src/StdMeshers/StdMeshers_Prism_3D.hxx

   1 //  SMESH SMESH : implementaion of SMESH idl descriptions
   2 //
   3 //  Copyright (C) 2003  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 //  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
   6 //  This library is free software; you can redistribute it and/or
   7 //  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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   9 //  version 2.1 of the License.
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  11 //  This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 //  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 //  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  15 //
  16 //  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17 //  License along with this library; if not, write to the Free Software
  18 //  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  19 //
  20 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  21 //
  22 //
  23 //
  24 //  File   : StdMeshers_Prism_3D.hxx
  25 //  Module : SMESH
  26
  27 #ifndef _SMESH_Prism_3D_HXX_
  28 #define _SMESH_Prism_3D_HXX_
  29
  30 #include "SMESH_StdMeshers.hxx"
  31
  32 #include "SMESH_3D_Algo.hxx"
  33 #include "SMDS_TypeOfPosition.hxx"
  34 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  35 #include "SMESH_Block.hxx"
  36 #include "SMESH_Mesh.hxx"
  37 #include "SMESHDS_Mesh.hxx"
  38 #include "SMESH_subMesh.hxx"
  39 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  40
  41 #include <vector>
  42
  43 #include <Adaptor3d_Curve.hxx>
  44 #include <Adaptor3d_Surface.hxx>
  45 #include <Adaptor2d_Curve2d.hxx>
  46 #include <BRepAdaptor_Surface.hxx>
  47 #include <TopTools_IndexedMapOfOrientedShape.hxx>
  48 #include <gp_XYZ.hxx>
  49
  50
  51 class SMESHDS_SubMesh;
  52 class TopoDS_Edge;
  53 class TopoDS_Faces;
  54 struct TNode;
  55
  56 //typedef std::map<const SMDS_MeshNode*, const SMDS_MeshNode*> TNodeNodeMap;
  57 typedef std::vector<const SMDS_MeshNode* > TNodeColumn;
  58
  59 // map of bottom nodes to the column of nodes above them
  60 // (the column includes the bottom nodes)
  61 typedef std::map< TNode, TNodeColumn > TNode2ColumnMap;
  62 typedef std::map< double, TNodeColumn > TParam2ColumnMap;
  63 typedef std::map< double, TNodeColumn >::const_iterator TParam2ColumnIt;
  64
  65 typedef TopTools_IndexedMapOfOrientedShape TBlockShapes;
  66
  67 // ===============================================
  68 /*!
  69  * \brief Structure containing node relative data
  70  */
  71 // ===============================================
  72
  73 struct TNode
  74 {
  75   const SMDS_MeshNode* myNode;
  76   gp_XYZ               myParams;
  77
  78   gp_XYZ GetCoords() const { return gp_XYZ( myNode->X(), myNode->Y(), myNode->Z() ); }
  79   gp_XYZ GetParams() const { return myParams; }
  80   gp_XYZ& ChangeParams() { return myParams; }
  81   SMDS_TypeOfPosition GetPositionType() const
  82   { return myNode ? myNode->GetPosition()->GetTypeOfPosition() : SMDS_TOP_UNSPEC; }
  83
  84   TNode(const SMDS_MeshNode* node = 0): myNode(node) {}
  85   bool operator < (const TNode& other) const { return myNode < other.myNode; }
  86 };
  87
  88 // ===============================================================
  89 /*!
  90  * \brief Tool analyzing and giving access to a prism geometry
  91  *  treating it like a block, i.e. the four side faces are
  92  *  emulated by division/uniting of missing/excess faces.
  93  *  It also manage associations between block subshapes and a mesh.
  94  */
  95 // ===============================================================
  96
  97 class STDMESHERS_EXPORT StdMeshers_PrismAsBlock: public SMESH_Block
  98 {
  99 public:
 100   /*!
 101    * \brief Constructor. Initialization is needed
 102    */
 103   StdMeshers_PrismAsBlock();
 104
 105   ~StdMeshers_PrismAsBlock();
 106
 107   /*!
 108    * \brief Initialization.
 109     * \param helper - helper loaded with mesh and 3D shape
 110     * \param shape3D - a closed shell or solid
 111     * \retval bool - false if a mesh or a shape are KO
 112     *
 113     * Analyse shape geometry and mesh.
 114     * If there are triangles on one of faces, it becomes 'bottom'
 115    */
 116   bool Init(SMESH_MesherHelper* helper, const TopoDS_Shape& shape3D);
 117
 118   /*!
