ViewDesignEngine/include/vde/brep/measure.h

#pragma once
/**
 * @file measure.h
 * @brief B-Rep 测量工具
 *
 * 提供 B-Rep 实体的几何属性测量函数：
 * - 体积（散度定理）
 * - 表面积（三角剖分求和）
 * - 质心
 * - 两实体间最小距离
 *
 * @ingroup brep
 */
#include "vde/brep/brep.h"
#include "vde/brep/assembly.h"
#include "vde/core/point.h"
#include <Eigen/Dense>

namespace vde::brep {

/**
 * @brief 质量属性结果
 *
 * 包含体积、质心、惯性张量和回转半径。
 * 所有量基于单位密度 ρ=1。
 */
struct MassProperties {
    double volume = 0.0;                          ///< 体积
    core::Point3D centroid{0, 0, 0};              ///< 质心
    Eigen::Matrix3d inertia{Eigen::Matrix3d::Zero()}; ///< 惯性张量 (绕质心)
    core::Vector3D gyration_radii{0, 0, 0};       ///< 回转半径 sqrt(I/m) 各轴
};

/**
 * @brief 计算两个 B-Rep 实体间的最小距离
 *
 * 通过将两个实体 tessellate 为三角网格，
 * 计算所有三角形对之间的最小距离。
 *
 * @param a 第一个 B-Rep 实体
 * @param b 第二个 B-Rep 实体
 * @return 最小距离（≥ 0）。若两实体相交则返回 0。
 */
[[nodiscard]] double distance(const BrepModel& a, const BrepModel& b);

/**
 * @brief 计算 B-Rep 实体的表面积
 *
 * 将所有面 tessellate 为三角形，求和三角形面积。
 *
 * @param body B-Rep 实体
 * @return 表面积（平方单位）
 */
[[nodiscard]] double surface_area(const BrepModel& body);

/**
 * @brief 计算封闭 B-Rep 实体的体积
 *
 * 使用散度定理（divergence theorem）：
 *
 *   V = (1/3) Σ (面心 · 面法向量 * 三角形面积)
 *
 * 对 tessellated 网格的所有三角形求和。
 *
 * @param body 封闭 B-Rep 实体
 * @return 体积（立方单位）
 *
 * @pre body 应为封闭实体（水密）
 */
[[nodiscard]] double volume(const BrepModel& body);

/**
 * @brief 计算 B-Rep 实体的质心
 *
 * 使用 tessellated 网格计算面积加权质心。
 *
 * @param body B-Rep 实体
 * @return 质心坐标
 */
[[nodiscard]] core::Point3D centroid(const BrepModel& body);

/**
 * @brief 单实体完整质量属性
 *
 * 绕质心的惯性张量（密度 ρ=1）。使用四面体分解。
 */
[[nodiscard]] MassProperties mass_properties(const BrepModel& body);

/**
 * @brief 装配体递归质量属性
 *
 * 遍历装配树，考虑每个零件的局部变换，合并所有质量属性。
 */
[[nodiscard]] MassProperties assembly_mass_properties(const AssemblyNode& node,
    const core::Transform3D& parent_tf = core::Transform3D::Identity());

/**
 * @brief 两实体间的最小间隙
 *
 * 比 distance() 更高效：先用 AABB 过滤，仅在接近时检测。
 * @return 最小间隙。若相交则返回 0。
 */
[[nodiscard]] double clearance(const BrepModel& a, const BrepModel& b);

} // namespace vde::brep