docs: learn from ACIS — tolerant modeling, direct modeling, auto-heal
ACIS strengths: Tolerant Modeling (inventor), Direct Modeling (SpaceClaim), auto-heal pipeline, SAT/SAB format Actionable items (11 total, ~3000 lines): P0: auto_heal_pipeline, 7-class degenerate taxonomy, multi-point voting P1: fill_hole, pull_up_to_face, precision tracker P2: TolerantEdge, tolerance conflict detection, .vde native format P3: tangent_pull, 3-level strategy fallback
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# 向 ACIS 学习 — 容错建模与直接建模
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> ACIS (Dassault Systèmes / Spatial Corp) · 1989年首发 · 200+应用集成
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## 一、ACIS 最值得学的三大能力
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| 能力 | ACIS 行业地位 | VDE 现状 |
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| **容错建模** | 发明者，30年打磨 | 基础管线，未验证 |
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| **直接建模** | SpaceClaim 的革命 | 基础 push_pull/tweak |
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| **Heal 流水线** | 导入即用，自动修复 | heal 函数存在但未工业验证 |
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## 二、容错建模（Tolerant Modeling）
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### ACIS 的做法
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ACIS 是全球第一个实现容错建模的内核：
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核心思路：
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不要求几何完美 —— 允许顶点在容差范围内"浮动"
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Tolerant Vertex:
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不是一个精确坐标，而是一个"球体区域"
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球体内任意点视为"同一个顶点"
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半径 = 局部容差（可自适应）
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Tolerant Edge:
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不是一条精确曲线，而是一个"管状区域"
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管半径 = 该边的容差
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路径容差 = 顶点间最大允许偏离
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Tolerant Face:
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面边界上的边可以不在曲面的精确边界上
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允许 10⁻⁶ 级别的"缝隙"
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Tolerant 布尔：
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先检测"容差冲突"（顶点在球体内但坐标不同）
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→ 合并冲突顶点
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→ 做标准布尔
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→ 检查结果容差是否在允许范围内
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### VDE 当前
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有 TolerantVertex / TolerantEdge 数据结构
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有 merge_within_tolerance()
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但：
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1. 只在 tolerant_boolean() 中使用，ssi_boolean 不用
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2. 容差球体半径固定，不自适应
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3. 没有"管状边"概念
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4. 没有容差冲突检测机制
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### 可借鉴实施
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阶段1：扩展 TolerantVertex
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- 自适应半径（基于几何复杂度）
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- 检测"容差冲突"（两个顶点球体相交但未合并）
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阶段2：实现 TolerantEdge
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- 管状边：管半径 = 该边容差
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- 曲线在管内即可接受
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阶段3：容差冲突自动解决
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- 检测 → 合并 → 重验证 → 报告
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工作量：中等（~1000行）
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## 三、直接建模（Direct Modeling）
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### SpaceClaim 的做法
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SpaceClaim 是基于 ACIS 的直接建模器，2005年被 ANSYS 收购。
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核心能力：
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1. Pull（拉伸）：选面 → 拖拽 → 实时重建
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2. Move（移动）：选面 → 自由移动 → 相邻面自动延伸/裁剪
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3. Fill（填充）：选边环 → 自动填充为面
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4. Combine（合并）：选多个体 → 布尔并集
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5. Tangent Pull：保持相邻面相切的同时拉伸
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6. Up-to-Face Pull：拉伸直到碰到另一个面为止
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关键技术：局部重建
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不是全模型重新布尔
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只重建"受影响区域"的拓扑
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其余保持不变
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### VDE 当前
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有基础操作：push_pull / tweak_face / move_face / replace_face
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缺失：
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1. 无实时拖拽（Pull需要多次快速调用）
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2. 无 Tangent Pull（保持相邻面相切）
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3. 无 Up-to-Face（拉伸到指定面）
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4. 无局部重建（每次操作都全模型重建）
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5. 无 Fill 选边环填充
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### 可借鉴实施
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阶段1：
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fill_hole(body, edge_loop) → 选边环→填充
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pull_up_to_face(body, face, target_face) → 拉伸到面
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阶段2：
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tangent_pull(body, face, distance) → 保持相切+拉伸
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local_rebuild(body, affected_faces) → 局部重建
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工作量：中（~800行）
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## 四、Auto-Heal 流水线
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### ACIS 的做法
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导入 STEP/IGES → 自动执行以下流水线：
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1. Stitch（缝合）：
