src/GeomAlgoAPI/GeomAlgoAPI_Prism.cpp

   1 // Copyright (C) 2014-20xx CEA/DEN, EDF R&D
   2
   3 // File:        GeomAlgoAPI_Prism.cpp
   4 // Created:     5 May 2015
   5 // Author:      Dmitry Bobylev
   6
   7 #include <GeomAlgoAPI_Prism.h>
   8
   9 #include <GeomAPI_Face.h>
  10 #include <GeomAPI_Pln.h>
  11 #include <GeomAPI_Pnt.h>
  12 #include <GeomAPI_ShapeExplorer.h>
  13 #include <GeomAPI_XYZ.h>
  14 #include <GeomAlgoAPI_DFLoader.h>
  15 #include <GeomAlgoAPI_FaceBuilder.h>
  16 #include <GeomAlgoAPI_MakeShapeList.h>
  17 #include <GeomAlgoAPI_ShapeTools.h>
  18
  19 #include <Bnd_Box.hxx>
  20 #include <BRep_Builder.hxx>
  21 #include <BRep_Tool.hxx>
  22 #include <BRepAlgoAPI_Cut.hxx>
  23 #include <BRepBndLib.hxx>
  24 #include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>
  25 #include <BRepBuilderAPI_MakeShape.hxx>
  26 #include <BRepBuilderAPI_MakeWire.hxx>
  27 #include <BRepCheck_Analyzer.hxx>
  28 #include <BRepExtrema_ExtCF.hxx>
  29 #include <BRepGProp.hxx>
  30 #include <BRepOffsetAPI_MakePipe.hxx>
  31 #include <BRepTools.hxx>
  32 #include <Geom_Plane.hxx>
  33 #include <gp_Pln.hxx>
  34 #include <GProp_GProps.hxx>
  35 #include <TCollection_AsciiString.hxx>
  36 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  37 #include <TopoDS.hxx>
  38 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  39 #include <TopoDS_Shell.hxx>
  40 #include <TopoDS_Solid.hxx>
  41 #include <TopoDS_Wire.hxx>
  42 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
  43
  44 //=================================================================================================
  45 GeomAlgoAPI_Prism::GeomAlgoAPI_Prism(std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theBasis,
  46                                      double                         theToSize,
  47                                      double                         theFromSize)
  48 : myDone(false)
  49 {
  50   build(theBasis, std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(), theToSize, std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(), theFromSize);
  51 }
  52
  53 //=================================================================================================
  54 GeomAlgoAPI_Prism::GeomAlgoAPI_Prism(std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theBasis,
  55                                      std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theToShape,
  56                                      double                         theToSize,
  57                                      std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theFromShape,
  58                                      double                         theFromSize)
  59 : myDone(false)
  60 {
  61   build(theBasis, theToShape, theToSize, theFromShape, theFromSize);
  62 }
  63
  64 //=================================================================================================
  65 void GeomAlgoAPI_Prism::build(const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theBasis,
  66                               const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theToShape,
  67                               double                                theToSize,
  68                               const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theFromShape,
  69                               double                                theFromSize)
  70 {
  71   if(!theBasis ||
  72     (((!theFromShape && !theToShape) || (theFromShape && theToShape && theFromShape->isEqual(theToShape)))
  73     && (theFromSize == -theToSize))) {
  74     return;
  75   }
  76
  77   // If bounding faces was not set creating them.
  78   std::shared_ptr<GeomAPI_Face> aBaseFace;
  79   if(theBasis->shapeType() == GeomAPI_Shape::SHELL) {
  80     GeomAPI_ShapeExplorer anExp(theBasis, GeomAPI_Shape::FACE);
  81     if(anExp.more()) {
  82       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aFaceOnShell = anExp.current();
  83       aBaseFace = std::shared_ptr<GeomAPI_Face>(new GeomAPI_Face(aFaceOnShell));
  84     }
  85   } else {
  86     aBaseFace = std::shared_ptr<GeomAPI_Face>(new GeomAPI_Face(theBasis));
  87   }
  88   if(!aBaseFace.get()) {
  89     return;
  90   }
  91   std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>   aBasePln = aBaseFace->getPlane();
  92   std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>   aBaseDir = aBasePln->direction();
  93   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>   aBaseLoc = aBasePln->location();
  94   std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBasePlane = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aBaseLoc, aBaseDir);
  95
  96   std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBoundingFromShape = theFromShape ? theFromShape : aBasePlane;
  97   std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBoundingToShape   = theToShape   ? theToShape   : aBasePlane;
  98
  99   // Moving bounding faces according to "from" and "to" sizes.
