CocoaModel/src/OptOMirror.cc

0001 //   COCOA class implementation file

0002 //Id:  OptOMirror.cc

0003 //CAT: Model

0004 //

0005 //   History: v1.0

0006 //   Pedro Arce

0007
0008 #include "Alignment/CocoaModel/interface/OptOMirror.h"
0009 #include "Alignment/CocoaModel/interface/LightRay.h"
0010 #include "Alignment/CocoaModel/interface/ALIPlane.h"
0011 #include "Alignment/CocoaModel/interface/Measurement.h"
0012 #include <iostream>
0013 #include <iomanip>
0014 #ifdef COCOA_VIS
0015 #include "Alignment/IgCocoaFileWriter/interface/IgCocoaFileMgr.h"
0016 #include "Alignment/CocoaVisMgr/interface/ALIColour.h"
0017 #endif
0018 #include "Alignment/CocoaDDLObjects/interface/CocoaSolidShapeBox.h"
0019 #include "Alignment/CocoaUtilities/interface/GlobalOptionMgr.h"
0020
0021 using namespace CLHEP;
0022
0023 //---------- Default behaviour: create a LightRay object

0024 void OptOMirror::defaultBehaviour(LightRay& lightray, Measurement& meas) { detailedDeviatesLightRay(lightray); }
0025
0026 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0027 //@@ Detailed simulation of Reflection in Mirror

0028 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0029 void OptOMirror::detailedDeviatesLightRay(LightRay& lightray) {
0030   if (ALIUtils::debug >= 2)
0031     std::cout << "LR: DETAILED REFLECTION IN MIRROR " << name() << std::endl;
0032   if (ALIUtils::debug >= 3)
0033     ALIUtils::dump3v(centreGlob(), " centre Global ");
0034
0035   //---------- Get forward plate and intersect lightray with it

0036   ALIPlane plate = getPlate(true, false);
0037   lightray.intersect(plate);
0038   CLHEP::Hep3Vector inters = lightray.point();
0039
0040   //---------- Get centre of forward plate

0041   //----- Get Z axis

0042   CLHEP::Hep3Vector ZAxis = getZAxis();
0043   CLHEP::HepRotation rmt = rmGlob();
0044   ZAxis = rmt * ZAxis;
0045   //----- Get centre

0046   ALIdouble width = findExtraEntryValue("width");
0047   CLHEP::Hep3Vector plate_centre = centreGlob() - 0.5 * width * ZAxis;
0048   //-  if(ALIUtils::debug >= 4) std::cout << " mirror width " << width << std::endl;

0049
0050   //---------- Get the distance between the intersection point and the centre of the forward plate

0051   ALIdouble distance = (plate_centre - inters).mag();
0052
0053   //---------- Get normal to mirror at intersection point

0054   //------- Get angle of mirror surface (angle between plate centre and intersection)

0055   ALIdouble flatness = findExtraEntryValue("flatness");
0056   //-- flatness is defined as number of 632 nm wavelengths

0057   flatness *= 632.E-9;
0058   ALIdouble length = 0.;
0059
0060   ALIdouble curvature_radius;
0061   ALIdouble angFlatness;
0062   if (flatness != 0) {
0063     length = findExtraEntryValueMustExist("length");
0064     curvature_radius = (flatness * flatness + length * length) / (2 * flatness);
0065     angFlatness = asin(distance / curvature_radius);
0066   } else {
0067     curvature_radius = ALI_DBL_MAX;
0068     angFlatness = 0;
0069   }
0070
0071   if (ALIUtils::debug >= 3) {
0072     std::cout << " intersection with plate " << inters << std::endl;
0073     std::cout << " plate_centre " << plate_centre << std::endl;
0074     std::cout << " distance plate_centre - intersection " << distance << std::endl;
0075     std::cout << " flatness " << flatness << ", length " << length;
0076     std::cout << ", curvature radius " << curvature_radius << " angle of flatness " << angFlatness << std::endl;
0077   }
0078
0079   //----- Axis of rotation is perpendicular to Z Axis and to line plate_centre - intersection

0080   CLHEP::Hep3Vector ipcV = inters - plate_centre;
0081   if (ipcV.mag() != 0)
0082     ipcV *= 1. / ipcV.mag();
0083   CLHEP::HepRotation rtm = rmGlob();
0084   ipcV = rtm * ipcV;
0085   CLHEP::Hep3Vector rotationAxis = ipcV.cross(ZAxis);
0086   //----- normal is object normal rotated around this axis

0087   CLHEP::Hep3Vector inters_normal = CLHEP::Hep3Vector(0., 0., 1.);
0088   inters_normal.rotate(angFlatness, rotationAxis);
0089   inters_normal = rmt * inters_normal;
0090
0091   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0092     ALIUtils::dump3v(ipcV, " intersection -  plate_centre std::vector ");
0093     std::cout << "rotation Axis " << rotationAxis << std::endl;
0094     std::cout << " plate normal at intersection point " << inters_normal << std::endl;
0095   }
0096   //---------- Reflect in plate

