src/SMESH/SMESH_Block.hxx

   1 //  Copyright (C) 2003  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   2 //  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   3 //
   4 //  This library is free software; you can redistribute it and/or
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  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.opencascade.org/SALOME/ or email : webmaster.salome@opencascade.org
  19
  20 // File      : SMESH_Block.hxx
  21 // Created   : Tue Nov 30 12:42:18 2004
  22 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  23
  24
  25 #ifndef SMESH_Block_HeaderFile
  26 #define SMESH_Block_HeaderFile
  27
  28 #include <Geom2d_Curve.hxx>
  29 #include <Geom_Curve.hxx>
  30 #include <Geom_Surface.hxx>
  31 #include <TopExp.hxx>
  32 #include <TopTools_IndexedMapOfOrientedShape.hxx>
  33 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  34 #include <TopoDS_Shell.hxx>
  35 #include <TopoDS_Vertex.hxx>
  36 #include <gp_Pnt.hxx>
  37 #include <gp_Trsf.hxx>
  38 #include <gp_XY.hxx>
  39 #include <gp_XYZ.hxx>
  40 #include <math_FunctionSetWithDerivatives.hxx>
  41 #include <math_Matrix.hxx>
  42 #include <math_Vector.hxx>
  43
  44 #include <ostream>
  45 #include <vector>
  46
  47 class SMDS_MeshVolume;
  48 class SMDS_MeshNode;
  49
  50 // =========================================================
  51 // class calculating coordinates of 3D points by normalized
  52 // parameters inside the block and vice versa
  53 // =========================================================
  54
  55 class SMESH_Block: public math_FunctionSetWithDerivatives
  56 {
  57  public:
  58   enum TShapeID { // ids of the block sub-shapes
  59     ID_NONE = 0,
  60
  61     ID_V000 = 1, ID_V100, ID_V010, ID_V110, ID_V001, ID_V101, ID_V011, ID_V111,
  62
  63     ID_Ex00, ID_Ex10, ID_Ex01, ID_Ex11,
  64     ID_E0y0, ID_E1y0, ID_E0y1, ID_E1y1,
  65     ID_E00z, ID_E10z, ID_E01z, ID_E11z,
  66
  67     ID_Fxy0, ID_Fxy1, ID_Fx0z, ID_Fx1z, ID_F0yz, ID_F1yz,
  68
  69     ID_Shell
  70     };
  71   static inline bool IsVertexID( int theShapeID )
  72   { return ( theShapeID >= ID_V000 && theShapeID <= ID_V111 ); }
  73
  74   static inline bool IsEdgeID( int theShapeID )
  75   { return ( theShapeID >= ID_Ex00 && theShapeID <= ID_E11z ); }
  76
  77   static inline bool IsFaceID( int theShapeID )
  78   { return ( theShapeID >= ID_Fxy0 && theShapeID <= ID_F1yz ); }
  79
  80
  81   SMESH_Block (): myNbIterations(0), mySumDist(0.) {}
  82
  83   bool LoadBlockShapes(const TopoDS_Shell&         theShell,
  84                        const TopoDS_Vertex&        theVertex000,
  85                        const TopoDS_Vertex&        theVertex001,
  86 //                       TopTools_IndexedMapOfShape& theShapeIDMap
  87                        TopTools_IndexedMapOfOrientedShape& theShapeIDMap );
  88   // add sub-shapes of theBlock to theShapeIDMap so that they get
  89   // IDs acoording to enum TShapeID
  90
  91   bool LoadMeshBlock(const SMDS_MeshVolume*        theVolume,
  92                      const int                     theNode000Index,
  93                      const int                     theNode001Index,
  94                      vector<const SMDS_MeshNode*>& theOrderedNodes);
  95   // prepare to work with theVolume and
  96   // return nodes in the order of TShapeID enum
  97
  98   static int GetShapeIDByParams ( const gp_XYZ& theParams );
  99   // define an id of the block sub-shape by point parameters
 100
 101   bool VertexPoint( const int theVertexID, gp_XYZ& thePoint ) const {
 102     if ( !IsVertexID( theVertexID ))           return false;
 103     thePoint = myPnt[ theVertexID - ID_V000 ]; return true;
 104   }
 105   // return vertex coordinates
 106
 107   bool EdgePoint( const int theEdgeID, const gp_XYZ& theParams, gp_XYZ& thePoint ) const {
 108     if ( !IsEdgeID( theEdgeID ))                                 return false;
 109     thePoint = myEdge[ theEdgeID - ID_Ex00 ].Point( theParams ); return true;
 110   }
 111   // return coordinates of a point on edge
 112
 113   bool FacePoint( const int theFaceID, const gp_XYZ& theParams, gp_XYZ& thePoint ) const {
 114     if ( !IsFaceID ( theFaceID ))                                return false;
 115     thePoint = myFace[ theFaceID - ID_Fxy0 ].Point( theParams ); return true;
 116   }
 117   // return coordinates of a point on face
 118
 119   bool ShellPoint( const gp_XYZ& theParams, gp_XYZ& thePoint ) const;
 120   // return coordinates of a point in shell
 121
 122   bool ComputeParameters (const gp_Pnt& thePoint,
 123                           gp_XYZ&       theParams,
 124                           const int     theShapeID = ID_Shell);
 125   // compute point parameters in the block.
