CAD 特征边提取

背景：特征边不是把模型里的线复制出来

在 CAD/CAE 模型里，边看起来只是显示在面上的一条线。

但从几何和拓扑角度看，这些线的含义并不一样。

有些边是面的外轮廓，有些边围成孔洞，有些边只是支撑曲面上的一条 U/V 等参数线，还有一些边来自截平面和曲面的交线。

如果只是把这些线显示出来，问题并不复杂。

但这次要解决的不是“画一条线”，而是把它变成后续可以继续编辑、构面和修复的几何对象。

这就要求提取结果至少能够回答几个问题：

这条线从哪张面、哪条原始边产生？
它是外边界、内边界，还是内部引导线？
它对应哪一段三维曲线参数？
它在原始面的 UV 参数域中有没有 PCurve？
后续构面时，它应该裁剪结果，还是只约束曲面形状？
原模型拓扑变化以后，还有没有足够信息重建引用？

所以这次特征边功能的核心，不是批量复制 TopoDS_Edge，而是建立一套带来源、参数和角色的曲线约束表达。

当前所说的特征边包括什么

在当前交互版本里，特征边提取从一张用户选中的 face 开始，结果是一个有限集合：

外轮廓上的 trimming edges；
内轮廓上的 trimming edges；
拾取位置对应的 trimmed U-isoparametric segment；
拾取位置对应的 trimmed V-isoparametric segment。

几何库层面还可以支持平面截线：

PlaneSection = selected face ∩ section plane

另外，库内部也可以从一条 edge 上提取端点、中点、连续性断点、采样曲率极值点和用户指定参数点。

但这里需要区分：

底层几何库具备某种能力；
不等于当前产品交互已经正式开放这种能力。

当前交互版本优先把“曲线提取—预览筛选—确认提交—进入约束构面”这条链路做清楚，没有把点特征和自动脊线识别一起放进来。

这个边界很重要。否则一个“提取特征边”的按钮，很容易被误解成“自动识别模型上所有曲面特征”。

一条可用的特征边应该保存什么

从 OCCT 类型上看，提取结果仍然可以是一条 TopoDS_Edge。

但如果只保存 Edge，后续流程会丢掉很多关键信息。

我更倾向于把一条可用的特征边表达成带语义的 FeatureCurve。它的权威几何对象仍然是 TopoDS_Edge，但同时保留：

Role:
  Boundary / Guide / Crease

Kind:
  OuterBoundary / InnerBoundary / UIso / VIso /
  PlaneSection / UserProjected

Source:
  SourceFace / SourceEdge / SourceIndex

Geometry:
  Edge / Curve3d / PCurve

Parameter:
  FirstParameter / LastParameter

Quality:
  Continuity / Confidence / HardConstraint / Message

为什么要保存这么多内容？

因为同一条三维曲线在不同上下文里，含义可能完全不同。

一条外轮廓边进入构面流程时，应该裁剪最终 face。

一条 U 等参数线通常只影响曲面的内部形状，不应该把结果切成两张面。

一条真正的折痕线则意味着单张光顺曲面无法表达，需要进入多 patch 重建。

如果提取阶段只保存一个 Edge，后续构面阶段只能重新猜测它的角色。

如果保留来源和语义，数据可以直接从提取命令传入约束构面命令，而不需要在应用层重新分析一遍。

外边界和内边界怎么提取

面的边界提取以 B-Rep wire 为入口。

流程可以概括为：

读取 source face；
找到外环；
遍历 face 内全部 wire；
在每个 wire 中按拓扑顺序遍历 edge；
判断当前 wire 是 outer wire 还是 inner wire；
为每条 edge 构造 FeatureCurve；
读取 3D Curve、参数区间和 face 上的 PCurve。

外环上的边被标记为：

Role = Boundary
Kind = OuterBoundary

孔洞或其他内环上的边被标记为：

Role = Boundary
Kind = InnerBoundary

这里没有根据显示位置猜测内外关系，而是直接使用 face 的 wire 拓扑和外环识别结果。

对每一条边，还会尝试读取：

BRep_Tool::Curve(edge, first, last);
BRep_Tool::CurveOnSurface(edge, sourceFace, pFirst, pLast);