0097   ALIdouble cosang = -(inters_normal * lightray.direction()) / inters_normal.mag() / lightray.direction().mag();
0098   CLHEP::Hep3Vector lrold = lightray.direction();
0099   lightray.setDirection(lightray.direction() + inters_normal * 2 * cosang);
0100
0101   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0102     lightray.dumpData("Reflected in mirror");
0103   }
0104 }
0105
0106 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0107 //@@ Fast simulation of Reflection in Mirror

0108 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0109 void OptOMirror::fastDeviatesLightRay(LightRay& lightray) {
0110   if (ALIUtils::debug >= 2)
0111     std::cout << "LR: FAST REFLECTION IN MIRROR " << name() << std::endl;
0112
0113   //---------- Get forward plate

0114   ALIPlane plate = getPlate(true, false);
0115
0116   //---------- Reflect in plate (including intersection with it)

0117   lightray.reflect(plate);
0118   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0119     lightray.dumpData("Reflected in plate");
0120   }
0121   //---------- Deviate Lightray

0122   //  ALIdouble deviX = findExtraEntryValue("deviX");

0123   // ALIdouble deviY = findExtraEntryValue("deviY");

0124   //  lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing( this, 0., 0., 0., deviX, deviY, 0.);

0125   lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing(this, 'R');
0126   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0127     lightray.dumpData("Deviated ");
0128   }
0129 }
0130
0131 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0132 void OptOMirror::detailedTraversesLightRay(LightRay& lightray) {
0133   if (ALIUtils::debug >= 2)
0134     std::cout << "LR: DETAILED TRAVERSE IN MIRROR " << name() << std::endl;
0135
0136   //---------- Get forward plate

0137   ALIPlane plate = getPlate(true, true);
0138   //---------- If width is 0, just keep the same point

0139   ALIdouble width = findExtraEntryValue("width");
0140   if (width == 0) {
0141     if (ALIUtils::debug >= 3)
0142       lightray.dumpData("Traversed with 0 width");
0143     return;
0144   }
0145
0146   //---------- Refract while entering mirror

0147   ALIdouble refra_ind1 = 1.;
0148   ALIdouble refra_ind2 = findExtraEntryValue("refra_ind");
0149   lightray.refract(plate, refra_ind1, refra_ind2);
0150   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0151     lightray.dumpData("Refracted in first plate");
0152   }
0153
0154   //---------- Get backward plate

0155   plate = getPlate(false, true);
0156   //---------- Refract while exiting mirror

0157   lightray.refract(plate, refra_ind2, refra_ind1);
0158   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0159     lightray.dumpData("Refracted in first plate");
0160   }
0161 }
0162
0163 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0164 void OptOMirror::fastTraversesLightRay(LightRay& lightray) {
0165   if (ALIUtils::debug >= 2)
0166     std::cout << "LR: TRAVERSE MIRROR  " << name() << std::endl;
0167
0168   //---------- Get backward plate

0169   ALIPlane plate = getPlate(false, false);
0170   lightray.intersect(plate);
0171   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0172     lightray.dumpData("Intersected with plate");
0173   }
0174   //---------- Shift and Deviate

0175   lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing(this, 'T');
0176   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0177     lightray.dumpData("Shifted and Deviated");
0178   }
0179 }
0180
0181 #ifdef COCOA_VIS
0182 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0183 void OptOMirror::fillIguana() {
0184   ALIdouble width;
0185   ALIbool wexists = findExtraEntryValueIfExists("width", width);
0186   if (!wexists)
0187     width = 1.;
0188   ALIdouble length;
0189   wexists = findExtraEntryValueIfExists("length", length);
0190   if (!wexists)
0191     length = 4.;
0192
0193   ALIColour* col = new ALIColour(0., 0., 1., 0.);
0194   std::vector<ALIdouble> spar;
0195   spar.push_back(length);
0196   spar.push_back(length);
0197   spar.push_back(width);
0198   IgCocoaFileMgr::getInstance().addSolid(*this, "BOX", spar, col);
0199 }
0200 #endif
0201
0202 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0203 void OptOMirror::constructSolidShape() {
0204   ALIdouble go;
0205   GlobalOptionMgr* gomgr = GlobalOptionMgr::getInstance();
0206   gomgr->getGlobalOptionValue("VisScale", go);
0207
0208   theSolidShape = new CocoaSolidShapeBox(
0209       "Box", go * 5. * cm / m, go * 5. * cm / m, go * 1. * cm / m);  //COCOA internal units are meters

0210 }