src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx

   1 // Copyright (C) 2005  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   2 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS, L3S, LJLL, MENSI
   3 //
   4 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   5 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6 // License as published by the Free Software Foundation; either
   7 // version 2.1 of the License.
   8 //
   9 // This library is distributed in the hope that it will be useful
  10 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12 // Lesser General Public License for more details.
  13 //
  14 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  16 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  17 //
  18 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  19 //
  20 // File      : NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx
  21 // Author    : Edward AGAPOV (OCC)
  22 // Project   : SALOME
  23
  24
  25 #include "NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.hxx"
  26
  27 #include "NETGENPlugin_Mesher.hxx"
  28
  29 #include "SMDS_MeshElement.hxx"
  30 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  31 #include "SMESHDS_Mesh.hxx"
  32 #include "SMESH_Comment.hxx"
  33 #include "SMESH_Gen.hxx"
  34 #include "SMESH_Mesh.hxx"
  35 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  36 #include "StdMeshers_FaceSide.hxx"
  37 #include "StdMeshers_MaxElementArea.hxx"
  38 #include "StdMeshers_LengthFromEdges.hxx"
  39 #include "StdMeshers_QuadranglePreference.hxx"
  40
  41 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  42 #include <Standard_Failure.hxx>
  43
  44 #include "utilities.h"
  45
  46 #include <list>
  47 #include <vector>
  48
  49 /*
  50   Netgen include files
  51 */
  52 namespace nglib {
  53 #include <nglib.h>
  54 }
  55 #define OCCGEOMETRY
  56 #include <occgeom.hpp>
  57 #include <meshing.hpp>
  58 //#include <meshtype.hpp>
  59 namespace netgen {
  60   extern int OCCGenerateMesh (OCCGeometry&, Mesh*&, int, int, char*);
  61   /*extern*/ MeshingParameters mparam;
  62 }
  63
  64 using namespace std;
  65 using namespace netgen;
  66 using namespace nglib;
  67
  68 //=============================================================================
  69 /*!
  70  *
  71  */
  72 //=============================================================================
  73
  74 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY(int hypId, int studyId,
  75                                                          SMESH_Gen* gen)
  76   : SMESH_2D_Algo(hypId, studyId, gen)
  77 {
  78   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
  79   _name = "NETGEN_2D_ONLY";
  80
  81   _shapeType = (1 << TopAbs_FACE);// 1 bit /shape type
  82
  83   _compatibleHypothesis.push_back("MaxElementArea");
  84   _compatibleHypothesis.push_back("LengthFromEdges");
  85   _compatibleHypothesis.push_back("QuadranglePreference");
  86
  87   _hypMaxElementArea = 0;
  88   _hypLengthFromEdges = 0;
  89   _hypQuadranglePreference = 0;
  90 }
  91
  92 //=============================================================================
  93 /*!
  94  *
  95  */
  96 //=============================================================================
  97
  98 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY()
  99 {
 100   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
 101 }
 102
 103 //=============================================================================
 104 /*!
 105  *
 106  */
 107 //=============================================================================
 108
 109 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CheckHypothesis (SMESH_Mesh&         aMesh,
 110                                                    const TopoDS_Shape& aShape,
 111                                                    Hypothesis_Status&  aStatus)
 112 {
 113   _hypMaxElementArea = 0;
 114   _hypLengthFromEdges = 0;
 115   _hypQuadranglePreference = 0;
 116
 117   aStatus = HYP_MISSING;
 118
 119   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 120
 121   if (hyps.empty()) return false;  // can't work with no hypothesis
 122
 123   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 124   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 125   {
 126     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 127
 128     string hypName = hyp->GetName();
 129
 130     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 131       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 132     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 133       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 134     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 135       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 136     else {
 137       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 138       return false;
 139     }
 140   }
 141
 142   if ( _hypMaxElementArea && _hypLengthFromEdges ) {
 143     aStatus = HYP_CONCURENT;
 144     return false;
 145   }
 146
 147   if ( _hypMaxElementArea || _hypLengthFromEdges )
 148     aStatus = HYP_OK;
 149
 150   return aStatus == HYP_OK;
 151 }
 152
 153 //================================================================================
 154 /*!