三维 Curve 用于独立显示、距离计算和后续几何构造。

PCurve 则描述同一条边在 source face 参数域中的二维表示。

如果没有有效三维曲线，当前结果不会把这条边当成可用特征曲线提交。

这也说明：特征边提取不是简单遍历拓扑数量。Edge 存在，不等于它的几何表示已经完整。

等参数线必须经过 trimmed face 裁剪

从支撑曲面上生成 U/V 等参数线本身并不难：

surface->UIso(u);
surface->VIso(v);

真正的问题是，Geom_Surface 表达的是支撑曲面，而用户选中的是经过 wire 裁剪后的 TopoDS_Face。

支撑曲面上的整条 U/V 曲线可能：

超出 face 的外轮廓；
穿过 face 的内孔；
在一个 trimmed face 内形成多个不连续片段；
落在退化或无界参数区间；
根本没有穿过当前 face 的有效内部。

所以不能把 UIso() 或 VIso() 返回的整条曲线直接作为特征边。

当前做法是先读取 face 的 UV bounds，然后沿变化参数方向采样分类。

以固定 U 的等参数线为例：

U = constantParameter
V 从 vMin 走到 vMax

每一个采样点都需要判断它在 trimmed face 中的位置：

IN / ON:
  位于有效面域内部或边界，可以保留。

OUT:
  位于裁剪区域外，不能生成特征段。

当分类从 OUT 变成 IN，或者从 IN 变成 OUT 时，再细化过渡参数，得到更稳定的区间端点。

随后只对有效区间创建 Edge。

这意味着一条支撑曲面的 U 等参数线，最终可能生成：

0 个特征段：没有穿过有效面域；
1 个特征段：穿过一个连续区域；
多个特征段：被内孔或裁剪边界分割。

这种结果比“每个方向永远返回一条线”更符合真实 B-Rep 面的结构。

为什么只提取拾取位置的一对 U/V 线

一张参数曲面上有无限多条 U/V 等参数线。

如果命令叫“提取全部特征边”，很容易让人误解成系统会自动生成整张曲面的参数网格。

当前版本采用的是一个明确的有限规则：

用户在 face 上拾取一个世界坐标点；
系统把拾取点投影到 face 的 UV 参数域；
得到参数 (u, v)；
提取 U = u 和 V = v 穿过 trimmed face 的有效片段。

这样做有几个好处：

结果数量可控；
用户能够理解这两条线为什么出现在这里；
提取位置具有明确交互语义；
后续可以把它们直接作为内部 Guide；
不会因为曲面参数范围过大生成大量无意义对象。

所以当前版本中的“提取特征边”更准确地说是：

提取启用的 trimming edges
+ 拾取点对应的一对有限 U/V 特征段。

它不包含自动 ridge/valley tracing，也不包含曲面上全部可能的等参数线。

平面截线是另一种特征来源

除了 trimming boundary 和 U/V 等参数线，几何库还可以从指定平面与 face 求交。

这类能力可以理解为：

输入：source face + section plane
输出：section edges

平面截线通常更适合表达非参数方向的内部控制线。

它和 U/V 等参数线相比，交互语义更自由，但计算成本和稳定性也更高。截平面不与面相交、近相切、容差不合适或相交结果退化时，都可能得不到有效 Edge。

因此当前交互命令默认聚焦于边界和拾取 U/V 线，平面截线保留在几何库层，由更明确的上层工具按需调用。

这样边界会更清楚：底层能力可以存在，但产品入口不必一次全部暴露。

预览对象不应该提前写入模型

交互命令从选择一张 face 开始。

选中以后，系统会：

提取启用的外边界和内边界；
把拾取点投影到 face UV；
提取拾取位置的 U/V 有效片段；
过滤无效或重复 Edge；
把结果作为临时候选；
生成预览。

预览阶段不应该急着把所有候选 Edge 写入文档数据库。

更合理的流程是：

临时提取
    ↓
临时预览与筛选
    ↓
用户确认
    ↓
创建真正的特征曲线对象

而不是：

先创建大量正式对象
    ↓
用户再删除不需要的对象

对取消、撤销和预览清理来说，前一种方式更可控。

这也符合前面显示引擎专题里提到的原则：临时交互反馈应该有自己的生命周期，不应该污染基础模型数据。

提交结果为什么要保留来源

用户确认以后，每一条选中的特征边都会作为独立对象提交。

除了输出 Edge，还应该保留：

source owner；
source face index；
source face；
完整 FeatureCurve；
输出名称。

这些来源信息有两个用途。

第一，后续构面时可以直接把 FeatureCurve 转换成带角色的曲线约束。

第二，如果 root shape 发生拓扑替换，上层至少知道这条特征来自哪个 owner 和哪张源面，可以结合 topology history 或新的引用映射尝试恢复关系。

