src/GeomAlgoAPI/GeomAlgoAPI_SketchBuilder.cpp

   1 // Copyright (C) 2014-2021  CEA/DEN, EDF R&D
   2 //
   3 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   4 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   5 // License as published by the Free Software Foundation; either
   6 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   7 //
   8 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
   9 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11 // Lesser General Public License for more details.
  12 //
  13 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  14 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  15 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  16 //
  17 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  18 //
  19
  20 #include <GeomAlgoAPI_SketchBuilder.h>
  21 #include <GeomAPI_PlanarEdges.h>
  22
  23 #include <GeomAPI_Pln.h>
  24
  25 #include <BOPAlgo_Builder.hxx>
  26 #include <BRep_Builder.hxx>
  27 #include <BRepTools_WireExplorer.hxx>
  28 #include <BRepTopAdaptor_FClass2d.hxx>
  29 #include <Geom_Plane.hxx>
  30 #include <Geom_TrimmedCurve.hxx>
  31 #include <Precision.hxx>
  32 #include <TopExp.hxx>
  33 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  34 #include <TopoDS.hxx>
  35 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  36 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
  37 #include <GProp_GProps.hxx>
  38 #include <BRepGProp.hxx>
  39
  40 #include <list>
  41 #include <cmath>
  42 #include <algorithm>
  43
  44 static TopoDS_Vertex findStartVertex(const TopoDS_Shape& theShape)
  45 {
  46   static const double aTol = Precision::PConfusion();
  47
  48   TopExp_Explorer anExp(theShape, TopAbs_VERTEX);
  49   TopoDS_Vertex aStart = TopoDS::Vertex(anExp.Current());
  50   gp_Pnt aStartPnt(BRep_Tool::Pnt(aStart));
  51   TopoDS_Vertex aCurrent;
  52   gp_Pnt aCurrentPnt;
  53
  54   for (anExp.Next(); anExp.More(); anExp.Next()) {
  55     aCurrent = TopoDS::Vertex(anExp.Current());
  56     aCurrentPnt = BRep_Tool::Pnt(aCurrent);
  57     if ((aCurrentPnt.X() > aStartPnt.X() + aTol) ||
  58         (aCurrentPnt.X() > aStartPnt.X() - aTol && aCurrentPnt.Y() > aStartPnt.Y() + aTol) ||
  59         (aCurrentPnt.X() > aStartPnt.X() - aTol && aCurrentPnt.Y() > aStartPnt.Y() - aTol &&
  60             aCurrentPnt.Z() > aStartPnt.Z() + aTol)) {
  61       aStart = aCurrent;
  62       aStartPnt = aCurrentPnt;
  63     }
  64   }
  65   return aStart;
  66 }
  67
  68 static TopoDS_Vertex findStartVertex(const TopoDS_Wire& theWire, const TopoDS_Face& theFace,
  69     const std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >& theInitialShapes)
  70 {
  71   // Try to find edge lying on the one of original edges.
  72   // First found edge will be taken as a start edge for the result wire
  73   std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >::const_iterator aFeatIt = theInitialShapes.begin();
  74   for (; aFeatIt != theInitialShapes.end(); aFeatIt++) {
  75     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(*aFeatIt);
  76     const TopoDS_Edge& anEdge = aShape->impl<TopoDS_Edge>();
  77     if (anEdge.ShapeType() != TopAbs_EDGE)
  78       continue;
  79
  80     double aFirst, aLast;
  81     Handle(Geom_Curve) aCurve = BRep_Tool::Curve(anEdge, aFirst, aLast);
  82     if (aCurve->DynamicType() == STANDARD_TYPE(Geom_TrimmedCurve))
  83       aCurve = Handle(Geom_TrimmedCurve)::DownCast(aCurve)->BasisCurve();
  84
  85     BRepTools_WireExplorer anExp(theWire, theFace);
  86     for (; anExp.More(); anExp.Next()) {
  87       const TopoDS_Edge& aShapeEdge = anExp.Current();
  88       double aF, aL;
  89       Handle(Geom_Curve) aShapeCurve = BRep_Tool::Curve(aShapeEdge, aF, aL);
  90       if (aShapeCurve->DynamicType() == STANDARD_TYPE(Geom_TrimmedCurve))
  91         aShapeCurve = Handle(Geom_TrimmedCurve)::DownCast(aShapeCurve)->BasisCurve();
  92
  93       if (aCurve != aShapeCurve)
  94         continue;
