王　博，程耀東，朱奕蓓，楊　軍（1.蘭州交通大學(xué)　測(cè)繪與地理信息學(xué)院，甘肅　蘭州　70070；2.甘肅省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅　蘭州　70070；.蘭州交通大學(xué)　甘肅省道路橋梁與地下工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅　蘭州　70070；.蘭州交通大學(xué)　電子與信息工程學(xué)院，甘肅　蘭州　70070）

基于ObjectARX的實(shí)體建模技術(shù)與應(yīng)用*

王博1，2，程耀東3，朱奕蓓3，楊軍4
（1.蘭州交通大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院，甘肅蘭州730070；2.甘肅省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730070；3.蘭州交通大學(xué)甘肅省道路橋梁與地下工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730070；4.蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）

三維實(shí)體模型是建立三維可視化信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過對(duì)幾何造型及圖形處理基本理論和方法的研究，基于構(gòu)造實(shí)體幾何法的理論，對(duì)ObjectARX工具中三維圖形接口和實(shí)體造型方法進(jìn)行了探討，用Visual C++和ObjectARX工具進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了三維實(shí)體自動(dòng)建模、圖形變換和布爾運(yùn)算等操作方法，并以橋梁結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了的參數(shù)化建模，為橋梁信息化平臺(tái)的建設(shè)提供素材。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用；實(shí)體建模；ObjectARX開發(fā)工具；圖形變換；布爾運(yùn)算

［2-4］對(duì)OpenGL建模技術(shù)進(jìn)行了研究，參考文獻(xiàn)［5-8］對(duì)三維建模技術(shù)、橋梁設(shè)計(jì)及可視化進(jìn)行了研究。本文通過對(duì)實(shí)體模型構(gòu)造方法的研究，探討工程物的參數(shù)化建模、圖形變換、集合運(yùn)算等方法，運(yùn)用Visual C++2005語(yǔ)言和ObjectARX開發(fā)工具包，對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，建立實(shí)體圖形數(shù)據(jù)庫(kù)接口，實(shí)現(xiàn)工程物的參數(shù)化自動(dòng)建模，為三維可視化和信息化平臺(tái)的建立奠定圖形及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)［9］。

1　基于ObjectARX的實(shí)體構(gòu)造方法

構(gòu)造實(shí)體幾何法（Constructive Solid Geometry，CSG）是當(dāng)前許多CAD/CAM系統(tǒng)采用的表示三維形體的一種方法［10］。CSG用系統(tǒng)定義的簡(jiǎn)單幾何形體及正則集合運(yùn)算，可構(gòu)造出復(fù)雜實(shí)體。其基本思想是：一個(gè)較復(fù)雜三維形體可以通過一些基本形體的并、交、差集等集合運(yùn)算來(lái)正確表示。

1.1基本體造型方法

在ObjectARX中，三維實(shí)體屬于AcDb3dSolid類對(duì)象，對(duì)于一個(gè)幾何實(shí)體，AcDb3dSolid實(shí)體是一個(gè)容器和接口，通過AcDb3dSolid類的成員函數(shù)可以生成多種基本實(shí)體，通過布爾運(yùn)算可生成復(fù)雜的組合體［11］。生成三維基本體的方法如下：

（1）用AcDb3dSolid類創(chuàng)建一個(gè)容器對(duì)象：

AcDb3dSolid p3dObj；

AcDb3dSolid*p3dObj=new AcDb3dSolid；

（2）建立基本體對(duì)象的一般形式：

指向AcDb3dSolid類對(duì)象的指針-＞創(chuàng)建基本三維實(shí)體對(duì)象成員函數(shù)；

如創(chuàng)建長(zhǎng)方體的方法為：

p3dObj-＞createBox（xLen，yLen，zLen）；

（3）將三維實(shí)體用AddEntityToDbs（）數(shù)據(jù)庫(kù)接口寫入當(dāng)前圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.2由二維對(duì)象用推移表示法創(chuàng)建三維實(shí)體

將物體A沿空間一條軌跡P推移時(shí)，A的軌跡定義了一個(gè)新的物體B，則物體B可以由物體A與軌跡P共同表示，這種方法稱為推移表示法。

除了用AcDb3dSolid類的成員函數(shù)創(chuàng)建基本體外，也可在二維封閉圖形的基礎(chǔ)上，通過指定高度、路徑用推移法創(chuàng)建立體，或繞軸旋轉(zhuǎn)封閉區(qū)域生成三維實(shí)體。

1.2.1按指定的高度拉伸立體的方法

若將一個(gè)平面區(qū)域沿著垂直于該平面的直線段推移得到一個(gè)柱體，稱為平移掃掠，也叫拉伸。這種方法可用于生成棱柱、圓柱等立體，如橋梁的墩臺(tái)基礎(chǔ)、樁柱及其他等截面結(jié)構(gòu)。由平面區(qū)域拉伸生成三維立體的AcDb3dSolid類成員函數(shù)為：

extrude（const AcDbRegion*pRegion，double height，double taper）；

其中，pRegion為面域；height為推移高度；當(dāng)沿高度推移時(shí)，參數(shù)taper為0，則為柱體，非零時(shí)沿高度為呈線性遞減截面。