 100   std::shared_ptr<GeomAPI_Face> aFromFace(new GeomAPI_Face(aBoundingFromShape));
 101   std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>  aFromPln = aFromFace->getPlane();
 102   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>  aFromLoc = aFromPln->location();
 103   std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>  aFromDir = aFromPln->direction();
 104
 105   std::shared_ptr<GeomAPI_Face> aToFace(new GeomAPI_Face(aBoundingToShape));
 106   std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>  aToPln = aToFace->getPlane();
 107   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>  aToLoc = aToPln->location();
 108   std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>  aToDir = aToPln->direction();
 109
 110   bool aSign = aFromLoc->xyz()->dot(aBaseDir->xyz()) > aToLoc->xyz()->dot(aBaseDir->xyz());
 111
 112   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt> aFromPnt(new GeomAPI_Pnt(aFromLoc->xyz()->added(aBaseDir->xyz()->multiplied(
 113                                                         aSign ? theFromSize : -theFromSize))));
 114   aBoundingFromShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aFromPnt, aFromDir);
 115
 116   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt> aToPnt(new GeomAPI_Pnt(aToLoc->xyz()->added(aBaseDir->xyz()->multiplied(
 117                                                       aSign ? -theToSize : theToSize))));
 118   aBoundingToShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aToPnt, aToDir);
 119
 120   // Getting bounding box for base shape.
 121   const TopoDS_Shape& aBasisShape = theBasis->impl<TopoDS_Shape>();
 122   Bnd_Box aBndBox;
 123   BRepBndLib::Add(aBasisShape, aBndBox);
 124   Standard_Real aXArr[2] = {aBndBox.CornerMin().X(), aBndBox.CornerMax().X()};
 125   Standard_Real aYArr[2] = {aBndBox.CornerMin().Y(), aBndBox.CornerMax().Y()};
 126   Standard_Real aZArr[2] = {aBndBox.CornerMin().Z(), aBndBox.CornerMax().Z()};
 127   gp_Pnt aPoints[8];
 128   int aNum = 0;
 129   for(int i = 0; i < 2; i++) {
 130     for(int j = 0; j < 2; j++) {
 131       for(int k = 0; k < 2; k++) {
 132         aPoints[aNum] = gp_Pnt(aXArr[i], aYArr[j], aZArr[k]);
 133         aNum++;
 134       }
 135     }
 136   }
 137
 138   // Project points to bounding planes. Search max distance to them.
 139   const TopoDS_Shape& aBndToShape = aBoundingToShape->impl<TopoDS_Shape>();
 140   const TopoDS_Shape& aBndFromShape = aBoundingFromShape->impl<TopoDS_Shape>();
 141   Standard_Real aMaxToDist = 0, aMaxFromDist = 0;
 142   gp_Vec aNormal(aBaseDir->impl<gp_Dir>());
 143   for(int i = 0; i < 8; i++) {
 144     gp_Lin aLine(aPoints[i], aNormal);
 145     TopoDS_Edge anEdge = BRepBuilderAPI_MakeEdge(aLine).Edge();
 146     BRepExtrema_ExtCF aToExt(anEdge, TopoDS::Face(aBndToShape));
 147     BRepExtrema_ExtCF aFromExt(anEdge, TopoDS::Face(aBndFromShape));
 148     if(aToExt.NbExt() == 0 || aFromExt.NbExt() == 0) {
 149       return;
 150     }
 151     const gp_Pnt& aPntOnToFace = aToExt.PointOnFace(1);
 152     const gp_Pnt& aPntOnFromFace = aFromExt.PointOnFace(1);
 153     if(aPoints[i].Distance(aPntOnToFace) > aMaxToDist) {
 154       aMaxToDist = aPoints[i].Distance(aPntOnToFace);
 155     }
 156     if(aPoints[i].Distance(aPntOnFromFace) > aMaxFromDist) {
 157       aMaxFromDist = aPoints[i].Distance(aPntOnFromFace);
 158     }
 159   }
 160   // We added 1 just to be sure that pipe is long enough for boolean operation.
 161   Standard_Real aPipeLength = aMaxToDist + aMaxFromDist + 1;
 162
 163   // Making wire for pipe.
 164   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt> aCentreOfMass = GeomAlgoAPI_ShapeTools::centreOfMass(theBasis);
 165   const gp_Pnt aCentrePnt = aCentreOfMass->impl<gp_Pnt>();
 166   TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aBaseFace->impl<TopoDS_Shape>());
 167   gp_Pnt aPipeStartPnt = aCentrePnt.Translated(aNormal.Scaled(aPipeLength));
 168   gp_Pnt aPipeEndPnt = aCentrePnt.Translated(aNormal.Scaled(-aPipeLength));
 169   TopoDS_Edge aPipeEdge = BRepBuilderAPI_MakeEdge(aPipeStartPnt, aPipeEndPnt);
 170   TopoDS_Wire aPipeWire = BRepBuilderAPI_MakeWire(aPipeEdge).Wire();
 171
 172   // Making pipe.
