进阶教程 | AnyCAD .NET桥梁建模（3）：交互式创建
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上一章节，我们引入 dxf 格式对桥梁模型数据进行描述、保存和解析。
本章节中，我们将采用交互式创建桥梁。在此章节完成后，我们的桥梁设计工具将更贴近桥梁工程师的使用习惯。
几何数据的导出
在介绍交互式操作之前，先介绍几何数据的持久化，在本章节后续内容中，将会用到保存好的几何文件。
数据格式
常见的几何数据表达格式有：stp/step, igs/iges, stl, stb 等， 在 AnyCAD 中对上述格式都进行了支持。此外，也可以采用兼容性更好的 brep 格式进行持久化。
数据导出
我们将之前章节中提到的桥墩几何进行保存：
pierShapes = createPierTypeB(1.6, 2.6, 10.5)
compound = AnyCAD.ShapeBuilder.MakeCompound(pierShapes)
AnyCAD.ShapeIO.Save(compound, 'k1.brep')经过上述简单操作，我们就已经将参数为 W=1.6 W1=2.6 HD=10.5 的 B 型桥墩保存在 k1 文件中。
在后文中，我们将读取这一数据并使用。
交互式操作含义
交互式操作，简单来说是输入与输出的交互，输入可以是鼠标、键盘等设备信号。输出则是内容的展示。
交互式操作中，对于使用者更弱化了数据的实际数值。
下文中，我们使用 C# .NET 进行交互式操作的实现。
环境准备
从头搭建一个 AnyCAD 环境，虽说并不复杂，但老助手选择拿已有的工程来用一下。
从官方找到高级示例 RapidCAX：
git clone git@gitee.com:anycad/RapidCAX.git编译运行，即可看到软件的运行界面。
软件启动界面AnyCAD 中的 Editor
AnyCAD 中的 Editor 定义为编辑器。可以理解为，当 Editor 激活时，会对键盘、鼠标等设备输入进行响应，而响应的具体内容可以由用户自行实现。
下面将介绍如何通过自定义响应的实现，制作一个桥梁创建工具。
在界面上添加按钮
在 SketchRibbonTab.xaml 中添加行，创建我们需要的按钮：
<Fluent:RibbonGroupBox Header="测试" IsLauncherVisible="False" Margin="7,0,0,0">
...
<Fluent:Button Header="放置桥墩" Icon="/Rapid.Common.Res;component/Image/SectionBar.png" Size="Large" Command="{Binding AddPierCommand}" Margin="0,0,7,0"/>
<Fluent:Button Header="创建直线梁" Icon="/Rapid.Common.Res;component/Image/SectionBar.png" Size="Large" Command="{Binding AddLineBeamCommand}" Margin="0,0,7,0"/>
</Fluent:RibbonGroupBox>
添加按钮导入 DXF
注意到，这个示例中已经为我们实现了导入 DXF 的功能，我们可以用该功能直接导入桥梁中轴线的草图。
导入dxf实现“放置桥墩”功能
下文将介绍放置桥墩功能的实现，放置桥墩的关键在于确定桥墩的位置和方向，我们不妨将操作定义为：用户点击的第一个点为桥墩的位置，第一个点到第二个点的向量为桥墩的方向（顺桥向）。
我们先从 Editor 继承一个子类，用于表示放置桥墩功能编辑器：
class AddPierEditor: Editor
{
public AddPierEditor()
{
SetName("AddPier");
}
}我们重写该类的 Start 函数，用于表示当 Editor 被激活时，需要进行的准备工作。
先展示代码：
public override EnumEditorCode Start(ViewContext ctx)
{
var tmp = ctx.GetTempContext();
tmp.Start();
tmp.SetPickFilter(EnumShapeFilter.Edge);
var fileName = DialogUtil.OpenFileDialog("Shape", new StringList { "Shape Files(.brep)", "*.brep" });
if (fileName.IsEmpty())
return EnumEditorCode.Failed;
var shape = ShapeIO.Open(fileName);
if (shape == null)
return EnumEditorCode.Failed;
mShapeMaterial = BasicMaterial.Create("temp");
mShapeMaterial.SetColor(ColorTable.Green);
mNode = BrepSceneNode.Create(shape, null, mShapeMaterial);
if (mNode == null)
return EnumEditorCode.Failed;
mNode.SetVisible(false);
ctx.GetScene().AddNode(mNode);
return base.Start(ctx);
}可以看到，当 Editor 被激活时，我们做了下面几件事：
为了将节点存储下来，我们将其定义为成员变量：
BrepSceneNode mNode;
BasicMaterial mShapeMaterial;
public override EnumEditorCode Start(ViewContext ctx)
{
//implement start here
}接下来，我们定义“鼠标移动”时的行为。这里可以发现，鼠标移动时的行为可以分为两个阶段：
1. 桥墩的位置还没确定；
2. 桥墩的位置已经确定。
