src/GeomAlgoAPI/GeomAlgoAPI_Revolution.cpp

   1 // Copyright (C) 2014-20xx CEA/DEN, EDF R&D
   2
   3 // File:        GeomAlgoAPI_Revolution.cpp
   4 // Created:     12 May 2015
   5 // Author:      Dmitry Bobylev
   6
   7 #include <GeomAlgoAPI_Revolution.h>
   8
   9 #include <GeomAlgoAPI_DFLoader.h>
  10 #include <GeomAlgoAPI_MakeShapeList.h>
  11 #include <GeomAlgoAPI_Rotation.h>
  12 #include <GeomAlgoAPI_ShapeProps.h>
  13
  14 #include <BRep_Builder.hxx>
  15 #include <BRep_Tool.hxx>
  16 #include <BRepAlgoAPI_Cut.hxx>
  17 #include <BRepBuilderAPI_MakeFace.hxx>
  18 #include <BRepBuilderAPI_Transform.hxx>
  19 #include <BRepCheck_Analyzer.hxx>
  20 #include <BRepPrimAPI_MakeRevol.hxx>
  21 #include <BRepGProp.hxx>
  22 #include <Geom_Plane.hxx>
  23 #include <Geom_RectangularTrimmedSurface.hxx>
  24 #include <GeomLib_IsPlanarSurface.hxx>
  25 #include <gp_Pln.hxx>
  26 #include <GProp_GProps.hxx>
  27 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  28 #include <TopoDS.hxx>
  29
  30 //=================================================================================================
  31 GeomAlgoAPI_Revolution::GeomAlgoAPI_Revolution(std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theBasis,
  32                                                std::shared_ptr<GeomAPI_Ax1>   theAxis,
  33                                                double                         theToAngle,
  34                                                double                         theFromAngle)
  35 : myDone(false)
  36 {
  37   build(theBasis, theAxis, std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(), theToAngle, std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>(), theFromAngle);
  38 }
  39
  40 //=================================================================================================
  41 GeomAlgoAPI_Revolution::GeomAlgoAPI_Revolution(std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theBasis,
  42                                                std::shared_ptr<GeomAPI_Ax1>   theAxis,
  43                                                std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theToShape,
  44                                                double                         theToAngle,
  45                                                std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> theFromShape,
  46                                                double                         theFromAngle)
  47 : myDone(false)
  48 {
  49   build(theBasis, theAxis, theToShape, theToAngle, theFromShape, theFromAngle);
  50 }
  51
  52 //=================================================================================================
  53 TopoDS_Face GeomAlgoAPI_Revolution::makeFaceFromPlane(gp_Pln& thePlane, const gp_Pnt& thePoint)
  54 {
  55   gp_XYZ aVec = thePoint.XYZ() - thePlane.Location().XYZ();
  56   double aSign = aVec * thePlane.Axis().Direction().XYZ();
  57   if(aSign < 0) thePlane.SetAxis(thePlane.Axis().Reversed());
  58
  59   BRepBuilderAPI_MakeFace aMakeFace(thePlane);
  60   TopoDS_Face aResultFace = TopoDS::Face(aMakeFace.Shape());
  61
  62   return aResultFace;
  63 }
  64
  65 //=================================================================================================
  66 TopoDS_Solid GeomAlgoAPI_Revolution::makeSolidFromFace(const TopoDS_Face& theFace)
  67 {
  68   TopoDS_Shell aShell;
  69   TopoDS_Solid aSolid;
  70
  71   BRep_Builder aBoundingBuilder;
  72   aBoundingBuilder.MakeShell(aShell);
  73   aBoundingBuilder.Add(aShell, theFace);
  74   aBoundingBuilder.MakeSolid(aSolid);
  75   aBoundingBuilder.Add(aSolid, aShell);
  76
  77   return aSolid;
  78 }
  79
  80 //=================================================================================================
  81 TopoDS_Shape GeomAlgoAPI_Revolution::findClosest(const TopoDS_Shape& theShape, const gp_Pnt& thePoint)
  82 {
  83   TopoDS_Shape aResult = theShape;
  84
  85   if(theShape.ShapeType() == TopAbs_COMPOUND) {
  86     double aMinDistance = Precision::Infinite();
  87     double aCurDistance;
  88     GProp_GProps aGProps;
  89     gp_Pnt aCentr;
  90
  91     for (TopoDS_Iterator anItr(theShape); anItr.More(); anItr.Next()) {
  92       TopoDS_Shape aValue = anItr.Value();
