feat(v4.4): complete remaining v4.1-v4.4 features + precision tolerance + Euler ops
v4.1 收尾: - IncrementalUpdateEngine: dirty flag propagation, cache invalidation - LargeAssembly: InstanceCache, assembly instancing - STEP import: robust/graceful parsing with skip tracking v4.3 分析工具: - Mass properties (volume, centroid, inertia tensor) - Clearance analysis, wall thickness analysis - Enhanced drawing: hidden-line removal, offset sections, BOM - DXF import (LINE/CIRCLE/ARC/LWPOLYLINE/SPLINE → B-Rep extrusion) v4.4 地基加固: - ToleranceChain: RSS cumulative tolerance propagation (7 tests) - Euler operations: MEV/KEV/MEF/KEF/KEMR/MEKR (20 tests) - Replace hardcoded tolerances with ToleranceConfig in validate - Fix incremental_update test API mismatch (15/15 pass on Linux) Docs: - v4.1-v4.4 development plans + roadmap updated - v4.4 marked complete on Linux 30 files, +3424/-210
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茂之钳
@@ -50,6 +50,7 @@
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#include <vector>
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#include <memory>
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#include <string>
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#include <map>
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namespace vde::brep {
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using core::Point3D;
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@@ -349,11 +350,12 @@ public:
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*/
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[[nodiscard]] std::vector<int> vertex_edges(int vertex_id) const;
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// ── 友元：拓扑修复需要直接访问内部数据 ──
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// ── 友元：拓扑修复 / 欧拉操作需要直接访问内部数据 ──
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friend int heal_merge_vertices(BrepModel&, double);
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||||
friend int heal_merge_edges(BrepModel&, double);
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friend int heal_close_gaps(BrepModel&, double);
|
||||
friend int heal_orientation(BrepModel&);
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friend class EulerOp;
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private:
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std::vector<TopoVertex> vertices_;
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@@ -0,0 +1,56 @@
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#pragma once
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/**
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* @file dxf_import.h
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* @brief DXF 文件导入（AutoCAD R12+ 兼容）
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*
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* 解析 DXF 格式的 2D 图形，转换为 B-Rep 轮廓。
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* 支持的实体类型：LINE, CIRCLE, ARC, LWPOLYLINE, SPLINE, POLYLINE
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*
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* @ingroup brep
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*/
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#include "vde/brep/brep.h"
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#include "vde/core/point.h"
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#include <string>
|
||||
#include <vector>
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namespace vde::brep {
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/// 2D 轮廓点（用于拉伸生成体）
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struct DxfContour {
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std::string layer; ///< 图层名称
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std::vector<core::Point3D> points; ///< 轮廓点序列（Z=0）
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bool closed = false; ///< 是否闭合
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};
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/// DXF 导入结果
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struct DxfImportResult {
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||||
std::vector<DxfContour> contours; ///< 提取的 2D 轮廓
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||||
std::vector<std::string> layers; ///< 所有图层名称
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||||
int entities_parsed = 0; ///< 成功解析的实体数
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||||
int entities_skipped = 0; ///< 跳过的实体数
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};
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||||
/// 导入 DXF 文件，提取 2D 轮廓
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/// @param filepath .dxf 文件路径
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/// @return 轮廓列表 + 统计信息
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[[nodiscard]] DxfImportResult import_dxf(const std::string& filepath);
