SaraP
226 lines
19 KiB
C++
226 lines
19 KiB
C++
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||
/**
|
||
\file
|
||
\brief \ru Элементарная поверхность.
|
||
\en An elementary surface. \~
|
||
|
||
*/
|
||
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||
|
||
#ifndef __SURF_ELEMENTARY_SURFACE_H
|
||
#define __SURF_ELEMENTARY_SURFACE_H
|
||
|
||
|
||
#include <surface.h>
|
||
#include <mb_placement3d.h>
|
||
|
||
|
||
constexpr size_t CIRC_COUNT = 32;
|
||
constexpr size_t HIDE_COUNT = 16;
|
||
constexpr size_t LINE_COUNT = 10;
|
||
|
||
|
||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Элементарная поверхность.
|
||
\en An elementary surface. \~
|
||
\details \ru Родительский класс поверхностей: MbConeSurface, MbCylinderSurface, MbPlane, MbSphereSurface, MbTorusSurface.
|
||
Элементарная поверхность описывается аналитическим выражением в локальной системе координат.
|
||
В локальной системе координат аналитическое выражение радиуса-вектора поверхности имеет канонический вид. \n
|
||
Локальная система координат position может быть как правой, так и левой.\n
|
||
\en Parent class for surfaces: MbConeSurface, MbCylinderSurface, MbPlane, MbSphereSurface, MbTorusSurface.
|
||
Elementary surface is described by analytical expression in local coordinate system.
|
||
Analytical expression of radius-vector of surface has canonical form in local coordinate system. \n
|
||
Local coordinate system 'position' can be both right and left.\n \~
|
||
\ingroup Surfaces
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
class MATH_CLASS MbElementarySurface : public MbSurface {
|
||
protected:
|
||
MbPlacement3D position; ///< \ru Локальная система координат. \en Local coordinate system.
|
||
double umin; ///< \ru Минимальное значение первого параметра. \en Minimal value of first parameter.
|
||
double vmin; ///< \ru Минимальное значение второго параметра. \en Minimal value of second parameter.
|
||
double umax; ///< \ru Максимальное значение первого параметра. \en Maximal value of first parameter.
|
||
double vmax; ///< \ru Максимальное значение второго параметра. \en Maximal value of second parameter.
|
||
|
||
protected:
|
||
MbElementarySurface();
|
||
MbElementarySurface( const MbPlacement3D & );
|
||
MbElementarySurface( const MbCartPoint3D & origin, const MbVector3D & axisZ, const MbVector3D & axisX );
|
||
MbElementarySurface( const MbCartPoint3D & p0, const MbCartPoint3D & p1, const MbCartPoint3D & p2 );
|
||
MbElementarySurface( const MbElementarySurface &other );
|
||
public:
|
||
virtual ~MbElementarySurface();
|
||
|
||
public:
|
||
VISITING_CLASS( MbElementarySurface );
|
||
|
||
/** \ru \name Общие функции геометрического объекта
|
||
\en \name Common functions of a geometric object
|
||
\{ */
|
||
//virtual MbeSpaceType IsA () const = 0; // \ru Тип элемента. \en A type of element.
|
||
MbeSpaceType Type() const override; // \ru Тип элемента. \en A type of element.
|
||
//virtual MbSpaceItem & Duplicate( MbRegDuplicate * = nullptr ) const = 0; // \ru Сделать копию элемента. \en Create a copy of the element.
|
||
//virtual bool IsSame ( const MbSpaceItem & other, double accuracy = LENGTH_EPSILON ) const = 0; // \ru Являются ли объекты равными. \en Determine whether objects are equal.
|
||
//virtual bool SetEqual ( const MbSpaceItem & ) = 0; // \ru Сделать равным. \en Make equal.
|
||
void Transform( const MbMatrix3D & matr, MbRegTransform * = nullptr ) override; // \ru Преобразовать элемент согласно матрице. \en Transform element according to the matrix.
|
||
void Move ( const MbVector3D & to, MbRegTransform * = nullptr ) override; // \ru Сдвиг. \en Move.
