在ACIS平台上开发三维软件

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1、No.4Dec.2002───────────计算机辅助工程ComputerAidedEngineering───────────在ACIS平台上开发三维软件2112董洪伟周儒荣周来水周弈1南京航空航天大学CAD/CAM中心南京2100162江南大学信息工程学院无锡214000作者简介董洪伟博士研究方向为CAD/CAM网络安全周儒荣教授博导研究方向为CAD/CAM周来水教授博导研究方向为CAD/CAM提要ACIS是全球最著名的三维软件开发平台本文介绍了ACIS的历史影响开发技术及用户开发界面关键

2、词ACIS实体造型CAD1ACIS的产生和影响英国剑桥大学BraidIan于1973年以博士论文的形式发表了使用体素拼合和边界表示的第一个实体造型实验系统此后吸收了BaumgartBG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BraidIan和他的导师CharlesLang以及同窗AlanGrayer等创办了ShapeData公司开发了

3、第一代实体造型软件Romulus1988年又改进为Parasolid并被美国麦道公司集成到UGIICAD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BraidIan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(SpatialTechnologyInc.)联合把NURBS技术纳入其中

4、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________________________来稿日期2002-06-1154计算机辅助工程2002────────────────────────────────────────────SpatialTechnology公司在1986年成立ACIS作为美国SpatialTechnology公司

5、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ACIS3DToolkit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SpatialTechnology公司已经推出了最新的ACIS7.0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OpenGL的基础上利用V

6、ISMANVISualizationMANager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数据结构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AC

7、IS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IntergraphI-DEASCV-DORSCATIA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

8、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