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 <BRepAlgoAPI_Cut.hxx>
  22 #include <BRepBndLib.hxx>
  23 #include <BRepBuilderAPI_Transform.hxx>
  24 #include <BRepCheck_Analyzer.hxx>
  25 #include <BRepExtrema_ExtCF.hxx>
  26 #include <BRepGProp.hxx>
  27 #include <BRepPrimAPI_MakePrism.hxx>
  28 #include <gp_Pln.hxx>
  29 #include <GProp_GProps.hxx>
  30 #include <IntAna_IntConicQuad.hxx>
  31 #include <IntAna_Quadric.hxx>
  32 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  33 #include <TopoDS_Shell.hxx>
  34 #include <TopoDS_Solid.hxx>
  35 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
  36
  37 //=================================================================================================
  38 GeomAlgoAPI_Prism::GeomAlgoAPI_Prism(std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theBaseShape,
  39                                      double                         theToSize,
  40                                      double                         theFromSize)
  41 : myDone(false)
  42 {
  43   build(theBaseShape, std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(), theToSize, std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(), theFromSize);
  44 }
  45
  46 //=================================================================================================
  47 GeomAlgoAPI_Prism::GeomAlgoAPI_Prism(std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theBaseShape,
  48                                      std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theToShape,
  49                                      double                         theToSize,
  50                                      std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theFromShape,
  51                                      double                         theFromSize)
  52 : myDone(false)
  53 {
  54   build(theBaseShape, theToShape, theToSize, theFromShape, theFromSize);
  55 }
  56
  57 //=================================================================================================
  58 void GeomAlgoAPI_Prism::build(const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theBaseShape,
  59                               const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theToShape,
  60                               double                                theToSize,
  61                               const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theFromShape,
  62                               double                                theFromSize)
  63 {
  64   if(!theBaseShape ||
  65     (((!theFromShape && !theToShape) || (theFromShape && theToShape && theFromShape->isEqual(theToShape)))
  66     && (theFromSize == -theToSize))) {
  67     return;
  68   }
  69
  70   // Getting base plane.
  71   const TopoDS_Shape& aBaseShape = theBaseShape->impl<TopoDS_Shape>();
  72   std::shared_ptr<GeomAPI_Face> aBaseFace;
  73   if(theBaseShape->shapeType() == GeomAPI_Shape::FACE) {
  74     aBaseFace = std::shared_ptr<GeomAPI_Face>(new GeomAPI_Face(theBaseShape));
  75   } else if(theBaseShape->shapeType() == GeomAPI_Shape::SHELL){
  76     GeomAPI_ShapeExplorer anExp(theBaseShape, GeomAPI_Shape::FACE);
  77     if(anExp.more()) {
  78       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aFaceOnShell = anExp.current();
  79       aBaseFace = std::shared_ptr<GeomAPI_Face>(new GeomAPI_Face(aFaceOnShell));
  80     }
  81   }
  82   if(!aBaseFace.get()) {
  83     return;
  84   }
  85
  86   std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>   aBasePln = aBaseFace->getPlane();
  87   std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>   aBaseDir = aBasePln->direction();
  88   std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>   aBaseLoc = aBasePln->location();
  89   std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBasePlane = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aBaseLoc, aBaseDir);
  90
  91   gp_Vec aBaseVec(aBaseDir->impl<gp_Dir>());
  92   const gp_Pnt& aBasePnt = aBaseLoc->impl<gp_Pnt>();
  93
  94   TopoDS_Shape aResult;
  95   ListOfMakeShape aListOfMakeShape;
  96   bool isBoundingShapesSet = theFromShape || theToShape;
  97   if(!isBoundingShapesSet) {
  98     // Moving base shape.