|
||
void Rotate ( const MbAxis3D & axis, double angle, MbRegTransform * = nullptr ) override; // \ru Повернуть вокруг оси. \en Rotate around an axis.
|
||
double DistanceToPoint( const MbCartPoint3D & to ) const override; // \ru Вычислить расстояние до точки. \en Calculate the distance to a point.
|
||
|
||
//virtual void GetProperties( MbProperties & properties ) = 0; // \ru Выдать свойства объекта. \en Get properties of the object.
|
||
//virtual void SetProperties( const MbProperties & properties ) = 0; // \ru Записать свойства объекта. \en Set properties of the object.
|
||
void GetBasisItems ( RPArray<MbSpaceItem> & s ) override; ///< \ru Дать базовые объекты. \en Get the base objects.
|
||
void GetBasisPoints( MbControlData3D & ) const override; // \ru Выдать контрольные точки объекта. \en Get control points of object.
|
||
void SetBasisPoints( const MbControlData3D & ) override; // \ru Изменить объект по контрольным точкам. \en Change the object by control points.
|
||
|
||
/** \} */
|
||
/** \ru \name Функции описания области определения поверхности
|
||
\en \name Functions for surface domain description
|
||
\{ */
|
||
//virtual double GetUMin() const = 0; // \ru Вернуть минимальное значение параметра u. \en Return the minimum value of parameter u.
|
||
//virtual double GetVMin() const = 0; // \ru Вернуть минимальное значение параметра v. \en Return the minimum value of parameter v.
|
||
//virtual double GetUMax() const = 0; // \ru Вернуть максимальное значение параметра u. \en Return the maximum value of parameter u.
|
||
//virtual double GetVMax() const = 0; // \ru Вернуть максимальное значение параметра v. \en Return the maximum value of parameter v.
|
||
//virtual bool IsUClosed() const = 0; // \ru Проверка замкнутости по параметру u. \en Check of closedness by parameter u.
|
||
//virtual bool IsVClosed() const = 0; // \ru Проверка замкнутости по параметру v. \en Check of closedness by parameter v.
|
||
/** \} */
|
||
/** \ru \name Функции для работы в области определения поверхности
|
||
Функции PointOn, Derive... поверхностей корректируют параметры
|
||
при выходе их за пределы прямоугольной области определения параметров.\n
|
||
Исключения составляют:\n
|
||
1. MbPlane (плоскость)\n
|
||
Функции PointOn, Derive... плоскости не корректируют параметры
|
||
при выходе их за пределы прямоугольной области определения параметров.\n
|
||
2. MbSmoothSurface и её наследники (поверхности скругления или фаски)\n
|
||
Функции PointOn и Derive... поверхностей сопряжения не корректируют
|
||
первый параметр при его выходе за пределы определения параметров.
|
||
\en \name Functions for working at surface domain
|
||
Functions PointOn, Derive... of surfaces correct parameters
|
||
when they are out of bounds of rectangular domain of parameters.\n
|
||
Except:\n
|
||
1. MbPlane (plane)\n
|
||
Functions PointOn, Derive... of plane don't correct parameters
|
||
when they are out of bounds of rectangular domain of parameters.\n
|
||
2. MbSmoothSurface and its inheritors (fillet or chamfer surfaces)\n
|
||
Functions PointOn, Derive... of smooth surfaces don't correct
|
||
first parameter when it is out of domain bounds
|
||
\{ */
|
||
//virtual void PointOn ( double & u, double & v, MbCartPoint3D & ) const = 0; // \ru Точка на поверхности. \en The point on the surface.
|
||
//virtual void DeriveU ( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0; // \ru Первая производная по u. \en The first derivative with respect to u.
|
||
//virtual void DeriveV ( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0; // \ru Первая производная по v. \en The first derivative with respect to v.
|
||
//virtual void DeriveUU ( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0; // \ru Вторая производная по u. \en The second derivative with respect to u.
|
||
//virtual void DeriveVV ( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0; // \ru Вторая производная по v. \en The second derivative with respect to v.
|
||
//virtual void DeriveUV ( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0; // \ru Вторая производная по uv. \en The second derivative with respect to uv.
