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IPAL52781: Orientation of a wall face created by revolution is wrong
[modules/smesh.git] / src / SMESH / SMESH_MesherHelper.hxx
index cf515dfba0566992d3684e5c80759bcdbf893238..9e8d82958744f6c1d7be562d407f50c0c6ef2eb7 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-// Copyright (C) 2007-2012  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
+// Copyright (C) 2007-2015  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
 //
 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
@@ -6,7 +6,7 @@
 // This library is free software; you can redistribute it and/or
 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 // License as published by the Free Software Foundation; either
-// version 2.1 of the License.
+// version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 //
 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
@@ -34,6 +34,7 @@
 #include <SMDS_QuadraticEdge.hxx>
 
 #include <Geom_Surface.hxx>
+#include <ShapeAnalysis_Surface.hxx>
 #include <TopoDS_Face.hxx>
 #include <TopoDS_Shape.hxx>
 #include <gp_Pnt2d.hxx>
@@ -72,7 +73,7 @@ typedef gp_XY (*xyFunPtr)(const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2);
 
 class SMESH_EXPORT SMESH_MesherHelper
 {
-public:
+ public:
   // ---------- PUBLIC UTILITIES ----------
   
   /*!
@@ -97,7 +98,7 @@ public:
    * The key of the map is a normalized parameter of each
    * base node on theBaseSide. Edges in theBaseSide must be sequenced.
    * This method works in supposition that nodes on the face
-   * forms a rectangular grid and elements can be quardrangles or triangles
+   * forms a structured grid and elements can be quardrangles or triangles
    */
   static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap &            theParam2ColumnMap,
                               const TopoDS_Face&            theFace,
@@ -117,6 +118,11 @@ public:
    */
   static bool IsStructured( SMESH_subMesh* faceSM );
 
+  /*!
+   * \brief Return true if 2D mesh on FACE is distored
+   */
+  static bool IsDistorted2D( SMESH_subMesh* faceSM, bool checkUV=false );
+
   /*!
    * \brief Returns true if given node is medium
     * \param n - node to check
@@ -130,6 +136,7 @@ public:
    * \param node - the node
    * \param meshDS - mesh DS
    * \retval TopoDS_Shape - found support shape
+   * \sa SMESH_Algo::VertexNode( const TopoDS_Vertex&, SMESHDS_Mesh* )
    */
   static TopoDS_Shape GetSubShapeByNode(const SMDS_MeshNode* node,
                                         const SMESHDS_Mesh*  meshDS);
@@ -140,12 +147,41 @@ public:
     * \param nbNodes - total nb of nodes
     * \retval int - valid node index
    */
-  static int WrapIndex(const int ind, const int nbNodes) {
-    if ( ind < 0 ) return nbNodes + ind % nbNodes;
-    if ( ind >= nbNodes ) return ind % nbNodes;
-    return ind;
+  static inline int WrapIndex(int ind, const int nbNodes) {
+    return (( ind %= nbNodes ) < 0 ) ? ind + nbNodes : ind;
   }
 
+  /*!
+   * \brief Return UV of a point inside a quadrilateral FACE by it's
+   *        normalized parameters within a unit quadrangle and the
+   *        corresponding projections on sub-shapes of the real-world FACE.
+   *        The used calculation method is called Trans-Finite Interpolation (TFI).
+   *  \param x,y - normalized parameters that should be in range [0,1]
+   *  \param a0,a1,a2,a3 - UV of VERTEXes of the FACE == projections on VERTEXes
+   *  \param p0,p1,p2,p3 - UV of the point projections on EDGEs of the FACE
+   *  \return gp_XY - UV of the point on the FACE
+   *
+   *  Y ^              Order of those UV in the FACE is as follows.
+   *    |
+   *   a3   p2    a2
+   *    o---x-----o
+   *    |   :     |
+   *    |   :UV   |
+   * p3 x...O.....x p1
+   *    |   :     |
+   *    o---x-----o    ----> X
+   *   a0   p0    a1
+   */
+  inline static gp_XY calcTFI(double x, double y,
+                              const gp_XY& a0,const gp_XY& a1,const gp_XY& a2,const gp_XY& a3,
+                              const gp_XY& p0,const gp_XY& p1,const gp_XY& p2,const gp_XY& p3);
+
+  /*!
+   * \brief Same as "gp_XY calcTFI(...)" but in 3D
+   */
+  inline static gp_XYZ calcTFI(double x, double y,
+                               const gp_XYZ& a0,const gp_XYZ& a1,const gp_XYZ& a2,const gp_XYZ& a3,
+                               const gp_XYZ& p0,const gp_XYZ& p1,const gp_XYZ& p2,const gp_XYZ& p3);
   /*!
    * \brief Count nb of sub-shapes
     * \param shape - the shape
@@ -186,8 +222,14 @@ public:
 
   static bool IsSubShape( const TopoDS_Shape& shape, SMESH_Mesh* aMesh );
 