我们定义一个成员变量表示桥墩的位置，当它为 null 的时候，表示上述阶段 1；当该变量有数据时，表示上述阶段 2：
Vector3? mLocation = null;我们定义“鼠标移动”时的行为如下：
if (mNode == null)
return EnumEditorCode.Ignored;
var pick = ctx.SnapPoint(evt.GetX(), evt.GetY());
var pt = pick.GetPosition();
if (mLocation == null)
{
mNode.SetTransform(Matrix4.makeTranslate(pt.x, pt.y, pt.z));
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
}
else
{
var offset = pt - mLocation;
offset.normalize();
var rot = Matrix4.makeRotation(Vector3.UNIT_X, offset);
var translate = Matrix4.makeTranslate(mLocation.x, mLocation.y, mLocation.z);
mNode.SetTransform(translate * rot);
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
}
mNode.SetVisible(true);
return base.OnMouseMove(ctx, evt);代码逻辑解释为：当桥墩位置还不确定时，通过鼠标位置更新桥墩位置（桥墩跟着鼠标移动）。当桥墩位置确定时，鼠标与桥墩相对位置的向量将用于调整桥墩的朝向。
注意到，当场景 node 的数据被更新时，我们需要主动提示更新场景。并且当鼠标出现首次移动的动作时，就可以将 node 设置为可见了。
接下来我们定义鼠标点击（以弹起动作为准）时的行为：
public override EnumEditorCode OnMouseUp(ViewContext ctx, InputEvent evt)
{
if (mLocation == null)
{
var pick = ctx.SnapPoint(evt.GetX(), evt.GetY());
mLocation = pick.GetPosition();
}
else
{
// 创建好了
mNode.SetEdgeMaterial(null);
//重新创建个临时对象
mNode = BrepSceneNode.Create(mNode.GetTopoShape(), null, mShapeMaterial);
mNode.SetVisible(false);
ctx.GetScene().AddNode(mNode);
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
return EnumEditorCode.Exit;
}
return base.OnMouseDown(ctx, evt);
}这段代码也容易理解：当桥墩位置还没确定时，点击确定桥墩位置；当桥墩位置已经确定时，点击确定桥墩朝向，并退出。
这里：
return EnumEditorCode.Exit;将提示系统关闭当前 Editor。关闭前，Editor 的 Finish 成员方法会被执行：
public override void Finish(ViewContext ctx)
{
ctx.GetScene().RemoveNode(mNode.GetUuid());
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
base.Finish(ctx);
}我们在 Finish 方法中定义当前 Editor 被关闭时需要执行的动作，往往是一些清理、提交、回滚等收尾工作。
由此，我们就完成了放置桥墩工具的实现。
绑定命令
命令管理器可以将命令和 Editor 关联起来，我们在 SketchRibbonViewModel.cs 中添加如下代码：
[RelayCommand]
void AddPier()
{
MainViewModel.ActiveViewModel.RenderView.SetEditor(new AddPierEditor());
}这样就将命令与 Editor 进行了关联。还记得我们添加按钮时在 xaml 中写的 Binding 吗，绑定到的就是这个命令。
效果放置桥墩Editor实现“创建直线梁”功能
我们注意到，该例子中，桥梁的梁体有直线和圆弧两种，本段落介绍直线梁的创建工具实现。
设计思路
直线梁的创建和桥墩的放置比较相似，都是“先点一个点——再点一个点”，我们这回用第一个点表示线段起点，另一个点表示线段终点。
同样也使用一个变量对操作阶段进行标记。
相信读者心中对代码已经有个大致的思路了，附代码：
using AnyCAD.Foundation;
namespace Rapid.Sketch.Plugin
{
class AddLineBeamEditor : Editor
{
public AddLineBeamEditor()
{
SetName("AddLineBeam");
}
TopoShape mContour;
BrepSceneNode mNode;
BasicMaterial mShapeMaterial;
public override EnumEditorCode Start(ViewContext ctx)
{
var tmp = ctx.GetTempContext();
tmp.Start();
tmp.SetPickFilter(EnumShapeFilter.Edge);
var fileName = DialogUtil.OpenFileDialog("DXF", new StringList { "DXF Files(.brep)", "*.dxf" });
if (fileName.IsEmpty())
return EnumEditorCode.Failed;
var dxfShapes = DxfIO.Load(fileName.GetString());
