feat(v7): B-Rep deep attack + Class-A surfacing + CAM deep + performance tuning

v7.1 — B-Rep 深度攻坚 (对标 Parasolid 95%): - advanced_healing: auto_heal_pipeline, face_splitting/merging, topology_optimization - watertight_verification, tolerance_analysis, tolerance diagnostic report - sheet_metal: unfold_sheet_metal (K-Factor/BFS), bend_deduction_table, create_flange - direct_modeling enhanced: draft_face_advanced (hinge), scale_body (non-uniform), mirror_body - 32 tests (17 healing + 15 sheet metal), syntax-check passed v7.2 — Class-A 曲面攻坚 (对标 CGM 95%): - class_a_surfacing: g3_blend (4-row CP), curvature_matching (Levenberg-Marquardt) - highlight_lines, reflection_lines, iso_photes, surface_diagnosis, shape_modification - advanced_intersection: robust_ssi (3-stage: AABB+subdivision→Newton 1e-12→singularity) - curve_surface_intersection, self_intersection_detection (BVH) - 30 tests (18 class-A + 12 intersection), zero compile errors v7.3 — CAM 深化 + 性能优化: - cam_advanced: adaptive_clearing, trochoidal_milling, rest_machining, pencil_tracing - tool_holder_collision_check, toolpath_optimization, feed_rate_optimization - performance_tuning: parallel_task_graph (DAG+Kahn), work_stealing_scheduler - memory_pool_integration, cache_optimization_hints, profile_guided_layout - Fixed BrepModel API compatibility (body.bounds()/to_mesh() instead of .faces()) - 20 tests 12 files, ~5200 lines, 82 tests
2026-07-26 22:54:46 +08:00
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@@ -0,0 +1,237 @@
+#pragma once
+/**
+ * @file cam_advanced.h
+ * @brief CAM 高级加工策略 — 自适应清除、摆线铣削、残料加工、清根、碰撞检测、刀路优化
+ *
+ * 在 cam_strategies.h 的 3 轴基础策略之上提供：
+ *  - adaptive_clearing      — 自适应清除（摆线刀路），根据材料负载动态调整步距
+ *  - trochoidal_milling      — 摆线铣削，使用圆形/圆弧切入避免全刃切削
+ *  - rest_machining          — 残料加工，检测前序刀具未切削区域
+ *  - pencil_tracing          — 清根加工，沿角落/交线生成清根刀路
+ *  - tool_holder_collision_check — 刀柄/刀杆碰撞检测
+ *  - toolpath_optimization   — 刀路重排序减少空行程
+ *  - feed_rate_optimization  — 基于材料去除率的进给优化
+ *
+ * @ingroup core
+ */
+#include "vde/core/point.h"
+#include "vde/core/aabb.h"
+#include "vde/core/cam_toolpath.h"
+#include "vde/core/cam_strategies.h"
+#include "vde/mesh/halfedge_mesh.h"
+#include <vector>
+#include <string>
+#include <memory>
+#include <optional>
+#include <functional>
+
+namespace vde::brep {
+class BrepModel;
+}  // namespace vde::brep
+
+namespace vde::core {
+
+using core::Point3D;
+using core::Vector3D;
+using core::AABB3D;
+
+// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
+//  高级 CAM 参数类型
+// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
+
+/// 自适应清除参数
+struct AdaptiveClearingParams {
+    double step_down = 1.0;          ///< 每层切深 (mm)
+    double min_step_over = 0.5;      ///< 最小横向步距 (mm)
+    double max_step_over = 3.0;      ///< 最大横向步距 (mm) — 低负载时扩大
+    double engagement_angle = 45.0;  ///< 最大啮合角 (度)
+    double feed_rate = 800.0;        ///< 进给速度 (mm/min)
+    double safe_z = 15.0;            ///< 安全高度 (mm)
+    double stock_to_leave = 0.5;     ///< 留量 (mm)
+};
+
+/// 摆线铣削参数
+struct TrochoidalParams {
+    double step_down = 1.0;          ///< 每层切深 (mm)
+    double trochoid_radius = 2.5;    ///< 摆线圈半径 (mm)
+    double step_forward = 1.0;       ///< 每圈前进量 (mm)
+    double feed_rate = 600.0;        ///< 进给速度 (mm/min)
+    double safe_z = 15.0;            ///< 安全高度 (mm)
+};
+
+/// 残料加工参数
+struct RestMachiningParams {
+    double step_down = 0.5;          ///< 每层切深 (mm)
+    double step_over = 0.3;          ///< 横向步距 (mm)
+    double feed_rate = 500.0;        ///< 进给速度 (mm/min)
+    double safe_z = 15.0;            ///< 安全高度 (mm)
+    double stock_threshold = 0.1;    ///< 残料检测阈值 (mm)
+};
+
+/// 清根加工参数
+struct PencilTracingParams {
+    double step_along = 0.2;         ///< 沿角落方向的步距 (mm)
+    double feed_rate = 400.0;        ///< 进给速度 (mm/min)
+    double safe_z = 15.0;            ///< 安全高度 (mm)
+    double corner_angle_min = 5.0;   ///< 最小检测角度 (度)
+    double corner_angle_max = 170.0; ///< 最大检测角度 (度)
+};
+
+/// 刀柄/刀杆定义（用于碰撞检测）
+struct ToolHolder {
+    double diameter = 20.0;           ///< 刀杆直径 (mm)
+    double length = 40.0;             ///< 刀杆长度 (mm)
+    double clearance = 3.0;           ///< 安全间隙 (mm)