+  static bool IsBlock( const TopoDS_Shape& shape );
+
   static double MaxTolerance( const TopoDS_Shape& shape );
 
+  static double GetAngle( const TopoDS_Edge & E1, const TopoDS_Edge & E2,
+                          const TopoDS_Face & F,  const TopoDS_Vertex & V,
+                          gp_Vec* faceNormal=0);
+
   static bool IsClosedEdge( const TopoDS_Edge& anEdge );
 
   static TopoDS_Vertex IthVertex( const bool is2nd, TopoDS_Edge anEdge, const bool CumOri=true );
@@ -195,6 +237,10 @@ public:
   static TopAbs_ShapeEnum GetGroupType(const TopoDS_Shape& group,
                                        const bool          avoidCompound=false);
 
+  static TopoDS_Shape GetShapeOfHypothesis( const SMESHDS_Hypothesis * hyp,
+                                            const TopoDS_Shape&        shape,
+                                            SMESH_Mesh*                mesh);
+
 
 public:
   // ---------- PUBLIC INSTANCE METHODS ----------
@@ -202,7 +248,9 @@ public:
   // constructor
   SMESH_MesherHelper(SMESH_Mesh& theMesh);
 
-  SMESH_Mesh* GetMesh() const { return myMesh; }
+  SMESH_Gen*    GetGen() const { return GetMesh()->GetGen(); }
+    
+  SMESH_Mesh*   GetMesh() const { return myMesh; }
     
   SMESHDS_Mesh* GetMeshDS() const { return GetMesh()->GetMeshDS(); }
     
@@ -211,11 +259,19 @@ public:
    * quadratic elements will be created. Also fill myTLinkNodeMap
    */
   bool IsQuadraticSubMesh(const TopoDS_Shape& theShape);
+
   /*!
    * \brief Set order of elements to create without calling IsQuadraticSubMesh()
    */
   void SetIsQuadratic(const bool theBuildQuadratic)
   { myCreateQuadratic = theBuildQuadratic; }
+
+  /*!
+   * \brief Set myCreateBiQuadratic flag
+   */
+  void SetIsBiQuadratic(const bool theBuildBiQuadratic)
+  { myCreateBiQuadratic = theBuildBiQuadratic; }
+  
   /*!
    * \brief Return myCreateQuadratic flag
    */
@@ -226,6 +282,11 @@ public:
    */
   bool IsReversedSubMesh (const TopoDS_Face& theFace);
 
+  /*!
+   * \brief Return myCreateBiQuadratic flag
+   */
+  bool GetIsBiQuadratic() const { return myCreateBiQuadratic; }
+
   /*!
    * \brief Move medium nodes of faces and volumes to fix distorted elements
    * \param error - container of fixed distorted elements
@@ -257,7 +318,7 @@ public:
   const TopoDS_Shape& GetSubShape() const  { return myShape; }
 
