基于ObjectARX的实体建模技术与应用*

王　博，程耀东，朱奕蓓，杨　军（1.兰州交通大学　测绘与地理信息学院，甘肃　兰州　70070；2.甘肃省地理国情监测工程实验室，甘肃　兰州　70070；.兰州交通大学　甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室，甘肃　兰州　70070；.兰州交通大学　电子与信息工程学院，甘肃　兰州　70070）

基于ObjectARX的实体建模技术与应用*

王博1，2，程耀东3，朱奕蓓3，杨军4
（1.兰州交通大学测绘与地理信息学院，甘肃兰州730070；2.甘肃省地理国情监测工程实验室，甘肃兰州730070；3.兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室，甘肃兰州730070；4.兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州730070）

三维实体模型是建立三维可视化信息系统的基础，通过对几何造型及图形处理基本理论和方法的研究，基于构造实体几何法的理论，对ObjectARX工具中三维图形接口和实体造型方法进行了探讨，用Visual C++和ObjectARX工具进行二次开发，实现了三维实体自动建模、图形变换和布尔运算等操作方法，并以桥梁结构为例进行了的参数化建模，为桥梁信息化平台的建设提供素材。

计算机应用；实体建模；ObjectARX开发工具；图形变换；布尔运算

［2-4］对OpenGL建模技术进行了研究，参考文献［5-8］对三维建模技术、桥梁设计及可视化进行了研究。本文通过对实体模型构造方法的研究，探讨工程物的参数化建模、图形变换、集合运算等方法，运用Visual C++2005语言和ObjectARX开发工具包，对AutoCAD进行二次开发，建立实体图形数据库接口，实现工程物的参数化自动建模，为三维可视化和信息化平台的建立奠定图形及数据基础［9］。

1　基于ObjectARX的实体构造方法

构造实体几何法（Constructive Solid Geometry，CSG）是当前许多CAD/CAM系统采用的表示三维形体的一种方法［10］。CSG用系统定义的简单几何形体及正则集合运算，可构造出复杂实体。其基本思想是：一个较复杂三维形体可以通过一些基本形体的并、交、差集等集合运算来正确表示。

1.1基本体造型方法

在ObjectARX中，三维实体属于AcDb3dSolid类对象，对于一个几何实体，AcDb3dSolid实体是一个容器和接口，通过AcDb3dSolid类的成员函数可以生成多种基本实体，通过布尔运算可生成复杂的组合体［11］。生成三维基本体的方法如下：

（1）用AcDb3dSolid类创建一个容器对象：

AcDb3dSolid p3dObj；

AcDb3dSolid*p3dObj=new AcDb3dSolid；

（2）建立基本体对象的一般形式：

指向AcDb3dSolid类对象的指针-＞创建基本三维实体对象成员函数；

如创建长方体的方法为：

p3dObj-＞createBox（xLen，yLen，zLen）；

（3）将三维实体用AddEntityToDbs（）数据库接口写入当前图形数据库中。

1.2由二维对象用推移表示法创建三维实体

将物体A沿空间一条轨迹P推移时，A的轨迹定义了一个新的物体B，则物体B可以由物体A与轨迹P共同表示，这种方法称为推移表示法。

除了用AcDb3dSolid类的成员函数创建基本体外，也可在二维封闭图形的基础上，通过指定高度、路径用推移法创建立体，或绕轴旋转封闭区域生成三维实体。

1.2.1按指定的高度拉伸立体的方法

若将一个平面区域沿着垂直于该平面的直线段推移得到一个柱体，称为平移扫掠，也叫拉伸。这种方法可用于生成棱柱、圆柱等立体，如桥梁的墩台基础、桩柱及其他等截面结构。由平面区域拉伸生成三维立体的AcDb3dSolid类成员函数为：

extrude（const AcDbRegion*pRegion，double height，double taper）；

其中，pRegion为面域；height为推移高度；当沿高度推移时，参数taper为0，则为柱体，非零时沿高度为呈线性递减截面。

1.2.2按指定路径扫掠形成立体

如果平面区域沿任意曲线推移，则称为扫掠。这种方法将二维平面区域沿轨迹形成等截面实体，可应用于形成等截面梁体、拱桥和钢结构杆件等。注意，在路径和实体创建后，要分别将对象添加到图形数据库中。

