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