   /*!
-   * Creates a node
+   * Creates a node (!Note ID before u=0.,v0.)
    */
   SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z, int ID = 0, double u=0., double v=0.);
   /*!
@@ -276,7 +337,7 @@ public:
                          const int id=0, 
                          const bool force3d = false);
   /*!
-   * Creates quadratic or linear quadrangle
+   * Creates bi-quadratic, quadratic or linear quadrangle
    */
   SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode* n1,
                          const SMDS_MeshNode* n2,
@@ -284,7 +345,6 @@ public:
                          const SMDS_MeshNode* n4,
                          const int id = 0,
                          const bool force3d = false);
-
   /*!
    * Creates polygon, with additional nodes in quadratic mesh
    */
@@ -322,7 +382,7 @@ public:
                              const int id = 0, 
                              const bool force3d = true);
   /*!
-   * Creates quadratic or linear hexahedron
+   * Creates bi-quadratic, quadratic or linear hexahedron
    */
   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
                              const SMDS_MeshNode* n2,
@@ -374,7 +434,7 @@ public:
   double GetNodeU(const TopoDS_Edge&   theEdge,
                   const SMDS_MeshNode* theNode,
                   const SMDS_MeshNode* inEdgeNode=0,
-                  bool*                check=0);
+                  bool*                check=0) const;
   /*!
    * \brief Return node UV on face
    *  \param inFaceNode - a node of element being created located inside a face
@@ -414,12 +474,22 @@ public:
   static gp_XY GetMiddleUV(const Handle(Geom_Surface)& surface,
                            const gp_XY&                uv1,
                            const gp_XY&                uv2);
+  /*!
+   * \brief Return UV for the central node of a biquadratic triangle
+   */
+  static gp_XY GetCenterUV(const gp_XY& uv1,
+                           const gp_XY& uv2, 
+                           const gp_XY& uv3, 
+                           const gp_XY& uv12,
+                           const gp_XY& uv23,
+                           const gp_XY& uv31,
+                           bool *       isBadTria=0);
   /*!
    * \brief Define a pointer to wrapper over a function of gp_XY class,
-   *       suitable to pass as xyFunPtr to applyIn2D().
+   *       suitable to pass as xyFunPtr to ApplyIn2D().
    *       For exaple gp_XY_FunPtr(Added) defines pointer gp_XY_Added to function
    *       calling gp_XY::Added(gp_XY), which is to be used like following
-   *       applyIn2D(surf, uv1, uv2, gp_XY_Added)
+   *       ApplyIn2D(surf, uv1, uv2, gp_XY_Added)
    */
 #define gp_XY_FunPtr(meth) \
   static gp_XY __gpXY_##meth (const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2) { return uv1.meth( uv2 ); } \
@@ -430,18 +500,26 @@ public:
    *        It takes into account period of the surface. Use gp_XY_FunPtr macro
    *        to easily define pointer to function of gp_XY class.
    */
-  static gp_XY applyIn2D(const Handle(Geom_Surface)& surface,
-                         const gp_XY&                uv1,
-                         const gp_XY&                uv2,
-                         xyFunPtr                    fun,
-                         const bool                  resultInPeriod=true);
-                          
+  static gp_XY ApplyIn2D(Handle(Geom_Surface) surface,
+                         const gp_XY&         uv1,
+                         const gp_XY&         uv2,
+                         xyFunPtr             fun,
+                         const bool           resultInPeriod=true);
+
+  /*!
+   * \brief Move node positions on a FACE within surface period
+   *  \param [in] face - the FACE
+   *  \param [inout] uv - node positions to adjust
+   *  \param [in] nbUV - nb of \a uv
+   */
+  void AdjustByPeriod( const TopoDS_Face& face, gp_XY uv[], const int nbUV );
+
   /*!
    * \brief Check if inFaceNode argument is necessary for call GetNodeUV(F,..)
-    * \retval bool - return true if the face is periodic
-    *
-    * If F is Null, answer about subshape set through IsQuadraticSubMesh() or
-    * SetSubShape()
+    \retval bool - return true if the face is periodic
+   *
+   * If F is Null, answer about subshape set through IsQuadraticSubMesh() or
+   * SetSubShape()
    */
   bool GetNodeUVneedInFaceNode(const TopoDS_Face& F = TopoDS_Face()) const;
 
@@ -451,6 +529,10 @@ public:
   GeomAPI_ProjectPointOnSurf& GetProjector(const TopoDS_Face& F,
                                            TopLoc_Location&   loc,
                                            double             tol=0 ) const; 
+  /*!
+   * \brief Return a cached ShapeAnalysis_Surface of a FACE
+   */
+  Handle(ShapeAnalysis_Surface) GetSurface(const TopoDS_Face& F ); 
 