  99     gp_Trsf aTrsf;
 100     aTrsf.SetTranslation(aBaseVec * -theFromSize);
 101     BRepBuilderAPI_Transform* aTransformBuilder = new BRepBuilderAPI_Transform(aBaseShape, aTrsf);
 102     if(!aTransformBuilder) {
 103       return;
 104     }
 105     aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aTransformBuilder)));
 106     if(!aTransformBuilder->IsDone()) {
 107       return;
 108     }
 109     TopoDS_Shape aMovedBase = aTransformBuilder->Shape();
 110
 111     // Making prism.
 112     BRepPrimAPI_MakePrism* aPrismBuilder = new BRepPrimAPI_MakePrism(aMovedBase, aBaseVec * (theFromSize + theToSize));
 113     if(!aPrismBuilder) {
 114       return;
 115     }
 116     aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aPrismBuilder)));
 117     if(!aPrismBuilder->IsDone()) {
 118       return;
 119     }
 120     aResult = aPrismBuilder->Shape();
 121
 122     // Setting naming.
 123     for(TopExp_Explorer anExp(aMovedBase, TopAbs_FACE); anExp.More(); anExp.Next()) {
 124       const TopoDS_Shape& aFace = anExp.Current();
 125       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aFromShape(new GeomAPI_Shape), aToShape(new GeomAPI_Shape);
 126       aFromShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aPrismBuilder->FirstShape(aFace)));
 127       aToShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aPrismBuilder->LastShape(aFace)));
 128       myFromFaces.push_back(aFromShape);
 129       myToFaces.push_back(aToShape);
 130     }
 131   } else {
 132     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBoundingFromShape = theFromShape ? theFromShape : aBasePlane;
 133     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aBoundingToShape   = theToShape   ? theToShape   : aBasePlane;
 134
 135     // Moving prism bounding faces according to "from" and "to" sizes.
 136     std::shared_ptr<GeomAPI_Face> aFromFace(new GeomAPI_Face(aBoundingFromShape));
 137     std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>  aFromPln = aFromFace->getPlane();
 138     std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>  aFromLoc = aFromPln->location();
 139     std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>  aFromDir = aFromPln->direction();
 140
 141     std::shared_ptr<GeomAPI_Face> aToFace(new GeomAPI_Face(aBoundingToShape));
 142     std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>  aToPln = aToFace->getPlane();
 143     std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>  aToLoc = aToPln->location();
 144     std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>  aToDir = aToPln->direction();
 145
 146     bool aSign = aFromLoc->xyz()->dot(aBaseDir->xyz()) > aToLoc->xyz()->dot(aBaseDir->xyz());
 147
 148     std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt> aFromPnt(new GeomAPI_Pnt(aFromLoc->xyz()->added(aBaseDir->xyz()->multiplied(
 149                                                           aSign ? theFromSize : -theFromSize))));
 150     aBoundingFromShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aFromPnt, aFromDir);
 151
 152     std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt> aToPnt(new GeomAPI_Pnt(aToLoc->xyz()->added(aBaseDir->xyz()->multiplied(
 153                                                         aSign ? -theToSize : theToSize))));
 154     aBoundingToShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aToPnt, aToDir);
 155
 156     // Getting bounding box for base shape.
 157     Bnd_Box aBndBox;
 158     BRepBndLib::Add(aBaseShape, aBndBox);
 159     Standard_Real aXArr[2] = {aBndBox.CornerMin().X(), aBndBox.CornerMax().X()};
 160     Standard_Real aYArr[2] = {aBndBox.CornerMin().Y(), aBndBox.CornerMax().Y()};
 161     Standard_Real aZArr[2] = {aBndBox.CornerMin().Z(), aBndBox.CornerMax().Z()};
 162     gp_Pnt aPoints[8];
 163     int aNum = 0;
 164     for(int i = 0; i < 2; i++) {
 165       for(int j = 0; j < 2; j++) {
 166         for(int k = 0; k < 2; k++) {
 167           aPoints[aNum] = gp_Pnt(aXArr[i], aYArr[j], aZArr[k]);
 168           aNum++;
 169         }
 170       }
 171     }
 172
 173     // Project points to bounding planes. Search max distance to them.
