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acis一种多面体三维几何造型核心系统 1 acis软件简介 1973年，英国剑桥大学的broidan以博士论文的形式出版了第一个实质性模型实验系统，并以体素表达和边界为代表。此后吸收了Baumgart B G在研究机器人视觉景物造型系统GEOMED中的多面体建模技术(该技术用翼边结构描述多面体的面、边、点之间的拓扑关系以及用欧拉算子构造和修改多面体模型),逐步建立起用边界表示法(B-rep)生成三维实体的理论体系。1974年Braid Ian和他的导师Charles Lang以及同窗Alan Grayer等创办了Shape Data公司,开发了第一代实体造型软件Romulus,1988年又改进为Parasolid,并被美国麦道公司集成到UGII CAD系统中。由于此软件性能好、知名度高,已被近百家公司和研究单位购买,作为它们自己CAD系统的核心软件。1989年Braid Ian等人推出了第三代ACIS几何造型系统,ACIS即为这三位核心技术人员名字和实体(Solid)的第一个字母的组合。ACIS的特点是采用面向对象的数据结构,用C++编程,允许线框、曲面、实体任意灵活组合使用,后与美国空间技术公司(Spatial Technology Inc.)联合,把NURBS技术纳入其中,增加了NURBS曲面模块,成为商品化的几何造型核心系统。它鼓励各软件公司在ACIS几何平台上开发与STEP标准相兼容的集成造型系统,并共享相同的几何模型,相互可以直接交换产品数据,ACIS构成了这些系统的几何总线。 Spatial Technology公司在1986年成立,ACIS作为美国Spatial Technology公司推出的三维几何造型引擎,它集线框、曲面和实体造型于一体,并允许这三种表示共存于统一的数据结构中,为各种3D造型应用系统的开发提供了几何造型平台。目前ACIS 3D Toolkit在世界上已有380多个基于它的开发商,并有180多个基于它的商业应用,最终用户已近一百万。 到目前为止,Spatial Technology公司已经推出了必威体育精装版的ACIS 7.0几何平台,它包含了IGES接口操作,互用性(Interoperability)更强,提出了很强的布尔操作,而且增强了高级曲面操作、特征命名、错误信息反馈等功能,在原有Open GL的基础上利用VISMAN(VISualization MANager)技术使模型显示和渲染更加快速、便捷,使用户能象ACIS模型一样方便地显示和操作非ACIS模型。 2 模型数据的两性类 ACIS的实体模型数据结构在设计上有两个特点:一是采用了面向对象技术;二是集成线框、曲面和实体的非流形边界表示。 ACIS在程序设计方法上采用了面向对象技术,利用C++语言对原代码重写使数据结构更加严瑾、运行速度也大大加快。如1989年推出的ACIS就是很好的范例:由于算法上的改进,其运行速度是第一代Romulus的4-20倍,是第二代Parasolid的2-6倍。鉴于ACIS的成功经验,Euclid-IS新版采用了面向对象的集成数据库管理系统;Intergraph、I-DEAS、CV-DORS、CATIA等也相继对原有的系统利用面向对象的技术进行改进和扩充。 采用面向对象的程序结构后,ACIS提供了数学类、几何类、实体类、拓扑类和其它几大类别。 数学类提供基本的数学工具,以便在右手直角坐标系中定义和操作各种几何元素。运用了C++的功能重载机制,使得加、减、乘、除、点积、叉积等算子可以应用于不同的操作对象。数学类包括:位置、矢量、单位矢量、矩阵、变换、参数、位置参数、参数域矢量、参数域方向、参数域包围盒等。 几何类用来定义通用的曲线、曲面和实体等几何元素。ACIS将几何分成两个层次,通用几何类属于底层,并不与物体的数据结构建立永久性联系。在物体的固定数据结构中再设置一层对应的上层几何类。几何类有:曲线、直线、椭圆、交线、参数域曲线、曲面、平面、圆锥面、样条曲面。 实体类(ENTITY)用来描述ACIS模型的共性数据结构和共性功能,统一管理数据的存取、查询和备份、通讯。从通用的实体类再派生出各种ACIS模型的具体数据结构。实体类下含九种拓扑项:体(body)、壳(shell)、子壳(subshell)、面(face)、环(loop)、共边(coedge)、边(edge)、顶点(vertex)和线(wire);五种几何项:点、曲线、参数域曲线(pcurve)、曲面和交换;另有一个通用项:属性。当然用户也可以在应用程序中定义其他属性,作为通用属性的子类。ACIS的经销公司统一协调各家用户二次开发中自己追加的属性名,以免在ACIS平台上开发的应用系统相互集成时发生冲突。 几何(Geometry)、拓扑(Topology)和属性