vde::brep 命名空间参考

类
struct	TopoVertex
	拓扑顶点 更多...
struct	TopoEdge
	拓扑边 更多...
struct	TopoLoop
	拓扑环（Loop） 更多...
struct	TopoFace
	拓扑面 更多...
struct	TopoShell
	拓扑壳 更多...
struct	TopoBody
	拓扑体 更多...
class	BrepModel
	B-Rep 模型 更多...
struct	ValidationResult
	B-Rep 模型的综合验证结果 更多...

枚举
enum class	CurveType {   Line , Circle , Bezier , BSpline ,   Nurbs }
	边曲线类型枚举 更多...
enum class	IgesError {   Ok = 0 , FileNotFound , ParseError , InvalidSection ,   UnsupportedEntity , MissingEntity , EntityTypeError }
	IGES 导入错误码 更多...
enum class	StepError {   Ok = 0 , FileNotFound , ParseError , InvalidHeader ,   UnsupportedSchema , MissingEntity , EntityTypeError }
	STEP 导入错误码 更多...

函数
BrepModel	brep_union (const BrepModel &a, const BrepModel &b)
	B-Rep 布尔并集: A ∪ B 更多...
BrepModel	brep_intersection (const BrepModel &a, const BrepModel &b)
	B-Rep 布尔交集: A ∩ B 更多...
BrepModel	brep_difference (const BrepModel &a, const BrepModel &b)
	B-Rep 布尔差集: A \ B 更多...
ValidationResult	validate (const BrepModel &body)
	对 BrepModel 执行综合验证 更多...
std::string	export_iges (const std::vector< BrepModel > &bodies)
	将 B-Rep 体导出为 IGES 格式字符串（版本 5.3） 更多...
void	export_iges_file (const std::string &filepath, const std::vector< BrepModel > &bodies)
	将 B-Rep 体导出为 IGES 文件 更多...
std::vector< BrepModel >	import_iges (const std::string &filepath)
	从文件导入 IGES 更多...
std::vector< BrepModel >	import_iges_from_string (const std::string &data)
	从字符串导入 IGES（用于测试） 更多...
IgesError	iges_last_error ()
	获取最近一次 IGES 导入的错误码 更多...
const std::string &	iges_last_error_message ()
	获取最近一次 IGES 导入的可读错误描述 更多...
BrepModel	extrude (const curves::NurbsCurve &profile, const Vector3D &dir)
	沿方向挤出平面轮廓 更多...
BrepModel	revolve (const curves::NurbsCurve &profile, const Point3D &axis_origin, const Vector3D &axis_dir, double angle_rad=2.0 *M_PI)
	绕轴旋转平面轮廓 更多...
BrepModel	sweep (const curves::NurbsCurve &profile, const curves::NurbsCurve &path)
	沿任意路径扫掠轮廓 更多...
BrepModel	loft (const std::vector< curves::NurbsCurve > &profiles)
	在两个或多个轮廓曲线之间放样 更多...
BrepModel	make_box (double w, double h, double d)
	创建立方体 更多...
BrepModel	make_cylinder (double radius, double height, int segments=32)
	创建圆柱体 更多...
BrepModel	make_sphere (double radius, int segments_u=32, int segments_v=16)
	创建球体 更多...
BrepModel	fillet (const BrepModel &body, int edge_id, double radius)
	对边做圆角处理 更多...
BrepModel	chamfer (const BrepModel &body, int edge_id, double distance)
	对边做倒角 更多...
BrepModel	shell (const BrepModel &body, int face_id, double thickness)
	抽壳（挖空实体） 更多...
std::string	export_step (const std::vector< BrepModel > &bodies)
	将 B-Rep 体导出为 STEP AP214 字符串 更多...
void	export_step_file (const std::string &filepath, const std::vector< BrepModel > &bodies)
	将 B-Rep 体导出为 STEP 文件 更多...
std::vector< BrepModel >	import_step (const std::string &filepath)
	从文件导入 STEP（AP203/AP214） 更多...
std::vector< BrepModel >	import_step_from_string (const std::string &step_data)
	从字符串导入 STEP（用于测试和嵌入式场景） 更多...
StepError	step_last_error ()
	获取最近一次 STEP 导入的错误码 更多...
const std::string &	step_last_error_message ()
	获取最近一次 STEP 导入的可读错误描述 更多...

枚举类型说明

CurveType

enum vde::brep::CurveType

strong

边曲线类型枚举

指定边所使用的曲线表示类别， 影响 tessellation、布尔运算和文件交换时的处理方式。

枚举值
Line
Circle
Bezier
BSpline
Nurbs

在文件 brep.h 第 65 行定义.