 173   ListOfMakeShape aListOfMakeShape;
 174   BRepOffsetAPI_MakePipe* aPipeBuilder = new BRepOffsetAPI_MakePipe(aPipeWire, aBasisShape);
 175   if(!aPipeBuilder) {
 176     return;
 177   }
 178   std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aWire(new GeomAPI_Shape);
 179   std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBShape(new GeomAPI_Shape);
 180   aWire->setImpl(new TopoDS_Shape(aPipeWire));
 181   aBShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aBasisShape));
 182   aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aPipeBuilder, aWire, aBShape)));
 183   TopoDS_Shape aResult = aPipeBuilder->Shape();
 184
 185   // Orienting bounding planes.
 186   gp_Lin aLine(aCentrePnt, aNormal);
 187   TopoDS_Edge anEdge = BRepBuilderAPI_MakeEdge(aLine).Edge();
 188   BRepExtrema_ExtCF aToExt(anEdge, TopoDS::Face(aBndToShape));
 189   BRepExtrema_ExtCF aFromExt(anEdge, TopoDS::Face(aBndFromShape));
 190   Standard_Real aToParameter = aToExt.ParameterOnEdge(1);
 191   Standard_Real aFromParameter = aFromExt.ParameterOnEdge(1);
 192   if(aToParameter > aFromParameter) {
 193     gp_Vec aVec = aToDir->impl<gp_Dir>();
 194     if((aVec * aNormal) > 0) {
 195       aToDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 196       aBoundingToShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aToPnt, aToDir);
 197     }
 198     aVec = aFromDir->impl<gp_Dir>();
 199     if((aVec * aNormal) < 0) {
 200       aFromDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 201       aBoundingFromShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aFromPnt, aFromDir);
 202     }
 203   } else {
 204     gp_Vec aVec = aToDir->impl<gp_Dir>();
 205     if((aVec * aNormal) < 0) {
 206       aToDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 207       aBoundingToShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aToPnt, aToDir);
 208     }
 209     aVec = aFromDir->impl<gp_Dir>();
 210     if((aVec * aNormal) > 0) {
 211       aFromDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 212       aBoundingFromShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aFromPnt, aFromDir);
 213     }
 214   }
 215
 216   // Making solids from bounding planes.
 217   TopoDS_Shell aToShell, aFromShell;
 218   TopoDS_Solid aToSolid, aFromSolid;
 219   const TopoDS_Shape& aToShape   = aBoundingToShape->impl<TopoDS_Shape>();
 220   const TopoDS_Shape& aFromShape = aBoundingFromShape->impl<TopoDS_Shape>();
 221   BRep_Builder aBoundingBuilder;
 222   aBoundingBuilder.MakeShell(aToShell);
 223   aBoundingBuilder.MakeShell(aFromShell);
 224   aBoundingBuilder.Add(aToShell, aToShape);
 225   aBoundingBuilder.Add(aFromShell, aFromShape);
 226   aBoundingBuilder.MakeSolid(aToSolid);
 227   aBoundingBuilder.MakeSolid(aFromSolid);
 228   aBoundingBuilder.Add(aToSolid, aToShell);
 229   aBoundingBuilder.Add(aFromSolid, aFromShell);
 230
 231   // Cutting with to plane.
 232   BRepAlgoAPI_Cut* aToCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aResult, aToSolid);
 233   aToCutBuilder->Build();
 234   if(!aToCutBuilder->IsDone()) {
 235     return;
 236   }
 237   aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aToCutBuilder)));
 238   const TopTools_ListOfShape& aToShapes = aToCutBuilder->Modified(aToShape);
 239   for(TopTools_ListIteratorOfListOfShape anIt(aToShapes); anIt.More(); anIt.Next()) {
 240     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(new GeomAPI_Shape());
 241     aShape->setImpl(new TopoDS_Shape(anIt.Value()));
 242     myToFaces.push_back(aShape);
 243   }
 244   aResult = aToCutBuilder->Shape();
 245
 246   // Cutting with from plane.