  93       BRepGProp::VolumeProperties(aValue, aGProps);
  94       aCentr = aGProps.CentreOfMass();
  95       aCurDistance = aCentr.Distance(thePoint);
  96
  97       if(aCurDistance < aMinDistance) {
  98         aMinDistance = aCurDistance;
  99         aResult = aValue;
 100       }
 101     }
 102   }
 103
 104   return aResult;
 105 }
 106
 107 //=================================================================================================
 108 void GeomAlgoAPI_Revolution::build(const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theBasis,
 109                                    const std::shared_ptr<GeomAPI_Ax1>&   theAxis,
 110                                    const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theToShape,
 111                                    double                                theToAngle,
 112                                    const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theFromShape,
 113                                    double                                theFromAngle)
 114 {
 115   if(!theBasis || !theAxis ||
 116     (((!theFromShape && !theToShape) || (theFromShape && theToShape && theFromShape->isEqual(theToShape)))
 117     && (theFromAngle == 0.0 && theToAngle == 0.0))) {
 118     return;
 119   }
 120
 121   TopoDS_Face aBasisFace = TopoDS::Face(theBasis->impl<TopoDS_Shape>());
 122   GeomLib_IsPlanarSurface isBasisPlanar(BRep_Tool::Surface(aBasisFace));
 123   if(!isBasisPlanar.IsPlanar()) {// non-planar shapes is not supported for revolution
 124     return;
 125   }
 126   gp_Pln aBasisPln = isBasisPlanar.Plan();
 127   gp_Ax1 anAxis = theAxis->impl<gp_Ax1>();
 128
 129   ListOfMakeShape aListOfMakeShape;
 130   myFirst = std::make_shared<GeomAPI_Shape>();
 131   myLast = std::make_shared<GeomAPI_Shape>();
 132
 133   TopoDS_Shape aResult;
 134   if(!theFromShape && !theToShape) { // Case 1: When only angles was set.
 135     // Rotating base face with the negative value of "from angle".
 136     gp_Trsf aBaseTrsf;
 137     aBaseTrsf.SetRotation(anAxis, -theFromAngle / 180.0 * M_PI);
 138     BRepBuilderAPI_Transform* aBaseTransform = new BRepBuilderAPI_Transform(aBasisFace,
 139                                                                             aBaseTrsf,
 140                                                                             true);
 141     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aBaseTransform));
 142     TopoDS_Shape aRotatedBaseShape = aBaseTransform->Shape();
 143
 144     // Making revolution to the angle equal to the sum of "from angle" and "to angle".
 145     double anAngle = theFromAngle + theToAngle;
 146     BRepPrimAPI_MakeRevol* aRevolBuilder = new BRepPrimAPI_MakeRevol(aRotatedBaseShape,
 147                                                                      anAxis,
 148                                                                      anAngle / 180 * M_PI,
 149                                                                      Standard_True);
 150     aRevolBuilder->Build();
 151     if(!aRevolBuilder->IsDone()) {
 152       return;
 153     }
 154     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aRevolBuilder));
 155     aResult = aRevolBuilder->Shape();
 156
 157     // Setting naming.
 158     myFirst->setImpl(new TopoDS_Shape(aRevolBuilder->FirstShape()));
 159     myLast->setImpl(new TopoDS_Shape(aRevolBuilder->LastShape()));
 160   } else if(theFromShape && theToShape) { // Case 2: When both bounding planes were set.
 161     // Getting bounding faces.
 162     TopoDS_Face aFromFace = TopoDS::Face(theFromShape->impl<TopoDS_Shape>());
 163     TopoDS_Face aToFace   = TopoDS::Face(theToShape->impl<TopoDS_Shape>());
 164
 165     // Getting planes from bounding face.
 166     GeomLib_IsPlanarSurface isFromPlanar(BRep_Tool::Surface(aFromFace));
 167     GeomLib_IsPlanarSurface isToPlanar(BRep_Tool::Surface(aToFace));
 168     if(!isFromPlanar.IsPlanar() || !isToPlanar.IsPlanar()) {// non-planar shapes is not supported for revolution bounding
 169       return;
 170     }
 171     gp_Pln aFromPln = isFromPlanar.Plan();
 172     gp_Pln aToPln   = isToPlanar.Plan();
 173
 174     // Orienting bounding planes properly so that the center of mass of the base face stays
 175     // on the result shape after cut.
