使用 Flate 方法單獨壓縮。

Flate方法基于公共域deflate壓縮，是一種與自適應(yīng)霍夫曼編碼級聯(lián)的可變長度Lempel-Ziv自適應(yīng)壓縮方法。這種形式的壓縮被認(rèn)為是“無損”的。無論PRC文件的實際內(nèi)容如何，它都會系統(tǒng)地發(fā)生，即使它還包含壓縮參數(shù)或鑲嵌幾何圖形。

高壓縮
參數(shù)化和細(xì)分幾何都可以以壓縮形式存儲在 PRC 文件中，以相對于原始形狀達(dá)到指定的物理容差。對于參數(shù)數(shù)據(jù)，此公差通常為 0.001 毫米，對于鑲嵌數(shù)據(jù)，此公差通常為 0.01 毫米。
對于 NURBS 數(shù)據(jù)節(jié)點向量、多重性、控制點和權(quán)重都以壓縮格式存儲。NURBS 也可以使用更簡單的規(guī)范曲面形式（例如平面和圓柱體）來近似。對于鑲嵌數(shù)據(jù)三角形網(wǎng)格，頂點坐標(biāo)、法線和紋理都被壓縮。
使用了多種有損技術(shù)，包括可變坐標(biāo)基礎(chǔ)、消除冗余坐標(biāo)以及根據(jù)所需精度以減少的位數(shù)存儲浮點數(shù)。
四、單位、公差和公差建模
每個 PRC 文件在標(biāo)題中包含一個全局單位定義。單位以毫米的倍數(shù)指定，1 為一毫米，10 為一厘米，以此類推。此外，標(biāo)識符指示此單位是否與源 CAD 文件相同。
此外，對于多個零件的裝配體，每個產(chǎn)品實例都可以有自己的單元。但是，為了一致性和易用性，HOOPS Exchange 將所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模型文件的單個單元。
當(dāng)讀入沒有單位或單位不可靠的格式時，HOOPS Exchange 定義為默認(rèn)單位。
公差
有幾種類型的公差與 HOOPS Exchange 和 PRC 文件中的數(shù)據(jù)相關(guān)：

指定如何從參數(shù)化曲線和曲面數(shù)據(jù)生成細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)的公差。
指定如何從建模器特定的曲線和曲面創(chuàng)建 NURBS 數(shù)據(jù)的公差。
一個容差，指定為中國出口壓縮的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)之間的最大偏差。在 HOOPS Exchange 中，可以通過 API 訪問參數(shù)曲面和曲線數(shù)據(jù)的該值，但不能訪問鑲嵌數(shù)據(jù)。
規(guī)避所有建模系統(tǒng)中存在的數(shù)值不確定性所需的容差值。通常，這將包括零值，例如小于 1e-12，無窮大，例如大于 1e6 和相等，例如在 1e-3 內(nèi)。這些值在內(nèi)部使用，在 Exchange API 中不可用。

公差值沒有單位，需要與模型文件和產(chǎn)品出現(xiàn)中指定的單位相結(jié)合才能獲得物理真實世界的值。
例如，如果 A3DGetSurfaceBaseAsNurbs 的dTolerance參數(shù)指定為 0.001，單位為 1000，則實際公差為 1mm。
容錯建模
一些建模系統(tǒng)支持容差建模的可變?nèi)莶睢＿@是為了考慮到即使頂點坐標(biāo)之間的距離大于該建模系統(tǒng)的全局容差，也需要將一組面、邊或頂點視為連接的情況。
這有助于支持案例，例如將數(shù)據(jù)從具有較寬松容差的建模器轉(zhuǎn)換為具有更嚴(yán)格容差的建模器。
PRC 支持面、邊和頂點的局部公差，當(dāng)它們存在于源 CAD 文件中時，它們由 HOOPS Exchange 保留。
五、名稱和其他字符串
可以使用雜項屬性機(jī)制將基于字符串的屬性數(shù)據(jù)添加到實體中。HOOPS Exchange 使用其他屬性來確保正確保留原始 CAD 文件中指定的所有名稱。此外，屬性可用于任何實體上存儲用戶數(shù)據(jù)。
字符串的字符編碼為 UTF8 格式。
唯一標(biāo)識符
某些 CAD 格式支持實體的持久性和非持久性唯一標(biāo)識符。
如果標(biāo)識符在 CAD 文件被修改后仍保持不變，則它保持不變，但如果實體被破壞，則標(biāo)識符也會被刪除。如果一個標(biāo)識符可以隨著文件的連續(xù)版本被保存而改變，那么它就是非持久的。
CATIA V5、NX、Pro/Engineer 和 Parasolid XT 支持持久標(biāo)識符。
二進(jìn)制用戶數(shù)據(jù)
除了使用雜項屬性機(jī)制存儲用戶數(shù)據(jù)的能力外，應(yīng)用程序定義的數(shù)據(jù)還可以作為二進(jìn)制流存儲在與程序集、表示項和標(biāo)記數(shù)據(jù)的子類型相關(guān)聯(lián)的 PRC 文件中。
用戶數(shù)據(jù)與該項目的流大小一起存儲為比特流。這允許沒有該數(shù)據(jù)定義的應(yīng)用程序仍然可以讀取 PRC 文件，甚至存儲數(shù)據(jù)。
為了區(qū)分來自同一PRC文件中不同應(yīng)用程序的用戶數(shù)據(jù)，每個用戶數(shù)據(jù)塊由創(chuàng)作應(yīng)用程序的唯一標(biāo)識符標(biāo)識。要為您的應(yīng)用程序獲取唯一標(biāo)識符，請聯(lián)系 Tech Soft 3D。
六、支持鑲嵌數(shù)據(jù)
支持直接從原始 CAD 文件讀取鑲嵌數(shù)據(jù)，還提供內(nèi)部鑲嵌器，以便所有通用和特定于建模器的曲線和曲面都可以轉(zhuǎn)換為多邊形數(shù)據(jù)。
HOOPS Exchange 將 tessellation 數(shù)據(jù)分為三種類型：