当然，face index 只稳定于当前基线，不是跨任意拓扑修改的永久命名方案。要做到长期稳定引用，还需要更完整的持久命名和历史映射。

所以这里不能夸大 face index 的能力。

它是当前基线上的来源线索，不是永久拓扑命名。

特征边和普通 Edge 的区别

从 OCCT 类型上看，提交结果仍然可以是一条 TopoDS_Edge。

但从应用语义上看，特征边和普通 Edge 不应该完全等价。

普通 Edge 可能只表示模型拓扑的一部分。

特征边还携带：

它为什么被提取；
它在后续构面中的角色；
它来自哪个 face；
它是否应该作为硬约束；
它的三维曲线和 PCurve 是否完整；
它对应哪一段参数区间。

如果应用层只把它当成一个裸 Edge 写入数据库，角色信息会丢失。

之后再进入构面时，所有预选 Edge 只能被兼容性地归为 Boundary。

更推荐的做法是持久化 FeatureCurve 元数据，并在启动构面命令前以结构化约束传入。

这样 OuterBoundary、InnerBoundary 会继续作为 Boundary，U/V 等参数线会继续作为 Guide，而不是被错误地全部解释成外轮廓。

当前能力边界

这次实现有几个需要明确说明的边界。

不做自动脊线和谷线追踪

当前不会在曲面内部自动搜索 ridge、valley 或高曲率网络。

U/V 线来自拾取位置，PlaneSection 来自明确截平面。它们是可解释的交互特征，不是自动曲面特征识别结果。

不保证所有 Edge 都有完整 PCurve

边界 Edge 会尝试从 source face 读取 PCurve，Section 也可以请求计算 PCurve，但异常输入仍可能缺失表示。

后续算法不能因为 Edge 被提取出来，就假设 Curve3d、PCurve、SameRange 和 SameParameter 一定全部可靠。

等参数线提取依赖采样分类

当前使用有限采样和细化识别 face 内区间。

对非常小的孔洞、极窄裁剪区域或复杂参数退化区，采样密度和容差可能影响结果。它是一套工程上可控的裁剪方法，不是对任意病态参数域都完备的解析算法。

特征点尚未进入当前 UI

几何库可以生成点特征，但当前交互版本只开放曲线约束。

提取不等于构面

提取完成只说明得到了一组带语义的曲线。

这些曲线是否能够组成闭合边界、是否存在冲突、能否构成一张光顺面，还要由下一阶段的约束构面流程判断。

一个完整的数据流

当前从选面到后续构面的推荐数据流可以概括为：

选择 source face
    ↓
提取 outer / inner trimming edges
    ↓
把 pick point 投影到 UV
    ↓
提取 trimmed U/V segments
    ↓
构造带 Role、Kind、Source、Curve、PCurve 的 FeatureCurve
    ↓
临时预览并允许用户筛选
    ↓
提交选中的独立特征曲线
    ↓
持久化 FeatureCurve 元数据
    ↓
转换为 SurfaceCurveConstraint
    ↓
进入 Boundary / Guide / Crease 约束构面

这条链路把“看到一条线”和“得到一条可以参与几何重建的约束”区分开了。

小结

如果只从显示结果看，特征边提取好像只是从一张面上多生成了几条 Edge。

但从工程实现看，真正重要的是这些 Edge 后面的语义：

外边界和内边界来自真实 trimming topology；
U/V 线经过 trimmed face 裁剪，只保留有效片段；
截线来自明确的 face-plane section；
每条曲线保留来源、三维几何、PCurve 和参数区间；
临时预览不污染文档数据；
只有用户确认的对象才正式提交；
结构化角色可以直接传入后续构面流程。

这也是我现在对特征提取功能的基本定位：

它不是一个批量画线工具，而是几何重建和区域修复之前的约束采集层。

提取阶段越能保留来源和语义，后续构面就越少依赖猜测。

下一篇可以继续沿着这条链路，讨论这些 Boundary、Guide 和 Crease 曲线为什么不能混在一起，以及系统如何用它们构造一张真正可验收的面。