基于opencascade7.4+osg3.6.3+qt5.12.7的多文档初级Cad/cae...

lARlaVgpYLZ

276人浏览 · 2026-04-05 10:45:00

lARlaVgpYLZ · 2026-04-05 10:45:00 发布

基于opencascade7.4+osg3.6.3+qt5.12.7的多文档初级Cad/cae平台，支持十几种格式文件，包括step,igs,stl,obj,3ds，osg等，支持视角切换，显示模式切换，仿Cad命令注册机制，装配体显示，模型高亮，点选功能，着色功能，测量功能，个性化导出图片功能，集成netgen6.2和gmesh8网格划分支持导出stl,obj,osg等格式C+

前阵子帮实验室改毕设的时候翻了一圈开源CAD工具，要么是功能太单一，要么是依赖堆得吓人，干脆自己攒了个轻量的多文档CAD/CAE小平台，基于Occt7.4+OSG3.6.3+Qt5.12.7，折腾俩月总算把基础功能跑通了，今天来碎碎念一下。

先唠唠技术栈的选择

为啥选这仨组合？Qt负责UI和多文档窗口是最省心的，自带的MDI框架直接就能搞定多文件并行打开；OpenCASCADE（也就是Occt）是开源CAD的顶流底层，几何解析、CAD命令逻辑全靠它撑着；最后把Occt自带的Viewer换成了OSG，主要是后期想加多视角同步、自定义着色、网格叠加这些功能的时候，OSG的渲染管线比Occt原生的灵活太多，踩坑也更少。

先上一段导入STEP文件的代码，也是最核心的导入逻辑

一开始我直接抄Occt官方样例的导入代码，后来改了改适配自己的项目，大概长这样：

// 导入STEP格式文件的核心逻辑
Handle(TDocStd_Document) stepDoc;
// 初始化STEP读取器
Handle(XSControl_Reader) reader = new XSControl_Reader;
IFSelect_ReturnStatus readStatus = reader->ReadFile(filePath.toStdString().c_str());

if (readStatus == IFSelect_RetDone) {
    // 读取成功后转移所有根节点
    Standard_Integer rootCount = reader->NbRootsForTransfer();
    for (Standard_Integer i = 1; i <= rootCount; i++) {
        reader->TransferRoot(i);
    }
    // 把Occt的模型转成OSG能识别的场景节点
    osg::ref_ptr<osg::Group> modelRoot = Occt2OsgConverter::transferDocToOsg(stepDoc->Main());
    // 把节点加到当前的多文档子窗口里
    currentMdiChild->addModelNode(modelRoot);
}

这段代码看着简单，其实坑挺多的：比如Occt默认的三角化精度太低，转出来的复杂曲面会破面，后来加了个参数让用户自己调精度；还有装配体导入的时候，内存会暴涨，我加了个进度条提示用户别着急关掉程序。

仿CAD的命令注册机制，省了我好多重复代码

最开始加新命令的时候都是直接在主窗口写槽函数，后来越攒越多代码乱成一团，干脆写了个单例的命令管理器，注册和调用都靠它：

class CommandManager {
public:
    using CmdCallback = std::function<void()>;
    static CommandManager& getInstance() {
        static CommandManager inst;
        return inst;
    }
    // 注册新命令
    void registerCmd(const QString& cmdName, CmdCallback callback) {
        m_cmdMap.insert(cmdName, std::move(callback));
    }
    // 执行命令
    void execCmd(const QString& cmdName) {
        if (m_cmdMap.contains(cmdName)) {
            m_cmdMap[cmdName]();
        }
    }
private:
    QHash<QString, CmdCallback> m_cmdMap;
};

// 举个例子，注册测量距离的命令
CommandManager::getInstance().registerCmd("measure_distance", [this](){
    // 先点选第一个点
    gp_Pnt pointA = currentView->pickPointFromScene();
    // 再点选第二个点
    gp_Pnt pointB = currentView->pickPointFromScene();
    double dist = pointA.Distance(pointB);
    QMessageBox::information(this, "测量结果", QString("两点直线距离：%1 mm").arg(dist, 0, 'f', 2));
});

后来再加剖切、高亮、导出这些命令，直接注册就行，完全不用碰主窗口的代码，爽得不行。

网格划分这块集成了Netgen和Gmsh

Occt自带的网格划分工具实在太拉胯，复杂模型根本跑不动，后来直接调用Netgen6.2和Gmsh8的API，代码简化一下大概是这样：

// 调用Netgen生成网格
NETGEN-PROJECT::Mesh* rawMesh = NETGEN-PROJECT::GenerateMesh(occtTargetShape, 5.0);
// 转成OSG能渲染的面片节点，这里要注意坐标系翻转！
osg::ref_ptr<osg::Geometry> meshGeo = Netgen2OsgConverter::convert(rawMesh);
// 把网格叠加到模型上面
currentView->addOverlayNode(meshGeo);

这里踩的最大的坑就是坐标系不统一：Netgen默认Y轴朝上，Occt是Z轴朝上，转的时候要给OSG的节点乘一个旋转矩阵，不然网格会歪成麻花。而且导出网格的时候也支持STL、OBJ、OSG格式，直接用OSG的writeImageFile就行。

其他杂七杂八的功能

比如视角切换，就是给OSG的相机绑定不同的控制模式，正交/透视一键切换；显示模式切换改一下OSG的PolygonMode就行，线框、着色、隐藏线都能快速切；模型高亮就是给选中的节点加一个红色的自发光材质，装配体的时候还能单独高亮某个零件；点选功能用OSG的PickVisitor，点击的时候遍历场景算射线交点，再传回给Occt获取精确的几何信息。

还有个性化导出图片，一开始用Qt的grabWindow，但是会把Qt的标题栏也截进去，后来换成OSG自带的截图接口，想截多大分辨率都没问题：

osg::ref_ptr<osg::Image> exportImg = new osg::Image;
exportImg->allocateImage(3840, 2160, 1, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE);
currentView->getCamera()->attach(osg::Camera::COLOR_BUFFER, exportImg);
osgDB::writeImageFile(*exportImg, savePath);

最后唠唠现状

目前这个小平台已经支持STEP、IGS、STL、OBJ、3DS、OSG等十几种格式了，多文档切换、装配体树状显示、模型高亮、测量、导出图片这些功能都能用，网格划分导出也没问题，后续打算加个参数化建模的模块和剖切功能。代码已经开源到Gitee了，有兴趣的小伙伴可以去扒拉，要是能给个star就更开心了😎