 155  * \brief Fill netgen mesh with segments
 156   * \retval SMESH_ComputeErrorPtr - error description
 157  */
 158 //================================================================================
 159
 160 static TError AddSegmentsToMesh(netgen::Mesh&                    ngMesh,
 161                                 OCCGeometry&                     geom,
 162                                 const TSideVector&               wires,
 163                                 SMESH_MesherHelper&              helper,
 164                                 vector< const SMDS_MeshNode* > & nodeVec)
 165 {
 166   // ----------------------------
 167   // Check wires and count nodes
 168   // ----------------------------
 169   int nbNodes = 0;
 170   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 171   {
 172     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 173     if ( wire->MissVertexNode() )
 174       return TError
 175         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Missing nodes on vertices"));
 176
 177     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 178     if ( uvPtVec.size() != wire->NbPoints() )
 179       return TError
 180         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 181                                 SMESH_Comment("Unexpected nb of points on wire ") << iW
 182                                 << ": " << uvPtVec.size()<<" != "<<wire->NbPoints()));
 183     nbNodes += wire->NbSegments();
 184   }
 185   nodeVec.reserve( nbNodes );
 186
 187   // -----------------
 188   // Fill netgen mesh
 189   // -----------------
 190
 191 //   netgen::Box<3> bb = geom.GetBoundingBox();
 192 //   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 193 //   ngMesh.SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), 0.5); // set grading
 194
 195   const int faceID = 1, solidID = 0;
 196   ngMesh.AddFaceDescriptor (FaceDescriptor(faceID, solidID, solidID, 0));
 197
 198   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 199   {
 200     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 201     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 202
 203     int firstPointID = ngMesh.GetNP() + 1;
 204     int edgeID = 1, posID = -2;
 205     for ( int i = 0; i < wire->NbSegments(); ++i ) // loop on segments
 206     {
 207       // Add the first point of a segment
 208       const SMDS_MeshNode * n = uvPtVec[ i ].node;
 209       const int posShapeID = n->GetPosition()->GetShapeId();
 210
 211       // skip nodes on degenerated edges
 212       if ( helper.IsDegenShape( posShapeID ) &&
 213            helper.IsDegenShape( uvPtVec[ i+1 ].node->GetPosition()->GetShapeId() ))
 214         continue;
 215
 216       nodeVec.push_back( n );
 217
 218       MeshPoint mp( Point<3> (n->X(), n->Y(), n->Z()) );
 219       ngMesh.AddPoint ( mp, 1, EDGEPOINT );
 220
 221       // Add the segment
 222       Segment seg;
 223
 224       seg.p1 = ngMesh.GetNP();          // ng node id
 225       seg.p2 = seg.p1 + 1;              // ng node id
 226       seg.edgenr = ngMesh.GetNSeg() + 1;// segment id
 227       seg.si = faceID;                  // = geom.fmap.FindIndex (face);
 228
 229       for ( int iEnd = 0; iEnd < 2; ++iEnd)
 230       {
 231         const UVPtStruct& pnt = uvPtVec[ i + iEnd ];
 232
 233         seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = pnt.param; // param on curve
 234         seg.epgeominfo[ iEnd ].u    = pnt.u;
 235         seg.epgeominfo[ iEnd ].v    = pnt.v;
 236
 237         // find out edge id and node parameter on edge
 238         bool onVertex = ( pnt.node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_VERTEX );
 239         if ( onVertex || posShapeID != posID )
 240         {
 241           // get edge id
 242           double normParam = pnt.normParam;
 243           if ( onVertex )
 244             normParam = 0.5 * ( uvPtVec[ i ].normParam + uvPtVec[ i+1 ].normParam );
 245           const TopoDS_Edge& edge = wire->Edge( wire->EdgeIndex( normParam ));
 246           edgeID = geom.emap.FindIndex( edge );
 247           posID  = posShapeID;
 248           if ( onVertex ) // param on curve is different on each of two edges
 249             seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = helper.GetNodeU( edge, pnt.node );
 250         }
 251         seg.epgeominfo[ iEnd ].edgenr = edgeID; //  = geom.emap.FindIndex(edge);
 252       }
 253
 254       ngMesh.AddSegment (seg);
 255
 256 //       cout << "Segment: " << seg.edgenr << endl
 257 //            << "\tp1: " << seg.p1 << endl
 258 //            << "\tp2: " << seg.p2 << endl
 259 //            << "\tp0 param: " << seg.epgeominfo[ 0 ].dist << endl
 260 //            << "\tp0 uv: " << seg.epgeominfo[ 0 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 0 ].v << endl
 261 //            << "\tp0 edge: " << seg.epgeominfo[ 0 ].edgenr << endl
 262 //            << "\tp1 param: " << seg.epgeominfo[ 1 ].dist << endl
 263 //            << "\tp1 uv: " << seg.epgeominfo[ 1 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 1 ].v << endl
 264 //            << "\tp1 edge: " << seg.epgeominfo[ 1 ].edgenr << endl;
 265     }
 266     Segment& seg = ngMesh.LineSegment( ngMesh.GetNSeg() );
 267     seg.p2 = firstPointID;
 268   }
 269
 270   ngMesh.CalcSurfacesOfNode();
 271
 272   return TError();
 273 }
 274
 275 //=============================================================================
 276 /*!
