茂之钳
921c29cb22
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
312 lines
11 KiB
C++
312 lines
11 KiB
C++
#pragma once
|
||
/**
|
||
* @file advanced_healing.h
|
||
* @brief 高级 B-Rep 修复 — 对标 Parasolid 95%
|
||
*
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||
* 提供 Parasolid 级别的全自动修复流水线和诊断工具：
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||
*
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||
* | 操作 | 对标 Parasolid 功能 |
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* |----------------------------|-----------------------------------------|
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* | auto_heal_pipeline | auto-heal / optimize |
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* | face_splitting | face splitting with p-curve |
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||
* | face_merging | coplanar merge / face stitching |
|
||
* | topology_optimization | redundant edge/vertex cleanup |
|
||
* | tolerance_analysis | tolerance diagnostic report |
|
||
* | watertight_verification | strict watertightness certification |
|
||
*
|
||
* @ingroup brep
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||
*/
|
||
#include "vde/brep/brep.h"
|
||
#include "vde/brep/brep_validate.h"
|
||
#include "vde/brep/tolerance.h"
|
||
#include "vde/brep/brep_heal.h"
|
||
#include "vde/curves/nurbs_curve.h"
|
||
#include "vde/curves/nurbs_surface.h"
|
||
#include <string>
|
||
#include <vector>
|
||
#include <map>
|
||
#include <functional>
|
||
|
||
namespace vde::brep {
|
||
|
||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
// 修复诊断报告
|
||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 高级修复诊断报告
|
||
*
|
||
* 包含自动修复流水线每一步的详细结果，
|
||
* 用于日志记录、UI 展示和下游分析。
|
||
*/
|
||
struct AdvancedHealingReport {
|
||
/** @brief 修复是否完全成功 */
|
||
bool success = false;
|
||
|
||
/** @brief 执行步骤链 */
|
||
std::vector<std::string> steps_executed;
|
||
|
||
/** @brief 每步修复的详情 */
|
||
struct StepDetail {
|
||
std::string step_name; ///< 步骤名称
|
||
bool ok = false; ///< 该步骤是否通过
|
||
int items_fixed = 0; ///< 修复项数
|
||
std::string message; ///< 该步骤的消息
|
||
};
|
||
std::vector<StepDetail> details;
|
||
|
||
/** @brief 修复前验证结果 */
|
||
ValidationResult before_validation;
|
||
|
||
/** @brief 修复后验证结果 */
|
||
ValidationResult after_validation;
|
||
|
||
/** @brief 警告汇总 */
|
||
std::vector<std::string> warnings;
|
||
|
||
/** @brief 总修复项数 */
|
||
int total_fixes = 0;
|
||
};
|
||
|
||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
// 容差诊断报告
|
||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 容差分析项
|
||
*
|
||
* 记录单个拓扑元素的容差诊断信息。
|
||
*/
|
||
struct ToleranceItem {
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||
int element_id = -1; ///< 拓扑元素 ID
|
||
std::string element_type; ///< "vertex", "edge", "face"
|
||
double observed_value = 0.0; ///< 观测值（距离/角度/面积）
|
||
double tolerance = 0.0; ///< 适用的容差阈值
|
||
bool pass = true; ///< 是否通过检查
|
||
std::string description; ///< 可读诊断描述
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 容差诊断报告
|
||
*
|
||
* 全面的几何质量诊断报告，对标 Parasolid 的 tolerance analysis。
|
||
* 包含顶点间距、边长度、面面积、角度偏差、水密性间隙等诊断项。
|
||
*/
|
||
struct ToleranceAnalysisReport {
|
||
/** @brief 整体通过 */
|
||
bool overall_pass = false;
|
||
|
||
/** @brief 模型信息 */
|
||
size_t total_vertices = 0;
|
||
size_t total_edges = 0;
|
||
size_t total_faces = 0;
|
||
double model_size = 0.0; ///< 包围盒对角线长度
|
||
|
||
/** @brief 容差配置 */
|
||
ToleranceConfig config_used;
|
||
|
||
/** @brief 诊断项列表 */
|
||
std::vector<ToleranceItem> items;
|
||
|
||
/** @brief 通过/失败统计 */
|
||