 176     gp_Pnt aBasisCentr = GeomAlgoAPI_ShapeProps::centreOfMass(theBasis)->impl<gp_Pnt>();
 177     aFromFace = makeFaceFromPlane(aFromPln, aBasisCentr);
 178     aToFace   = makeFaceFromPlane(aToPln, aBasisCentr);
 179
 180     // Making solids from bounding planes and putting them in compound.
 181     TopoDS_Shape aFromSolid = makeSolidFromFace(aFromFace);
 182     TopoDS_Shape aToSolid   = makeSolidFromFace(aToFace);
 183
 184     // Rotating bounding planes to the specified angle.
 185     gp_Trsf aFromTrsf;
 186     gp_Trsf aToTrsf;
 187     double aFromRotAngle = ((aFromPln.Axis().Direction() * aBasisPln.Axis().Direction()) > 0) ? -theFromAngle : theFromAngle;
 188     double aToRotAngle = ((aToPln.Axis().Direction() * aBasisPln.Axis().Direction()) > 0) ? -theToAngle : theToAngle;
 189     aFromTrsf.SetRotation(anAxis,aFromRotAngle / 180.0 * M_PI);
 190     aToTrsf.SetRotation(anAxis, aToRotAngle / 180.0 * M_PI);
 191     BRepBuilderAPI_Transform aFromTransform(aFromSolid, aFromTrsf, true);
 192     BRepBuilderAPI_Transform aToTransform(aToSolid, aToTrsf, true);
 193     TopoDS_Shape aRotatedFromFace = aFromTransform.Modified(aFromFace).First();
 194     TopoDS_Shape aRotatedToFace = aToTransform.Modified(aToFace).First();
 195     aFromSolid = aFromTransform.Shape();
 196     aToSolid = aToTransform.Shape();
 197
 198     // Making revolution to the 360 angle.
 199     BRepPrimAPI_MakeRevol* aRevolBuilder = new BRepPrimAPI_MakeRevol(aBasisFace, anAxis, 2 * M_PI, Standard_True);
 200     aRevolBuilder->Build();
 201     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aRevolBuilder));
 202     TopoDS_Shape aRevolShape = aRevolBuilder->Shape();
 203
 204     // Cutting revolution with from plane.
 205     BRepAlgoAPI_Cut* aFromCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aRevolShape, aFromSolid);
 206     aFromCutBuilder->Build();
 207     if(!aFromCutBuilder->IsDone()) {
 208       return;
 209     }
 210     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aFromCutBuilder));
 211     aResult = aFromCutBuilder->Shape();
 212
 213     // Cutting revolution with to plane.
 214     BRepAlgoAPI_Cut* aToCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aResult, aToSolid);
 215     aToCutBuilder->Build();
 216     if(!aToCutBuilder->IsDone()) {
 217       return;
 218     }
 219     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aToCutBuilder));
 220     aResult = aToCutBuilder->Shape();
 221
 222     // If after cut we got more than one solids then take closest to the center of mass of the base face.
 223     aResult = findClosest(aResult, aBasisCentr);
 224
 225     // Setting naming.
 226     for(TopExp_Explorer anExp(aResult, TopAbs_FACE); anExp.More (); anExp.Next ()) {
 227       const TopoDS_Shape& aFaceOnResult = anExp.Current();
 228       Handle(Geom_Surface) aFaceSurface = BRep_Tool::Surface(TopoDS::Face(aFaceOnResult));
 229       Handle(Geom_Surface) aFromSurface = BRep_Tool::Surface(TopoDS::Face(aRotatedFromFace));
 230       Handle(Geom_Surface) aToSurface = BRep_Tool::Surface(TopoDS::Face(aRotatedToFace));
 231       if(aFaceSurface == aFromSurface) {
 232         myFirst->setImpl(new TopoDS_Shape(aFaceOnResult));
 233       }
 234       if(aFaceSurface == aToSurface) {
 235         myLast->setImpl(new TopoDS_Shape(aFaceOnResult));
 236       }
 237     }
 238   } else { //Case 3: When only one bounding plane was set.
 239     // Getting bounding face.
 240     TopoDS_Face aBoundingFace;
 241     bool isFromFaceSet = false;
 242     if(theFromShape) {
 243       aBoundingFace = TopoDS::Face(theFromShape->impl<TopoDS_Shape>());
 244       isFromFaceSet = true;
 245     } else if(theToShape) {
 246       aBoundingFace = TopoDS::Face(theToShape->impl<TopoDS_Shape>());
 247     }
 248
 249     // Getting plane from bounding face.