  95
  96       // the edge is found, search vertex
  97       TopoDS_Vertex aV1, aV2;
  98       TopExp::Vertices(aShapeEdge, aV1, aV2);
  99       return fabs(aF - aFirst) <= fabs(aL - aFirst) ? aV1 : aV2;
 100     }
 101   }
 102
 103   // start vertex is not found, use algorithm to search vertex with the greatest coordinates
 104   return findStartVertex(theWire);
 105 }
 106
 107 // returns true if the first shape must be located earlier than the second
 108 bool isFirst(const TopoDS_Shape& theFirst, const TopoDS_Shape& theSecond,
 109   NCollection_DataMap<TopoDS_Shape, NCollection_Array1<int> >& theAreaToIndex,
 110   const NCollection_DataMap<Handle(Geom_Curve), int>& theCurveToIndex)
 111 {
 112   // fill theAreaToIndex for both shapes if needed
 113   for(int aShapeNum = 1; aShapeNum <= 2; aShapeNum++) {
 114     TopoDS_Shape aShape = aShapeNum == 1 ? theFirst : theSecond;
 115     if (!theAreaToIndex.IsBound(aShape)) { // fill the list of curve indices
 116       NCollection_List<int> aNewList;
 117       TopExp_Explorer anEdgesExp(aShape, TopAbs_EDGE);
 118       for (; anEdgesExp.More(); anEdgesExp.Next()) {
 119         double aFirst, aLast;
 120         Handle(Geom_Curve) aCurve = BRep_Tool::Curve(
 121           TopoDS::Edge(anEdgesExp.Current()), aFirst, aLast);
 122         if (aCurve->DynamicType() == STANDARD_TYPE(Geom_TrimmedCurve))
 123           aCurve = Handle(Geom_TrimmedCurve)::DownCast(aCurve)->BasisCurve();
 124         if (theCurveToIndex.IsBound(aCurve)) {
 125           aNewList.Append(theCurveToIndex.Find(aCurve));
 126         }
 127       }
 128       if (aNewList.Extent()) {
 129         NCollection_Array1<int> aNewArray(1, aNewList.Extent());
 130         NCollection_List<int>::Iterator aListIter(aNewList);
 131         for (int anIndex = 1; aListIter.More(); aListIter.Next(), anIndex++) {
 132           aNewArray.SetValue(anIndex, aListIter.Value());
 133         }
 134         std::sort(aNewArray.begin(), aNewArray.end());
 135         theAreaToIndex.Bind(aShape, aNewArray);
 136       }
 137     }
 138   }
 139   bool isFirst;
 140   bool aGeomCompare = !theAreaToIndex.IsBound(theFirst) || !theAreaToIndex.IsBound(theSecond);
 141   if (!aGeomCompare) {
 142     // compare lists of indices one by one to find chich list indices are lower
 143     NCollection_Array1<int>::Iterator aFirstList(theAreaToIndex.ChangeFind(theFirst));
 144     NCollection_Array1<int>::Iterator aSecondList(theAreaToIndex.ChangeFind(theSecond));
 145     for (; aFirstList.More() && aSecondList.More(); aFirstList.Next(), aSecondList.Next()) {
 146       if (aFirstList.Value() < aSecondList.Value()) return true;
 147       if (aFirstList.Value() > aSecondList.Value()) return false;
 148     }
 149     aGeomCompare = !aFirstList.More() && !aSecondList.More();
 150     isFirst = !aFirstList.More();
 151   } else {
 152     isFirst = !theAreaToIndex.IsBound(theFirst);
 153   }
 154   // if faces are identical by curves names (circle splitted by line in seam-point), use parameters
 155   if (aGeomCompare) {
 156     GProp_GProps aGProps;
 157     BRepGProp::SurfaceProperties(theFirst, aGProps);
 158     gp_Pnt aCentre1 = aGProps.CentreOfMass();
 159     BRepGProp::SurfaceProperties(theSecond, aGProps);
 160     gp_Pnt aCentre2 = aGProps.CentreOfMass();
 161     return aCentre1.X() + aCentre1.Y() + aCentre1.Z() < aCentre2.X() + aCentre2.Y() + aCentre2.Z();
 162   }
 163   // if in first list there is no elements left, it is the first
 164   return isFirst;
 165 }
 166
 167 // sorts faces (in theAreas list) to make persistent order: by initial shapes edges
 168 static void sortAreas(TopTools_ListOfShape& theAreas,
 169   const std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >& theInitialShapes)
 170 {
 171   // collect indices of all edges to operate them quickly
 172   NCollection_DataMap<Handle(Geom_Curve), int> aCurveToIndex; // curve -> index in initial shapes