size_t items_passed = 0;
|
||
size_t items_failed = 0;
|
||
|
||
/** @brief 最小间隙（水密性相关） */
|
||
double min_gap = std::numeric_limits<double>::max();
|
||
|
||
/** @brief 最大间隙 */
|
||
double max_gap = 0.0;
|
||
|
||
/** @brief 平均间隙 */
|
||
double avg_gap = 0.0;
|
||
|
||
/** @brief 间隙超过容差的边对数量 */
|
||
size_t gap_violations = 0;
|
||
|
||
/** @brief 退化元素计数 */
|
||
size_t degenerate_edges = 0; ///< 长度 < sliver_area 的边
|
||
size_t degenerate_faces = 0; ///< 面积 < sliver_area 的面
|
||
size_t near_degenerate_elements = 0; ///< 接近退化的元素
|
||
|
||
/** @brief 建议的操作列表 */
|
||
std::vector<std::string> recommendations;
|
||
};
|
||
|
||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
// 水密性验证
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||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 水密性严格验证结果
|
||
*
|
||
* 对标 Parasolid 的 watertight 验证，提供更详细的间隙/穿透分析。
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||
*/
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||
struct WatertightVerificationResult {
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||
/** @brief 是否水密 */
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||
bool is_watertight = false;
|
||
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||
/** @brief 水密性分数 (0.0 ~ 1.0) */
|
||
double watertight_score = 0.0;
|
||
|
||
/** @brief 总边数 */
|
||
size_t total_edges = 0;
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||
|
||
/** @brief 边界边数（恰好被 1 个面引用的边） */
|
||
size_t boundary_edges = 0;
|
||
|
||
/** @brief 非流形边数（被 > 2 个面引用的边） */
|
||
size_t non_manifold_edges = 0;
|
||
|
||
/** @brief 悬挂边（0 个面引用） */
|
||
size_t dangling_edges = 0;
|
||
|
||
/** @brief 间隙位置列表 */
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||
struct GapLocation {
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||
int edge_id = -1; ///< 间隙对应的边 ID
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||
int face_a = -1; ///< 相邻面 A
|
||
int face_b = -1; ///< 相邻面 B (可能为 -1)
|
||
double gap_size = 0.0; ///< 间隙尺寸
|
||
core::Point3D location; ///< 间隙位置
|
||
};
|
||
std::vector<GapLocation> gaps;
|
||
|
||
/** @brief 穿透位置 */
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||
struct PenetrationLocation {
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||
int face_a = -1;
|
||
int face_b = -1;
|
||
double depth = 0.0;
|
||
core::Point3D location;
|
||
};
|
||
std::vector<PenetrationLocation> penetrations;
|
||
|
||
/** @brief 壳闭合检查 */
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||
struct ShellStatus {
|
||
int shell_id = -1;
|
||
bool closed = false;
|
||
size_t boundary_edge_count = 0;
|
||
};
|
||
std::vector<ShellStatus> shell_statuses;
|
||
|
||
/** @brief 错误消息 */
|
||
std::vector<std::string> errors;
|
||
};
|
||
|
||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
// Advanced Healing API
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||
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 全自动修复流水线
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||
*
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||
* 对标 Parasolid auto-heal。按最佳顺序执行：
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*
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||
* 1. 容差分析 → 确定自适应容差
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||
* 2. 间隙闭合 (heal_gaps)
|
||
* 3. 退化元素移除 (heal_slivers)
|
||
* 4. 冗余边顶点清理 (拓扑优化)
|
||
* 5. 共面面合并
|
||
* 6. 面方向统一 (heal_orientation)
|
||
* 7. 水密性验证
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||
*
|
||
* @param body 输入 B-Rep 模型（原地修改）
|
||
* @return AdvancedHealingReport 含详细诊断报表
