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   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 118
 119   if (hyps.empty())
 120   {
 121     aStatus = HYP_OK; //SMESH_Hypothesis::HYP_MISSING;
 122     return true;  // (PAL13464) can work with no hypothesis, LengthFromEdges is default one
 123   }
 124
 125   aStatus = HYP_MISSING;
 126
 127   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 128   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 129   {
 130     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 131
 132     string hypName = hyp->GetName();
 133
 134     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 135       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 136     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 137       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 138     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 139       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 140     else {
 141       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 142       return false;
 143     }
 144   }
 145
 146   if ( _hypMaxElementArea && _hypLengthFromEdges ) {
 147     aStatus = HYP_CONCURENT;
 148     return false;
 149   }
 150
 151   if ( _hypMaxElementArea || _hypLengthFromEdges )
 152     aStatus = HYP_OK;
 153
 154   return aStatus == HYP_OK;
 155 }
 156
 157 //================================================================================
 158 /*!
 159  * \brief Fill netgen mesh with segments
 160   * \retval SMESH_ComputeErrorPtr - error description
 161  */
 162 //================================================================================
 163
 164 static TError AddSegmentsToMesh(netgen::Mesh&                    ngMesh,
 165                                 OCCGeometry&                     geom,
 166                                 const TSideVector&               wires,
 167                                 SMESH_MesherHelper&              helper,
 168                                 vector< const SMDS_MeshNode* > & nodeVec)
 169 {
 170   // ----------------------------
 171   // Check wires and count nodes
 172   // ----------------------------
 173   int nbNodes = 0;
 174   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 175   {
 176     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 177     if ( wire->MissVertexNode() )
 178       return TError
 179         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Missing nodes on vertices"));
 180
 181     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 182     if ( uvPtVec.size() != wire->NbPoints() )
 183       return TError
 184         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 185                                 SMESH_Comment("Unexpected nb of points on wire ") << iW
 186                                 << ": " << uvPtVec.size()<<" != "<<wire->NbPoints()));
 187     nbNodes += wire->NbSegments();
 188   }
 189   nodeVec.reserve( nbNodes );
 190
 191   // -----------------
 192   // Fill netgen mesh
 193   // -----------------
 194
 195 //   netgen::Box<3> bb = geom.GetBoundingBox();
 196 //   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 197 //   ngMesh.SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), 0.5); // set grading
 198
 199   const int faceID = 1, solidID = 0;
 200   ngMesh.AddFaceDescriptor (FaceDescriptor(faceID, solidID, solidID, 0));
 201
 202   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 203   {
 204     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 205     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 206
 207     int firstPointID = ngMesh.GetNP() + 1;
 208     int edgeID = 1, posID = -2;
 209     for ( int i = 0; i < wire->NbSegments(); ++i ) // loop on segments
 210     {
 211       // Add the first point of a segment
 212       const SMDS_MeshNode * n = uvPtVec[ i ].node;
 213       const int posShapeID = n->GetPosition()->GetShapeId();
 214
 215       // skip nodes on degenerated edges
 216       if ( helper.IsDegenShape( posShapeID ) &&
 217            helper.IsDegenShape( uvPtVec[ i+1 ].node->GetPosition()->GetShapeId() ))
 218         continue;
 219
 220       nodeVec.push_back( n );
 221
 222       MeshPoint mp( Point<3> (n->X(), n->Y(), n->Z()) );
 223       ngMesh.AddPoint ( mp, 1, EDGEPOINT );
 224
 225       // Add the segment
 226       Segment seg;
 227
 228       seg.p1 = ngMesh.GetNP();          // ng node id
 229       seg.p2 = seg.p1 + 1;              // ng node id
 230       seg.edgenr = ngMesh.GetNSeg() + 1;// segment id
 231       seg.si = faceID;                  // = geom.fmap.FindIndex (face);
 232
 233       for ( int iEnd = 0; iEnd < 2; ++iEnd)
 234       {
 235         const UVPtStruct& pnt = uvPtVec[ i + iEnd ];
 236
 237         seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = pnt.param; // param on curve
 238         seg.epgeominfo[ iEnd ].u    = pnt.u;
 239         seg.epgeominfo[ iEnd ].v    = pnt.v;
 240
 241         // find out edge id and node parameter on edge
 242         bool onVertex = ( pnt.node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_VERTEX );
 243         if ( onVertex || posShapeID != posID )
 244         {
 245           // get edge id
 246           double normParam = pnt.normParam;
 247           if ( onVertex )
 248             normParam = 0.5 * ( uvPtVec[ i ].normParam + uvPtVec[ i+1 ].normParam );
 249           const TopoDS_Edge& edge = wire->Edge( wire->EdgeIndex( normParam ));
 250           edgeID = geom.emap.FindIndex( edge );
 251           posID  = posShapeID;
 252           if ( onVertex ) // param on curve is different on each of two edges
 253             seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = helper.GetNodeU( edge, pnt.node );
 254         }
 255         seg.epgeominfo[ iEnd ].edgenr = edgeID; //  = geom.emap.FindIndex(edge);
 256       }
 257
 258       ngMesh.AddSegment (seg);
 259
 260 //       cout << "Segment: " << seg.edgenr << endl
 261 //            << "\tp1: " << seg.p1 << endl
 262 //            << "\tp2: " << seg.p2 << endl
 263 //            << "\tp0 param: " << seg.epgeominfo[ 0 ].dist << endl
 264 //            << "\tp0 uv: " << seg.epgeominfo[ 0 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 0 ].v << endl
 265 //            << "\tp0 edge: " << seg.epgeominfo[ 0 ].edgenr << endl
 266 //            << "\tp1 param: " << seg.epgeominfo[ 1 ].dist << endl
 267 //            << "\tp1 uv: " << seg.epgeominfo[ 1 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 1 ].v << endl
 268 //            << "\tp1 edge: " << seg.epgeominfo[ 1 ].edgenr << endl;
 269     }
 270     Segment& seg = ngMesh.LineSegment( ngMesh.GetNSeg() );
 271     seg.p2 = firstPointID;
 272   }
 273
 274   ngMesh.CalcSurfacesOfNode();
 275
 276   return TError();
 277 }
 278
 279 //=============================================================================
 280 /*!
