ACIS与OCCT简介

ACIS

ACIS 是由 Spatial Corporation 提供的三维几何建模内核，广泛应用于 CAD、CAM、CAE 等多个领域。它提供了强大的 B-Rep（边界表示）几何建模能力，支持曲线、曲面、实体、布尔运算、以及高级几何操作。

Spatial Corporation 是 Dassault Systèmes 的子公司，专注于为各种应用提供三维建模技术。

ACIS 的架构包括：

  • ENTITY（大写类）: 提供拓扑结构的统一接口（如 BODY、EDGE、FACE）。
  • curve / surface（小写类）: 提供几何描述（如线、面、曲面）。

ACIS 是一个商业内核，具有成熟的技术支持、优化良好的性能和稳定性，适用于高鲁棒性的工程应用。

OCCT

OCCT（Open Cascade Technology）是一个开源的三维几何建模内核，由 Open Cascade 提供，广泛应用于开源 CAD 软件（如 FreeCAD）和科研、教育领域。它同样提供强大的几何建模能力，支持 B-Rep 模型、布尔运算、几何优化、数据交换（如 STEP、IGES）等功能。OCCT 的特点是：

  • TopoDS_Shape（类）: 拓扑表示与几何表示分离，提供了更强的模块化与扩展性。
  • Geom_Curve / Geom_Surface（类）: 几何体的精确定义。

OCCT 的优势在于开源、灵活和可定制，适合对内核进行深度开发的应用。

ACIS与OCCT的特点对比

总体定位对比

项目 ACIS OCCT
类型 商业闭源内核 开源内核
授权模式 商业付费许可 LGPL 或商业许可
主要语言 C++ C++
主要使用方 AutoCAD、Solid Edge、IronCAD 等商业 CAD FreeCAD、Salome、开源 CAD / 自研系统
适合人群 商业企业、需要高稳定性的用户 开发者、科研机构、教育用途

核心技术特征对比

技术方面 ACIS OCCT
几何表示 高精度 NURBS、曲面/曲线支持 NURBS、曲面/曲线支持
拓扑结构 B-Rep、实体体、面、边、顶点 B-Rep、TopoDS_Shape、Face、Edge
布尔运算 高鲁棒性，工业级性能 支持，适用于大多数应用
几何精度 精度控制优越，稳定性高 足够工程使用，略逊一筹
布尔运算支持 完整的布尔运算（并、交、差） 支持布尔操作，部分复杂模型可能失败
几何与拓扑分离 几何和拓扑部分有明显区分 几何和拓扑完全分离

架构与可扩展性对比

维度 ACIS OCCT
接口风格 面向对象，API函数 完全面向对象，类层次清晰
数据结构 基于 ENTITY 类结构 TopoDS_Shape 与 Geom_ 类分离
可扩展性 限制较少，可通过 API 扩展 高度可扩展，可直接修改源代码
学习曲线 较平滑，文档较好 稍陡，文档分散，但社区支持强

性能与鲁棒性（实际工程表现）

项目 ACIS OCCT
布尔运算成功率 95%+，高鲁棒性 70–85%，复杂模型可能失败
几何修复能力 内置自动修复机制 通过 ShapeFix 修复，但较为繁琐
复杂曲面处理 高鲁棒性和精度，工业稳定 支持，但复杂曲面可能有性能问题
大型装配支持 优化良好，适用于复杂装配 性能较差，适用于中小规模装配

开发与商业应用差异

维度 ACIS OCCT
成本 需要付费授权 免费（开源）
技术支持 官方技术支持 社区支持+商业支持（Open Cascade）
升级与兼容性 官方发布、稳定性高 开源版本更新快，可能有兼容性问题
生态系统 广泛应用于商业软件 适用于开源项目与二次开发

适用场景建议

需求场景 推荐内核
科研、教学或原型开发 OCCT
工业级 CAD 系统开发 ACIS
需要高精度与鲁棒性的几何建模 ACIS
需要灵活性和开源平台的开发者 OCCT