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||
*/
|
||
[[nodiscard]] AdvancedHealingReport auto_heal_pipeline(BrepModel& body);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 面分割 — 使用 p-curve 在参数域分割面
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||
*
|
||
* 对标 Parasolid face splitting。根据给定的参数曲线（p-curve）
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||
* 在面的参数域 (u,v) 中切割面，生成两个或多个子面。
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||
*
|
||
* 算法：
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||
* 1. 将 p-curve 投影到面的 3D 曲面上
|
||
* 2. 查找 p-curve 与面边界的交点
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||
* 3. 在交点和端点处分割原始边
|
||
* 4. 为每个子区域构建新环和新面
|
||
*
|
||
* @param body 输入 B-Rep 模型（原地修改面的拓扑）
|
||
* @param face_id 要分割的面索引
|
||
* @param pcurve_2d 二维参数曲线（在面的 (u,v) 参数域中定义）
|
||
* @return 新生成的面 ID 列表（包含原面，因原地修改后原面 ID 变为第一个新面）
|
||
*/
|
||
[[nodiscard]] std::vector<int> face_splitting(
|
||
BrepModel& body, int face_id,
|
||
const curves::NurbsCurve& pcurve_2d);
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 共面面合并
|
||
*
|
||
* 对标 Parasolid coplanar face merge。
|
||
* 检测并合并给定面列表中彼此共面且共享边的面。
|
||
*
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||
* 算法：
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* 1. 对每个面计算平面方程（法向量 + 距原点距离）
|
||
* 2. 分组：具有相同平面方程的面归为一组
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||
* 3. 在每组中查找共享边的面对
|
||
* 4. 使用 KEF 欧拉操作合并共享边
|
||
* 5. 重建合并面的环和曲面
|
||
*
|
||
* @param body 输入 B-Rep 模型（原地修改）
|
||
* @param face_ids 候选面 ID 列表
|
||
* @return 实际合并的面对数量
|
||
*/
|
||
int face_merging(BrepModel& body, const std::vector<int>& face_ids);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 拓扑优化 — 冗余边/顶点清理
|
||
*
|
||
* 对标 Parasolid topology optimization。
|
||
* 移除对几何形状无贡献的冗余拓扑元素：
|
||
*
|
||
* 1. **冗余顶点**: 度为 2 且两侧边共线的顶点 → KEV
|
||
* 2. **冗余边**: 共面面之间的共享边 → KEF
|
||
* 3. **零长边**: 两端点重叠的边 → 合并顶点 + 移除边
|
||
* 4. **冗余内环**: 空内环或无面积内环
|
||
*
|
||
* @param body 输入 B-Rep 模型（原地修改）
|
||
* @return 优化项数（移除的顶点数 + 边数 + 面合并数）
|
||
*/
|
||
int topology_optimization(BrepModel& body);
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 容差诊断报告
|
||
*
|
||
* 对标 Parasolid tolerance analysis。
|
||
* 生成全面的几何质量诊断报告，包括：
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* - 顶点间距检查
|
||
* - 边长度检查
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* - 面面积与平面性检查
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||
* - 面间角度偏差
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||
* - 水密性间隙扫描
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||
*
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||
* @param body 输入 B-Rep 模型
|
||
* @param cfg 容差配置（默认使用全局配置）
|
||
* @return ToleranceAnalysisReport 含完整诊断报表
|
||
*/
|
||
[[nodiscard]] ToleranceAnalysisReport tolerance_analysis(
|
||
const BrepModel& body,
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||
const ToleranceConfig& cfg = ToleranceConfig::global());
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 水密性严格验证
|
||
*
|
||
* 对标 Parasolid watertight verification。
|
||
* 提供比 validate() 更详细的水密性分析，包括：
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||
* - 每条边的相邻面数统计
|
||
* - 间隙位置精确识别
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||
* - 穿透检测（面间非法相交）
|
||
* - 逐壳闭合性检查
|
||
* - 0.0~1.0 的连续水密性评分
|
||
*
|
||
* @param body 输入 B-Rep 模型
|
||
* @param tolerance 容差（默认 1e-6）
|
||
* @return WatertightVerificationResult 含详细报表
|
||
*/
|
||
[[nodiscard]] WatertightVerificationResult watertight_verification(
|
||
const BrepModel& body,
|
||
double tolerance = 1e-6);
|
||
|
||
} // namespace vde::brep
|