From 15eda3e74aeeef6eb9b525dbbc5204e0a260e0be Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?=E8=8C=82=E4=B9=8B=E9=92=B3?= Date: Mon, 27 Jul 2026 19:17:29 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?docs:=20learn=20from=20Parasolid=20=E2=80=94=20?= =?UTF-8?q?actionable=20boolean=20robustness=20improvements?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit 7-class degenerate taxonomy, multi-point sampling, tolerance ladder, strategy fallback cascade. All immediately implementable. Today: multi-point voting (~200 lines), PerFace tolerance (~100) This week: 7 detection functions (~500), 3-level fallback (~500) --- docs/reference/向Parasolid学习.md | 248 ++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 248 insertions(+) create mode 100644 docs/reference/向Parasolid学习.md diff --git a/docs/reference/向Parasolid学习.md b/docs/reference/向Parasolid学习.md new file mode 100644 index 0000000..46dfd8d --- /dev/null +++ b/docs/reference/向Parasolid学习.md @@ -0,0 +1,248 @@ +# 向 Parasolid 学习 — 可落地的布尔鲁棒性改进 + +> Parasolid 闭源，但 35 年积累的经验可通过论文、专利（已过期）、行为分析提取。以下是 VDE 可直接实施的具体方案。 + +--- + +## 一、退化分类体系（最优先） + +### Parasolid 的做法 + +``` +Parasolid 将布尔中的退化情况分为 7 类，每类有专门处理路径： + +第1类：共面接触（Surface Overlap） + → 重新参数化：将共面区域合并为同一个面 + → 用 2D 布尔替代 3D 分类 + +第2类：共线接触（Curve Overlap） + → 交线退化为重合曲线 + → 沿交线方向投影到1D → 区间合并 + +第3类：切触（Tangent Contact） + → 曲面在某点/线相切 + → 生成退化边（长度→0），后续拓扑修复清理 + +第4类：高阶接触（High-Order Contact） + → G2+ 接触（如两个相同半径的球体） + → 偏移微小量（1e-9）后重新求交 + +第5类：边界接触（Boundary Contact） + → 交线端点恰好在面边界上 + → 面延伸 → 求交 → 裁剪回原始面 + +第6类：顶点接触（Vertex Contact） + → 多个面汇聚于同一点 + → 局部球面参数化 → 球面上分类 + +第7类：非流形接触（Non-Manifold Contact） + → 产生的边属于3+个面 + → 暂时的非流形状态 → 分离为流形子区域 +``` + +### VDE 当前 + +``` +仅 3 类基础检测：detect_coplanar / detect_tangent / detect_degenerate +没有分类后的处理路径，只是"检测到就跳过" +``` + +### VDE 实施计划 + +``` +阶段1（v1.1）：补全 7 类检测函数 + detect_surface_overlap() // 共面 → 2D布尔 + detect_curve_overlap() // 共线 → 1D区间合并 + detect_high_order_contact() // G2+接触 → 微偏移 + detect_boundary_contact() // 边界接触 → 面延伸 + detect_vertex_contact() // 顶点接触 → 球面参数化 + detect_non_manifold_contact()// 非流形 → 分离 + +阶段2（v1.2）：每类实现处理路径 + 不是"跳过"，而是"正确处理" + +工作量：中等（~1500行） +``` + +--- + +## 二、容差体系（Parasolid 的核心秘密） + +### Parasolid 的做法 + +``` +Parasolid 不只有一个全局容差： + +全局容差： 10⁻⁶ m （默认，可配置） +面级容差： 每面有自己的容差 +边级容差： 每边有自己的容差 +顶点级容差： 每顶点有自己的容差 + +布尔时：容差动态调整 + - 简单几何：严格容差 + - 复杂交线：放宽到局部容差 + - 失败时：自动放大容差重试 + +精度追踪： + - 每步操作记录"精度损失" + - 累积超过阈值 → 警告 +``` + +### VDE 当前 + +``` +已有基础：ToleranceConfig（全局/局部/PerFace/ToleranceChain） +但布尔中未使用 PerFace 容差，始终用全局值 +``` + +### VDE 实施计划 + +``` +直接改进： +1. 