 174     IntAna_Quadric aBndToQuadric(gp_Pln(aToPnt->impl<gp_Pnt>(), aToDir->impl<gp_Dir>()));
 175     IntAna_Quadric aBndFromQuadric(gp_Pln(aFromPnt->impl<gp_Pnt>(), aFromDir->impl<gp_Dir>()));
 176     Standard_Real aMaxToDist = 0, aMaxFromDist = 0;
 177     for(int i = 0; i < 8; i++) {
 178       gp_Lin aLine(aPoints[i], aBaseVec);
 179       IntAna_IntConicQuad aToIntAna(aLine, aBndToQuadric);
 180       IntAna_IntConicQuad aFromIntAna(aLine, aBndFromQuadric);
 181       if(aToIntAna.NbPoints() == 0 || aFromIntAna.NbPoints() == 0) {
 182         return;
 183       }
 184       const gp_Pnt& aPntOnToFace = aToIntAna.Point(1);
 185       const gp_Pnt& aPntOnFromFace = aFromIntAna.Point(1);
 186       if(aPoints[i].Distance(aPntOnToFace) > aMaxToDist) {
 187         aMaxToDist = aPoints[i].Distance(aPntOnToFace);
 188       }
 189       if(aPoints[i].Distance(aPntOnFromFace) > aMaxFromDist) {
 190         aMaxFromDist = aPoints[i].Distance(aPntOnFromFace);
 191       }
 192     }
 193
 194     // We added 1 just to be sure that prism is long enough for boolean operation.
 195     double aPrismLength = aMaxToDist + aMaxFromDist + 1;
 196
 197     // Moving base shape.
 198     gp_Trsf aTrsf;
 199     aTrsf.SetTranslation(aBaseVec * -aPrismLength);
 200     BRepBuilderAPI_Transform* aTransformBuilder = new BRepBuilderAPI_Transform(aBaseShape, aTrsf);
 201     if(!aTransformBuilder) {
 202       return;
 203     }
 204     aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aTransformBuilder)));
 205     if(!aTransformBuilder->IsDone()) {
 206       return;
 207     }
 208     TopoDS_Shape aMovedBase = aTransformBuilder->Shape();
 209
 210     // Making prism.
 211     BRepPrimAPI_MakePrism* aPrismBuilder = new BRepPrimAPI_MakePrism(aMovedBase, aBaseVec * 2 * aPrismLength);
 212     if(!aPrismBuilder) {
 213       return;
 214     }
 215     aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aPrismBuilder)));
 216     if(!aPrismBuilder->IsDone()) {
 217       return;
 218     }
 219     aResult = aPrismBuilder->Shape();
 220
 221     // Orienting bounding planes.
 222     std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt> aCentreOfMass = GeomAlgoAPI_ShapeTools::centreOfMass(theBaseShape);
 223     const gp_Pnt& aCentrePnt = aCentreOfMass->impl<gp_Pnt>();
 224     gp_Lin aLine(aCentrePnt, aBaseVec);
 225     IntAna_IntConicQuad aToIntAna(aLine, aBndToQuadric);
 226     IntAna_IntConicQuad aFromIntAna(aLine, aBndFromQuadric);
 227     Standard_Real aToParameter = aToIntAna.ParamOnConic(1);
 228     Standard_Real aFromParameter = aFromIntAna.ParamOnConic(1);
 229     if(aToParameter > aFromParameter) {
 230       gp_Vec aVec = aToDir->impl<gp_Dir>();
 231       if((aVec * aBaseVec) > 0) {
 232         aToDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 233         aBoundingToShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aToPnt, aToDir);
 234       }
 235       aVec = aFromDir->impl<gp_Dir>();
 236       if((aVec * aBaseVec) < 0) {
 237         aFromDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 238         aBoundingFromShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aFromPnt, aFromDir);
 239       }
 240     } else {
 241       gp_Vec aVec = aToDir->impl<gp_Dir>();
 242       if((aVec * aBaseVec) < 0) {
 243         aToDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 244         aBoundingToShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aToPnt, aToDir);
 245       }
 246       aVec = aFromDir->impl<gp_Dir>();
 247       if((aVec * aBaseVec) > 0) {
 248         aFromDir->setImpl(new gp_Dir(aVec.Reversed()));
 249         aBoundingFromShape = GeomAlgoAPI_FaceBuilder::planarFace(aFromPnt, aFromDir);
 250       }
 251     }
 252
 253     // Making solids from bounding planes.