|
||
//virtual void DeriveUUU( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0;
|
||
//virtual void DeriveUUV( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0;
|
||
//virtual void DeriveUVV( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0;
|
||
//virtual void DeriveVVV( double & u, double & v, MbVector3D & ) const = 0;
|
||
/** \} */
|
||
/** \ru \name Функции доступа к группе данных для работы внутри и вне области определения параметров поверхности.
|
||
\en \name Functions for get of the group of data inside and outside the surface's domain of parameters.
|
||
\{ */
|
||
//virtual void Explore( double & u, double & v, bool ext,
|
||
// MbCartPoint3D & pnt, MbVector3D & uDer, MbVector3D & vDer,
|
||
// MbVector3D * uuDer, MbVector3D * vvDer, MbVector3D * uvDer, MbVector3D * nor ) const = 0;
|
||
/** \} */
|
||
/** \ru \name Функции движения по поверхности
|
||
\en \name Functions of moving along the surface
|
||
\{ */
|
||
// \ru Вычисление шага аппроксимации с учетом радиуса кривизны \en Calculation of step of approximation with consideration of curvature radius
|
||
//virtual double StepU ( double u, double v, double sag ) const = 0; // \ru Вычисление шага по u по заданной стрелке прогиба. \en Calculation of the parameter step in u direction by the sag.
|
||
//virtual double StepV ( double u, double v, double sag ) const = 0; // \ru Вычисление шага по v по заданной стрелке прогиба. \en Calculation of the parameter step in v direction by the sag.
|
||
//virtual double DeviationStepU( double u, double v, double angle ) const = 0; // \ru Вычисление шага по u по заданному углу отклонения. \en Calculation of the parameter step in u direction by the deviation angle.
|
||
//virtual double DeviationStepV( double u, double v, double angle ) const = 0; // \ru Вычисление шага по v по заданному углу отклонения. \en Calculation of the parameter step in v direction by the deviation angle.
|
||
//virtual double MetricStepU ( double u, double v, double length ) const = 0; // \ru Вычисление шага по u по заданной длине. \en Calculation of the parameter step in u direction by the given length.
|
||
//virtual double MetricStepV ( double u, double v, double length ) const = 0; // \ru Вычисление шага по v по заданной длине. \en Calculation of the parameter step in v direction by the given length.
|
||
/** \} */
|
||
/** \ru \name Общие функции поверхности
|
||
\en \name Common functions of surface
|
||
\{ */
|
||
// \ru Ближайшая проекция точки на поверхность \en Nearest point projection onto the surface
|
||
MbeNewtonResult PointProjectionNewton( const MbCartPoint3D & p, size_t iterLimit,
|
||
double & u, double & v, bool ext ) const override; // \ru Функция для нахождения проекции точки на поверхность. \en Function for searching the point projection onto the surface.
|
||
bool NearPointProjection( const MbCartPoint3D & p, double & u, double & v, bool ext, MbRect2D * uvRange = nullptr ) const override; // \ru Ближайшая проекция точки на поверхность. \en The nearest point projection onto the surface.
|
||
|
||
bool IsRectangular() const override; // \ru Если true производные по u и v ортогональны. \en If true, then derivatives by u and v are orthogonal.
|
||
//virtual void SetLimit( double u1, double v1, double u2, double v2 ) = 0;
|
||
/** \} */
|
||
/** \ru \name Функции элементарных поверхностей
|
||
\en \name Functions of elementary surfaces
|
||
\{ */
|
||
|
||
/** \brief \ru Ближайшая проекция точки на поверхность.
|
||
\en The nearest point projection onto the surface. \~
|
||
\details \ru Ближайшая проекция точки на поверхность.