 247   BRepAlgoAPI_Cut* aFromCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aResult, aFromSolid);
 248   aFromCutBuilder->Build();
 249   if(!aFromCutBuilder->IsDone()) {
 250     return;
 251   }
 252   aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aFromCutBuilder)));
 253   const TopTools_ListOfShape& aFromShapes = aFromCutBuilder->Modified(aFromShape);
 254   for(TopTools_ListIteratorOfListOfShape anIt(aFromShapes); anIt.More(); anIt.Next()) {
 255     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(new GeomAPI_Shape());
 256     aShape->setImpl(new TopoDS_Shape(anIt.Value()));
 257     myFromFaces.push_back(aShape);
 258   }
 259   aResult = aFromCutBuilder->Shape();
 260
 261   TopExp_Explorer anExp(aResult, TopAbs_SOLID);
 262   if(!anExp.More()) {
 263     return;
 264   }
 265   if(aResult.ShapeType() == TopAbs_COMPOUND) {
 266     aResult = GeomAlgoAPI_DFLoader::refineResult(aResult);
 267   }
 268   if(aResult.ShapeType() == TopAbs_COMPOUND) {
 269     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aCompound(new GeomAPI_Shape);
 270     aCompound->setImpl(new TopoDS_Shape(aResult));
 271     ListOfShape aCompSolids, aFreeSolids;
 272     GeomAlgoAPI_ShapeTools::combineShapes(aCompound, GeomAPI_Shape::COMPSOLID, aCompSolids, aFreeSolids);
 273     if(aCompSolids.size() == 1 && aFreeSolids.size() == 0) {
 274       aResult = aCompSolids.front()->impl<TopoDS_Shape>();
 275     } else if (aCompSolids.size() > 1 || (aCompSolids.size() >= 1 && aFreeSolids.size() >= 1)) {
 276       TopoDS_Compound aResultComp;
 277       TopoDS_Builder aBuilder;
 278       aBuilder.MakeCompound(aResultComp);
 279       for(ListOfShape::const_iterator anIter = aCompSolids.cbegin(); anIter != aCompSolids.cend(); anIter++) {
 280         aBuilder.Add(aResultComp, (*anIter)->impl<TopoDS_Shape>());
 281       }
 282       for(ListOfShape::const_iterator anIter = aFreeSolids.cbegin(); anIter != aFreeSolids.cend(); anIter++) {
 283         aBuilder.Add(aResultComp, (*anIter)->impl<TopoDS_Shape>());
 284       }
 285       aResult = aResultComp;
 286     }
 287   }
 288
 289   // Fill data map to keep correct orientation of sub-shapes.
 290   myMap = std::shared_ptr<GeomAPI_DataMapOfShapeShape>(new GeomAPI_DataMapOfShapeShape);
 291   for (TopExp_Explorer Exp(aResult,TopAbs_FACE); Exp.More(); Exp.Next()) {
 292     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aCurrentShape(new GeomAPI_Shape());
 293     aCurrentShape->setImpl(new TopoDS_Shape(Exp.Current()));
 294     myMap->bind(aCurrentShape, aCurrentShape);
 295   }
 296   myShape = std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(new GeomAPI_Shape);
 297   myShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aResult));
 298   myMkShape = std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShapeList>(new GeomAlgoAPI_MakeShapeList(aListOfMakeShape));
 299   myDone = true;
 300 }
 301
 302 //=================================================================================================
 303 bool GeomAlgoAPI_Prism::isDone() const
 304 {
 305   return myDone;
 306 }
 307
 308 //=================================================================================================
 309 bool GeomAlgoAPI_Prism::isValid() const
 310 {
 311   BRepCheck_Analyzer aChecker(myShape->impl<TopoDS_Shape>());
 312   return (aChecker.IsValid() == Standard_True);
 313 }
 314
 315 //=================================================================================================
 316 bool GeomAlgoAPI_Prism::hasVolume() const
 317 {
 318   bool hasVolume(false);
 319   if(isValid()) {
 320     const TopoDS_Shape& aRShape = myShape->impl<TopoDS_Shape>();
 321     GProp_GProps aGProp;
 322     BRepGProp::VolumeProperties(aRShape, aGProp);
 323     if(aGProp.Mass() > Precision::Confusion())
 324       hasVolume = true;
 325   }
 326   return hasVolume;
 327 }
 328
 329 //=================================================================================================
 330 std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> GeomAlgoAPI_Prism::shape() const
 331 {
 332   return myShape;
 333 }
 334
 335 //=================================================================================================
 336 const ListOfShape& GeomAlgoAPI_Prism::fromFaces() const
 337 {
 338   return myFromFaces;
 339 }
 340
 341 //=================================================================================================
 342 const ListOfShape& GeomAlgoAPI_Prism::toFaces() const
 343 {
 344   return myToFaces;
 345 }
 346
 347 //=================================================================================================
 348 std::shared_ptr<GeomAPI_DataMapOfShapeShape> GeomAlgoAPI_Prism::mapOfShapes() const
 349 {
 350   return myMap;
 351 }
 352
 353 //=================================================================================================
 354 std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape> GeomAlgoAPI_Prism::makeShape() const
 355 {
 356   return myMkShape;
 357 }