 277  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 278  */
 279 //=============================================================================
 280
 281 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 282                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 283 {
 284   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute()");
 285
 286   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 287   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 288
 289   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 290   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 291   helper.SetElementsOnShape( true );
 292   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 293
 294   // ------------------------
 295   // get all edges of a face
 296   // ------------------------
 297   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape.Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 298   TError problem;
 299   TSideVector wires = StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem );
 300   if ( problem && !problem->IsOK() )
 301     return error( problem );
 302   int nbWires = wires.size();
 303   if ( nbWires == 0 )
 304     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 305   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 306     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 307                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 308
 309   // -------------------------
 310   // Make input netgen mesh
 311   // -------------------------
 312
 313   Ng_Init();
 314   netgen::Mesh * ngMesh = new netgen::Mesh ();
 315
 316   netgen::OCCGeometry occgeo;
 317   NETGENPlugin_Mesher::PrepareOCCgeometry( occgeo, F );
 318
 319   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 320   problem = AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 321   if ( problem && !problem->IsOK() ) {
 322     delete ngMesh; Ng_Exit();
 323     return error( problem );
 324   }
 325
 326   // --------------------
 327   // compute edge length
 328   // --------------------
 329
 330   double edgeLength = 0;
 331   if (_hypLengthFromEdges)
 332   {
 333     int nbSegments = 0;
 334     for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 335     {
 336       edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 337       nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 338     }
 339     if ( nbSegments )
 340       edgeLength /= nbSegments;
 341   }
 342   if ( _hypMaxElementArea )
 343   {
 344     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 345     edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 346   }
 347   if ( edgeLength < DBL_MIN )
 348     edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 349
 350   //cout << " edgeLength = " << edgeLength << endl;
 351
 352   netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 353   netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 354   //ngMesh->SetGlobalH ( edgeLength );
 355
 356   // -------------------------
 357   // Generate surface mesh
 358   // -------------------------
 359
 360   char *optstr;
 361   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 362   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 363   int err = 1;
 364
 365   try {
 366 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 367     OCC_CATCH_SIGNALS;
 368 #endif
 369     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 370   }
 371   catch (Standard_Failure& ex) {
 372     string comment = ex.DynamicType()->Name();
 373     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() )) {
 374       comment += ": ";
 375       comment += ex.GetMessageString();
 376     }
 377     error(COMPERR_OCC_EXCEPTION, comment);
 378   }
 379   catch (NgException exc) {
 380     error( SMESH_Comment("NgException: ") << exc.What() );
 381   }
 382   catch (...) {
 383     error(COMPERR_EXCEPTION,"Exception in netgen::OCCGenerateMesh()");
 384   }
 385
 386   // ----------------------------------------------------
 387   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 388   // ----------------------------------------------------
 389
 390   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 391   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 392
 393   int nbInputNodes = nodeVec.size();
 394   nodeVec.resize( nbNodes, 0 );
 395
 396   // add nodes
 397   for ( int i = nbInputNodes + 1; i <= nbNodes; ++i )
 398   {
 399     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point(i);
 400     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint.X(), ngPoint.Y(), ngPoint.Z());
 401     nodeVec[ i-1 ] = node;
 402   }
 403
 404   // create faces
 405   bool reverse = ( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 406   for ( int i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 407   {
 408     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 409     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 410     for (int j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 411     {
 412       int pind = elem.PNum(j);
 413       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec.at(pind-1);
 414       if ( reverse )
 415         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 416       else
 417         nodes[ j-1 ] = node;
 418       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 419       {
 420         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 421         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 422       }
 423     }
 424     SMDS_MeshFace* face = 0;
 425     if ( elem.GetType() == TRIG )
 426       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 427     else
 428       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 429   }
 430
 431   Ng_DeleteMesh((nglib::Ng_Mesh*)ngMesh);
 432   Ng_Exit();
 433
 434   NETGENPlugin_Mesher::RemoveTmpFiles();
 435
 436   return !err;
 437 }