 254     TopoDS_Shell aToShell, aFromShell;
 255     TopoDS_Solid aToSolid, aFromSolid;
 256     const TopoDS_Shape& aToShape   = aBoundingToShape->impl<TopoDS_Shape>();
 257     const TopoDS_Shape& aFromShape = aBoundingFromShape->impl<TopoDS_Shape>();
 258     BRep_Builder aBoundingBuilder;
 259     aBoundingBuilder.MakeShell(aToShell);
 260     aBoundingBuilder.MakeShell(aFromShell);
 261     aBoundingBuilder.Add(aToShell, aToShape);
 262     aBoundingBuilder.Add(aFromShell, aFromShape);
 263     aBoundingBuilder.MakeSolid(aToSolid);
 264     aBoundingBuilder.MakeSolid(aFromSolid);
 265     aBoundingBuilder.Add(aToSolid, aToShell);
 266     aBoundingBuilder.Add(aFromSolid, aFromShell);
 267
 268     // Cutting with to plane.
 269     BRepAlgoAPI_Cut* aToCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aResult, aToSolid);
 270     aToCutBuilder->Build();
 271     if(!aToCutBuilder->IsDone()) {
 272       return;
 273     }
 274     aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aToCutBuilder)));
 275     const TopTools_ListOfShape& aToShapes = aToCutBuilder->Modified(aToShape);
 276     for(TopTools_ListIteratorOfListOfShape anIt(aToShapes); anIt.More(); anIt.Next()) {
 277       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(new GeomAPI_Shape());
 278       aShape->setImpl(new TopoDS_Shape(anIt.Value()));
 279       myToFaces.push_back(aShape);
 280     }
 281     aResult = aToCutBuilder->Shape();
 282
 283     // Cutting with from plane.
 284     BRepAlgoAPI_Cut* aFromCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aResult, aFromSolid);
 285     aFromCutBuilder->Build();
 286     if(!aFromCutBuilder->IsDone()) {
 287       return;
 288     }
 289     aListOfMakeShape.push_back(std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape>(new GeomAlgoAPI_MakeShape(aFromCutBuilder)));
 290     const TopTools_ListOfShape& aFromShapes = aFromCutBuilder->Modified(aFromShape);
 291     for(TopTools_ListIteratorOfListOfShape anIt(aFromShapes); anIt.More(); anIt.Next()) {
 292       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(new GeomAPI_Shape());
 293       aShape->setImpl(new TopoDS_Shape(anIt.Value()));
 294       myFromFaces.push_back(aShape);
 295     }
 296     aResult = aFromCutBuilder->Shape();
 297
 298     TopExp_Explorer anExp(aResult, TopAbs_SOLID);
 299     if(!anExp.More()) {
 300       return;
 301     }
 302     if(aResult.ShapeType() == TopAbs_COMPOUND) {
 303       aResult = GeomAlgoAPI_DFLoader::refineResult(aResult);
 304     }
 305     if(aResult.ShapeType() == TopAbs_COMPOUND) {
 306       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aCompound(new GeomAPI_Shape);
 307       aCompound->setImpl(new TopoDS_Shape(aResult));
 308       ListOfShape aCompSolids, aFreeSolids;
 309       GeomAlgoAPI_ShapeTools::combineShapes(aCompound, GeomAPI_Shape::COMPSOLID, aCompSolids, aFreeSolids);
 310       if(aCompSolids.size() == 1 && aFreeSolids.size() == 0) {
 311         aResult = aCompSolids.front()->impl<TopoDS_Shape>();
 312       } else if (aCompSolids.size() > 1 || (aCompSolids.size() >= 1 && aFreeSolids.size() >= 1)) {
 313         TopoDS_Compound aResultComp;
 314         TopoDS_Builder aBuilder;
 315         aBuilder.MakeCompound(aResultComp);
 316         for(ListOfShape::const_iterator anIter = aCompSolids.cbegin(); anIter != aCompSolids.cend(); anIter++) {