   /*!
    * \brief Check if shape is a degenerated edge or it's vertex
@@ -502,13 +584,20 @@ public:
   { return IsRealSeam( GetMeshDS()->ShapeToIndex( subShape)); }
   /*!
    * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
-   *        has a seam edge
-    * \retval bool - true if it has
+   *        has a seam edge, i.e. an edge that has two parametric representations
+   *        on a surface
+   *  \retval bool - true if it has
    */
   bool HasSeam() const { return !mySeamShapeIds.empty(); }
+  /*!
+   * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
+   *        has a seam edge that encounters twice in a wire
+   *  \retval bool - true if it has
+   */
+  bool HasRealSeam() const { return HasSeam() && ( *mySeamShapeIds.begin() < 0 ); }
   /*!
    * \brief Return index of periodic parametric direction of a closed face
-    * \retval int - 1 for U, 2 for V direction
+    \retval int - 1 for U, 2 for V direction
    */
   int GetPeriodicIndex() const { return myParIndex; }
   /*!
@@ -521,15 +610,49 @@ public:
    *  \param force3d - true means node creation at the middle between the
    *                   two given nodes, else node position is found on its
    *                   supporting geometrical shape, if any.
+   *  \param expectedSupport - shape type corresponding to element being created
+   *                           , e.g TopAbs_EDGE if SMDSAbs_Edge is created
+   *                           basing on \a n1 and \a n2
    */
   const SMDS_MeshNode* GetMediumNode(const SMDS_MeshNode* n1,
                                      const SMDS_MeshNode* n2,
-                                     const bool force3d);
+                                     const bool           force3d,
+                                     TopAbs_ShapeEnum     expectedSupport=TopAbs_SHAPE);
+  /*!
+   * \brief Return existing or create a new central node for a quardilateral
+   *       quadratic face given its 8 nodes.
+   *  \param force3d - true means node creation in between the given nodes,
+   *                   else node position is found on a geometrical face if any.
+   */
+  const SMDS_MeshNode* GetCentralNode(const SMDS_MeshNode* n1,
+                                      const SMDS_MeshNode* n2,
+                                      const SMDS_MeshNode* n3,
+                                      const SMDS_MeshNode* n4,
+                                      const SMDS_MeshNode* n12,
+                                      const SMDS_MeshNode* n23,
+                                      const SMDS_MeshNode* n34,
+                                      const SMDS_MeshNode* n41,
+                                      bool                 force3d);
+  /*!
+   * \brief Return existing or create a new central node for a 
+   *       quadratic triangle given its 6 nodes.
+   *  \param force3d - true means node creation in between the given nodes,
+   *                   else node position is found on a geometrical face if any.
+   */
+  const SMDS_MeshNode* GetCentralNode(const SMDS_MeshNode* n1,
+                                      const SMDS_MeshNode* n2,
+                                      const SMDS_MeshNode* n3,
+                                      const SMDS_MeshNode* n12,
+                                      const SMDS_MeshNode* n23,
+                                      const SMDS_MeshNode* n31,
+                                      bool                 force3d);
   /*!
    * \brief Return index and type of the shape (EDGE or FACE only) to set a medium node on
    */
   std::pair<int, TopAbs_ShapeEnum> GetMediumPos(const SMDS_MeshNode* n1,
-                                                const SMDS_MeshNode* n2);
+                                                const SMDS_MeshNode* n2,
+                                                const bool           useCurSubShape=false,
+                                                TopAbs_ShapeEnum     expectedSupport=TopAbs_SHAPE);
   /*!
    * \brief Add a link in my data structure
    */
@@ -542,9 +665,9 @@ public:
   void AddTLinkNodeMap(const TLinkNodeMap& aMap)
     { myTLinkNodeMap.insert(aMap.begin(), aMap.end()); }
 
-  void AddTLinks(const SMDS_MeshEdge*   edge);
-  void AddTLinks(const SMDS_MeshFace*   face);
-  void AddTLinks(const SMDS_MeshVolume* vol);
+  bool AddTLinks(const SMDS_MeshEdge*   edge);
+  bool AddTLinks(const SMDS_MeshFace*   face);
+  bool AddTLinks(const SMDS_MeshVolume* vol);
 
   /**
    * Returns myTLinkNodeMap
@@ -561,35 +684,63 @@ public:
   
   virtual ~SMESH_MesherHelper();
 
-protected:
+ protected:
 
