EgtGeomKernel/OffsetCurveOnX.cpp

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//  EgalTech 2016-2020
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// File : OffsetCurveOnX.cpp         Data : 13.02.20       Versione : 2.2b2
// Contenuto : Classe per offset di Curve lungo la sola X.
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// Modifiche : 02.04.16 DS Creazione modulo.
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//--------------------------- Include ----------------------------------------
#include "stdafx.h"
#include "CurveComposite.h"
#include "CurveLine.h"
#include "CurveArc.h"
#include "GeoConst.h"
#include "/EgtDev/Include/EGkOffsetCurveOnX.h"
#include "/EgtDev/Include/EGkIntersCurves.h"
#include "/EgtDev/Include/EGkDistPointCurve.h"
#include "/EgtDev/Include/EgtPointerOwner.h"
#include <algorithm>

using namespace std ;

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static bool SplitLeftRightArcs( CurveComposite& cCompo) ;
static bool SimpleOffsetOnX( ICurve* pCrv, double dDist) ;
static bool VerifyAndAdjustSamePoint( ICurve* pCrv1, ICurve* pCrv2) ;
static bool VerifyAndAdjustInternalAngle( ICurve* pCrv1, ICurve* pCrv2) ;
static bool SafeDist( double dDist, double dCoeff, ICurve* pCrv1, ICurve* pCrv2) ;


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OffsetCurveOnX::~OffsetCurveOnX( void)
{
   for ( auto& pCrv : m_CrvLst) {
      if ( pCrv != nullptr) {
         delete pCrv ;
         pCrv = nullptr ;
      }
   }
   m_CrvLst.clear() ;
}

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bool
OffsetCurveOnX::Make( const ICurve* pCrv, double dDist)
{
  // verifico che la curva esista e sia piana
   Plane3d plPlane ;
   if ( pCrv == nullptr  ||  ! pCrv->IsFlat( plPlane))
      return false ;
  // se esiste estrusione, verifico sia perpendicolare al piano della curva
   Vector3d vtExtr ;
   if ( pCrv->GetExtrusion( vtExtr)  &&  ! vtExtr.IsSmall()) {
      if ( ! AreSameOrOppositeVectorApprox( plPlane.GetVersN(), vtExtr))
         return false ;
   }
   else
      vtExtr = plPlane.GetVersN() ;

  // determino se necessario cambiare riferimento ( dal vettore estrusione)
   bool bNeedRef = ( ! vtExtr.IsZplus()) ;

  // creo una copia della curva
   CurveComposite ccCopy ;
   if ( ! ccCopy.CopyFrom( pCrv))
      return false ;
   ccCopy.SetExtrusion( vtExtr) ;

  // se necessario cambio il riferimento
   Frame3d frExtr ;
   if ( bNeedRef) {
     // calcolo il riferimento OCS con VtExtr come asse Z
      if ( ! frExtr.Set( ORIG, vtExtr))
         return false ;
     // esprimo la curva in questo riferimento
      ccCopy.ToLoc( frExtr) ;
   }

  // verifico che la curva sia fatta solo da rette e archi che giacciono nel piano XY (VtExtr è ora Z+)
   if ( ! ccCopy.ArcsBezierCurvesToArcsPerpExtr( 10 * EPS_SMALL, ANG_TOL_STD_DEG))
      return false ;

  // spezzo eventuali archi che cambiano pendenza
   if ( ! SplitLeftRightArcs( ccCopy))
      return false ;

  // se offset qusi nullo, copio la curva nel risultato ed esco
   if ( abs( dDist) < 10 * EPS_SMALL) {
      PtrOwner<CurveComposite> pCopy( CreateBasicCurveComposite()) ;
      if ( IsNull( pCopy)  ||  ! pCopy->RelocateFrom( ccCopy))
         return false ;
      m_CrvLst.push_back( Release( pCopy)) ;
      return true ;
   }

  // verifico se curva chiusa
   bool bClosed = ccCopy.IsClosed() ;