3D 數(shù)據(jù)，用于表示 3D 表面
用于表示 3D 曲線和多段線的線體
用于顯示 PMI 和 GD&T 的標(biāo)記數(shù)據(jù)

帶有 GD&T 標(biāo)記的 CAD 模型

對于表面和相應(yīng)的細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)都可用的格式，可以使用一個標(biāo)志來確定是直接從文件中檢索細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)還是從表面幾何圖形中計算它。
鑲嵌過程旨在為可視化目的生成少量多邊形。STL 導(dǎo)出過程使用單獨的鑲嵌器來創(chuàng)建結(jié)構(gòu)良好的網(wǎng)格，這樣所有連接邊在重合頂點處相交，并且避免了細(xì)長三角形。
細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)支持頂點法線和紋理坐標(biāo)。多邊形數(shù)據(jù)可以以結(jié)構(gòu)化形式提供，以便在頂點數(shù)組中識別每個 B-rep 面和相應(yīng)的面環(huán)，或者可以將整個身體表示為單個鑲嵌實體。可以使用優(yōu)化的三角形形式——即 tristrips 和 trifans。
鑲嵌選項
加載文件時，鑲嵌參數(shù)可用于控制曲線和曲面的鑲嵌程度。對于曲線，可以指定線性弦之間的最大角度。
對于曲面，鑲嵌曲面與真實曲面的最大距離表示為實體邊界框的比率。這允許實體的統(tǒng)一鑲嵌，而與實體的物理尺寸無關(guān)。此外，可以指定最大偏差，也可以指定形成三角形的每個邊之間的最小角度。
七、配置和視圖
某些 CAD 格式支持模型或裝配結(jié)構(gòu)的多種配置。配置是模型相對于其定義層次結(jié)構(gòu)的特定安排。例如，零件可能在不同的位置，具有不同的幾何形狀或在不同的配置中完全省略。
一個示例可能是汽車模型，其中一種配置位于左側(cè)，而第二種配置位于右側(cè)。配置與視圖是分開的。
HOOPS Exchange 支持 CATIA V4、I-deas 和 SolidWorks 的配置。在 Pro/Engineer 中，配置稱為族表，并且支持初始/通用版本。
見解
在 HOOPS Exchange 中，術(shù)語視圖專門用于指代 3D 場景的特定表示，包括相機(jī)設(shè)置、實體可見性、顏色和位置。
例如，視圖可以是“分解視圖”，其中幾何實體顯示在不同的位置，標(biāo)記標(biāo)簽用于描述與如何組裝模型相關(guān)的說明。一系列這樣的視圖可以包括工作指令。
八、外部鏈接
在 Microsoft Windows 上，HOOPS Exchange 使用顯式外部鏈接機(jī)制將 API 調(diào)用公開給主機(jī)應(yīng)用程序。
顯式鏈接要求應(yīng)用程序?qū)ｉT加載和卸載 HOOPS Exchange DLL 并獲取每個函數(shù)的地址，以便隨后可以通過函數(shù)指針調(diào)用它。
提供了一套完整的宏來管理這個過程，并確保調(diào)用 Exchange 函數(shù)的應(yīng)用程序代碼看起來像使用隱式鏈接的普通代碼。

如果由于某種原因 DLL 不存在，外部鏈接為應(yīng)用程序提供了正常退出的機(jī)會。同時還支持二進(jìn)制格式的 DLL ，成功地與不同的二進(jìn)制格式一起使用 - 例如，使用 Visual Studio 2008 構(gòu)建的 DLL 可以成功地與 Visual Studio 2010 一起使用。

3D格式轉(zhuǎn)換工具HOOPS Exchange最全技術(shù)指南（二）：4大功能特征與典型使用場景

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