 250     GeomLib_IsPlanarSurface isBoundingPlanar(BRep_Tool::Surface(aBoundingFace));
 251     if(!isBoundingPlanar.IsPlanar()) { // non-planar shapes is not supported for revolution bounding
 252       return;
 253     }
 254     gp_Pln aBoundingPln = isBoundingPlanar.Plan();
 255
 256     // Orienting bounding plane properly so that the center of mass of the base face stays
 257     // on the result shape after cut.
 258     gp_Pnt aBasisCentr = GeomAlgoAPI_ShapeProps::centreOfMass(theBasis)->impl<gp_Pnt>();
 259     aBoundingFace = makeFaceFromPlane(aBoundingPln, aBasisCentr);
 260
 261     // Making solid from bounding plane.
 262     TopoDS_Shape aBoundingSolid = makeSolidFromFace(aBoundingFace);
 263
 264     // Rotating bounding plane to the specified angle.
 265     double aBoundingRotAngle = isFromFaceSet ? theFromAngle : theToAngle;
 266     if(aBoundingPln.Axis().IsParallel(aBasisPln.Axis(), Precision::Confusion())) {
 267       if(isFromFaceSet) aBoundingRotAngle = -aBoundingRotAngle;
 268     } else {
 269       double aSign = (aBoundingPln.Axis().Direction() ^ aBasisPln.Axis().Direction()) *
 270                      anAxis.Direction();
 271       if((aSign <= 0 && !isFromFaceSet) || (aSign > 0 && isFromFaceSet)) {
 272         aBoundingRotAngle = -aBoundingRotAngle;
 273       }
 274     }
 275     gp_Trsf aBoundingTrsf;
 276     aBoundingTrsf.SetRotation(anAxis, aBoundingRotAngle / 180.0 * M_PI);
 277     BRepBuilderAPI_Transform aBoundingTransform(aBoundingSolid, aBoundingTrsf, true);
 278     TopoDS_Shape aRotatedBoundingFace = aBoundingTransform.Modified(aBoundingFace).First();
 279     aBoundingSolid = aBoundingTransform.Shape();
 280
 281     // Making revolution to the 360 angle.
 282     BRepPrimAPI_MakeRevol* aRevolBuilder = new BRepPrimAPI_MakeRevol(aBasisFace, anAxis, 2 * M_PI, Standard_True);
 283     aRevolBuilder->Build();
 284     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aRevolBuilder));
 285     TopoDS_Shape aRevolShape = aRevolBuilder->Shape();
 286
 287     // Cutting revolution with bounding plane.
 288     BRepAlgoAPI_Cut* aBoundingCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aRevolShape, aBoundingSolid);
 289     aBoundingCutBuilder->Build();
 290     if(!aBoundingCutBuilder->IsDone()) {
 291       return;
 292     }
 293     aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aBoundingCutBuilder));
 294     aResult = aBoundingCutBuilder->Shape();
 295     TopExp_Explorer anExp1(aResult, TopAbs_SOLID);
 296
 297     // Setting naming.
 298     if(aBoundingCutBuilder->Modified(aBoundingFace).Extent() > 0) {
 299       std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aPtr = isFromFaceSet ? myFirst : myLast;
 300       aPtr->setImpl(new TopoDS_Shape(aBoundingCutBuilder->Modified(aBoundingFace).First()));
 301     }
 302
 303     // Try to cut with base face. If it can not be done then keep result of cut with bounding plane.
 304     if(isFromFaceSet) {
 305       aBasisFace.Orientation(TopAbs_REVERSED);
 306     }
 307
 308     // Making solid from basis face.
 309     TopoDS_Shape aBasisSolid = makeSolidFromFace(aBasisFace);
 310
 311     // Rotating basis face to the specified angle.
 312     gp_Trsf aBasisTrsf;
 313     double aBasisRotAngle = isFromFaceSet ? theToAngle : -theFromAngle;
 314     aBasisTrsf.SetRotation(anAxis, aBasisRotAngle / 180.0 * M_PI);
 315     BRepBuilderAPI_Transform aBasisTransform(aBasisSolid, aBasisTrsf, true);
 316     TopoDS_Shape aRotatedBasisFace = aBasisTransform.Modified(aBasisFace).First();
 317     aBasisSolid = aBasisTransform.Shape();
 318
 319     // Cutting revolution with basis face.