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/// 从内存字符串导入 DXF
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/// @param dxf_data DXF 文件内容
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/// @return 轮廓列表 + 统计信息
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[[nodiscard]] DxfImportResult import_dxf_from_string(const std::string& dxf_data);
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||||
/// 将 DXF 轮廓拉伸为 B-Rep 实体
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/// @param contour 2D 轮廓
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/// @param height 拉伸高度
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/// @return B-Rep 实体
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[[nodiscard]] BrepModel extrude_dxf_contour(const DxfContour& contour, double height);
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||||
/// 导入 DXF 并拉伸所有轮廓为实体
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/// @param filepath .dxf 文件路径
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/// @param height 拉伸高度（默认 10）
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/// @return B-Rep 实体列表（每个轮廓一个实体）
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[[nodiscard]] std::vector<BrepModel> import_dxf_as_solids(const std::string& filepath,
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double height = 10.0);
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} // namespace vde::brep
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||||
@@ -0,0 +1,227 @@
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#pragma once
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/**
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* @file euler_op.h
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||||
* @brief 欧拉操作 — B-Rep 拓扑编辑原语
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*
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* 实现 Baumgart-Mäntylä 欧拉操作，是 B-Rep 底层拓扑编辑的标准原语集合。
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* 每个操作保持欧拉-庞加莱公式不变：
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* V - E + F - (L - F) = 2(S - H) + R
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*
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* 其中 V=顶点数, E=边数, F=面数, L=环数, S=壳数, H=贯穿孔数, R=内环数
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*
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* ## 操作清单
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*
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* | 操作 | 含义 | ΔV | ΔE | ΔF | ΔL |
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* |-------|------|----|----|----|----|
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* | MEV | 边上插入顶点 | +1 | +1 | 0 | 0 |
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||||
* | KEV | 移除边上顶点 | -1 | -1 | 0 | 0 |
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* | MEF | 面内建边分裂面 | 0 | +1 | +1 | +1 |
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||||
* | KEF | 删除边合并面 | 0 | -1 | -1 | -1 |
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||||
* | KEMR | 删边建内环 | 0 | -1 | 0 | 0 |
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||||
* | MEKR | 建边删内环 | 0 | +1 | 0 | 0 |
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*
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||||
* 六个操作涵盖所有拓扑编辑需求。对偶操作（MEV↔KEV, MEF↔KEF, KEMR↔MEKR）
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* 互为逆操作。
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||||
*
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* @ingroup brep
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*/
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#include "vde/brep/brep.h"
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||||
#include <string>
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||||
#include <vector>
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||||
#include <optional>
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namespace vde::brep {
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||||
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||||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
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||||
// Euler operation result
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════
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/**
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* @brief 欧拉操作结果
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*
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||||
* 记录操作创建和删除的拓扑元素 ID。
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||||
* 成功时 created/deleted 字段根据操作类型填充。
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* 失败时 error 字段包含错误信息。
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*/
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||||
struct EulerOpResult {
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||||
bool success = false;
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std::string error;