IgesError

enum vde::brep::IgesError

strong

IGES 导入错误码

枚举值
Ok	导入成功
FileNotFound	文件不存在或无法读取
ParseError	IGES 语法错误（固定宽度格式异常）
InvalidSection	段标记无效或缺失
UnsupportedEntity	遇到了不支持但合法的实体类型
MissingEntity	引用了未定义的实体
EntityTypeError	实体类型解析失败

在文件 iges_import.h 第 42 行定义.

StepError

enum vde::brep::StepError

strong

STEP 导入错误码

枚举 import_step() 和 import_step_from_string() 可能返回的所有错误类型。

枚举值
Ok	导入成功
FileNotFound	文件不存在或无法读取
ParseError	STEP 语法错误（令牌/格式异常）
InvalidHeader	HEADER 段格式无效
UnsupportedSchema	不支持的 SCHEMA（非 AP203/AP214）
MissingEntity	引用了未定义的实体
EntityTypeError	实体类型未识别或类型不匹配

在文件 step_import.h 第 39 行定义.

函数说明

brep_difference()

BrepModel vde::brep::brep_difference	(	const BrepModel &	a,
		const BrepModel &	b
	)

B-Rep 布尔差集: A \ B

从 A 中减去 B 所占据的区域。

参数

a	被减实体 A
b	减去实体 B

返回

新的 B-Rep 实体（a \ b）

前置条件

a 和 b 必须是有效的封闭实体

// 从盒子中减去球体 = 带球形凹陷的盒子
auto box = make_box(2, 2, 2);
auto sphere = make_sphere(0.5);
auto result = brep_difference(box, sphere);

参见

brep_union 并集

brep_intersection 交集

brep_intersection()

BrepModel vde::brep::brep_intersection	(	const BrepModel &	a,
		const BrepModel &	b
	)

B-Rep 布尔交集: A ∩ B

保留两个实体共有的区域。

参数

a	第一个 B-Rep 实体
b	第二个 B-Rep 实体

返回

新的 B-Rep 实体（a ∩ b）

前置条件

a 和 b 必须是有效的封闭实体

// 长方体与球体的交集 = 八分之一球（角部）
auto box = make_box(2, 2, 2);
auto sphere = make_sphere(1.8);
auto result = brep_intersection(box, sphere);

参见

brep_union 并集

brep_difference 差集

brep_union()

BrepModel vde::brep::brep_union	(	const BrepModel &	a,
		const BrepModel &	b
	)

B-Rep 布尔并集: A ∪ B

合并两个 B-Rep 实体为一个，自动处理相交曲面的分割和重新连接。

算法概要:

1. 计算两个模型之间的所有曲面交线
2. 沿交线分割曲面
3. 根据布尔操作类型保留或丢弃分割后的面片
4. 重新连接拓扑结构（边、环、壳）

参数

a	第一个 B-Rep 实体
b	第二个 B-Rep 实体

返回

新的 B-Rep 实体（a ∪ b）

警告

两个输入实体必须都是水密（watertight）且非自交（non-self-intersecting）。 如果任一输入未通过验证，结果未定义。

auto box = make_box(2, 2, 2);
auto sphere = make_sphere(1.5);
auto result = brep_union(box, sphere);

参见

brep_intersection 交集

brep_difference 差集

chamfer()

BrepModel vde::brep::chamfer	(	const BrepModel &	body,
		int	edge_id,
		double	distance
	)

对边做倒角

将尖锐边替换为 45° 斜面。

参数

body	输入实体
edge_id	要倒角的边 ID
distance	倒角距离（从原边沿两个面各偏移的距离）

返回

倒角后的新实体

前置条件

distance > 0

参见

fillet 圆角

export_iges()

std::string vde::brep::export_iges

(

const std::vector< BrepModel > &

bodies

)

将 B-Rep 体导出为 IGES 格式字符串（版本 5.3）

序列化所有传入的体及其几何/拓扑数据为 IGES 固定宽度格式。

输出结构:

S      1H,,1H;, ...                                          S0000001
G      ...                                                    G0000003
D      116,1,2,...   (Point entity)                           D0000001
D      110,3,4,...   (Line entity)                            D0000002
...                                                            ...
P      116,0.,0.,0.;                                         1P0000001
P      110,0.,0.,0.,1.,0.,0.;                                3P0000002
T      1                                                      T0000001

实体输出策略

1. **几何实体**（点/线/弧/曲线/面/曲面）先输出并使 Directory 条目索引递增
2. **拓扑实体**（顶点/边/环/面/壳/B-Rep Object）随后输出，通过索引引用于几何实体
3. 如果体有 name，作为 B-Rep Object 的属性输出