 281  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 282  */
 283 //=============================================================================
 284
 285 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 286                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 287 {
 288   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute()");
 289
 290   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 291   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 292
 293   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 294   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 295   helper.SetElementsOnShape( true );
 296   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 297
 298   // ------------------------
 299   // get all edges of a face
 300   // ------------------------
 301   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape.Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 302   TError problem;
 303   TSideVector wires = StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem );
 304   if ( problem && !problem->IsOK() )
 305     return error( problem );
 306   int nbWires = wires.size();
 307   if ( nbWires == 0 )
 308     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 309   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 310     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 311                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 312
 313   // -------------------------
 314   // Make input netgen mesh
 315   // -------------------------
 316
 317   Ng_Init();
 318   netgen::Mesh * ngMesh = new netgen::Mesh ();
 319
 320   netgen::OCCGeometry occgeo;
 321   NETGENPlugin_Mesher::PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 322
 323   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 324   problem = AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 325   if ( problem && !problem->IsOK() ) {
 326     delete ngMesh; Ng_Exit();
 327     return error( problem );
 328   }
 329
 330   // --------------------
 331   // compute edge length
 332   // --------------------
 333
 334   double edgeLength = 0;
 335   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea)
 336   {
 337     int nbSegments = 0;
 338     for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 339     {
 340       edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 341       nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 342     }
 343     if ( nbSegments )
 344       edgeLength /= nbSegments;
 345   }
 346   if ( _hypMaxElementArea )
 347   {
 348     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 349     edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 350   }
 351   if ( edgeLength < DBL_MIN )
 352     edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 353
 354   //cout << " edgeLength = " << edgeLength << endl;
 355
 356   netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 357   netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 358   //ngMesh->SetGlobalH ( edgeLength );
 359
 360   // -------------------------
 361   // Generate surface mesh
 362   // -------------------------
 363
 364   char *optstr;
 365   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 366   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 367   int err = 1;
 368
 369   try {
 370 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 371     OCC_CATCH_SIGNALS;
 372 #endif
 373     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 374   }
 375   catch (Standard_Failure& ex) {
 376     string comment = ex.DynamicType()->Name();
 377     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() )) {
 378       comment += ": ";
 379       comment += ex.GetMessageString();
 380     }
 381     error(COMPERR_OCC_EXCEPTION, comment);
 382   }
 383   catch (NgException exc) {
 384     error( SMESH_Comment("NgException: ") << exc.What() );
 385   }
 386   catch (...) {
 387     error(COMPERR_EXCEPTION,"Exception in netgen::OCCGenerateMesh()");
 388   }
 389
 390   // ----------------------------------------------------
 391   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 392   // ----------------------------------------------------
 393
 394   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 395   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 396
 397   int nbInputNodes = nodeVec.size();
 398   nodeVec.resize( nbNodes, 0 );
 399
 400   // add nodes
 401   for ( int i = nbInputNodes + 1; i <= nbNodes; ++i )
 402   {
 403     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point(i);
 404     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint.X(), ngPoint.Y(), ngPoint.Z());
 405     nodeVec[ i-1 ] = node;
 406   }
 407
 408   // create faces
 409   bool reverse = ( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 410   for ( int i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 411   {
 412     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 413     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 414     for (int j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 415     {
 416       int pind = elem.PNum(j);
 417       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec.at(pind-1);
 418       if ( reverse )
 419         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 420       else
 421         nodes[ j-1 ] = node;
 422       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 423       {
 424         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 425         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 426       }
 427     }
 428     SMDS_MeshFace* face = 0;
 429     if ( elem.GetType() == TRIG )
 430       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 431     else
 432       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 433   }
 434
 435   Ng_DeleteMesh((nglib::Ng_Mesh*)ngMesh);
 436   Ng_Exit();
 437
 438   NETGENPlugin_Mesher::RemoveTmpFiles();
 439
 440   return !err;
 441 }