详解软件中的捕捉功能

捕捉是CAD/CAE和前处理等有建模功能软件中的一个常用功能。

捕捉的目的是用来精确定位，是保证模型正确性，完整性的重要手段。

1. 捕捉类型

常用的捕捉类型有：

1. 几何端点，比如线段的两端，长方体的八个顶点；

2. 几何的中点，比如线段的中点，三维实体的质心；

3. 圆心；

4. 最近距离捕捉；

5. 垂直捕捉，画一条直线，垂直于另一条直线或者平面；

6. 相切，比如直线和圆弧，曲线相切；

7. 背景网格；

8. 延长线捕捉；

9. 平行捕捉

10. 角度捕捉，即画出的对象保持一定角度；

11. 长度捕捉，比如画线，给定起始点后，线段的长度固定；

12. 投影捕捉，比如画多层对象，希望每一层对齐。可以先画一层，然后投影到下一层，然后在投影对象上进行捕捉；

13. 交点捕捉，比如两条或多条直线相较于一点；

2. 实现原理

捕捉通常是在创建和编辑对象用到，其原理类似拾取选择操作，在鼠标移动过程中，从鼠标的位置发出一条垂直视图的射线，然后计算射线和候选对象的位置关系。比如中点捕捉时，计算候选对象中点坐标和射线的距离，当距离小于捕捉的容差时，即可认为中点捕捉到。

其鼠标事件和拾取选择操作类似：

详解软件中的拾取(选择)功能(点击链接查看)

计算上，捕捉和拾取选择的区别是：一个是计算射线和候选对象的交点，一个是计算射线和候选对象特征的距离。

捕捉按照类型可分为：

1. 单一对象捕捉

这一类比较简单，通常取得对象的几何数据即可，比如中点，端点，最短距离，圆心，网格等。只需计算射线到几何数据的距离，然后判断容差即可；

2. 和初始位置相关的捕捉

比如在画直线时要和候选直线相切，垂直，这时需要和候选对象满足一定位置关系，计算时要得到画线的初始点位置；

3. 和多个对象特征相关

最常见的交点捕捉，需要计算候选对象之间的交点，作为候选对象；

4. 约束捕捉

距离，角度，以及和初始位置的捕捉都算是约束捕捉，还有延长线垂直，相交，平行线等，计算时需要满足一个或多个特定约束关系。和几何约束求解器部分功能相同。参见深入剖析三维几何内核(8)--几何约束求解器(点击链接查看)

3. 结果处理

通常每一类捕捉可以用一个类来实现，和GUI上的选项关联。当开启多个捕捉，且多个捕捉都满足计算条件时，需要对结果进行后处理：

1. 需要对每种类型的捕捉设置优先级，每一类捕捉会有一个默认优先级：比如端点捕捉优先级最高，最短距离优先级最低。设置的原因是当多个捕捉同时满足条件时，默认使用优先级最高的结果

2. 优先级相同的捕捉类型，按照距离远近设置优先级；

3. 当有多个捕捉结果时，可以都返回，用快捷键切换捕捉结果；

4. 每种捕捉类型结果可以设置不同的图标以示区别。

4. 性能问题

捕捉的性能问题同拾取选择操作一样，也存在性能问题。

其解决方法也是尽可能减少计算对象，一种方法是通过业务过滤器去除无效对象，另一方面通过各种结构比如树结构加快对象过滤。具体内容参见详解软件中的拾取(选择)功能(点击链接查看)。

5. 其它

1. 提供接口，用户可以设置捕捉容差；

2. 通常三维捕捉计算耗时，一般将其投影到二维平面，可显著提升性能；

3. 相比拾取选择操作，捕捉对实时性要求更高，因为捕捉到对象后，需要有吸附效果显示，所以计算时间尽可能控制在200毫秒以下，100毫秒以下更好；

4. 捕捉计算的设计和拾取选择一样，可以用几何数据计算，也可以用视图数据，用几何更方便，根据实际需求决定。

讲了些原理性的东西，只要对几何图形有些开发经验，对照拾取选择功能介绍看，讲的还算是比较清楚。