2　三维实体的图形变换和布尔运算

2.1基于ObjectARX的三维实体图形变换方法

复杂工程物是由简单体通过叠加、穿孔、截切等方式构成的，而由AcDb3dSolid类的成员函数形成简单体的质心在WCS坐标的原点，所以，要用图形变换方法，根据变换方式和顺序形成变换矩阵，从而将立体变换到复杂体中确定的空间位置，然后用布尔运算形成复杂体。

在ObjectARX中，图形变换的主要方式和变换矩阵形成方法如下：

（1）平移变换：mat_move.setCoordSystem（moveBy，x，y，z）。

（2）比例变换：mat_scale.setToScaling（scale，moveBy）。

（3）旋转变换：mat_rotate.setToRotation（α，y，moveBy）。

（4）镜像变换：是以某坐标面为对称面对实体进行对称变换。

（5）由变换矩阵进行实体模型变换。

确定图形变换矩阵后，即可对类AcDb3dSolid的成员函数创建的实体进行变换，再将实体添加到图形数据库的块表中。实现立体变换的方法为：

transformBy（const AcGeMatrix3d＆xform）；

2.2复杂三维实体的布尔运算

由基本体函数或二维对象拉伸、扫掠、旋转只能生成一些单个的简单体，由简单体形成复杂形体必须通过布尔运算才能实现。布尔运算有并（UNION）、交（SUBTRACT）、差（INTERSECTION）3种［12］。

在ObjectARX的编程中，对实体进行布尔运算使用AcDb3dSolid类的成员函数：

booleanOper（AcDb：：BooloperType operation，AcDb3dSolid*pSolid）；

其中，布尔运算类型operation取值为AcDb：：kBoomlUnite（并集）、AcDb：：kBoolIntersect（交集）和AcDb：：kBoolSubtract（差集）；pSolid表示另一个参与布尔运算的实体的指针。

3　拱桥建模实例

图1（a）为纵梁和横梁断面图，图1（b）为拱形桥梁上部结构立体图，拱形为钢管拱，直径φ800mm，由设计图可获取各部分结构的截面定形尺寸参数，拱桥的三维建模方法如下。

图1　拱桥梁部立体和部分截面尺寸

（1）拱形立体建模

拱形结构用扫掠方法进行建模。方法如下：

①扫掠对象定义：拱截面为圆，则扫掠对象定义为：AcDbCircle*pCirc=new AcDbCircle（center，normal，800）；

②由封闭边界生成面域：封闭边界是圆，形成面域的方法见1.2.1。

③生成扫掠路径：拱形建模时，圆截面的扫掠路径为拱轴线，采用AcGePoint3dArray类定义三维坐标数组pt3d，存储拱轴线各顶点的坐标，并用setLogicalLength（n）成员函数定义数组长度，然后对数组赋值，用AcDb3dPolyline类成员函数AcDb3dPolyline（）创建空间扫掠路径。

④创建三维实体。先创建实体的容器和接口，再通过类的成员函数extrudeAlongPath（）生成三维实体，然后将实体添加到图形数据库中，最后用delete删除面域指针pRegion。

（2）梁体结构建模

梁体包括纵梁、端横梁、中间横梁及桥面板等结构，梁体拉伸方法如下：

①如图1（a）所示，分别创建纵梁与横梁二维多段线封闭图形。

②将梁体截面图形生成面域，沿Z轴方向拉伸立体长度。

③采用旋转、平移等变换将立体放在指定位置。

④用布尔运算的并集形成桥梁整体，如图1（b）所示。

另外，若梁截面沿长度方向为非线性变化的变截面连续梁时，可采用放样的方法形成梁体模型。

4　结论

计算机技术和几何造型理论的发展，推动了设计领域由二维向三维的转变，为三维可视化和信息化提供了立体模型和数据信息。研究构造实体几何造型理论和方法，运用Visual C++语言和ObjectARX开发工具包，在AutoCAD环境下探讨参数化自动建模方法，可为工程物快速建模提供便捷途径。工程物三维模型的建立、设计参数和属性信息的存储，为工程技术人员提供了直观研究设计方案、工程结构的平台，也为工程物三维可视化信息系统的建立奠定了基础。本文的立体建模和ObjectARX三维开发技术可给相关研究人员提供建模新思路。

参考文献

［1］王汝传，黄海平，林巧明.计算机图形学教程（第2版）［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［2］张志华，程耀东，张新秀.基于OpenGL和MFC的三维建模教学实践与改革［J］.微型机与应用，2014，33（3）：88-90.