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// Created elements (操作新建的)
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||||
int new_vertex = -1;
|
||||
int new_edge = -1;
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||||
int new_edge_2 = -1;
|
||||
int new_face = -1;
|
||||
int new_face_2 = -1;
|
||||
int new_loop = -1;
|
||||
int new_loop_2 = -1;
|
||||
|
||||
// Deleted elements (操作移除的，保留供查询)
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||||
int deleted_vertex = -1;
|
||||
int deleted_edge = -1;
|
||||
int deleted_face = -1;
|
||||
};
|
||||
|
||||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||||
// EulerOp — 欧拉操作引擎
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════
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||||
/**
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||||
* @brief 欧拉操作引擎
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||||
*
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||||
* 提供六个核心欧拉操作的静态方法。
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||||
* 所有操作在 BrepModel 上就地执行，保持拓扑一致性。
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||||
*
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||||
* 使用模式：欧拉操作后应调用 euler_poincare() 验证公式不变。
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||||
*/
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class EulerOp {
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public:
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// ─── 操作 1: MEV — Make Edge Vertex ───
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/**
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||||
* @brief 在边上插入顶点，将边分裂为两条边
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*
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* @code
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||||
* Before: V1 ────E──── V2
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||||
* After: V1 ─E1─ Vnew ─E2─ V2
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||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* @param body 目标 B-Rep 模型
|
||||
* @param edge_idx 要分裂的边索引
|
||||
* @param t 插入位置参数 (0 < t < 1)，0=起点 1=终点
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||||
* @return 操作结果（含 new_vertex, new_edge=E1, new_edge_2=E2）
|
||||
*/
|
||||
static EulerOpResult mev(BrepModel& body, int edge_idx, double t);
|
||||
|
||||
// ─── 操作 2: KEV — Kill Edge Vertex ───
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||||
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||||
/**
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||||
* @brief 移除顶点并合并两侧边
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||||
*
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||||
* 逆操作：MEV。
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*
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||||
* @code
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||||
* Before: Va ─E1─ Vb ─E2─ Vc
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||||
* After: Va ────Enew──── Vc
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||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* 要求 E1 和 E2 共线，Vb 的度为 2。
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||||
*
|
||||
* @param body 目标 B-Rep 模型
|
||||
* @param vertex_idx 要移除的顶点索引
|
||||
* @return 操作结果（含 new_edge=Enew, deleted_vertex=Vb）
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||||
*/
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||||
static EulerOpResult kev(BrepModel& body, int vertex_idx);
|
||||
|
||||
// ─── 操作 3: MEF — Make Edge Face ───
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||||
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||||
/**
|
||||
* @brief 在面内建边，将面分裂为两个面
|
||||
*
|
||||
* @code
|
||||
* Before: ┌─────────────┐
|
||||
* After: ├──────┬──────┤ (新边垂直分割面)
|
||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* @param body 目标 B-Rep 模型
|
||||
* @param face_idx 要分裂的面索引
|
||||
* @param va_idx 新边起点顶点索引（必须在面内）
|
||||
* @param vb_idx 新边终点顶点索引（必须在面内）
|
||||
* @return 操作结果（含 new_edge, new_face, new_face_2）
|
||||
*/
|
||||
static EulerOpResult mef(BrepModel& body, int face_idx, int va_idx, int vb_idx);
|
||||
|
||||
// ─── 操作 4: KEF — Kill Edge Face ───
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||||
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/**
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||||
* @brief 删除边并合并两侧面
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||||
*
|
||||
* 逆操作：MEF。
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*
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||||
* @code
|
||||
* Before: Fa │ E │ Fb (E 两侧是不同面)
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||||
* After: Fa+Fb merged
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||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* 要求边的两个相邻面共面。
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||||
*
|
||||