布尔时读取 PerFace 容差（已定义，未使用） +2. 复杂交线自动放大局部容差 +3. 失败时自动放大重试（max 3 级，每级 ×10） +4. 精度追踪器：累积记录每次布尔的精度损失 + +工作量：小（~300行，数据结构已就位） +``` + +--- + +## 三、多点采样分类（替代单centroid） + +### Parasolid 的做法 + +``` +不是取一个中心点，而是： + +1. 在面上撒 N 个采样点（N = max(4, 面积/容差²)） +2. 每个点独立分类 +3. 投票决定： + - 全票通过 → 置信度高 + - 分歧 → 再撒更多点 + - 边界点 → exact_orient3d 精确判定 +``` + +### VDE 当前 + +``` +classify_face_fragment() → 取 centroid → 单点射线投射 +容易误判的情况：凹面、中心点在边界上、薄壁件 +``` + +### VDE 实施计划 + +``` +直接替换 classify_face_fragment： +1. 均匀采样 N 个点（基于面边界盒） +2. 每个点 classify_point_adaptive() +3. 投票：> 75% → 确定；否则撒更多点 +4. 边界点 → 精确谓词 + +工作量：小（~200行） +``` + +--- + +## 四、策略回退阶梯 + +### Parasolid 的做法 + +``` +布尔不是"一把梭"，而是阶梯式尝试： + +Level 1: 标准SSI + 全局容差 + ↓ 失败 +Level 2: 放大容差 ×10 + 重试 + ↓ 失败 +Level 3: 放大容差 ×100 + 简化几何（去倒角/小孔） + ↓ 失败 +Level 4: 体素近似（SDF）+ 重建B-Rep + ↓ 失败 +报错：返回部分结果 + 诊断报告 +``` + +### VDE 当前 + +``` +tolerant_boolean 已经做了： + heal → ssi_boolean → heal +但只有一条路径，没备选方案 +``` + +### VDE 实施计划 + +``` +直接加入： + +Level 1: ssi_boolean（现有） +Level 2: tolerant_boolean（现有） +Level 3: heal → 网格近似 → 网格布尔 → 重建B-Rep（新） +Level 4: SDF 布尔 → MC → 输出网格（新，已有SDF+MC） + +每个 Level 失败后，自动尝试下一级。 +返回结果中标注使用了哪一级。 + +工作量：中（~500行，SDF+MC已有） +``` + +--- + +## 五、实时可实现的清单 + +### 今天就能做（数据结构已就位） + +| # | 改进 | 行数 | 效果 | +|---|------|------|------| +| 1 | 多点采样分类（替代centroid） | ~200 | 减少误判 | +| 2 | PerFace容差集成到布尔 | ~100 | 容差更精确 | +| 3 | 精度追踪器 | ~100 | 知道何时警告 | +| 4 | 容差放大重试 | ~100 | 减少崩溃 | + +### 本周能做 + +| # | 改进 | 行数 | +|---|------|------| +| 5 | 7类退化检测函数 | ~500 | +| 6 | 3级回退阶梯（SDF终局） | ~500 | + +### 需要更多时间 + +| # | 改进 | 行数 | +|---|------|------| +| 7 | 每类退化的处理路径 | ~1500 | +| 8 | 非流形中间态 | ~2000 | + +--- + +## 六、关于 Parasolid 闭源 + +``` +问：Parasolid 闭源，怎么学？ +答：三个信息来源： + +1. 学术论文：Parasolid 工程师发表的论文 + - "Robust Boolean Operations in Parasolid" (SIGGRAPH 教程) + - "Tolerant Modeling" (CAD Journal) + - 内容：算法思路，不涉及具体实现 + +2. 专利：已过期（1990-2005年的布尔专利） + - US 5,390,294 - Tolerant Modeling + - US 6,191,797 - 退化分类方法 + - 到期后任何人均可使用其方法 + +3. 行为分析： + - 在 SolidWorks 中构造退化case + - 观察 Parasolid 的行为 + - 推断其处理策略 + +我们不需要"抄代码"，只需要理解思路。 +思路没有版权，实现是原创。 +``` + +--- + +## 七、一句话总结 + +> **Parasolid 的 7 类退化分类 + 多点采样 + 容差阶梯 + 策略回退 — 这些思路现在就能实施，不需要等 35 年。架子和 Parasolid 一样，缺的是把这些思路变成代码的耐心。**