 173   std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >::const_iterator aFeatIt = theInitialShapes.begin();
 174   for (int anIndex = 0; aFeatIt != theInitialShapes.end(); aFeatIt++) {
 175     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(*aFeatIt);
 176     const TopoDS_Edge& anEdge = aShape->impl<TopoDS_Edge>();
 177     if (anEdge.ShapeType() != TopAbs_EDGE)
 178       continue;
 179
 180     double aFirst, aLast;
 181     Handle(Geom_Curve) aCurve = BRep_Tool::Curve(anEdge, aFirst, aLast);
 182     if (aCurve->DynamicType() == STANDARD_TYPE(Geom_TrimmedCurve))
 183       aCurve = Handle(Geom_TrimmedCurve)::DownCast(aCurve)->BasisCurve();
 184     if (!aCurveToIndex.IsBound(aCurve))
 185       aCurveToIndex.Bind(aCurve, anIndex++);
 186   }
 187   // map from area to the most first indices of curves (to compare) in it
 188   NCollection_DataMap<TopoDS_Shape, NCollection_Array1<int> > anAreaToIndex;
 189   // sort areas
 190   TopTools_ListOfShape::Iterator anArea1(theAreas);
 191   for(; anArea1.More(); anArea1.Next()) {
 192     TopTools_ListOfShape::Iterator anArea2 = anArea1;
 193     for(anArea2.Next(); anArea2.More(); anArea2.Next()) {
 194       if (!isFirst(anArea1.Value(), anArea2.Value(), anAreaToIndex, aCurveToIndex)) { // exchange
 195         TopoDS_Shape aTmp = anArea1.Value();
 196         anArea1.ChangeValue() = anArea2.Value();
 197         anArea2.ChangeValue() = aTmp;
 198       }
 199     }
 200   }
 201 }
 202
 203 void GeomAlgoAPI_SketchBuilder::build(
 204     const std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>& theOrigin,
 205     const std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>& theDirX,
 206     const std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>& theNorm,
 207     const std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >& theEdges)
 208 {
 209   myResultFaces.clear();
 210   setDone(false);
 211   if (theEdges.empty())
 212     return;
 213
 214   BRep_Builder aBuilder;
 215   // Planar face, where the sketch was built
 216   gp_Ax3 aPlnAxes(theOrigin->impl<gp_Pnt>(), theNorm->impl<gp_Dir>(), theDirX->impl<gp_Dir>());
 217   Handle(Geom_Surface) aPlane(new Geom_Plane(aPlnAxes));
 218   TopoDS_Face aPlnFace;
 219   aBuilder.MakeFace(aPlnFace, aPlane, Precision::Confusion());
 220
 221   // Use General Fuse algorithm to prepare all subfaces, bounded by given list of edges
 222   BOPAlgo_Builder* aBB = new BOPAlgo_Builder;
 223   aBB->AddArgument(aPlnFace);
 224   // Set fuzzy value for BOP, because PlaneGCS can solve the set of constraints with
 225   // the precision up to 5.e-5 if the sketch contains arcs.
 226   static const double THE_FUZZY_TOL = 5.e-5;
 227   aBB->SetFuzzyValue(THE_FUZZY_TOL);
 228
 229   setImpl(aBB);
 230   setBuilderType(OCCT_BOPAlgo_Builder);
 231
 232   NCollection_List<TopoDS_Shape> anEdges;
 233   NCollection_List<TopoDS_Shape>::Iterator aShapeIt;
 234   std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >::const_iterator aFeatIt = theEdges.begin();
 235   for (; aFeatIt != theEdges.end(); aFeatIt++) {
 236     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aShape(*aFeatIt);
 237     const TopoDS_Edge& anEdge = aShape->impl<TopoDS_Edge>();
 238     if (anEdge.ShapeType() == TopAbs_EDGE)
 239       aBB->AddArgument(anEdge);
 240   }
 241   aBB->Perform();
 242   if (aBB->HasErrors())
 243     return;
 244
 245   TopoDS_Compound aResult;
 246   aBuilder.MakeCompound(aResult);
 247
 248   // Collect faces
 249   TopTools_ListOfShape anAreas = aBB->Modified(aPlnFace);
 250   sortAreas(anAreas, theEdges); // sort faces by the edges in them
 251   TopTools_ListIteratorOfListOfShape anIt(anAreas);
 252   for (; anIt.More(); anIt.Next()) {
 253     TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(anIt.Value());
 254     // avoid infinite faces
 255     BRepTopAdaptor_FClass2d aFClass(aFace, Precision::Confusion());
 256     if (aFClass.PerformInfinitePoint() == TopAbs_IN)
 257       continue;
 258
 259     // rebuild face
 260     TopoDS_Face aNewFace;