1.2.2按指定路徑掃掠形成立體

如果平面區(qū)域沿任意曲線推移，則稱為掃掠。這種方法將二維平面區(qū)域沿軌跡形成等截面實(shí)體，可應(yīng)用于形成等截面梁體、拱橋和鋼結(jié)構(gòu)桿件等。注意，在路徑和實(shí)體創(chuàng)建后，要分別將對(duì)象添加到圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2　三維實(shí)體的圖形變換和布爾運(yùn)算

2.1基于ObjectARX的三維實(shí)體圖形變換方法

復(fù)雜工程物是由簡(jiǎn)單體通過疊加、穿孔、截切等方式構(gòu)成的，而由AcDb3dSolid類的成員函數(shù)形成簡(jiǎn)單體的質(zhì)心在WCS坐標(biāo)的原點(diǎn)，所以，要用圖形變換方法，根據(jù)變換方式和順序形成變換矩陣，從而將立體變換到復(fù)雜體中確定的空間位置，然后用布爾運(yùn)算形成復(fù)雜體。

在ObjectARX中，圖形變換的主要方式和變換矩陣形成方法如下：

（1）平移變換：mat_move.setCoordSystem（moveBy，x，y，z）。

（2）比例變換：mat_scale.setToScaling（scale，moveBy）。

（3）旋轉(zhuǎn)變換：mat_rotate.setToRotation（α，y，moveBy）。

（4）鏡像變換：是以某坐標(biāo)面為對(duì)稱面對(duì)實(shí)體進(jìn)行對(duì)稱變換。

（5）由變換矩陣進(jìn)行實(shí)體模型變換。

確定圖形變換矩陣后，即可對(duì)類AcDb3dSolid的成員函數(shù)創(chuàng)建的實(shí)體進(jìn)行變換，再將實(shí)體添加到圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的塊表中。實(shí)現(xiàn)立體變換的方法為：

transformBy（const AcGeMatrix3d＆xform）；

2.2復(fù)雜三維實(shí)體的布爾運(yùn)算

由基本體函數(shù)或二維對(duì)象拉伸、掃掠、旋轉(zhuǎn)只能生成一些單個(gè)的簡(jiǎn)單體，由簡(jiǎn)單體形成復(fù)雜形體必須通過布爾運(yùn)算才能實(shí)現(xiàn)。布爾運(yùn)算有并（UNION）、交（SUBTRACT）、差（INTERSECTION）3種［12］。

在ObjectARX的編程中，對(duì)實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算使用AcDb3dSolid類的成員函數(shù)：

booleanOper（AcDb：：BooloperType operation，AcDb3dSolid*pSolid）；

其中，布爾運(yùn)算類型operation取值為AcDb：：kBoomlUnite（并集）、AcDb：：kBoolIntersect（交集）和AcDb：：kBoolSubtract（差集）；pSolid表示另一個(gè)參與布爾運(yùn)算的實(shí)體的指針。

3　拱橋建模實(shí)例

圖1（a）為縱梁和橫梁斷面圖，圖1（b）為拱形橋梁上部結(jié)構(gòu)立體圖，拱形為鋼管拱，直徑φ800mm，由設(shè)計(jì)圖可獲取各部分結(jié)構(gòu)的截面定形尺寸參數(shù)，拱橋的三維建模方法如下。

圖1　拱橋梁部立體和部分截面尺寸

（1）拱形立體建模

拱形結(jié)構(gòu)用掃掠方法進(jìn)行建模。方法如下：

①掃掠對(duì)象定義：拱截面為圓，則掃掠對(duì)象定義為：AcDbCircle*pCirc=new AcDbCircle（center，normal，800）；

②由封閉邊界生成面域：封閉邊界是圓，形成面域的方法見1.2.1。

③生成掃掠路徑：拱形建模時(shí)，圓截面的掃掠路徑為拱軸線，采用AcGePoint3dArray類定義三維坐標(biāo)數(shù)組pt3d，存儲(chǔ)拱軸線各頂點(diǎn)的坐標(biāo)，并用setLogicalLength（n）成員函數(shù)定義數(shù)組長(zhǎng)度，然后對(duì)數(shù)組賦值，用AcDb3dPolyline類成員函數(shù)AcDb3dPolyline（）創(chuàng)建空間掃掠路徑。

④創(chuàng)建三維實(shí)體。先創(chuàng)建實(shí)體的容器和接口，再通過類的成員函數(shù)extrudeAlongPath（）生成三維實(shí)體，然后將實(shí)體添加到圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后用delete刪除面域指針pRegion。

