VB.net下使用开源免费三维控件Anycad的应用实例分享

1 visual studio2022 下的anycad控件安装

对于想要试一试自制三维软件的朋友，anycad可能是一个不错的选择，因为它免费。
安装它也很简单，在visual studio 2022中新建一个vb.net项目，然后在nuget包管理中搜索“anycad”即可：

如上图，安装.net后缀的插件即可，安装完成后，可在项目的引用中查看：

表示anycad的控件安装成功，可以开始调用了。

2 调用anycad及简单示例：

anycad的官网提供了示例程序代码，不过都是用C#写的，C#.net和VB.net毕竟还是有不小的区别的，所以，本文中将会以VB.net的格式来重写：

1 导入命名空间：

在vb.net项目的主窗口代码中，导入命名空间

Imports AnyCAD.Foundation
Imports AnyCAD.Forms
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2 初始化：

anycad的调用需要进行初始化，官网的C#程序是这样的：

 static class Program
    {
        /// 

        /// The main entry point for the application.
        /// 
        [STAThread]
        static void Main()
        {
            // 初始化
            AnyCAD.Foundation.GlobalInstance.Initialize();
            Application.EnableVisualStyles();
            Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
            Application.Run(new MainForm());
            AnyCAD.Foundation.GlobalInstance.Destroy();
        }
    }
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在vb.net中，我们这样改写一下：
初始化：

Private Sub Form1_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load     

        AnyCAD.Foundation.GlobalInstance.Initialize()
      
End Sub
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释放资源：

 Private Sub Form1_FormClosed(sender As Object, e As FormClosedEventArgs) Handles Me.FormClosed

        AnyCAD.Foundation.GlobalInstance.Destroy()
End Sub
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3 控件显示：

官网的示例中，控件显示的容器选择的是splitcontainer：

    public partial class MainForm : Form
    {
        RenderControl mRenderView;
        public MainForm()
        {
            InitializeComponent();

            mRenderView = new RenderControl(this.splitContainer1.Panel2);
            // 这里不能调用AnyCAD其他的API
        }
        ...
    }
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但实际上，不一定非要用splitcontainer，也可以用其他控件，比如picturebox控件：

mrenderview = New RenderControl(Picturebox2)
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以上，一个anycad的三维控件初始化已经完成，如果这时候你点击调试启动按钮，在你的.net窗口上，会显示这样的画面：

如上图picturebox控件框内显示的蓝色背景的视图，即是anycad的三维空间。这时候，你可以添加代码去绘制三维空间的任何图形，如点、线、面、球体、圆柱、立方体、多面体等。

1 绘制三维体：

Dim shape1= ShapeBuilder.MakeCylinder(New GAx2(New GPnt(-10, 30, 0), GP.DX), 15.0, 10.0, 0.0)
Dim nd = BrepSceneNode.Create(shape1, Nothing, Nothing)  
        mrenderview.ShowSceneNode(nd)
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shapebuilder是一个API函数，包含了常见的三维立体对象的创建方法，包括球体、长方体、圆柱体、圆锥、管子等。

类似的，创建球体：

shape1 = ShapeBuilder.MakeSphere(New GPnt(10, 0, 0), 5.0)
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立方体：

shape1 = ShapeBuilder.MakeBox(New GAx2(New GPnt(30, 0, 0), GP.DZ), 5.0, 5.0, 5.0)
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等等。

创建一个三维图形，算是最简单的使用了，anycad提供了多种图形创建和显示的函数，如SketchBuilder，包含了常见的三维平面基本体对象创建方法，包括点、直线段、圆弧曲线、长方形、多边形、BSpline等。

也可以直接导入一个绘制好的三维图形（支持step、igs等格式）：

官网示例（C#）：

   private void stepToolStripMenuItem1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            OpenFileDialog dialog = new OpenFileDialog();
            dialog.Filter = "STEP (*.stp;*.step)|*.stp;*.step";
            if (dialog.ShowDialog() != DialogResult.OK)
                return;

            var shape = ShapeIO.Open(dialog.FileName);
            if (shape == null)
                return;

            mRenderView.ShowShape(shape, Vector3.LightGray); // 用灰白色来显示模型

            mRenderView.ZoomAll(); // 把模型缩放到合适位置
        }
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利用openfiledialog控件获取文件名，然后利用anycad的shapeio读取文件信息，并显示。这个代码比较简单，改成vb.net也很容易，这里就不写vb.net了。

anycad也提供了stepio、igesio来快速读取模型，但总的来说，三维模型的加载都是比较慢的，尤其是模型越大，加载越慢。

stepio：

      OpenFileDialog dialog = new OpenFileDialog();
            dialog.Filter = "STEP (*.stp;*.step)|*.stp;*.step";
            if (dialog.ShowDialog() != DialogResult.OK)
                return;

            var shape = StepIO.Open(dialog.FileName);
            if (shape == null)
                return;

            mRenderView.ShowShape(shape, new Vector3(0.8f)); // 显示指定个灰白色
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igesio：