 261     aBuilder.MakeFace(aNewFace, aPlane, Precision::Confusion());
 262
 263     // sort inner wires according to the original edges as well as faces
 264     TopTools_ListOfShape aWires;
 265     TopExp_Explorer aWireExp(aFace, TopAbs_WIRE);
 266     for (; aWireExp.More(); aWireExp.Next())
 267       aWires.Append(aWireExp.Current());
 268     if (aWires.Size() > 2) {
 269       TopoDS_Shape anOuterWire = aWires.First();
 270       aWires.RemoveFirst();
 271       sortAreas(aWires, theEdges);
 272       aWires.Prepend(anOuterWire);
 273     }
 274
 275     // iterate on wires
 276     for (TopTools_ListIteratorOfListOfShape aWIt(aWires); aWIt.More(); aWIt.Next()) {
 277       TopoDS_Wire aWire = TopoDS::Wire(aWIt.Value());
 278
 279       // to make faces equal on different platforms, we will find
 280       // a vertex lying on an edge with the lowest index in the list of initial edges
 281       TopoDS_Vertex aStartVertex = findStartVertex(aWire, aFace, theEdges);
 282
 283       TopoDS_Wire aNewWire;
 284       aBuilder.MakeWire(aNewWire);
 285       std::list<TopoDS_Edge> aSkippedEdges;
 286       bool aStartFound = false;
 287
 288       // remove internal edges from faces and make wire start from found vertex
 289       BRepTools_WireExplorer anExp(aWire, aFace);
 290       for (; anExp.More(); anExp.Next()) {
 291         if (anExp.Current().Orientation() == TopAbs_INTERNAL)
 292           continue;
 293         if (!aStartFound) {
 294           const TopoDS_Edge& anEdge = anExp.Current();
 295           TopoDS_Vertex aV1, aV2;
 296           TopExp::Vertices(anEdge, aV1, aV2, Standard_True);
 297           if (aV1.IsSame(aStartVertex) == Standard_True)
 298             aStartFound = true;
 299           else
 300             aSkippedEdges.push_back(anEdge);
 301         }
 302         if (aStartFound)
 303           aBuilder.Add(aNewWire, anExp.Current());
 304       }
 305       // add skipped edges to the end of wire
 306       std::list<TopoDS_Edge>::const_iterator aSkIt = aSkippedEdges.begin();
 307       for (; aSkIt != aSkippedEdges.end(); ++aSkIt)
 308         aBuilder.Add(aNewWire, *aSkIt);
 309
 310       // check the wire is empty
 311       anExp.Init(aNewWire);
 312       if (anExp.More())
 313         aBuilder.Add(aNewFace, aNewWire);
 314     }
 315
 316     // store face
 317     aBuilder.Add(aResult, aNewFace);
 318     std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> aResFace(new GeomAPI_Shape);
 319     aResFace->setImpl(new TopoDS_Face(aNewFace));
 320     myResultFaces.push_back(aResFace);
 321   }
 322
 323   // update results
 324   GeomShapePtr aResShape(new GeomAPI_Shape);
 325   aResShape->setImpl(new TopoDS_Shape(aResult));
 326   setShape(aResShape);
 327   setDone(true);
 328 }
 329
 330 GeomAlgoAPI_SketchBuilder::GeomAlgoAPI_SketchBuilder(
 331   const std::shared_ptr<GeomAPI_Pln>& thePlane,
 332   const std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> >& theEdges)
 333 {
 334   build(thePlane->location(), thePlane->xDirection(), thePlane->direction(), theEdges);
 335 }
 336
 337 GeomAlgoAPI_SketchBuilder::GeomAlgoAPI_SketchBuilder(
 338     const std::shared_ptr<GeomAPI_Pnt>& theOrigin,
 339     const std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>& theDirX,
 340     const std::shared_ptr<GeomAPI_Dir>& theNorm,
 341     const std::shared_ptr<GeomAPI_Shape>& theWire)
 342 {
 343   std::shared_ptr<GeomAPI_PlanarEdges> aWire =
 344     std::dynamic_pointer_cast<GeomAPI_PlanarEdges>(theWire);
 345   if(aWire) {
 346     // Filter wires, return only faces.
 347     build(theOrigin, theDirX, theNorm, aWire->getEdges());
 348   } else { // it may be only one circle
 349     std::shared_ptr<GeomAPI_Edge> anEdge = std::dynamic_pointer_cast<GeomAPI_Edge>(theWire);
 350     if (anEdge) {
 351       std::list<std::shared_ptr<GeomAPI_Shape> > aList;
 352       aList.push_back(anEdge);
 353       build(theOrigin, theDirX, theNorm, aList);
 354     }
 355   }
 356 }