 126   // Note: for edges, it is better to use EdgeParameters()
 127
 128   bool VertexParameters(const int theVertexID, gp_XYZ& theParams);
 129   // return parameters of a vertex given by TShapeID
 130
 131   bool EdgeParameters(const int theEdgeID, const double theU, gp_XYZ& theParams);
 132   // return parameters of a point given by theU on edge
 133
 134   static void GetFaceEdgesIDs (const int faceID, vector< int >& edgeVec );
 135   // return edges IDs of a face in the order u0, u1, 0v, 1v
 136
 137   static void GetEdgeVertexIDs (const int edgeID, vector< int >& vertexVec );
 138   // return vertex IDs of an edge
 139
 140   static int GetCoordIndOnEdge (const int theEdgeID)
 141   { return (theEdgeID < ID_E0y0) ? 1 : (theEdgeID < ID_E00z) ? 2 : 3; }
 142   // return an index of a coordinate which varies along the edge
 143
 144   static double* GetShapeCoef (const int theShapeID);
 145   // for theShapeID( TShapeID ), returns 3 coefficients used
 146   // to compute an addition of an on-theShape point to coordinates
 147   // of an in-shell point. If an in-shell point has parameters (Px,Py,Pz),
 148   // then the addition of a point P is computed as P*kx*ky*kz and ki is
 149   // defined by the returned coef like this:
 150   // ki = (coef[i] == 0) ? 1 : (coef[i] < 0) ? 1 - Pi : Pi
 151
 152   static bool IsForwardEdge (const TopoDS_Edge &         theEdge,
 153                              //TopTools_IndexedMapOfShape& theShapeIDMap
 154                              TopTools_IndexedMapOfOrientedShape& theShapeIDMap) {
 155     int v1ID = theShapeIDMap.FindIndex( TopExp::FirstVertex( theEdge ).Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 156     int v2ID = theShapeIDMap.FindIndex( TopExp::LastVertex( theEdge ).Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 157     return ( v1ID < v2ID );
 158   }
 159   // Return true if an in-block parameter increases along theEdge curve
 160
 161   static void Swap(double& a, double& b) { double tmp = a; a = b; b = tmp; }
 162
 163   // methods of math_FunctionSetWithDerivatives
 164   Standard_Integer NbVariables() const;
 165   Standard_Integer NbEquations() const;
 166   Standard_Boolean Value(const math_Vector& X,math_Vector& F) ;
 167   Standard_Boolean Derivatives(const math_Vector& X,math_Matrix& D) ;
 168   Standard_Boolean Values(const math_Vector& X,math_Vector& F,math_Matrix& D) ;
 169   Standard_Integer GetStateNumber ();
 170
 171   static ostream& DumpShapeID (const int theBlockShapeID, ostream& stream);
 172   // DEBUG: dump an id of a block sub-shape
 173
 174  private:
 175
 176   struct TEdge {
 177     int                myCoordInd;
 178     double             myFirst;
 179     double             myLast;
 180     Handle(Geom_Curve) myC3d;
 181     gp_Trsf            myTrsf;
 182     double GetU( const gp_XYZ& theParams ) const;
 183     gp_XYZ Point( const gp_XYZ& theParams ) const;
 184     // if mesh volume
 185     gp_XYZ             myNodes[2];
 186   };
 187
 188   struct TFace {
 189     // 4 edges in the order u0, u1, 0v, 1v
 190     int                  myCoordInd[ 4 ];
 191     double               myFirst   [ 4 ];
 192     double               myLast    [ 4 ];
 193     Handle(Geom2d_Curve) myC2d     [ 4 ];
 194     // 4 corner points in the order 00, 10, 11, 01
 195     gp_XY                myCorner  [ 4 ];
 196     // surface
 197     Handle(Geom_Surface) myS;
 198     gp_Trsf              myTrsf;
 199     gp_XY  GetUV( const gp_XYZ& theParams ) const;
 200     gp_XYZ Point( const gp_XYZ& theParams ) const;
 201     int GetUInd() const { return myCoordInd[ 0 ]; }
 202     int GetVInd() const { return myCoordInd[ 2 ]; }
 203     void GetCoefs( int i, const gp_XYZ& theParams, double& eCoef, double& vCoef ) const;
 204     // if mesh volume
 205     gp_XYZ               myNodes[4];
 206   };
 207
 208   TopoDS_Shell myShell;
 209   // geometry in the order as in TShapeID:
 210   // 8 vertices
 211   gp_XYZ myPnt[ 8 ];
 212   // 12 edges
 213   TEdge  myEdge[ 12 ];
 214   // 6 faces
 215   TFace  myFace[ 6 ];
 216
 217   // for param computation
 218
 219   int      myFaceIndex;
 220   double   myFaceParam;
 221   int      myNbIterations;
 222   double   mySumDist;
 223
 224   gp_XYZ   myPoint; // the given point
 225   gp_XYZ   myParam; // the best parameters guess
 226   double   myValues[ 4 ]; // values computed at myParam
 227
 228   typedef pair<gp_XYZ,gp_XYZ> TxyzPair;
 229   TxyzPair my3x3x3GridNodes[ 27 ];
 230   bool     myGridComputed;
 231 };
 232
 233
 234 #endif