  // Primo passo : estraggo entità dalla copia ed eseguo opportuno offset orizzontale
   CurveComposite ccCopy2 ;
   if ( ! ccCopy2.CopyFrom( &ccCopy))
      return false ;
   // indice della prima curva (1-based, per poter assegnare un significato al segno)
   int nInd1 = 1 ;
   // recupero la prima curva
   PtrOwner<ICurve> pCrv1( ccCopy2.RemoveFirstOrLastCurve( false)) ;
   while ( ! IsNull( pCrv1)) {
     // eseguo semplice offset orizzontale
      pCrv1->SetTempProp( nInd1) ;
      if ( SimpleOffsetOnX( pCrv1, dDist))
        // metto in lista
         m_CrvLst.push_back( Release( pCrv1)) ;
     // passo alla curva successiva
      pCrv1.Set( ccCopy2.RemoveFirstOrLastCurve( false)) ;
      ++ nInd1 ;
   }
   if ( m_CrvLst.empty())
      return false ;

  // Secondo passo : taglio angoli tipo interni
   ICurve* pPrev = nullptr ;
   if ( bClosed  &&  ! m_CrvLst.empty())
      pPrev = m_CrvLst.back() ;
   for ( auto iIter = m_CrvLst.begin() ; iIter != m_CrvLst.end() ;) {
      ICurve* pCrv = *iIter ;
     // gestione e verifica di estremi quasi coincidenti ed angoli interni
      if ( pPrev != nullptr) {
          if ( ! VerifyAndAdjustSamePoint( pPrev, pCrv))
             VerifyAndAdjustInternalAngle( pPrev, pCrv) ;
      }
     // passo al successivo
      pPrev = pCrv ;
      ++ iIter ;
   }

  // Terzo passo : conversione in curva composita chiudendo gli eventuali buchi con rette
   PtrOwner<CurveComposite> pCrvCompo( CreateBasicCurveComposite()) ;
   if ( IsNull( pCrvCompo))
      return false ;
   Point3d ptPrec ;
   if ( ! m_CrvLst.empty())
      m_CrvLst.front()->GetStartPoint( ptPrec) ;
   for ( auto& pCrv : m_CrvLst) {
     // se punto iniziale diverso da precedente, inserisco segmento di collegamento
      Point3d ptStart ;
      pCrv->GetStartPoint( ptStart) ;
      if ( ! AreSamePointApprox( ptPrec, ptStart)) {
         CurveLine crvLine ;
         crvLine.Set( ptPrec, ptStart) ;
         pCrvCompo->AddCurve( crvLine) ;
      }
     // salvo punto finale come nuovo precedente
      pCrv->GetEndPoint( ptPrec) ;
     // aggiungo la curva alla composita
      pCrvCompo->AddCurve( pCrv) ;
      pCrv = nullptr ;
   }
   m_CrvLst.clear() ;
  // se curva chiusa, verifico anche gap tra inizio e fine
   if ( bClosed)
      pCrvCompo->Close() ;
  // unisco tutte le curve possibili
   pCrvCompo->MergeCurves( 10 * EPS_SMALL, ANG_TOL_STD_DEG) ;

  // se non rimasto nulla, esco
   double dLen ;
   if ( ! pCrvCompo->IsValid()  ||  ! pCrvCompo->GetLength( dLen)  ||  dLen < 10 * EPS_SMALL)
      return true ;
  // inserisco la curva nella lista
   m_CrvLst.push_back( Release( pCrvCompo)) ;
   CurveComposite* pCompo1 = GetBasicCurveComposite( m_CrvLst.front()) ;