  OpenFileDialog dialog = new OpenFileDialog();
            dialog.Filter = "IGES (*.igs;*.iges)|*.igs;*.iges";
            if (dialog.ShowDialog() != DialogResult.OK)
                return;

            var shape = IgesIO.Open(dialog.FileName);
            if (shape == null)
                return;

            // 转换成BREP格式
            BrepIO.Save(shape, dialog.FileName + ".brep");
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4 三维动画：

当你创建了的三维图形或者导入了已经画好的图形结构，你可能有让图形动起来的需求，此时就涉及到如何让三维空间的图形执行动作，anycad提供的动作反馈函数AnimationCallback，用以执行动作。

所谓动画，其实就是对三维图形执行平移、旋转和缩放等矩阵变换放来模拟物体的运动，至于矩阵如何变换或者更深入的数学研究，此处不深入探讨（主要是不懂），作为使用者，只需要知道怎么调用平移、旋转及缩放等函数功能即可。

1 动画设置：

anycad提供了C#下的示例：

 mRenderControl.SetAnimationCallback((float timer)=>{
                
                // 更新构件
                var matrixR = Matrix4.makeRotationAxis(new Vector3(0, 0, 1), time);
                var matrixT = Matrix4.makeTranslation(-50, 0, 0);
                ConeNode1.SetTransform(matrixR * matrixT);
                ConeNode1.RequstUpdate();

                // 更新场景
                mRenderControl.RequestDraw();
            });
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但在vb.net下，代码需要转换，如果按照C#一样写，是不行的。

Dim cb3 As RenderControl.AnimationHandler
cb3 = New RenderControl.AnimationHandler(AddressOf ani)
mrenderview.SetAnimationCallback(cb3)
Public Sub ani(time As Single)
'这里添加图形动画代码，即平移、旋转、缩放或者三者组合
 		Dim matt1 As Matrix4 = Matrix4.makeTranslation(-50 * stp, 0, 0)
        Dim matr1 As Matrix4 = Matrix4.makeRotationAxis(New Vector3(0, 0, 1), t)      
        Dim sn1 = scene1.FindNode(nodeid_list(0))
        sn1.SetTransform(matt1)  '先平移
        sn1.SetTransform(matr1)  '再旋转
        sn1.RequstUpdate()		 '请求更新
        mrenderview.RequestDraw(EnumUpdateFlags.Scene) '控件刷新
       
 End Sub
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上面关于动画反馈函数的代码，仅是一个简单的示例，大家可以根据自己的需要，将所有关于图形移动的代码全部写在这个函数里，函数会不停的刷新（time是时间，设置动画反馈后，时间就会开始计时，可以停止）。
这个反馈函数只需要设置一次即可，如果想要停止动画，只需要将调用设置为null即可，VB.net中为Nothing。

mrenderview.SetAnimationCallback(Nothing)
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再次启用，只需要再设置一次即可。

mrenderview.SetAnimationCallback(cb3)
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2 获取三维体的UUID(场景遍历)

uuid是三维空间的每一个实体（圆柱、直线、复合体等）的唯一标志，在每一次载入时，实体的uuid虽然会变化，但在当前空间场景内，uuid都是唯一的，因此可以通过获取实体的uuid，来对其进行单独操作，如获取其点、线、面参数等。

一般来说，在创建三维体或者导入三维体的时候，都可以及时获取其uuid，可以通过list来存储以备后面调用：

		Dim shape = ShapeIO.Open(fl)
        Dim node = BrepSceneNode.Create(shape, mMaterial, Nothing, 1)
        node.SetSubShapePickable(False)

        scene1.AddNode(node)

        Dim nd_id = node.GetUuid()

        nodeid_list.Add(nd_id)
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但是，如果不知道三维空间中的实体的uuid怎么办呢？可以利用anycad的场景遍历函数，来获取所有实体对象（scenenode）。

官网示例是C#：

for(var itr = scene.CreateIterator();itr.More(); itr.Next())
{
    var node = itr.Current();
    //....
}
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转换成vb.net代码，如下：

	Dim scene1 as SceneNode
   	Dim snin As SceneNodeIterator = scene1.CreateIterator()
        While snin.More		'场景循环遍历
            Dim nd1 As SceneNode = snin.Current()
            Dim nduuid = nd1.GetUuid()
            ListBox2.Items.Add(nduuid)
            snin.Next()
     	 End While			
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官网API的解释：
more用于判断是否还有scenenode的标志，next是用于进入下一个scenenode，current是获取当前scenenode对象。

此外，三维空间还有很多其他参数，如材质，如三维体之间的融合方式（相交、相差、相并）：

计算三维体的距离，进行曲面分析，计算点云等等，所有三维软件的功能，都可以自己用代码实现，只是需要花更多时间去研究，本文只是一个初步的介绍，能够帮你实现一个基本的三维图形显示和动画功能，如果你正好只需要简单应用，那么就可以了。如果要高级的功能，可以去官网看手册。

anycad资料：
[1]: http://www.anycad.cn/guide/
[2]: http://anycad.cn/api/