 320     BRepAlgoAPI_Cut* aBasisCutBuilder = new BRepAlgoAPI_Cut(aResult, aBasisSolid);
 321     aBasisCutBuilder->Build();
 322     if(aBasisCutBuilder->IsDone()) {
 323       TopoDS_Shape aCutResult = aBasisCutBuilder->Shape();
 324       TopExp_Explorer anExp(aCutResult, TopAbs_SOLID);
 325       if(anExp.More()) {
 326         aListOfMakeShape.push_back(std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShape>(aBasisCutBuilder));
 327         aResult = aCutResult;
 328       }
 329     }
 330
 331     // If after cut we got more than one solids then take closest to the center of mass of the base face.
 332     aResult = findClosest(aResult, aBasisCentr);
 333
 334     // Setting naming.
 335     for(TopExp_Explorer anExp(aResult, TopAbs_FACE); anExp.More (); anExp.Next ()) {
 336       const TopoDS_Shape& aFaceOnResult = anExp.Current();
 337       Handle(Geom_Surface) aFaceSurface = BRep_Tool::Surface(TopoDS::Face(aFaceOnResult));
 338       Handle(Geom_Surface) aBoundingSurface = BRep_Tool::Surface(TopoDS::Face(aRotatedBoundingFace));
 339       Handle(Geom_Surface) aBasisSurface = BRep_Tool::Surface(TopoDS::Face(aRotatedBasisFace));
 340       if(aFaceSurface == aBoundingSurface) {
 341         std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aPtr = isFromFaceSet ? myFirst : myLast;
 342         aPtr->setImpl(new TopoDS_Shape(aFaceOnResult));
 343       }
 344       if(aFaceSurface == aBasisSurface) {
 345         std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aPtr = isFromFaceSet ? myLast : myFirst;
 346         aPtr->setImpl(new TopoDS_Shape(aFaceOnResult));
 347       }
 348     }
 349   }
 350
 351   TopExp_Explorer anExp(aResult, TopAbs_SOLID);
 352   if(!anExp.More()) {
 353     return;
 354   }
 355
 356   // fill data map to keep correct orientation of sub-shapes
 357   myMap = std::make_shared<GeomAPI_DataMapOfShapeShape>();
 358   for (TopExp_Explorer Exp(aResult,TopAbs_FACE); Exp.More(); Exp.Next()) {
 359     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aCurrentShape(new GeomAPI_Shape());
 360     aCurrentShape->setImpl(new TopoDS_Shape(Exp.Current()));
 361     myMap->bind(aCurrentShape, aCurrentShape);
 362   }
 363   myShape = std::make_shared<GeomAPI_Shape>();
 364   myShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aResult));
 365   myMkShape = std::make_shared<GeomAlgoAPI_MakeShapeList>();
 366   myDone = true;
 367   return;
 368 }
 369
 370 //=================================================================================================
 371 const bool GeomAlgoAPI_Revolution::isDone() const
 372 {
 373   return myDone;
 374 }
 375
 376 //=================================================================================================
 377 const bool GeomAlgoAPI_Revolution::isValid() const
 378 {
 379   BRepCheck_Analyzer aChecker(myShape->impl<TopoDS_Shape>());
 380   return (aChecker.IsValid() == Standard_True);
 381 }
 382
 383 //=================================================================================================
 384 const bool GeomAlgoAPI_Revolution::hasVolume() const
 385 {
 386   bool hasVolume(false);
 387   if(isValid()) {
 388     const TopoDS_Shape& aRShape = myShape->impl<TopoDS_Shape>();
 389     GProp_GProps aGProp;
 390     BRepGProp::VolumeProperties(aRShape, aGProp);
 391     if(aGProp.Mass() > Precision::Confusion())
 392       hasVolume = true;
 393   }
 394   return hasVolume;
 395 }
 396
 397 //=================================================================================================
 398 const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& GeomAlgoAPI_Revolution::shape () const
 399 {
 400   return myShape;
 401 }
 402
 403 //=================================================================================================
 404 const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& GeomAlgoAPI_Revolution::firstShape()
 405 {
 406   return myFirst;
 407 }
 408
 409 //=================================================================================================
 410 const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& GeomAlgoAPI_Revolution::lastShape()
 411 {
 412   return myLast;
 413 }
 414
 415 //=================================================================================================
 416 std::shared_ptr<GeomAPI_DataMapOfShapeShape> GeomAlgoAPI_Revolution::mapOfShapes() const
 417 {
 418   return myMap;
 419 }
 420
 421 //=================================================================================================
 422 std::shared_ptr<GeomAlgoAPI_MakeShape> GeomAlgoAPI_Revolution::makeShape() const
 423 {
 424   return myMkShape;
 425 }