几何约束求解器 - PlaneGCS

Geometric Constrained Solver - PlaneGCS

eryar@163.com

Abstract: PlaneGCS is open source geometric constrained solver for 2d sketch. 2 main open source software use it as constrained solver: FreeCAD and SALOME Shaper.

Keywords: PlaneGCS

1 Introduction

在传统的三维设计软件中，都提供从草图通过拉伸、放样生成三维零件的功能。而草图的绘制都提供几何约束和参数化的功能来提高建模效率。目前主流商用软件一般使用西门子D-Cubed DCM及达索的CGM。在开源世界也有两款常用的几何约束求解器：

• SolveSpace：https://solvespace.com/index.pl

• PlaneGCS：https://github.com/CadQuery/PlaneGCS

在开源有限元前后处理平台SALOME中，同时使用了这两款几何约束求解器：

https://git.salome-platform.org/gitweb/?p=modules/shaper.git;a=tree;f=src/SketchSolver

并做了封装示例：PlaneGCSSolver&SolveSpaceSolver。OpenCASCADE将SALOME的Shaper模块单独做成CAD Builder，可以在CAD Builder中体验PlaneGCS的效果。

2 PlaneGCS

PlaneGCS字面意思是平面几何约束求解器，主要用于二维草图。支持的约束有：

• 距离约束 Distance Constraint

• 水平约束 Horizontal Constraint

• 垂直约束 Vertical Constraint

• 角度约束 Angle Constraint

• 半径约束 Radius Constraint

• 平行约束 Parallel Constraint

• 垂直约束 Perpendicular Constraint

• 相切约束 Tangent Constraint

• 相等约束 Equal Constraint

• 共线约束

除了以上列举的约束以外，还支持参数变量的约束等。

3 Conclusion

PlaneGCS作为FreeCAD中二维草图约束求解器，在社区反应还不错。编译PlaneGCS主要依赖Eigen，用到了Eigen中的非线性方程组求解算法，如BFGS等。

https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=20541

SALOME中对开源几何约束求解器封装的代码可读性强，可以作为学习的示例代码。开源世界为我们打开了一扇理论联系实际的门，教材论文等一般理论性强，结合开源代码可以理论联系实践，提高学习效率。