|
||
\en The nearest point projection onto the surface. \~
|
||
\param[in] p - \ru Проецируемая точка
|
||
\en Projecting point \~
|
||
\param[in] init - \ru Если true, то входные параметры u, v считаются начальными приближениями
|
||
\en If true, then input parameters u and v are considered to be initial approximations \~
|
||
\param[in,out] u - \ru Параметр проекции на поверхности
|
||
\en Parameter of projection onto the surface \~
|
||
\param[in,out] v - \ru Параметр проекции на поверхности
|
||
\en Parameter of projection onto the surface \~
|
||
\param[in] ext - \ru Признак поиска на продолжении поверхности
|
||
\en Attribute of search at the extension of a surface \~
|
||
\param[in] uvRange - \ru Область поиска проекции
|
||
\en Region of search the projection \~
|
||
\return \ru true в случае успеха операции
|
||
\en True if the operation succeeded \~
|
||
*/
|
||
virtual bool GetPointProjection( const MbCartPoint3D & p, bool init, double & u, double & v, bool ext, MbRect2D * uvRange = nullptr ) const = 0;
|
||
|
||
// Дать приращение параметра u и параметра v, соответствующее единичной длине в пространстве. \en Get increment of parameters, corresponding to the unit length in space.
|
||
void GetParamsToUnit( double u, double v, double & uParam, double & vParam ) const override;
|
||
|
||
/** \brief \ru Добавить параметры в массив с заданным шагом.
|
||
\en Add parameters to the array with given step. \~
|
||
\details \ru Добавить параметры от w1 до w2 в массив с заданным шагом.
|
||
\en Add parameters from w1 to w2 to the array with given step. \~
|
||
\param[in] step - \ru Шаг
|
||
\en Step \~
|
||
\param[in] maxCount - \ru Максимальное количество ячеек. \en Maximum count of cell. \~
|
||
\param[out] ww - \ru Контейнер с параметрами
|
||
\en Container with parameters \~
|
||
*/
|
||
void AddTesselation( double step, size_t maxCount, double w1, double w2, SArray<double> & ww ) const;
|
||
|
||
/// \ru Локальная система координат. \en A local coordinate system.
|
||
const MbPlacement3D & GetPlacement() const { return position; }
|
||
MbPlacement3D & SetPlacement() { return position; }
|
||
/// \ru Установить локальную систему координат. \en Set the local coordinate system.
|
||
void InitPlacement( const MbPlacement3D & p ) { position.Init( p ); }
|
||
/// \ru Является ли система координат ортонормированной. \en Whether the coordinate system is orthonormalized.
|
||
bool IsPositionNormal() const { return ( !position.IsAffine() ); }
|
||
/// \ru Является ли система координат ортогональной и изотропной по осям. \en Whether the coordinate system is orthogonal and isotropic by the axes.
|
||
bool IsPositionIsotropic() const { return ( position.IsIsotropic() ); }
|
||
/// \ru Является ли система координат ортогональной с равными по длине осями X,Y. \en Whether the coordinate system is orthogonal with X and Y axes equal by length.
|
||
bool IsPositionCircular() const { return ( position.IsCircular() ); }
|
||
/** \} */
|
||
protected:
|
||
void Init_( const MbElementarySurface & ); // \ru Габарит и position \en Bounding box and 'position'
|
||
|
||
private:
|
||
void operator = ( const MbElementarySurface & ); // \ru Не реализовано. \en Not implemented.
|
||
|
||
DECLARE_PERSISTENT_CLASS( MbElementarySurface )
|
||
};
|
||
|
||
IMPL_PERSISTENT_OPS( MbElementarySurface )
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
// \ru Проверить и итерационно уточнить проекцию точки на поверхность по направлению \en Check and refine point projection onto the surface by direction iteratively
|
||
// \ru (вспомогательная функция StraightIntersection у конуса и сферы) \en (an auxiliary function StraightIntersection of cone and sphere)
|
||
// ---
|
||
bool AddStraightIntersect( const MbCartPoint3D & pnt, // \ru Точка проекции, полученная решением квадратного уравнения \en Point of projection obtained by solving square equation
|
||
bool specifySolution, // \ru Необходимость уточнения решения \en Necessity of solution refinement
|
||
const MbSurface & surf, bool surfExt,
|
||
const MbCurve3D & curv, bool curvExt,
|
||
double mEps,
|
||
SArray<MbCartPoint> & uvArr,
|
||
SArray<double> & ttArr );
|
||
|
||
|
||
#endif // __SURF_ELEMENTARY_SURFACE_H
|