 119    * \brief Return number of nodes on every vertical edge
 120     * \retval int - number of nodes including end nodes
 121    */
 122   int VerticalSize() const { return myParam2ColumnMaps[0].begin()->second.size(); }
 123
 124   bool HasNotQuadElemOnTop() const { return myNotQuadOnTop; }
 125
 126   /*!
 127    * \brief Return pointer to column of nodes
 128     * \param node - bottom node from which the returned column goes up
 129     * \retval const TNodeColumn* - the found column
 130    */
 131   const TNodeColumn* GetNodeColumn(const SMDS_MeshNode* node) const;
 132
 133   /*!
 134    * \brief Return TParam2ColumnMap for a base edge
 135     * \param baseEdgeID - base edge SMESHDS Index
 136     * \param isReverse - columns in-block orientation
 137     * \retval const TParam2ColumnMap& - map
 138    */
 139   const TParam2ColumnMap& GetParam2ColumnMap(const int baseEdgeID,
 140                                              bool &    isReverse)
 141   {
 142     std::pair< TParam2ColumnMap*, bool > & col_frw =
 143       myShapeIndex2ColumnMap[ baseEdgeID ];
 144     isReverse = !col_frw.second;
 145     return * col_frw.first;
 146   }
 147
 148   /*!
 149    * \brief Return pointer to mesh
 150     * \retval SMESH_Mesh - mesh
 151    */
 152   SMESH_Mesh* Mesh() const { return myHelper->GetMesh(); }
 153
 154   /*!
 155    * \brief Return pointer to mesh DS
 156     * \retval SMESHDS_Mesh - mesh DS
 157    */
 158   SMESHDS_Mesh* MeshDS() const { return Mesh()->GetMeshDS(); }
 159
 160   /*!
 161    * \brief Return submesh of a shape
 162     * \param shapeID - shape given by in-block index
 163     * \retval SMESH_subMesh* - found submesh
 164    */
 165   SMESH_subMesh* SubMesh(const int shapeID) const
 166   { return Mesh()->GetSubMesh( Shape( shapeID )); }
 167
 168   /*!
 169    * \brief Return submesh DS of a shape
 170     * \param shapeID - shape given by in-block index
 171     * \retval SMESHDS_SubMesh* - found submesh DS
 172    */
 173   SMESHDS_SubMesh* SubMeshDS(const int shapeID) const
 174   { return SubMesh(shapeID)->GetSubMeshDS(); }
 175
 176   /*!
 177    * \brief Return a in-block shape
 178     * \param shapeID - shape given by in-block index
 179     * \retval SMESHDS_SubMesh* - found submesh
 180    */
 181   const TopoDS_Shape& Shape(const int shapeID) const
 182   { return myShapeIDMap( shapeID ); }
 183
 184   /*!
 185    * \brief Return in-block ID of a shape
 186     * \param shape - block subshape
 187     * \retval int - ID or zero if the shape has no ID
 188    */
 189   int ShapeID(const TopoDS_Shape& shape) const
 190   { return myShapeIDMap.FindIndex( shape ); }
 191
 192   /*!
 193    * \brief Check curve orientation of a bootom edge
 194    *  \param meshDS - mesh DS
 195    *  \param columnsMap - node columns map of side face
 196    *  \param bottomEdge - the bootom edge
 197    *  \param sideFaceID - side face in-block ID
 198    *  \retval bool - true if orienation coinside with in-block froward orienation
 199    */
 200   static bool IsForwardEdge(SMESHDS_Mesh*           meshDS,
 201                             const TParam2ColumnMap& columnsMap,
 202                             const TopoDS_Edge &     bottomEdge,
 203                             const int               sideFaceID);
 204   /*!
 205    * \brief Find wall faces by bottom edges
 206     * \param mesh - the mesh
 207     * \param mainShape - the prism
 208     * \param bottomFace - the bottom face
 209     * \param bottomEdges - edges bounding the bottom face
 210     * \param wallFaces - faces list to fill in
 211    */
 212   static bool GetWallFaces( SMESH_Mesh*                     mesh,
 213                             const TopoDS_Shape &            mainShape,
 214                             const TopoDS_Shape &            bottomFace,
 215                             const std::list< TopoDS_Edge >& bottomEdges,
 216                             std::list< TopoDS_Face >&       wallFaces);
 217
 218 private:
 219
 220   // --------------------------------------------------------------------
 221   /*!
 222    * \brief Class representing a part of a geom face or
 223    * a union of seleral faces. Or just an ordinary geom face
 224    *
 225    * It's parametrization is within [0,1] range.