  // Quarto passo : spezzatura della curva composita negli eventuali punti di auto-intersezione
  // calcolo le auto-intersezioni
   SelfIntersCurve sintC( *pCompo1) ;
   DBLVECTOR vU ; 
   IntCrvCrvInfo iccInfo ;
   for ( int i = 0 ; sintC.GetIntCrvCrvInfo( i, iccInfo) ; ++ i) {
      if ( ! iccInfo.bOverlap) {
         vU.push_back( iccInfo.IciA[0].dU) ;
         vU.push_back( iccInfo.IciB[0].dU) ;
      }
      else {
         vU.push_back( iccInfo.IciA[0].dU) ;
         vU.push_back( iccInfo.IciA[1].dU) ;
         vU.push_back( iccInfo.IciB[0].dU) ;
         vU.push_back( iccInfo.IciB[1].dU) ;
      }
   }
  // ordino il vettore in senso crescente
   sort( vU.begin(), vU.end(), less<double>()) ;
  // calcolo il vettore delle lunghezze di ogni parte di curva
   DBLVECTOR vLen ; 
   for ( const auto& dU : vU) {
      double dULen ;
      pCompo1->GetLengthAtParam( dU, dULen) ;
      vLen.push_back( dULen) ;
   }
  // se ultima parte molto piccola, la elimino
   if ( ! vU.empty()  &&  ( dLen - vLen.back()) < 2 * EPS_SMALL) {
      vU.pop_back() ;
      vLen.pop_back() ;
   }
  // eseguo la divisione
   int nCount = 1 ;
   double dUPrev = 0 ;
   double dLenPrev = 0 ;
   for ( int i = 0 ; i < int( vU.size()) ; ++ i) {
     // se lunghezza della curva risulta piccola, salto
      if ( ( vLen[i] - dLenPrev) < 2 * EPS_SMALL)
         continue ;
     // copio la curva
      PtrOwner<CurveComposite> pCopy( pCompo1->Clone()) ;
      if ( IsNull( pCopy))
         return false ;
      m_CrvLst.push_back( Release( pCopy)) ;
      ++ nCount ;
     // trimmo l'originale
      pCompo1->TrimStartEndAtParam( dUPrev, vU[i]) ;
     // la copia diventa il nuovo corrente
      pCompo1 = GetBasicCurveComposite( m_CrvLst.back()) ;
      dUPrev = vU[i] ;
      dLenPrev = vLen[i] ;
   }
  // se fatta almeno una suddivisione, trimmo l'ultima parte
   if ( dUPrev > EPS_PARAM)
      pCompo1->TrimStartAtParam( dUPrev) ;

  // Quinto passo : elimino le parti che sono troppo vicine al percorso originale
   for ( auto iIter = m_CrvLst.begin() ; iIter != m_CrvLst.end() ;) {
      ICurve* pCrv = *iIter ;
     // distanza minima di alcuni punti interni della curva dalla curva originale
      if ( ! SafeDist( dDist, 0.53, pCrv, &ccCopy)  ||
           ! SafeDist( dDist, 0.13, pCrv, &ccCopy)  ||
           ! SafeDist( dDist, 0.89, pCrv, &ccCopy)) {
         delete pCrv ;
         iIter = m_CrvLst.erase( iIter) ;
         continue ;
      }
     // passo alla successiva
      ++ iIter ;
   }

  // Sesto passo : concateno i percorsi risultanti (senza cambiare verso)
   for ( auto iIter = m_CrvLst.begin() ; iIter != m_CrvLst.end() ;) {
      CurveComposite* pCrvCo = GetBasicCurveComposite( *iIter) ;
     // recupero punti iniziale e finale della curva
      Point3d ptStart, ptEnd ;
      pCrvCo->GetStartPoint( ptStart) ;
      pCrvCo->GetEndPoint( ptEnd) ;
     // ciclo sulle curve successive per verificare se possibile concatenamento
      for ( auto iIter2 = next( iIter) ; iIter2 != m_CrvLst.end() ;) {
         CurveComposite* pCrvCo2 = GetBasicCurveComposite( *iIter2) ;
        // recupero punti iniziale e finale della curva
         Point3d ptStart2, ptEnd2 ;
         pCrvCo2->GetStartPoint( ptStart2) ;
         pCrvCo2->GetEndPoint( ptEnd2) ;
        // verifiche di concatenamento
         if ( AreSamePointEpsilon( ptEnd, ptStart2, 10 * EPS_SMALL)) {
            pCrvCo->AddCurve( pCrvCo2, true, 10 * EPS_SMALL) ;
            m_CrvLst.erase( iIter2) ;
            ptEnd = ptEnd2 ;
            iIter2 = next( iIter) ;
         }
         else if ( AreSamePointEpsilon( ptEnd2, ptStart, 10 * EPS_SMALL)) {
            pCrvCo->AddCurve( pCrvCo2, false, 10 * EPS_SMALL) ;
            m_CrvLst.erase( iIter2) ;
            ptStart = ptStart2 ;
            iIter2 = next( iIter) ;
         }
         else
            ++ iIter2 ;
      }
      ++ iIter ;
   }