参数

bodies

B-Rep 体列表

返回

IGES 5.3 格式字符串

auto body = make_box(10, 5, 3);
std::string iges_str = export_iges({body});

参见

export_iges_file 直接写入文件

export_step STEP 格式导出

export_iges_file()

void vde::brep::export_iges_file	(	const std::string &	filepath,
		const std::vector< BrepModel > &	bodies
	)

将 B-Rep 体导出为 IGES 文件

调用 export_iges() 后写入文件。

参数

filepath	输出文件路径（建议扩展名 .igs 或 .iges）
bodies	B-Rep 体列表

参见

export_iges 获取字符串输出

export_step()

std::string vde::brep::export_step

(

const std::vector< BrepModel > &

bodies

)

将 B-Rep 体导出为 STEP AP214 字符串

序列化所有传入的体及其几何数据为 STEP 文本格式。

输出结构:

ISO-10303-21;
HEADER;
  FILE_DESCRIPTION(...)
  FILE_NAME(...)
  FILE_SCHEMA(('AUTOMOTIVE_DESIGN'))
ENDSEC;
DATA;
  #1 = PRODUCT(...)
  #2 = CARTESIAN_POINT(...)
  ...
ENDSEC;
END-ISO-10303-21;

参数

bodies

B-Rep 体列表（每个体对应一个 PRODUCT）

返回

STEP AP214 格式字符串

注解

输出包含所有必要的 ISO 10303-21 头部信息。

auto body = make_box(10, 5, 3);
std::string step_str = export_step({body});
// 写入文件或通过网络发送

参见

export_step_file 直接写入文件

export_iges IGES 格式导出

export_step_file()

void vde::brep::export_step_file	(	const std::string &	filepath,
		const std::vector< BrepModel > &	bodies
	)

将 B-Rep 体导出为 STEP 文件

便捷函数：调用 export_step() 后写入文件。

参数

filepath	输出文件路径（建议扩展名 .step 或 .stp）
bodies	B-Rep 体列表

参见

export_step 获取字符串输出

extrude()

BrepModel vde::brep::extrude	(	const curves::NurbsCurve &	profile,
		const Vector3D &	dir
	)

沿方向挤出平面轮廓

将平面曲线沿给定方向扫掠，生成柱状实体。

算法: 曲线的每个点沿方向向量平移，两端加盖平面形成封闭实体。

参数

profile	轮廓曲线（必须位于一个平面内）
dir	挤出方向向量（其长度决定挤出距离）

返回

挤出后的 B-Rep 实体

前置条件

profile 必须是平面曲线（存在于某个平面内）且闭合

// 沿 Z 轴挤出 5 个单位
auto circle = NurbsCurve::create_circle(Point3D(0,0,0), 2.0);
auto cylinder = extrude(circle, Vector3D(0, 0, 5));

参见

revolve 旋转扫掠

sweep 沿任意路径扫掠

fillet()

BrepModel vde::brep::fillet	(	const BrepModel &	body,
		int	edge_id,
		double	radius
	)

对边做圆角处理

在指定的边上施加恒定半径的圆角（倒圆）。 适用于凹边和凸边。

参数

body	输入实体
edge_id	要倒圆的边 ID
radius	圆角半径，必须 > 0

返回

圆角后的新实体

注解

圆角半径不能超过相邻面的最小宽度，否则会产生自交。

只支持恒定半径圆角。变半径圆角尚未实现。

auto box = make_box(10, 5, 3);
auto rounded = fillet(box, 0, 2.0);  // 对边 0 做半径 2 的圆角

参见

chamfer 倒角

shell 抽壳

iges_last_error()

IgesError vde::brep::iges_last_error

(

)

获取最近一次 IGES 导入的错误码

返回

IgesError 枚举值

参见

iges_last_error_message 获取可读描述

iges_last_error_message()

const std::string& vde::brep::iges_last_error_message

(

)

获取最近一次 IGES 导入的可读错误描述

返回

错误描述字符串

参见

iges_last_error 获取枚举错误码

import_iges()

std::vector<BrepModel> vde::brep::import_iges

(

const std::string &

filepath

)

从文件导入 IGES

解析 .igs 或 .iges 文件并返回其中的 B-Rep 体。

算法概要:

1. 读取文件并按 80 字符行分割
2. 解析 Start, Global, Directory, Parameter 各段
3. 根据 Directory Entry 识别实体类型和参数位置
4. 构建 B-Rep 拓扑结构（B-Rep Object 或独立几何实体）

