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

原創|工業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、行業應用方向幫助您迅速了解產品的使用范疇。

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什么是 HOOPS Exchange？

是一組軟件庫，可以幫助開發人員在開發應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 數據，并支持將 3D 數據轉換為 PRC 數據格式，這是一種高度可壓縮和開放的文件格式，并已通過國際標準化組織 (ISO 14739-1:2014) 的認證。PRC 也是 Adobe PDF 中用于 3D 的格式之一。HOOPS Exchange 持續優化讀取各種 3D 數據的功能，尤其是對于來自計算機輔助設計 (CAD) 系統的數據。

HOOPS Exchange 的典型用途

二、準確性：參數信息的保存

具有用于描述主流和非流形模型的完整拓撲結構，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械 CAD 系統、相關開放標準（例如 STEP 和 IGES）定義和使用的所有幾何實體的聯合。每個實體都以原始建模系統定義的原始參數形式存儲。因此，PRC 與許多現有標準相比具有顯著優勢，因為在以 PRC 表示 3D 曲線和曲面數據時，不需要損失精度或準確度。
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
革命
統治的
領域
環面

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形式獲得。此外，可以使用 HOOPS Exchange 中的相應功能創建包含建模器特定曲線和曲面定義的 PRC 文件。
轉換為一般曲面
提供了將所有建模器特定的曲線和曲面轉換為標準通用形式的功能，即 NURBS。可以為轉換過程指定公差，以生成的曲線或曲面精確到該公差（通常為 0.001 毫米）內。
測量
HOOPS Exchange 提供了基于 UV 參數化直接測量建模器特定表面的功能，以返回準確的 3D 點。
三、壓縮
以 PRC 格式存儲的文件可以進行高度壓縮。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 3D 格式）小三倍。
常規壓縮
常規壓縮是指直接表示 CAD 數據，而不丟失或轉換原始 CAD 系統。常規壓縮包括：

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。保留它們會導致文件更小且包含更準確的數據。
PRC 格式具有某些狀態信息的當前值的概念。這意味著此狀態信息不必在文件中重復。
除了標題部分之外，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，是一種與自適應霍夫曼編碼級聯的可變長度Lempel-Ziv自適應壓縮方法。這種形式的壓縮被認為是“無損”的。無論PRC文件的實際內容如何，它都會系統地發生，即使它還包含壓縮參數或鑲嵌幾何圖形。

高壓縮
參數化和細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到指定的物理容差。對于參數數據，此公差通常為 0.001 毫米，對于鑲嵌數據，此公差通常為 0.01 毫米。
對于 NURBS 數據節點向量、多重性、控制點和權重都以壓縮格式存儲。NURBS 也可以使用更簡單的規范曲面形式（例如平面和圓柱體）來近似。對于鑲嵌數據三角形網格，頂點坐標、法線和紋理都被壓縮。
使用了多種有損技術，包括可變坐標基礎、消除冗余坐標以及根據所需精度以減少的位數存儲浮點數。
四、單位、公差和公差建模
每個 PRC 文件在標題中包含一個全局單位定義。單位以毫米的倍數指定，1 為一毫米，10 為一厘米，以此類推。此外，標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 將所有基礎數據轉換為模型文件的單個單元。
當讀入沒有單位或單位不可靠的格式時，HOOPS Exchange 定義為默認單位。
公差
有幾種類型的公差與 HOOPS Exchange 和 PRC 文件中的數據相關：

指定如何從參數化曲線和曲面數據生成細分數據的公差。
指定如何從建模器特定的曲線和曲面創建 NURBS 數據的公差。
一個容差，指定為中國出口壓縮的數據與原始數據之間的最大偏差。在 HOOPS Exchange 中，可以通過 API 訪問參數曲面和曲線數據的該值，但不能訪問鑲嵌數據。
規避所有建模系統中存在的數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。這些值在內部使用，在 Exchange API 中不可用。

公差值沒有單位，需要與模型文件和產品出現中指定的單位相結合才能獲得物理真實世界的值。
例如，如果 A3DGetSurfaceBaseAsNurbs 的dTolerance參數指定為 0.001，單位為 1000，則實際公差為 1mm。
容錯建模
一些建模系統支持容差建模的可變容差。這是為了考慮到即使頂點坐標之間的距離大于該建模系統的全局容差，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，例如將數據從具有較寬松容差的建模器轉換為具有更嚴格容差的建模器。
PRC 支持面、邊和頂點的局部公差，當它們存在于源 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制將基于字符串的屬性數據添加到實體中。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據。
字符串的字符編碼為 UTF8 格式。
唯一標識符
某些 CAD 格式支持實體的持久性和非持久性唯一標識符。
如果標識符在 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，則標識符也會被刪除。如果一個標識符可以隨著文件的連續版本被保存而改變，那么它就是非持久的。
CATIA V5、NX、Pro/Engineer 和 Parasolid XT 支持持久標識符。
二進制用戶數據
除了使用雜項屬性機制存儲用戶數據的能力外，應用程序定義的數據還可以作為二進制流存儲在與程序集、表示項和標記數據的子類型相關聯的 PRC 文件中。
用戶數據與該項目的流大小一起存儲為比特流。這允許沒有該數據定義的應用程序仍然可以讀取 PRC 文件，甚至存儲數據。
為了區分來自同一PRC文件中不同應用程序的用戶數據，每個用戶數據塊由創作應用程序的唯一標識符標識。要為您的應用程序獲取唯一標識符，請聯系 Tech Soft 3D。
六、支持鑲嵌數據
支持直接從原始 CAD 文件讀取鑲嵌數據，還提供內部鑲嵌器，以便所有通用和特定于建模器的曲線和曲面都可以轉換為多邊形數據。
HOOPS Exchange 將 tessellation 數據分為三種類型：

3D 數據，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 的標記數據

帶有 GD&T 標記的 CAD 模型

對于表面和相應的細分數據都可用的格式，可以使用一個標志來確定是直接從文件中檢索細分數據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 導出過程使用單獨的鑲嵌器來創建結構良好的網格，這樣所有連接邊在重合頂點處相交，并且避免了細長三角形。
細分數據支持頂點法線和紋理坐標。多邊形數據可以以結構化形式提供，以便在頂點數組中識別每個 B-rep 面和相應的面環，或者可以將整個身體表示為單個鑲嵌實體。可以使用優化的三角形形式——即 tristrips 和 trifans。
鑲嵌選項
加載文件時，鑲嵌參數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。這允許實體的統一鑲嵌，而與實體的物理尺寸無關。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構的多種配置。配置是模型相對于其定義層次結構的特定安排。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，而第二種配置位于右側。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，術語視圖專門用于指代 3D 場景的特定表示，包括相機設置、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，標記標簽用于描述與如何組裝模型相關的說明。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制將 API 調用公開給主機應用程序。
顯式鏈接要求應用程序專門加載和卸載 HOOPS Exchange DLL 并獲取每個函數的地址，以便隨后可以通過函數指針調用它。
提供了一套完整的宏來管理這個過程，并確保調用 Exchange 函數的應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，外部鏈接為應用程序提供了正常退出的機會。同時還支持二進制格式的 DLL ，成功地與不同的二進制格式一起使用 - 例如，使用 Visual Studio 2008 構建的 DLL 可以成功地與 Visual Studio 2010 一起使用。

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