   /*!
    * \brief Select UV on either of 2 pcurves of a seam edge, closest to the given UV
-    * \param uv1 - UV on the seam
-    * \param uv2 - UV within a face
-    * \retval gp_Pnt2d - selected UV
+    \param uv1 - UV on the seam
+    \param uv2 - UV within a face
+    \retval gp_Pnt2d - selected UV
    */
-  gp_Pnt2d GetUVOnSeam( const gp_Pnt2d& uv1, const gp_Pnt2d& uv2 ) const;
+  gp_Pnt2d getUVOnSeam( const gp_Pnt2d& uv1, const gp_Pnt2d& uv2 ) const;
 
   const SMDS_MeshNode* getMediumNodeOnComposedWire(const SMDS_MeshNode* n1,
                                                    const SMDS_MeshNode* n2,
                                                    bool                 force3d);
+
+  double getFaceMaxTol( const TopoDS_Shape& face ) const;
+
  private:
 
   // Forbiden copy constructor
-  SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther) {};
-
-  // special map for using during creation of quadratic elements
-  TLinkNodeMap    myTLinkNodeMap;
+  SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther);
+
+  // key of a map of bi-quadratic face to it's central node
+  struct TBiQuad: public std::pair<int, std::pair<int, int> >
+  {
+    TBiQuad(const SMDS_MeshNode* n1,
+            const SMDS_MeshNode* n2, 
+            const SMDS_MeshNode* n3,
+            const SMDS_MeshNode* n4=0)
+    {
+      TIDSortedNodeSet s;
+      s.insert(n1);
+      s.insert(n2);
+      s.insert(n3);
+      if ( n4 ) s.insert(n4);
+      TIDSortedNodeSet::iterator n = s.begin();
+      first = (*n++)->GetID();
+      second.first = (*n++)->GetID();
+      second.second = (*n++)->GetID();
+    }
+  };
+
+  // maps used during creation of quadratic elements
+  TLinkNodeMap                              myTLinkNodeMap;       // medium nodes on links
+  std::map< TBiQuad, const SMDS_MeshNode* > myMapWithCentralNode; // central nodes of faces
 
   std::set< int > myDegenShapeIds;
   std::set< int > mySeamShapeIds;
   double          myPar1[2], myPar2[2]; // U and V bounds of a closed periodic surface
   int             myParIndex;     // bounds' index (1-U, 2-V, 3-both)
 
-  typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnSurf* > TID2ProjectorOnSurf;
-  TID2ProjectorOnSurf myFace2Projector;
+  std::map< int, double > myFaceMaxTol;
+
+  typedef std::map< int, Handle(ShapeAnalysis_Surface)> TID2Surface;
+  typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnSurf* >  TID2ProjectorOnSurf;
   typedef std::map< int, GeomAPI_ProjectPointOnCurve* > TID2ProjectorOnCurve;
+  TID2Surface          myFace2Surface;
+  TID2ProjectorOnSurf  myFace2Projector;
   TID2ProjectorOnCurve myEdge2Projector;
 
   TopoDS_Shape    myShape;
@@ -597,14 +748,35 @@ protected:
   int             myShapeID;
 
   bool            myCreateQuadratic;
+  bool            myCreateBiQuadratic;
   bool            mySetElemOnShape;
   bool            myFixNodeParameters;
 
   std::map< int,bool > myNodePosShapesValidity;
   bool toCheckPosOnShape(int shapeID ) const;
   void setPosOnShapeValidity(int shapeID, bool ok ) const;
-
 };
 
+//=======================================================================
+inline gp_XY
+SMESH_MesherHelper::calcTFI(double x, double y,
+                            const gp_XY& a0,const gp_XY& a1,const gp_XY& a2,const gp_XY& a3,
+                            const gp_XY& p0,const gp_XY& p1,const gp_XY& p2,const gp_XY& p3)
+{
+  return
+    ((1 - y) * p0 + x * p1 + y * p2 + (1 - x) * p3 ) -
+    ((1 - x) * (1 - y) * a0 + x * (1 - y) * a1 + x * y * a2 + (1 - x) * y * a3);
+}
+//=======================================================================
+inline gp_XYZ
+SMESH_MesherHelper::calcTFI(double x, double y,
+                            const gp_XYZ& a0,const gp_XYZ& a1,const gp_XYZ& a2,const gp_XYZ& a3,
+                            const gp_XYZ& p0,const gp_XYZ& p1,const gp_XYZ& p2,const gp_XYZ& p3)
+{
+  return
+    ((1 - y) * p0 + x * p1 + y * p2 + (1 - x) * p3 ) -
+    ((1 - x) * (1 - y) * a0 + x * (1 - y) * a1 + x * y * a2 + (1 - x) * y * a3);
+}
+//=======================================================================
 
 #endif