 317           aBuilder.Add(aResultComp, (*anIter)->impl<TopoDS_Shape>());
 318         }
 319         for(ListOfShape::const_iterator anIter = aFreeSolids.cbegin(); anIter != aFreeSolids.cend(); anIter++) {
 320           aBuilder.Add(aResultComp, (*anIter)->impl<TopoDS_Shape>());
 321         }
 322         aResult = aResultComp;
 323       }
 324     }
 325   }
 326
 327   // Setting result.
 328   if(aResult.IsNull()) {
 329     return;
 330   }
 331   myShape.reset(new GeomAPI_Shape);
 332   myShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aResult));
 333
 334   // Filling data map to keep correct orientation of sub-shapes.
 335   myMap.reset(new GeomAPI_DataMapOfShapeShape);
 336   for (TopExp_Explorer Exp(aResult,TopAbs_FACE); Exp.More(); Exp.Next()) {
 337     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aCurrentShape(new GeomAPI_Shape);
 338     aCurrentShape->setImpl(new TopoDS_Shape(Exp.Current()));
 339     myMap->bind(aCurrentShape, aCurrentShape);
 340   }
 341
 342   // Setting list of make shape.
 343   myMkShape.reset(new GeomAlgoAPI_MakeShapeList(aListOfMakeShape));
 344
 345   myDone = true;
 346 }
 347
 348 //=================================================================================================
 349 bool GeomAlgoAPI_Prism::isDone() const
 350 {
 351   return myDone;
 352 }
 353
 354 //=================================================================================================
 355 bool GeomAlgoAPI_Prism::isValid() const
 356 {
 357   BRepCheck_Analyzer aChecker(myShape->impl<TopoDS_Shape>());
 358   return (aChecker.IsValid() == Standard_True);
 359 }
 360
 361 //=================================================================================================
 362 bool GeomAlgoAPI_Prism::hasVolume() const
 363 {
 364   bool hasVolume(false);
 365   if(isValid()) {
 366     const TopoDS_Shape& aRShape = myShape->impl<TopoDS_Shape>();
 367     GProp_GProps aGProp;
 368     BRepGProp::VolumeProperties(aRShape, aGProp);
 369     if(aGProp.Mass() > Precision::Confusion())
 370       hasVolume = true;
 371   }
 372   return hasVolume;
 373 }
 374
 375 //=================================================================================================
 376 std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> GeomAlgoAPI_Prism::shape() const
 377 {
 378   return myShape;
 379 }
 380
 381 //=================================================================================================
 382 const ListOfShape& GeomAlgoAPI_Prism::fromFaces() const
 383 {
 384   return myFromFaces;
 385 }
 386
 387 //=================================================================================================
 388 const ListOfShape& GeomAlgoAPI_Prism::toFaces() const
 389 {
 390   return myToFaces;
 391 }
 392
 393 //=================================================================================================
 394 std::shared_ptr<GeomAPI_DataMapOfShapeShape> GeomAlgoAPI_Prism::mapOfShapes() const
 395 {
 396   return myMap;
 397 }
 398
 399 //=================================================================================================
 400 std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape> GeomAlgoAPI_Prism::makeShape() const
 401 {
 402   return myMkShape;
 403 }