var wires = CurveBuilder.ConnectEdgesToWires(dxfShapes, 1.0e-7, false);
var outter = CurveBuilder.MakePlanarFace(wires[1]);
var inner = CurveBuilder.MakePlanarFace(wires[0]);
mContour = BooleanTool.Cut(outter, inner);
mShapeMaterial = BasicMaterial.Create("temp");
mShapeMaterial.SetColor(ColorTable.Green);
mNode = BrepSceneNode.Create(mContour, null, mShapeMaterial);
if (mNode == null)
return EnumEditorCode.Failed;
mNode.SetVisible(false);
ctx.GetScene().AddNode(mNode);
return base.Start(ctx);
}
public override void Finish(ViewContext ctx)
{
ctx.GetScene().RemoveNode(mNode.GetUuid());
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
base.Finish(ctx);
}
Vector3? mStartPt = null;
public override EnumEditorCode OnMouseMove(ViewContext ctx, InputEvent evt)
{
if (mNode == null)
return EnumEditorCode.Ignored;
var pick = ctx.SnapPoint(evt.GetX(), evt.GetY());
var pt = pick.GetPosition();
if (mStartPt == null)
{
//do nothing
}
else
{
mNode.SetVisible(true);
var offset = pt - mStartPt;
if (offset.length() < 0.01)
return EnumEditorCode.Ignored;
var dir = offset.ToDir();
var zdir = new GDir(0.0, 0.0, 1.0);
var axis = new GAx3(mStartPt.ToPnt(), dir, zdir.Crossed(dir));
var worldShape = TransformTool.Transform(mContour, axis);
var path = CurveBuilder.MakeLine(pt.ToPnt(), mStartPt.ToPnt());
var beam = FeatureTool.SweepByFrenet(worldShape, path, EnumSweepTransitionMode.RightCorner, true, false, true);
mNode.SetTopoShape(beam);
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
}
return base.OnMouseMove(ctx, evt);
}
public override EnumEditorCode OnMouseUp(ViewContext ctx, InputEvent evt)
{
if (mStartPt == null)
{
var pick = ctx.SnapPoint(evt.GetX(), evt.GetY());
mStartPt = pick.GetPosition();
}
else
{
// 创建好了
mNode.SetEdgeMaterial(null);
//重新创建个临时对象
mNode = BrepSceneNode.Create(mNode.GetTopoShape(), null, mShapeMaterial);
mNode.SetVisible(false);
ctx.GetScene().AddNode(mNode);
ctx.RequestUpdate(EnumUpdateFlags.Scene);
return EnumEditorCode.Exit;
}
return base.OnMouseDown(ctx, evt);
}
}
}
这里对代码就不过多赘述。
注意到，在 Start 方法中，老助手直接做了这样的操作：
var outter = CurveBuilder.MakePlanarFace(wires[1]);
var inner = CurveBuilder.MakePlanarFace(wires[0]);
mContour = BooleanTool.Cut(outter, inner);这个操作并不严谨，首先并不能保证 wires 的 size，并且也不能保证成员出现的顺序。这里只是用于示范 Editor 的实现，读者可以用 WireTreeBuilder 进行更严谨的实现。
绑定命令
同样我们对命令进行绑定
[RelayCommand]
void AddLineBeam()
{
MainViewModel.ActiveViewModel.RenderView.SetEditor(new AddLineBeamEditor());
}效果创建直线梁Editor其他创建工具
创建圆弧梁的 Editor 留给读者作为练习。
此外，加上隔板创建工具、桥台创建工具，完整的桥梁交互式创建就基本完成了。
结语
本文介绍了 AnyCAD 中 Editor 的定义与实现方法，以放置桥墩、创建直线梁为例，示范了 Editor 的具体实现方式。桥梁建模教程也从“数值时代”跨越到了“点击时代”。
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