 226    * It redefines Adaptor3d_Surface::Value(U,V) where U and V are within [0,1]
 227    */
 228   // --------------------------------------------------------------------
 229   class TSideFace: public Adaptor3d_Surface
 230   {
 231     int                             myID; //!< in-block ID
 232     // map used to find out real UV by it's normalized UV
 233     TParam2ColumnMap*               myParamToColumnMap;
 234     BRepAdaptor_Surface             mySurface;
 235     TopoDS_Edge                     myBaseEdge;
 236     // first and last normalized params and orientaion for each component or it-self
 237     vector< pair< double, double> > myParams;
 238     bool                            myIsForward;
 239     vector< TSideFace* >            myComponents;
 240     SMESH_MesherHelper *            myHelper;
 241   public:
 242     TSideFace( SMESH_MesherHelper* helper,
 243                const int           faceID,
 244                const TopoDS_Face&  face,
 245                const TopoDS_Edge&  baseEdge,
 246                TParam2ColumnMap*   columnsMap,
 247                const double        first = 0.0,
 248                const double        last = 1.0);
 249     TSideFace( const std::vector< TSideFace* >&             components,
 250                const std::vector< pair< double, double> > & params);
 251     TSideFace( const TSideFace& other );
 252     ~TSideFace();
 253     bool IsComplex() const
 254     { return ( NbComponents() > 0 || myParams[0].first != 0. || myParams[0].second != 1. ); }
 255     int FaceID() const { return myID; }
 256     TParam2ColumnMap* GetColumns() const { return myParamToColumnMap; }
 257     gp_XY GetNodeUV(const TopoDS_Face& F, const SMDS_MeshNode* n) const
 258     { return myHelper->GetNodeUV( F, n ); }
 259     const TopoDS_Edge & BaseEdge() const { return myBaseEdge; }
 260     int ColumnHeight() const {
 261       if ( NbComponents() ) return GetComponent(0)->GetColumns()->begin()->second.size();
 262       else                  return GetColumns()->begin()->second.size(); }
 263     double GetColumns(const double U, TParam2ColumnIt & col1, TParam2ColumnIt& col2 ) const;
 264     int NbComponents() const { return myComponents.size(); }
 265     TSideFace* GetComponent(const int i) const { return myComponents.at( i ); }
 266     void SetComponent(const int i, TSideFace* c)
 267     { if ( myComponents[i] ) delete myComponents[i]; myComponents[i]=c; }
 268     TSideFace* GetComponent(const double U, double& localU) const;
 269     bool IsForward() const { return myIsForward; }
 270     // boundary geometry for a face
 271     Adaptor3d_Surface* Surface() const { return new TSideFace( *this ); }
 272     bool GetPCurves(Adaptor2d_Curve2d* pcurv[4]) const;
 273     Adaptor2d_Curve2d* HorizPCurve(const bool isTop, const TopoDS_Face& horFace) const;
 274     Adaptor3d_Curve* HorizCurve(const bool isTop) const;
 275     Adaptor3d_Curve* VertiCurve(const bool isMax) const;
 276     TopoDS_Edge GetEdge( const int edge ) const;
 277     int InsertSubShapes( TBlockShapes& shapeMap ) const;
 278     // redefine Adaptor methods
 279     gp_Pnt Value(const Standard_Real U,const Standard_Real V) const;
 280   };
 281
 282   // --------------------------------------------------------------------
 283   /*!
 284    * \brief Class emulating geometry of a vertical edge
 285    */
 286   // --------------------------------------------------------------------
 287   class STDMESHERS_EXPORT TVerticalEdgeAdaptor: public Adaptor3d_Curve
 288   {
 289     const TNodeColumn* myNodeColumn;
 290   public:
 291     TVerticalEdgeAdaptor( const TParam2ColumnMap* columnsMap, const double parameter );
 292     gp_Pnt Value(const Standard_Real U) const;
 293     Standard_Real FirstParameter() const { return 0; }
 294     Standard_Real LastParameter() const { return 1; }
 295   };
 296
 297   // --------------------------------------------------------------------
 298   /*!
 299    * \brief Class emulating geometry of a hirizontal edge
 300    */
 301   // --------------------------------------------------------------------
 302   class STDMESHERS_EXPORT THorizontalEdgeAdaptor: public Adaptor3d_Curve
 303   {
 304     const TSideFace* mySide;
 305     double           myV;
 306   public:
 307     THorizontalEdgeAdaptor( const TSideFace* sideFace, const bool isTop)
 308       :mySide(sideFace), myV( isTop ? 1.0 : 0.0 ) {}
 309     gp_Pnt Value(const Standard_Real U) const;
 310     Standard_Real FirstParameter() const { return 0; }
 311     Standard_Real LastParameter() const { return 1; }
 312   };
 313
 314   // --------------------------------------------------------------------
 315   /*!
