--- name: occt description: Open CASCADE Technology (OCCT) 是工业级开源 3D CAD 几何内核，提供 BRep 建模、几何表示、布尔运算、参数曲线/曲面、装配、网格化、显示、数据交换（STEP/IGES/STL/OBJ/glTF）等能力，是 FreeCAD、KiCad 3D、SolveSpace 等众多开源 CAD 项目的底层。 tags: [3d, geometry, brep, kernel, cpp, step, iges, mesh] --- > **项目地址：** > > **官网：** > > **官方文档：** > > **教程：** > > **许可证：** LGPL-2.1（带例外条款） ## 概述 OCCT 提供： - **几何与拓扑**：`gp_*` 几何基元、`Geom_*` 解析曲线/曲面、`TopoDS_Shape`（Vertex/Edge/Wire/Face/Shell/Solid/Compound） - **建模算法**：拉伸/旋转/扫掠/放样/圆角/倒角/抽壳/布尔（BOPAlgo） - **STEP / IGES / STL / OBJ / glTF / VRML / BREP** 数据交换 - **显示**：基于 OpenGL（OCAF + AIS 应用框架） - **网格**：BRepMesh / Triangulation - **OCAF**：CAD 数据应用框架（属性、版本、引用） - **跨语言绑定**：OCC.js（WebAssembly）、PythonOCC、occt-rs --- ## 安装 ```bash # Linux sudo apt install libocct-foundation-dev libocct-modeling-data-dev \ libocct-modeling-algorithms-dev libocct-data-exchange-dev \ libocct-visualization-dev occt-misc # macOS brew install opencascade # Conda（含 PythonOCC） conda install -c conda-forge pythonocc-core # 源码：CMake 构建 ``` --- ## 核心命名空间 | 包 | 内容 | |----|------| | `gp_*` | 数学几何基元（Pnt、Vec、Dir、Ax2、Trsf） | | `Geom_*` | 参数曲线/曲面 | | `TopoDS_*` | 拓扑（Vertex/Edge/Wire/Face/Shell/Solid/Compound） | | `BRep*` | 拓扑 + 几何接口（BRepBuilderAPI_*、BRepPrimAPI_*、BRepAlgoAPI_*） | | `BOPAlgo_*` | 高级布尔运算 | | `STEPControl_*` / `IGESControl_*` | 数据交换 | | `AIS_*` / `V3d_*` | 显示 | | `TDocStd_*` / `TDF_*` | OCAF 数据框架 | --- ## C++ 入门：构造立方体并布尔差集 ```cpp #include #include #include #include #include #include #include TopoDS_Shape box = BRepPrimAPI_MakeBox(100, 60, 30).Shape(); gp_Ax2 ax(gp_Pnt(50,30,0), gp_Dir(0,0,1)); TopoDS_Shape cyl = BRepPrimAPI_MakeCylinder(ax, 10, 50).Shape(); TopoDS_Shape result = BRepAlgoAPI_Cut(box, cyl).Shape(); // 圆角 BRepFilletAPI_MakeFillet fil(result); for (TopExp_Explorer ex(result, TopAbs_EDGE); ex.More(); ex.Next()) fil.Add(2.0, TopoDS::Edge(ex.Current())); result = fil.Shape(); // STEP 导出 STEPControl_Writer w; w.Transfer(result, STEPControl_AsIs); w.Write("out.step"); ``` --- ## PythonOCC ```python from OCC.Core.BRepPrimAPI import BRepPrimAPI_MakeBox, BRepPrimAPI_MakeCylinder from OCC.Core.BRepAlgoAPI import BRepAlgoAPI_Cut from OCC.Core.gp import gp_Ax2, gp_Pnt, gp_Dir from OCC.Core.STEPControl import STEPControl_Writer, STEPControl_AsIs box = BRepPrimAPI_MakeBox(100, 60, 30).Shape() ax = gp_Ax2(gp_Pnt(50,30,0), gp_Dir(0,0,1)) cyl = BRepPrimAPI_MakeCylinder(ax, 10, 50).Shape() res = BRepAlgoAPI_Cut(box, cyl).Shape() w = STEPControl_Writer() w.Transfer(res, STEPControl_AsIs) w.Write("out.step") ``` --- ## 草图 → 拉伸（Wire → Face → Prism） ```cpp #include #include #include BRepBuilderAPI_MakePolygon poly; poly.Add(gp_Pnt(0,0,0)); poly.Add(gp_Pnt(50,0,0)); poly.Add(gp_Pnt(50,30,0)); poly.Add(gp_Pnt(0,30,0)); poly.Close(); TopoDS_Face face = BRepBuilderAPI_MakeFace(poly.Wire()).Face(); TopoDS_Shape solid = BRepPrimAPI_MakePrism(face, gp_Vec(0,0,20)).Shape(); ``` --- ## 数据交换 ```cpp // STEP 读取 #include STEPControl_Reader r; r.ReadFile("input.step"); r.TransferRoots(); TopoDS_Shape s = r.OneShape(); // IGES #include