（2）梁體結(jié)構(gòu)建模

梁體包括縱梁、端橫梁、中間橫梁及橋面板等結(jié)構(gòu)，梁體拉伸方法如下：

①如圖1（a）所示，分別創(chuàng)建縱梁與橫梁二維多段線封閉圖形。

②將梁體截面圖形生成面域，沿Z軸方向拉伸立體長(zhǎng)度。

③采用旋轉(zhuǎn)、平移等變換將立體放在指定位置。

④用布爾運(yùn)算的并集形成橋梁整體，如圖1（b）所示。

另外，若梁截面沿長(zhǎng)度方向?yàn)榉蔷€性變化的變截面連續(xù)梁時(shí)，可采用放樣的方法形成梁體模型。

4　結(jié)論

計(jì)算機(jī)技術(shù)和幾何造型理論的發(fā)展，推動(dòng)了設(shè)計(jì)領(lǐng)域由二維向三維的轉(zhuǎn)變，為三維可視化和信息化提供了立體模型和數(shù)據(jù)信息。研究構(gòu)造實(shí)體幾何造型理論和方法，運(yùn)用Visual C++語(yǔ)言和ObjectARX開發(fā)工具包，在AutoCAD環(huán)境下探討參數(shù)化自動(dòng)建模方法，可為工程物快速建模提供便捷途徑。工程物三維模型的建立、設(shè)計(jì)參數(shù)和屬性信息的存儲(chǔ)，為工程技術(shù)人員提供了直觀研究設(shè)計(jì)方案、工程結(jié)構(gòu)的平臺(tái)，也為工程物三維可視化信息系統(tǒng)的建立奠定了基礎(chǔ)。本文的立體建模和ObjectARX三維開發(fā)技術(shù)可給相關(guān)研究人員提供建模新思路。

參考文獻(xiàn)

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ROHM開發(fā)出非常適合Freescale“i.MX 6SoloLite”處理器的高效電源管理IC

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM開發(fā)出非常適合FreescaleTMSemiconductor（以下簡(jiǎn)稱“Freescale公司”）的應(yīng)用處理器系列-“i.MX 6SoloLite”的高效電源管理IC（以下簡(jiǎn)稱“PMIC”）“BD71805MWV”。

“i.MX 6SoloLite”處理器作為電池供電、注重功耗的應(yīng)用平臺(tái)，不僅在電子書籍、可穿戴式設(shè)備領(lǐng)域，還在工業(yè)設(shè)備用手持終端和平板電腦等應(yīng)用領(lǐng)域中取得驕人業(yè)績(jī)。

本產(chǎn)品利用ROHM一直以來(lái)積累的移動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域電源技術(shù)，面向i.MX 6SoloLite優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)，大幅降低待機(jī)狀態(tài)/工作狀態(tài)的功耗，為延長(zhǎng)電池供電時(shí)間做出了巨大貢獻(xiàn)。

本產(chǎn)品已于2015年3月份開始出售樣品（600日元/個(gè)，不含稅），并已于2015年4月份建立起了完備的量產(chǎn)體制。前期工序的生產(chǎn)基地為ROHM濱松株式會(huì)社（濱松市），后期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Electronics Philippines，Inc.。

（ROHM供稿）

The technology and application of solid modeling based on ObjectARX

Wang Bo1，2，Cheng Yaodong3，Zhu Yibei3，Yang Jun4
（1.Faculty of Geomatics，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China；2.Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring，Lanzhou 730070，China；3.Key Laboratory of Road Bridge and Underground Engineering in Gansu Province，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China；4.School of Electronic and Information Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China）

Three-dimensional entity model is foundation for the building of 3D visualization information system.Through the research on the basic theory and method about geometric modeling and graphic processing，the paper discusses three-dimensional graphics interface and solid modeling method in ObjectARX tool which are based on the theory of constructive solid geometry.It realizes the three-dimensional solid automatic modeling，graphics transformations and Boolean operations with Visual C++ and ObjectARX tool for secondary development.Bridge structure is taken as an example of parametric modeling.It is the basis of the construction of bridge Information platform.

computer application；solid modeling；ObjectARX development kit；graphic transformation；Boolean operations

P282

A

1674-7720（2015）10-0096-03

0引言

2015-01-25）

王博（1989-），男，碩士研究生，主要研究方向：GIS及可視化。

程耀東（1963-），通信作者，男，教授，碩士，主要研究方向：工程CAD及可視化。E-mail：zydzcx@163.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61462059）；甘肅省教學(xué)團(tuán)隊(duì)基金（101004）

幾何造型的基本理論和方法自20世紀(jì)70年代開始創(chuàng)立，經(jīng)過幾十年的發(fā)展和研究，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用在土木建筑、動(dòng)畫制作、人體造型等領(lǐng)域的三維設(shè)計(jì)和立體圖形顯示。它是計(jì)算機(jī)及其圖形工具描述物體形狀、設(shè)計(jì)幾何形體、模擬物體動(dòng)態(tài)處理過程的一門綜合技術(shù)。幾何造型主要包括曲面造型、實(shí)體造型、特征造型等［1］。