在CadQuery中利用标签实现3D文本与边界框的精确装配

在CadQuery三维建模过程中，经常需要将3D文本精确地定位到其他几何体上。本文将介绍如何利用标签(tag)功能实现3D文本与边界框(BoundingBox)的自动对齐装配。

边界框中心点获取的挑战

当我们在CadQuery中创建3D文本时，文本的边界框(BoundingBox)属性包含了文本的尺寸和位置信息。传统方法需要手动计算边界框的中心点坐标：

text3D = cq.Workplane("XZ").text("CadQuery", font="Arial", fontsize=10, distance=2)
center = text3D.val().BoundingBox().center

这种方法虽然可行，但在装配(Assembly)系统中使用不够灵活，特别是当需要多次引用同一几何体的中心点时。

标签系统的优势

CadQuery的标签系统提供了一种更优雅的解决方案。我们可以创建一个与文本边界框尺寸相同的立方体，并为其添加标签：

xlen = text3D.val().BoundingBox().xlen
ylen = text3D.val().BoundingBox().ylen
zlen = text3D.val().BoundingBox().zlen

mybox = (cq.Workplane()
         .box(xlen, ylen, zlen, centered=True)
         .tag("dummybox")
         .faces("<Y").tag("boxY_Negtive")
         .end()
         .faces("<Z").tag("boxZ_Negtive")
         .end(2))

装配约束的简化实现

使用标签后，装配约束变得非常简洁。我们可以直接引用标签来实现点对点约束：

asm = cq.Assembly(name="TextOnPanel")
asm.add(text3D, color=cq.Color(1, 0, 0), name="text3D")
asm.add(mybox, color=cq.Color(0, 0, 1), name="mybox")

(asm
 .constrain("text3D@faces@>Y", "mybox?boxY_Negtive", "Axis")
 .constrain("text3D@faces@>Z[-1]", "mybox?boxZ_Negtive", "Axis")    
 .constrain("text3D", "mybox?dummybox", "Point")
)

技术要点解析

1. 标签引用语法：在装配约束中使用对象名?标签名的格式可以直接引用被标记的几何特征
2. 自动中心点计算：当对立方体使用centered=True参数时，其标签会自动包含中心点信息
3. 多标签应用：一个几何体可以添加多个标签，分别用于不同的约束条件

这种方法不仅简化了代码，还提高了模型的可维护性。当文本内容或字体大小改变时，相关的装配约束会自动适应新的边界框尺寸。

通过这种技术，我们可以轻松实现3D文本与其他几何体的精确对齐，为CAD设计中的文字标注提供了便利的解决方案。