  // riporto il risultato nel riferimento originale
   if ( bNeedRef) {
      for ( auto pCrv : m_CrvLst)
         pCrv->ToGlob( frExtr) ;
   }

   return true ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
ICurve*
OffsetCurveOnX::GetCurve( void)
{
   if ( m_CrvLst.empty())
      return nullptr ;
   ICurve* pCrv = m_CrvLst.front() ;
   m_CrvLst.pop_front() ;
   return pCrv ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
ICurve*
OffsetCurveOnX::GetLongerCurve( void)
{
   if ( m_CrvLst.empty())
      return nullptr ;
  // cerco la curva più lunga
   double dMaxLen = 0 ;
   auto iMaxIter = m_CrvLst.end() ;
   for ( auto iIter = m_CrvLst.begin() ; iIter != m_CrvLst.end() ; ++ iIter) {
      double dLen ;
      if ( (*iIter)->GetLength( dLen)  &&  dLen > dMaxLen) {
         dMaxLen = dLen ;
         iMaxIter = iIter ;
      }
   }
  // se trovata
   if ( iMaxIter != m_CrvLst.end()) {
      ICurve* pCrv = (*iMaxIter) ;
      m_CrvLst.erase( iMaxIter) ;
      return pCrv ;
   }

   return nullptr ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
bool
SplitLeftRightArcs( CurveComposite& cCompo)
{
   int i = 0 ;
   const ICurve* pCrv = cCompo.GetCurve( i) ;
   while ( pCrv != nullptr) {
      if ( pCrv->GetType() == CRV_ARC) {
         const CurveArc* pArc = GetBasicCurveArc( pCrv) ;
        // determino la rotazione angolare dall'inizio alle direzioni su e giù
         double dAng1, dAng2 ;
         bool bDet ;
         pArc->GetStartVersor().GetRotation( Y_AX, Z_AX, dAng1, bDet) ;
         pArc->GetStartVersor().GetRotation( - Y_AX, Z_AX, dAng2, bDet) ;
        // oriento queste rotazioni come l'angolo al centro dell'arco
         if ( pArc->GetAngCenter() > 0) {
            if ( dAng1 < 0)
               dAng1 += ANG_FULL ;
            if ( dAng2 < 0)
               dAng2 += ANG_FULL ;
         }
         else {
            if ( dAng1 > 0)
               dAng1 -= ANG_FULL ;
            if ( dAng2 > 0)
               dAng2 -= ANG_FULL ;
         }
        // le ordino in senso crescente di ampiezza assoluta
         if ( abs( dAng1) > abs( dAng2))
            swap( dAng1, dAng2) ;
        // verifico se la prima di queste rotazioni è compresa nell'arco
         if ( abs( dAng1) > EPS_ANG_SMALL  &&  abs( dAng1) < abs( pArc->GetAngCenter()) - EPS_ANG_SMALL) {
            cCompo.AddJoint( i + dAng1 / pArc->GetAngCenter()) ;
         }
        // verifico la seconda
         else if ( abs( dAng2) > EPS_ANG_SMALL  &&  abs( dAng2) < abs( pArc->GetAngCenter()) - EPS_ANG_SMALL) {
            cCompo.AddJoint( i + dAng2 / pArc->GetAngCenter()) ;
         }
      }  
     // passo alla successiva
      pCrv = cCompo.GetCurve( ++i) ;
   }
   return true ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
bool
SimpleOffsetOnX( ICurve* pCrv, double dDist)
{
   Point3d ptStart, ptEnd ;
   pCrv->GetStartPoint( ptStart) ;
   pCrv->GetEndPoint( ptEnd) ;
   if ( abs( ptStart.y - ptEnd.y) < EPS_SMALL) {
      return ( abs( ptStart.x - ptEnd.x) > dDist) ;
   }
   else if ( ptStart.y < ptEnd.y)
      pCrv->Translate( Vector3d( dDist, 0, 0)) ;
   else
      pCrv->Translate( Vector3d( - dDist, 0, 0)) ;
   return true ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
bool
VerifyAndAdjustSamePoint( ICurve* pCrv1, ICurve* pCrv2)
{
  // verifica dei puntatori
   if ( pCrv1 == nullptr  ||  pCrv2 == nullptr)
      return false ;