IGESControl_Reader ir; ir.ReadFile("a.iges"); ir.TransferRoots(); // STL 写入 #include #include BRepMesh_IncrementalMesh(shape, 0.1); // 网格化容差 StlAPI_Writer sw; sw.Write(shape, "out.stl"); // glTF #include ``` --- ## 网格化 ```cpp #include #include #include #include BRepMesh_IncrementalMesh(shape, 0.1, false, 0.5); for (TopExp_Explorer ex(shape, TopAbs_FACE); ex.More(); ex.Next()) { TopLoc_Location loc; auto tri = BRep_Tool::Triangulation(TopoDS::Face(ex.Current()), loc); if (tri.IsNull()) continue; for (int i = 1; i <= tri->NbTriangles(); ++i) { Standard_Integer n1, n2, n3; tri->Triangle(i).Get(n1, n2, n3); gp_Pnt p1 = tri->Node(n1).Transformed(loc); // ... } } ``` --- ## OCC.js（Web） ```js import opencascade from 'opencascade.js'; const oc = await opencascade(); const box = new oc.BRepPrimAPI_MakeBox_2(100, 60, 30).Shape(); ``` --- ## 典型工作流 ### 工作流一：从草图到 STEP 的完整零件建模（C++） 1. 使用 `BRepBuilderAPI_MakePolygon` 构建闭合多段线 → `BRepBuilderAPI_MakeFace` 生成面 2. `BRepPrimAPI_MakePrism(face, gp_Vec(0,0,h))` 将面拉伸为实体 3. 对实体边应用 `BRepFilletAPI_MakeFillet` 添加圆角 4. 使用 `BRepAlgoAPI_Cut` 等布尔操作减出孔/槽特征 5. `STEPControl_Writer` 导出为 STEP 用于下游 CAM/装配 6. 若需网格输出，`BRepMesh_IncrementalMesh(shape, tolerance)` → `StlAPI_Writer` 输出 STL ### 工作流二：导入 STEP 并提取几何信息 1. `STEPControl_Reader` 读取 STEP 文件 → `TransferRoots()` → `OneShape()` 获取根形状 2. `ShapeFix_Shape` 修复拓扑（缝合、容差统一） 3. `TopExp_Explorer` 遍历 Face → `BRep_Tool::Triangulation()` 获取三角网格 4. 对每个三角形遍历节点坐标，导出到自定义数据格式或渲染引擎 --- ## 性能与稳定性 1. **小数容差一致**：使用 `BRep_Builder.UpdateVertex(_, tol)`，避免布尔失败 2. **`ShapeFix_Shape`**：导入外部 STEP 后修复 3. **`BRepBuilderAPI_Sewing`**：缝合多张面成 Shell 4. **使用 BOPAlgo_BOP** 替代旧 BRepAlgoAPI 处理多输入并行布尔 5. **共享内核**：`OSD_Parallel` 启用多线程网格化 6. **`Precision::Confusion()` / `Precision::Angular()`** 统一容差 --- ## 常见问题 | 问题 | 解决 | |------|------| | 布尔运算失败 | `ShapeFix_Shape` 修复输入；调整容差 | | STEP 中文乱码 | OCCT 7.6+ 设置 `STEPControl_Reader::SetReadProgress` 与 UTF-8 | | 拷贝 Shape 后位置错乱 | 注意 `TopoDS_Shape` 是引用，深拷贝用 `BRepBuilderAPI_Copy` | | 显示无图 | AIS 上下文未启动 OpenGL；检查 `OCC.Display.SimpleGui` | --- ## AI 使用建议 - **推荐工作流模式**：AI 助手应根据语言偏好选择 OCCT 接口——C++ 直接使用原生 API，Python 使用 PythonOCC，Web 使用 OCCT.js。建模流程遵循「构造拓扑 → 布尔/修饰 → 数据交换」的工业模式，STEP 导入后务必用 `ShapeFix_Shape` 修复。 - **关键注意事项**：① 布尔运算失败时用 `ShapeFix_Shape` 修复输入并统一容差（`Precision::Confusion()`）；② `TopoDS_Shape` 是引用语义，深拷贝用 `BRepBuilderAPI_Copy`；③ 多线程网格化用 `OSD_Parallel` 启用，布尔运算非线程安全；④ 外部 STEP/IGES 导入后建议走修复流程。 - **常用代码模式**：C++：`BRepPrimAPI_MakeBox(gp_Pnt(0,0,0), 100, 60, 30).Shape()` → `BRepAlgoAPI_Cut(box, cyl).Shape()` → `STEPControl_Writer` 导出。PythonOCC：`BRepPrimAPI_MakeBox(100,60,30).Shape()` → `BRepAlgoAPI_Cut(box, cyl).Shape()`。 --- ## 相关技能 - **freecad** — 基于 OCCT 的桌面参数化 CAD：[../freecad/SKILL.md](../freecad/SKILL.md) - **cadquery** — 基于 OCCT 的 Python 参数化 CAD 库：[../cadquery/SKILL.md](../cadquery/SKILL.md) - **chili3d** — Web CAD，使用 OCCT.js（WebAssembly）：[../chili3d/SKILL.md](../chili3d/SKILL.md) - **solvespace** — 轻量约束求解器 CAD（互补性工具）：[../solvespace/SKILL.md](../solvespace/SKILL.md) --- ## 参考资源 - 文档： - API： - PythonOCC： - 中文教程（znlgis）：