［3］马林，程耀东，朱宗喜，等.基于OpenGL的TIN构建方法研究［J］.微型机与应用，2014，33（14）：42-44.

［4］扈春霞，王子茹.基于OpenGL的参数化斜拉桥三维可视化的研究［J］.江汉大学学报（自然科学版），2008，36（2）：47-49.

［5］马林，李兴田.三维可视化方法研究与应用［J］.兰州交通大学学报，2013，32（6）：110-113.

［6］刘榕，刘海波，龙海滨.山店江大桥高墩连续刚构桥设计与关键技术［J］.公路工程，2013，38（2）：125-128，136.

［7］陆铁坚，蒋友良，余志武.桥梁三维造型及其视景仿真［J］.中南大学学报（自然科学版），2005，36（3）：501-505.

［8］毕硕本，张国建，侯荣涛，等.三维建模技术及实现方法对比研究［J］.武汉理工大学学报，2010，32（16）：26-30，32.

［9］李世国.AutoCAD高级开发技术-ARX编程及应用［M］.北京：机械工业出版社，1999.

［10］程耀东，赵建昌，徐军.图形数据库应用技术研究［J］.工程图学学报，2006，27（1）：143-148.

［11］程耀东，徐斐，董明才.基于ObjectARX 2007的地质断面自动填充方法［J］.物探与化探，2010，34（5）：681-685.

［12］程耀东，张丽萍，韩进，等.计算机绘图与二次开发方法［M］.兰州：甘肃科学技术出版社，2009.

ROHM开发出非常适合Freescale“i.MX 6SoloLite”处理器的高效电源管理IC

全球知名半导体制造商ROHM开发出非常适合FreescaleTMSemiconductor（以下简称“Freescale公司”）的应用处理器系列-“i.MX 6SoloLite”的高效电源管理IC（以下简称“PMIC”）“BD71805MWV”。

“i.MX 6SoloLite”处理器作为电池供电、注重功耗的应用平台，不仅在电子书籍、可穿戴式设备领域，还在工业设备用手持终端和平板电脑等应用领域中取得骄人业绩。

本产品利用ROHM一直以来积累的移动应用领域电源技术，面向i.MX 6SoloLite优化电路结构，大幅降低待机状态/工作状态的功耗，为延长电池供电时间做出了巨大贡献。

本产品已于2015年3月份开始出售样品（600日元/个，不含税），并已于2015年4月份建立起了完备的量产体制。前期工序的生产基地为ROHM滨松株式会社（滨松市），后期工序的生产基地为ROHM Electronics Philippines，Inc.。

（ROHM供稿）

The technology and application of solid modeling based on ObjectARX

Wang Bo1，2，Cheng Yaodong3，Zhu Yibei3，Yang Jun4
（1.Faculty of Geomatics，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China；2.Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring，Lanzhou 730070，China；3.Key Laboratory of Road Bridge and Underground Engineering in Gansu Province，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China；4.School of Electronic and Information Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China）

Three-dimensional entity model is foundation for the building of 3D visualization information system.Through the research on the basic theory and method about geometric modeling and graphic processing，the paper discusses three-dimensional graphics interface and solid modeling method in ObjectARX tool which are based on the theory of constructive solid geometry.It realizes the three-dimensional solid automatic modeling，graphics transformations and Boolean operations with Visual C++ and ObjectARX tool for secondary development.Bridge structure is taken as an example of parametric modeling.It is the basis of the construction of bridge Information platform.

computer application；solid modeling；ObjectARX development kit；graphic transformation；Boolean operations

P282

A

1674-7720（2015）10-0096-03

0引言

2015-01-25）

王博（1989-），男，硕士研究生，主要研究方向：GIS及可视化。

程耀东（1963-），通信作者，男，教授，硕士，主要研究方向：工程CAD及可视化。E-mail：zydzcx@163.com。

国家自然科学基金项目（61462059）；甘肃省教学团队基金（101004）

几何造型的基本理论和方法自20世纪70年代开始创立，经过几十年的发展和研究，现已广泛地应用在土木建筑、动画制作、人体造型等领域的三维设计和立体图形显示。它是计算机及其图形工具描述物体形状、设计几何形体、模拟物体动态处理过程的一门综合技术。几何造型主要包括曲面造型、实体造型、特征造型等［1］。