* @param body 目标 B-Rep 模型
|
||||
* @param edge_idx 要删除的边索引
|
||||
* @return 操作结果（含 new_face, deleted_edge, deleted_face）
|
||||
*/
|
||||
static EulerOpResult kef(BrepModel& body, int edge_idx);
|
||||
|
||||
// ─── 操作 5: KEMR — Kill Edge Make Ring ───
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/**
|
||||
* @brief 删除内环上的边，合并内环
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||||
*
|
||||
* @code
|
||||
* Before: ┌─────┐ 内环 ┌──┐
|
||||
* After: ┌──────┐ (内环扩大)
|
||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* 要求边两侧是同一个面（即边在内环上）。
|
||||
*
|
||||
* @param body 目标 B-Rep 模型
|
||||
* @param edge_idx 要删除的边索引（必须在面的内环上）
|
||||
* @return 操作结果
|
||||
*/
|
||||
static EulerOpResult kemr(BrepModel& body, int edge_idx);
|
||||
|
||||
// ─── 操作 6: MEKR — Make Edge Kill Ring ───
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 在内环上建边，分割内环
|
||||
*
|
||||
* 逆操作：KEMR。
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||||
*
|
||||
* @param body 目标 B-Rep 模型
|
||||
* @param face_idx 包含内环的面
|
||||
* @param va_idx 内环上的起点顶点
|
||||
* @param vb_idx 内环上的终点顶点（同内环）
|
||||
* @return 操作结果（含 new_edge）
|
||||
*/
|
||||
static EulerOpResult mekr(BrepModel& body, int face_idx, int va_idx, int vb_idx);
|
||||
|
||||
// ─── 验证 ───
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||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 计算欧拉-庞加莱特征数
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||||
*
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||||
* EP = V - E + F - (L - F) = 2(S - H) + R
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||||
*
|
||||
* 对于简单封闭实体（S=1, H=0, R=0）：EP = 2
|
||||
*
|
||||
* @return 特征数
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] static int euler_poincare(const BrepModel& body);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 验证模型满足欧拉-庞加莱公式
|
||||
*
|
||||
* 计算 EP 并与期望值比较。对简单实体期望 EP=2。
|
||||
*
|
||||
* @return true 如果公式成立
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] static bool verify_euler(const BrepModel& body);
|
||||
|
||||
/// 计算顶点度（相连边数）
|
||||
static int vertex_degree(const BrepModel& body, int vertex_idx);
|
||||
|
||||
private:
|
||||
/// 获取顶点所在面的边界环索引（-1 表示不在任何环中）
|
||||
static int find_vertex_in_loop(const BrepModel& body,
|
||||
int vertex_idx, const TopoLoop& loop);
|
||||
|
||||
/// 在环中查找顶点出现的位置
|
||||
static std::vector<int> find_vertex_positions_in_loop(
|
||||
const BrepModel& body, int vertex_idx, const TopoLoop& loop);
|
||||
|
||||
/// 重建壳和体以引用新的面映射
|
||||
static void rebuild_shells_with_new_faces(BrepModel& body,
|
||||
const std::map<int, int>& face_map);
|
||||
};
|
||||
|
||||
} // namespace vde::brep
|
||||
@@ -13,6 +13,9 @@
|
||||
#include "vde/brep/brep.h"
|
||||
#include <cmath>
|
||||
#include <functional>
|
||||
#include <string>
|
||||
#include <vector>
|
||||
#include <utility>
|
||||
|
||||
namespace vde::brep {
|
||||
|
||||
@@ -150,4 +153,66 @@ struct ToleranceConfig {
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] double model_tolerance(const BrepModel& body);
|
||||
|
||||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||||
// Tolerance chain — 容差传播追踪
|
||||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 容差传播链
|
||||
*
|
||||
* 追踪操作链中的容差累积。每个操作注入自身的容差贡献，
|
||||
* 末端可查询累积容差上界。
|
||||
*
|
||||
* 使用场景：
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||||
* - 布尔运算链：求交 → 分割 → 缝合，累积容差逐级放大
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||||
* - 特征链：拉伸 → 倒圆 → 抽壳，容差传播路径
|
||||
*
|
||||
* @code
|
||||
* ToleranceChain chain;
|
||||
* chain.push("intersect", 1e-6);
|
||||
* chain.push("split", 1e-6);
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||||
* chain.push("sew", 1e-5);
|
||||
* double worst = chain.cumulative(); // 1.2e-5 (root-sum-square)
|
||||
* @endcode
|
||||
*/
|
||||
class ToleranceChain {
|
||||
public:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 记录一个操作及其容差贡献
|
||||
* @param op_name 操作名称（用于调试/日志）
|
||||
* @param tol 该操作注入的容差
|
||||
*/
|
||||
void push(const std::string& op_name, double tol);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 累积容差
|
||||
*
|
||||
* 使用均方根 (RSS) 合成：sqrt(Σ tol²)
|
||||
* 比简单求和更保守，但比对数叠加更实用。
|
||||
*
|
||||
* @return 累积容差
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] double cumulative() const;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 最大单步容差
|
||||
* @return 链中最大的单步容差
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] double max_step() const;
|
||||
|
||||
/** @brief 链深度 */
|
||||
[[nodiscard]] size_t depth() const { return steps_.size(); }
|
||||
|
||||
/** @brief 所有步骤（只读） */
|
||||
[[nodiscard]] const std::vector<std::pair<std::string, double>>& steps() const {
|
||||
return steps_;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/** @brief 清空链 */
|
||||
void clear() { steps_.clear(); }
|
||||
|
||||
private:
|
||||
std::vector<std::pair<std::string, double>> steps_;
|
||||
};
|
||||
|
||||
} // namespace vde::brep
|
||||
|
||||
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