关联映射

整体架构对比图

下面是两者的高层架构（概念映射）：

┌────────────────────────────┐           ┌────────────────────────────┐
│         ACIS Kernel        │           │         OCCT Kernel        │
├────────────────────────────┤           ├────────────────────────────┤
│  ENTITY / BODY / FACE /    │           │  TopoDS_Shape / Face /     │
│  EDGE / VERTEX (B-Rep)     │◀───▶────▶│  Edge / Vertex (B-Rep)     │
│                            │           │                            │
│  GEOMETRY (Curve/Surface)  │◀───▶────▶│  Geom_Curve / Geom_Surface │
│                            │           │                            │
│  TOPOLOGY OPERATIONS       │◀───▶────▶│  BRepBuilderAPI, BOPAlgo   │
│  (api_make_*, boolean ops) │           │  (MakeBox, Cut, Fuse, etc) │
│                            │           │                            │
│  HLR / Visualization (API) │◀───▶────▶│  HLRAlgo, AIS, V3d Viewer  │
│                            │           │                            │
│  Attributes / History /    │           │  TDF / OCAF Document       │
│  SAT/SAB Serialization     │           │  BRepTools / STEPControl   │
│                            │           │                            │
│  License: Proprietary      │           │  License: LGPL             │
└────────────────────────────┘           └────────────────────────────┘

简单理解：

  • ACIS 的核心单元是 ENTITY（几何/拓扑对象统一接口）
  • OCCT 的核心单元是 TopoDS_Shape（几何和拓扑分层） 两者都使用 B-Rep 表示，但 OCCT 的几何和拓扑解耦更彻底。

模块映射表

功能模块 ACIS 类 / API OCCT 类 / 模块 说明
几何点 SPAposition gp_Pnt 三维空间点
向量 SPAvector gp_Vec 三维向量
坐标系 SPAtransf, SPAunit_vector gp_Ax1, gp_Ax2, gp_Trsf 坐标变换/基准
曲线 curve, api_make_curve Geom_Curve, Geom_BSplineCurve 支持 NURBS
曲面 surface, api_make_surface Geom_Surface, Geom_BSplineSurface 支持NURBS曲面
实体拓扑 ENTITY, BODY, FACE, EDGE TopoDS_Shape, TopoDS_Face, TopoDS_Edge B-Rep 拓扑结构
实体构造 api_make_body, api_make_face BRepBuilderAPI_MakeFace, BRepPrimAPI_MakeBox 构造基础体
布尔运算 api_boolean, api_fuse, api_cut BRepAlgoAPI_Fuse, BRepAlgoAPI_Cut 布尔操作
倒角/圆角 api_chamfer, api_fillet BRepFilletAPI_MakeChamfer, BRepFilletAPI_MakeFillet 倒角与圆角
HLR（隐藏线） api_ihl_* HLRAlgo_Projector, HLRBRep_Algo 隐线计算
投影/截面 api_section, api_project BRepAlgoAPI_Section, GeomAPI_ProjectPointOnSurf 投影与切割
拉伸/旋转 api_extrude, api_revolve BRepPrimAPI_MakePrism, BRepPrimAPI_MakeRevol 体生成
文件导出 api_save_entity_list, SATWriter STEPControl_Writer, IGESControl_Writer, BRepTools::Write 文件输出
文件导入 api_load_entity_list, SATReader STEPControl_Reader, IGESControl_Reader 文件读取
属性系统 ATTRIB, ENTITY_ATTRIB TDF_Label, OCAF Document 属性树、特征参数
可视化 外部 (HOOPS / ACIS Viewer) AIS_InteractiveContext, V3d_Viewer OCCT自带可视化框架
参数容差 SPAresabs, SPAresfit Precision::Confusion(), BRepTools::Clean() 精度管理
数据结构导出 .sat/.sab .brep/.step/.iges 内核序列化格式

实体映射表

ACIS 类 OCCT 类 说明
ENTITY TopoDS_Shape 统一数据接口，顶级类
BODY TopoDS_Solid 实体体
FACE TopoDS_Face 面
EDGE TopoDS_Edge 边
VERTEX TopoDS_Vertex 顶点
curve Geom_Curve 几何曲线
surface Geom_Surface 几何曲面
api_make_* BRepBuilderAPI_Make* 实体创建
api_boolean BRepAlgoAPI_* 布尔运算

最后总结

在 ACIS 和 OCCT 之间的选择，主要取决于你的应用需求：

  • ACIS 适用于需要商业级支持、极高鲁棒性和优化的工业级应用；
  • OCCT 适合开源项目、教育用途、算法研究以及希望能灵活定制和扩展的开发者。

这两者都是强大的几何建模引擎，选择合适的内核能极大提高开发效率和应用效果。