茂之钳
3d435a4801
- MassProperties struct: volume, centroid, inertia tensor, gyration radii - mass_properties(): tetrahedral decomposition for inertia tensor - assembly_mass_properties(): recursive assembly traversal with parallel axis - clearance(): AABB-accelerated gap analysis - 11 new tests, 21/21 passing
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2.8 KiB
C++
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#pragma once
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/**
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* @file measure.h
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* @brief B-Rep 测量工具
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* 提供 B-Rep 实体的几何属性测量函数：
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* - 体积（散度定理）
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* - 表面积（三角剖分求和）
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* - 质心
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* - 两实体间最小距离
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* @ingroup brep
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*/
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#include "vde/brep/brep.h"
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#include "vde/brep/assembly.h"
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#include "vde/core/point.h"
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#include <Eigen/Dense>
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namespace vde::brep {
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/**
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* @brief 质量属性结果
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* 包含体积、质心、惯性张量和回转半径。
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* 所有量基于单位密度 ρ=1。
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*/
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struct MassProperties {
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double volume = 0.0; ///< 体积
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core::Point3D centroid{0, 0, 0}; ///< 质心
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Eigen::Matrix3d inertia{Eigen::Matrix3d::Zero()}; ///< 惯性张量 (绕质心)
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core::Vector3D gyration_radii{0, 0, 0}; ///< 回转半径 sqrt(I/m) 各轴
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};
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/**
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* @brief 计算两个 B-Rep 实体间的最小距离
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*
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* 通过将两个实体 tessellate 为三角网格，
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* 计算所有三角形对之间的最小距离。
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*
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* @param a 第一个 B-Rep 实体
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* @param b 第二个 B-Rep 实体
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* @return 最小距离（≥ 0）。若两实体相交则返回 0。
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*/
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[[nodiscard]] double distance(const BrepModel& a, const BrepModel& b);
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/**
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* @brief 计算 B-Rep 实体的表面积
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* 将所有面 tessellate 为三角形，求和三角形面积。
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*
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* @param body B-Rep 实体
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* @return 表面积（平方单位）
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*/
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[[nodiscard]] double surface_area(const BrepModel& body);
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* @brief 计算封闭 B-Rep 实体的体积
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* 使用散度定理（divergence theorem）：
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* V = (1/3) Σ (面心 · 面法向量 * 三角形面积)
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* 对 tessellated 网格的所有三角形求和。
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* @param body 封闭 B-Rep 实体
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* @return 体积（立方单位）
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* @pre body 应为封闭实体（水密）
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*/
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[[nodiscard]] double volume(const BrepModel& body);
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/**
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* @brief 计算 B-Rep 实体的质心
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*
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* 使用 tessellated 网格计算面积加权质心。
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*
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* @param body B-Rep 实体
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* @return 质心坐标
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*/
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[[nodiscard]] core::Point3D centroid(const BrepModel& body);
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/**
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* @brief 单实体完整质量属性
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*
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* 绕质心的惯性张量（密度 ρ=1）。使用四面体分解。
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*/
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[[nodiscard]] MassProperties mass_properties(const BrepModel& body);
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/**
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* @brief 装配体递归质量属性
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*
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* 遍历装配树，考虑每个零件的局部变换，合并所有质量属性。
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*/
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[[nodiscard]] MassProperties assembly_mass_properties(const AssemblyNode& node,
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const core::Transform3D& parent_tf = core::Transform3D::Identity());
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/**
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* @brief 两实体间的最小间隙
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*
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* 比 distance() 更高效：先用 AABB 过滤，仅在接近时检测。
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* @return 最小间隙。若相交则返回 0。
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*/
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[[nodiscard]] double clearance(const BrepModel& a, const BrepModel& b);
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} // namespace vde::brep
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