 316    * \brief Class emulating pcurve on a hirizontal face
 317    */
 318   // --------------------------------------------------------------------
 319   class STDMESHERS_EXPORT TPCurveOnHorFaceAdaptor: public Adaptor2d_Curve2d
 320   {
 321     const TSideFace*  mySide;
 322     int               myZ;
 323     TopoDS_Face       myFace;
 324   public:
 325     TPCurveOnHorFaceAdaptor( const TSideFace*   sideFace,
 326                              const bool         isTop,
 327                              const TopoDS_Face& horFace)
 328       : mySide(sideFace), myFace(horFace), myZ(isTop ? mySide->ColumnHeight() - 1 : 0 ) {}
 329     gp_Pnt2d Value(const Standard_Real U) const;
 330     Standard_Real FirstParameter() const { return 0; }
 331     Standard_Real LastParameter() const { return 1; }
 332   };
 333   // --------------------------------------------------------------------
 334
 335   bool myNotQuadOnTop;
 336   SMESH_MesherHelper* myHelper;
 337   TBlockShapes myShapeIDMap;
 338
 339   // container of 4 side faces
 340   TSideFace*                 mySide;
 341   // node columns for each base edge
 342   vector< TParam2ColumnMap > myParam2ColumnMaps;
 343   // to find a column for a node by edge SMESHDS Index
 344   map< int, pair< TParam2ColumnMap*, bool > > myShapeIndex2ColumnMap;
 345
 346
 347   //vector< SMESH_subMesh* >           mySubMeshesVec; // submesh by in-block id
 348 };
 349
 350 // =============================================
 351 /*!
 352  * \brief Algo building prisms on a prism shape
 353  */
 354 // =============================================
 355
 356 class STDMESHERS_EXPORT StdMeshers_Prism_3D: public SMESH_3D_Algo
 357 {
 358 public:
 359   StdMeshers_Prism_3D(int hypId, int studyId, SMESH_Gen* gen);
 360   virtual ~StdMeshers_Prism_3D();
 361
 362   virtual bool CheckHypothesis(SMESH_Mesh&                          aMesh,
 363                                const TopoDS_Shape&                  aShape,
 364                                SMESH_Hypothesis::Hypothesis_Status& aStatus);
 365
 366   virtual bool Compute(SMESH_Mesh& aMesh, const TopoDS_Shape& aShape);
 367
 368   /*!
 369    * \brief Enable removal of quadrangles from the bottom face and
 370    * triangles creation there by projection from the top
 371    * (sole face meshed with triangles is considered to be a bottom one).
 372    * If there are two faces with triangles, triangles must
 373    * be of the same topology, else the algo fails.
 374    * The method must be called before Compute()
 375    */
 376   void ProjectTriangles() { myProjectTriangles = true; }
 377
 378   /*!
 379    * \brief Create prisms
 380     * \param nodeColumns - columns of nodes generated from nodes of a mesh face
 381     * \param helper - helper initialized by mesh and shape to add prisms to
 382    */
 383   static void AddPrisms( vector<const TNodeColumn*> & nodeColumns,
 384                          SMESH_MesherHelper*          helper);
 385
 386 private:
 387
 388   /*!
 389    * \brief Find correspondence between bottom and top nodes.
 390    *  If elements on the bottom and top faces are topologically different,
 391    *  and projection is possible and allowed, perform the projection
 392     * \retval bool - is a success or not
 393    */
 394   bool assocOrProjBottom2Top();
 395
 396   /*!
 397    * \brief Remove quadrangles from the top face and
 398    * create triangles there by projection from the bottom
 399     * \retval bool - a success or not
 400    */
 401   bool projectBottomToTop();
 402
 403   /*!
 404    * \brief Set projection coordinates of a node to a face and it's subshapes
 405     * \param faceID - the face given by in-block ID
 406     * \param params - node normalized parameters
 407     * \retval bool - is a success
 408    */
 409   bool setFaceAndEdgesXYZ( const int faceID, const gp_XYZ& params, int z );
 410
 411 private:
 412
 413   bool myProjectTriangles;
 414
 415   StdMeshers_PrismAsBlock myBlock;
 416   SMESH_MesherHelper*     myHelper;
 417
 418   vector<gp_XYZ>            myShapeXYZ; // point on each sub-shape
 419
 420   // map of bottom nodes to the column of nodes above them
 421   // (the column includes the bottom node)
 422   typedef std::map< TNode, TNodeColumn > TNode2ColumnMap;
 423   TNode2ColumnMap  myBotToColumnMap;
 424 };
 425
 426 #endif