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检测距离 < 容差的边 → 缝合为一个边
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2. Simplify（简化）：
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移除退化边（长度<容差）
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合并共线边
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合并共面小面
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3. Regularize（正则化）：
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移除孤立的顶点/边
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修复翻转的面
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确保每个边恰好属于2个面
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4. Orient（定向）：
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统一所有面的法向（外指向）
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检查莫比乌斯矛盾
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5. Check（验证）：
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欧拉-庞加莱公式验证
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边-面关联验证
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包围盒验证
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流水线特点：
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- 每步失败不影响后续步骤
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- 返回诊断报告（哪些修复成功/哪些失败）
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- 用户可以接受"部分修复"的结果
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### VDE 当前
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有函数：heal_gaps / heal_slivers / heal_orientation / heal_topology
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但：
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1. 没有自动流水线编排
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2. 没有"部分修复"概念
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3. 没有每步诊断
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4. 没有 simplify（退化边移除、共线合并）
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### 可借鉴实施
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直接实施：
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auto_heal_pipeline(body) → 五步流水线
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每步独立执行，互不阻塞
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返回 AutoHealReport {
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每步成功/失败
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修复了哪些元素
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剩余的警告
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}
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工作量：小（~300行，函数已存在，只需编排）
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## 五、SAT/SAB 格式
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### ACIS 的做法
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SAT (Save As Text)：ACIS 原生文本格式
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SAB (Save As Binary)：ACIS 原生二进制格式
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特点：
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- 不仅是几何，还保存 ACIS 特有的属性
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- 精度无损（原生格式）
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- 包含容差信息
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- 包含建模历史（可选）
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VDE 的借鉴：
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不是要去"兼容SAT"（那是格式导入的事）
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而是学习"原生格式的思路"
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### 可借鉴实施
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VDE 原生格式（.vde）：
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保存内容：
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- B-Rep 拓扑 + 几何（无损）
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- 容差配置
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- 面/边/顶点属性
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- 建模历史（可选，用于undo/redo）
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格式：二进制（快速）+ JSON（可调试）
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这比 STEP 导出更快，精度无损。
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工作量：中（~500行）
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## 六、ACIS vs Parasolid 对比
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| 维度 | Parasolid 更强 | ACIS 更强 |
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| 布尔鲁棒性 | ✅ 30年SSI打磨 | |
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| 容错建模 | | ✅ 发明者 |
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| 直接建模 | | ✅ SpaceClaim |
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| 曲面求交 | ✅ 更精确 | |
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| 多边形布尔 | | ✅ SAT格式 |
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| 生态 | ✅ 350+应用 | ✅ 200+应用 |
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| 授权成本 | 高 | 低于Parasolid |
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### 对 VDE 的启示
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Parasolid 学：布尔退化分类 + SSI精度
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ACIS 学：容错体系 + 直接建模深度 + heal流水线
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两者互补，VDE 可以同时借鉴。
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## 七、可立即实施的清单
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| # | 来源 | 改进 | 行数 | 优先级 |
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| 1 | ACIS | auto_heal_pipeline（五步流水线） | ~300 | P0 |
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| 2 | ACIS | fill_hole（选边环→填充） | ~200 | P1 |
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| 3 | ACIS | pull_up_to_face（拉伸到面） | ~200 | P1 |
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| 4 | ACIS | TolerantEdge 管状边 | ~300 | P2 |
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| 5 | ACIS | 容差冲突自动检测 | ~200 | P2 |
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| 6 | ACIS | VDE原生格式（.vde） | ~500 | P2 |
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| 7 | ACIS | tangent_pull（相切拉伸） | ~300 | P3 |
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| 8 | Parasolid | 退化7类分类 | ~500 | P0 |
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| 9 | Parasolid | 多点采样分类 | ~200 | P0 |
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| 10 | Parasolid | 精度追踪器 | ~100 | P1 |
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| 11 | Parasolid | 3级策略回退 | ~500 | P2 |
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## 八、一句话总结
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> **向 Parasolid 学布尔精度，向 ACIS 学容错和直接建模。两者结合，就是 VDE 超越 OCCT、逼近一线引擎的路径。本周就能实施的改进有 7 项，共 ~2000 行。**
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