  // calcolo dei punti estremi (finale per prima curva, iniziale per seconda)
   Point3d ptP1, ptP2 ;
   if ( ! pCrv1->GetEndPoint( ptP1)  ||  ! pCrv2->GetStartPoint( ptP2))
      return false ;
  // verifica distanza tra estremi
   if ( ! AreSamePointXYEpsilon( ptP1, ptP2, 10 * EPS_SMALL))
      return false ;
  // se coincidono esattamente, va bene così
   if ( AreSamePointExact( ptP1, ptP2))
      return true ;
  // sono in tolleranza, ma devo ricongiungere gli estremi
   Point3d ptMid = 0.5 * ( ptP1 + ptP2) ;
   return ( pCrv1->ModifyEnd( ptMid) && pCrv2->ModifyStart( ptMid)) ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
bool
VerifyAndAdjustInternalAngle( ICurve* pCrv1, ICurve* pCrv2)
{
  // verifica dei puntatori
   if ( pCrv1 == nullptr  ||  pCrv2 == nullptr)
      return false ;

  // calcolo l'intersezione tra le due curve
   IntersCurveCurve intCC( *pCrv1, *pCrv2) ;
   if ( intCC.GetIntersCount() == 0)
      return false ;
  // prendo l'intersezione più vicina al punto medio tra gli estremi delle curve
   Point3d ptP1, ptP2 ;
   if ( ! pCrv1->GetEndPoint( ptP1)  ||  ! pCrv2->GetStartPoint( ptP2))
      return false ;
   Point3d ptMid = 0.5 * ( ptP1 + ptP2) ;
   Point3d ptNew1, ptNew2 ;
   if ( ! intCC.GetIntersPointNearTo( 0, ptMid, ptNew1)  ||
        ! intCC.GetIntersPointNearTo( 1, ptMid, ptNew2))
      return false ;
  // modifico le due curve sul punto medio di intersezione
   Point3d ptNew = 0.5 * ( ptNew1 + ptNew2) ;
   return ( pCrv1->ModifyEnd( ptNew)  &&  pCrv2->ModifyStart( ptNew)) ;
}

//----------------------------------------------------------------------------
bool
SafeDist( double dDist, double dCoeff, ICurve* pCrv1, ICurve* pCrv2)
{
  // calcolo il punto e due vicini
   double dUStart, dUEnd ;
   pCrv1->GetDomain( dUStart, dUEnd) ;
   double dU = ( 1 - dCoeff) * dUStart + dCoeff * dUEnd ;
   Point3d ptP ;
   pCrv1->GetPointD1D2( dU, ICurve::FROM_MINUS, ptP) ;
   Point3d ptPrev, ptNext ;
   Vector3d vtPrev, vtNext ;
   pCrv1->GetPointTang( dU - 100 * EPS_PARAM, ICurve::FROM_PLUS, ptPrev, vtPrev) ;
   pCrv1->GetPointTang( dU + 100 * EPS_PARAM, ICurve::FROM_MINUS, ptNext, vtNext) ;
  // non si considerano i tratti orizzontali (tolleranza fino a 1deg)
   const double SEN_ANG_LIM = 0.0175 ;
   if ( abs( vtPrev.y) < SEN_ANG_LIM  ||  abs( vtNext.y) < SEN_ANG_LIM)
      return true ;
  // segmento orizzontale di prova centrato sul punto e lungo dDist + dDist
   Vector3d vtDelta( abs(dDist) - 5 * EPS_SMALL, 0, 0) ;
   CurveLine Line ;
   Line.Set( ptP - vtDelta, ptP + vtDelta) ;
  // interseco il segmento di test con la curva originale
   IntersCurveCurve IntCC( Line, *pCrv2) ;
   return ( IntCC.GetIntersCount() == 0) ;
}