参数

filepath

.igs 或 .iges 文件路径

返回

B-Rep 体列表

注解

IGES 格式较为宽松，不同 CAD 系统的实现差异很大。 对于非常规实体或自定义类型，可能会返回 IgesError::UnsupportedEntity。

auto bodies = import_iges("part.igs");
for (auto& body : bodies) {
    auto mesh = body.to_mesh(0.01);
    // 处理 mesh
}

参见

import_iges_from_string 从字符串导入

iges_last_error 获取错误码

import_iges_from_string()

std::vector<BrepModel> vde::brep::import_iges_from_string

(

const std::string &

data

)

从字符串导入 IGES（用于测试）

参数

data	IGES 文件完整内容（字符串形式）

返回

B-Rep 体列表

参见

import_iges 从文件导入

import_step()

std::vector<BrepModel> vde::brep::import_step

(

const std::string &

filepath

)

从文件导入 STEP（AP203/AP214）

解析 .step / .stp 文件并提取所有 PRODUCT 对应的 B-Rep 体。 每个 PRODUCT 定义对应返回向量的一个元素。

算法概要:

1. 读取文件并分割为 HEADER, DATA 段
2. 解析 DATA 段中的实体定义（::ID = TYPE(params);）
3. 构建实体依赖图并按拓扑层次重建模型
4. 将每个 CLOSED_SHELL 转换为 BrepModel

参数

filepath

.step 或 .stp 文件路径

返回

B-Rep 体列表（每个文件中的 PRODUCT 一个）

注解

大型 STEP 文件（> 100 MB）可能需要数秒到数十秒进行解析。

 {.cpp"}
auto bodies = import_step("assembly.step");
for (auto& body : bodies) {
    auto mesh = body.to_mesh();
    // 渲染或处理 mesh
}

参见

import_step_from_string 从内存字符串导入（测试用）

step_last_error 获取错误码

import_step_from_string()

std::vector<BrepModel> vde::brep::import_step_from_string

(

const std::string &

step_data

)

从字符串导入 STEP（用于测试和嵌入式场景）

与 import_step() 功能完全相同，但从内存中的 STEP 数据字符串解析。

参数

step_data

完整的 STEP 文件内容（字符串形式）

返回

B-Rep 体列表

std::string step_str = R"(
ISO-10303-21;
HEADER; ... ENDSEC;
DATA; ... ENDSEC;
END-ISO-10303-21;
)";
auto bodies = import_step_from_string(step_str);

参见

import_step 从文件导入

loft()

BrepModel vde::brep::loft

(

const std::vector< curves::NurbsCurve > &

profiles

)

在两个或多个轮廓曲线之间放样

通过线性或平滑插值连接多个平行或非平行轮廓， 生成过渡实体。

参数

profiles

轮廓曲线列表（至少 2 条）

返回

放样后的 B-Rep 实体

前置条件

profiles.size() ≥ 2

所有轮廓应是平面曲线（逐一）

auto profile_a = NurbsCurve::create_circle(Point3D(0,0,0), 5.0);
auto profile_b = NurbsCurve::create_circle(Point3D(0,0,10), 2.0);
auto cone = loft({profile_a, profile_b});

参见

extrude 单轮廓挤出

make_box()

BrepModel vde::brep::make_box	(	double	w,
		double	h,
		double	d
	)

创建立方体

以原点为中心、轴对齐的立方体。

参数

w	宽度（X 方向），必须 > 0
h	高度（Y 方向），必须 > 0
d	深度（Z 方向），必须 > 0

返回

实心立方体 B-Rep

auto box = make_box(10, 5, 3);  // 10×5×3 的盒子

参见

make_cylinder 圆柱体

make_sphere 球体

make_cylinder()

BrepModel vde::brep::make_cylinder	(	double	radius,
		double	height,
		int	segments = 32
	)

创建圆柱体

沿 Y 轴、以原点为中心的圆柱体。

参数

radius	截面半径，必须 > 0
height	总高度，沿 Y 轴从 -h/2 到 +h/2
segments	截面分段数（边数，默认 32）

返回

实心圆柱体 B-Rep

注解

segments 越大圆柱越光滑，但面和边数增加。

auto cyl = make_cylinder(2.0, 10.0, 64);  // 高精度圆柱

参见

make_box 立方体

make_sphere 球体

make_sphere()

BrepModel vde::brep::make_sphere	(	double	radius,
		int	segments_u = 32,
		int	segments_v = 16
	)