+    std::string name;                 ///< 刀柄名称
+};
+
+/// 碰撞检测结果
+struct CollisionResult {
+    bool has_collision = false;       ///< 是否发生碰撞
+    int collision_index = -1;         ///< 发生碰撞的刀位点索引 (-1 = 无碰撞)
+    Point3D collision_point;          ///< 碰撞位置（近似）
+    double penetration_depth = 0.0;   ///< 干涉深度 (mm)
+    std::string description;          ///< 碰撞描述
+};
+
+/// 刀路优化参数
+struct ToolpathOptimizationParams {
+    bool reorder_segments = true;     ///< 是否重排序以减少空行程
+    bool merge_collinear = true;      ///< 合并共线段
+    double merge_tolerance = 1e-3;    ///< 共线容差 (mm)
+    bool remove_duplicates = true;    ///< 去除重复点
+    double duplicate_tolerance = 1e-6;///< 重点容差 (mm)
+    bool smooth_corners = false;      ///< 圆角过渡
+    double corner_radius = 0.0;       ///< 过渡圆角半径 (mm)
+};
+
+/// 材料定义
+struct Material {
+    std::string name;                  ///< 材料名称
+    double hardness_brinell = 200.0;   ///< 布氏硬度
+    double specific_cutting_force = 2000.0; ///< 比切削力 (N/mm²)
+    double max_chip_thickness = 0.2;   ///< 最大切屑厚度 (mm)
+    double max_feed_per_tooth = 0.3;   ///< 最大每齿进给 (mm/tooth)
+};
+
+// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
+//  CAM 高级加工策略函数
+// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
+
+/// 自适应清除 (Adaptive Clearing)
+///
+/// 使用摆线/自适应刀路进行粗加工，根据材料负载动态调整步距。
+/// 在低负载区域扩大步距（高速切削），在高负载/角落区域缩小步距（避免断刀）。
+///
+/// @param body   B-Rep 实体模型
+/// @param tool   使用的刀具
+/// @param params 自适应清除参数
+/// @return 自适应清除刀路
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] Toolpath adaptive_clearing(
+    const brep::BrepModel& body,
+    const Tool& tool,
+    const AdaptiveClearingParams& params);
+
+/// 摆线铣削 (Trochoidal Milling)
+///
+/// 刀具沿圆形/摆线路径切入，避免全刃切削。
+/// 适用于深槽、窄槽加工，减少刀具负载和振动。
+///
+/// @param slot  槽/边界曲线（定义槽的走向）
+/// @param tool  使用的刀具
+/// @param params 摆线铣削参数
+/// @return 摆线铣削刀路
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] Toolpath trochoidal_milling(
+    const std::vector<Point3D>& slot,
+    const Tool& tool,
+    const TrochoidalParams& params);
+
+/// 残料加工 (Rest Machining)
+///
+/// 检测前序大刀具未切削到的角落/窄区域，用小刀具进行残料清除。
+/// 通过比较两次不同直径刀具的遍历范围，识别残料区域。
+///
+/// @param body       B-Rep 实体模型
+/// @param prev_tool  前序（较大）刀具
+/// @param next_tool  后序（较小）刀具
+/// @param params     残料加工参数
+/// @return 残料加工刀路
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] Toolpath rest_machining(
+    const brep::BrepModel& body,
+    const Tool& prev_tool,
+    const Tool& next_tool,
+    const RestMachiningParams& params = RestMachiningParams{});
+
+/// 清根加工 (Pencil Tracing)
+///
+/// 沿模型角落/交线走刀，清除前序加工无法到达的根部材料。
+/// 检测曲面之间的凹角交界线（角 < corner_angle_max），
+/// 沿交线生成单线刀路。
+///
+/// @param body   B-Rep 实体模型
+/// @param tool   使用的刀具（通常为球头刀）
+/// @param params 清根加工参数
+/// @return 清根刀路
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] Toolpath pencil_tracing(
+    const brep::BrepModel& body,
+    const Tool& tool,
+    const PencilTracingParams& params = PencilTracingParams{});
+
+/// 刀柄碰撞检测 (Tool Holder Collision Check)
+///
+/// 沿刀路检查刀柄和刀杆是否与工件发生碰撞。
+/// 使用快速包围盒预检 + 精确三角形碰撞测试。
+///
+/// @param toolpath 加工刀路
+/// @param holder   刀柄/刀杆定义
+/// @param body     B-Rep 工件模型
+/// @return 碰撞检测结果列表（每个刀位点一个结果）
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] std::vector<CollisionResult> tool_holder_collision_check(
+    const Toolpath& toolpath,
+    const ToolHolder& holder,
+    const brep::BrepModel& body);
+
+/// 刀路优化 (Toolpath Optimization)
+///
+/// 优化刀路以减少非切削时间：
+///  - 重排序段以最小化空行程（最近邻启发式）
+///  - 合并共线相邻段
+///  - 去除重复/过短段
+///  - 可选圆角过渡
+///
+/// @param toolpath 待优化的原始刀路
+/// @param params   优化参数
+/// @return 优化后的刀路
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] Toolpath toolpath_optimization(
+    const Toolpath& toolpath,
+    const ToolpathOptimizationParams& params = ToolpathOptimizationParams{});
+
+/// 进给优化 (Feed Rate Optimization)
+///
+/// 基于材料去除率动态调整进给速度：
+///  - 估算每个刀位点的材料去除率（切削截面积 × 进给）
+///  - 在去除率高的区域降低进给（保护刀具）
+///  - 在去除率低的区域提高进给（提高效率）
+///
+/// @param toolpath 待优化的刀路
+/// @param material 工件材料属性
+/// @return 进给优化后的刀路（各段 feed_rate 已调整）
+///
+/// @ingroup core
+[[nodiscard]] Toolpath feed_rate_optimization(
+    const Toolpath& toolpath,
+    const Material& material);
+
+}  // namespace vde::core