创建球体

以原点为中心的球体。

参数

radius	球半径，必须 > 0
segments_u	经度方向分段数（默认 32）
segments_v	纬度方向分段数（默认 16）

返回

实心球体 B-Rep

auto sphere = make_sphere(5.0, 32, 32);

参见

make_cylinder 圆柱体

revolve()

BrepModel vde::brep::revolve	(	const curves::NurbsCurve &	profile,
		const Point3D &	axis_origin,
		const Vector3D &	axis_dir,
		double	angle_rad = 2.0 *M_PI
	)

绕轴旋转平面轮廓

将轮廓绕给定轴旋转，生成旋转体（如轮子、瓶子等）。

参数

profile	轮廓曲线（通常位于轴的半平面中）
axis_origin	旋转轴上的一个点
axis_dir	旋转轴方向（单位向量）
angle_rad	旋转角度（弧度，默认 2π = 完整的旋转体）

返回

旋转后的 B-Rep 实体

前置条件

profile 必须在轴的同一侧（不应跨越轴线）

// 绕 Y 轴旋转半圆，生成球体的一半
NurbsCurve semicircle = 在 XZ 平面中的半圆弧;
auto half_sphere = revolve(semicircle, Point3D(0,0,0),
    Vector3D(0,1,0), M_PI);

参见

extrude 线性挤出

make_sphere 直接创建球体

shell()

BrepModel vde::brep::shell	(	const BrepModel &	body,
		int	face_id,
		double	thickness
	)

抽壳（挖空实体）

将实体变为等厚度的壳，去除指定面形成开口。

参数

body	输入实心实体
face_id	要移除的面 ID（形成开口），-1 表示封闭壳（不开口）
thickness	壁厚（正值 = 向外偏移，负值 = 向内偏移）

返回

抽壳后的新实体

注解

壁厚不应超过实体最小尺寸的一半。

当 face_id = -1 时，结果是一个封闭的壳（中空但没有开口）。

 {.cpp"}
auto box = make_box(10, 5, 3);
auto shelled = shell(box, 0, 0.5);  // 移除面 0，壁厚 0.5

参见

fillet 圆角

step_last_error()

StepError vde::brep::step_last_error

(

)

获取最近一次 STEP 导入的错误码

线程安全的：返回当前线程最近一次导入的错误。

返回

StepError 枚举值

参见

step_last_error_message 获取可读的错误描述

step_last_error_message()

const std::string& vde::brep::step_last_error_message

(

)

获取最近一次 STEP 导入的可读错误描述

返回

错误描述字符串（如 "Missing entity reference #42"）

auto bodies = import_step("nonexistent.step");
if (bodies.empty()) {
    std::cerr << "Import failed: " << step_last_error_message() << std::endl;
}

参见

step_last_error 获取枚举错误码

sweep()

BrepModel vde::brep::sweep	(	const curves::NurbsCurve &	profile,
		const curves::NurbsCurve &	path
	)

沿任意路径扫掠轮廓

轮廓沿一条空间路径曲线运动，生成管道或异形截面杆。

参数

profile	截面轮廓（需位于路径起点的垂直平面内）
path	扫掠路径曲线

返回

扫掠后的 B-Rep 实体

注解

路径曲率过大处可能出现自交，需要控制路径的光滑性。

 {.cpp"}
auto circle = NurbsCurve::create_circle(Point3D(0,0,0), 0.5);
auto helix = NurbsCurve::create_helix(// ...);
auto pipe = sweep(circle, helix);

参见

extrude 直线挤出

revolve 旋转扫掠

validate()

ValidationResult vde::brep::validate

(

const BrepModel &

body

)

对 BrepModel 执行综合验证

检查以下项：

1. 基本完整性: 顶点/边/面计数 > 0，ID 引用有效
2. 水密性: 每条边恰好有 2 个相邻面，构成封闭流形
3. 方向一致性: 相邻面的法向量方向一致（没有翻转的面）
4. 自交检测: 面片内部不相交（共享边除外）
5. 边尺寸: 无退化边（太短）或异常长边
6. 壳闭合性: 每个标记为 closed 的壳在几何上确实封闭

参数

body	待验证的 B-Rep 模型

返回

ValidationResult 包含所有检查结果的详细报告

注解

自交检测是最昂贵的检查项（O(n²) 面对数）， 对于大模型（> 1000 面）可能需要较长时间。

auto result = validate(my_model);
if (!result.valid) {
    for (auto& err : result.errors) {
        std::cerr << "Error: " << err << std::endl;
    }
}
if (result.watertightness < 0.99) {
    std::cerr << "Model is not watertight!" << std::endl;
}

参见

BrepModel::is_valid() 快速有效性检查（无详细报告）