VZERO/VZEROSurveyToAlignment.C

   1 void VZEROSurveyToAlignment(){
   2
   3   // Macro to convert survey data into alignment data.
   4   // The position of four fiducial marks, sticked on the
   5   // entrance face of the V0C box is converted into the
   6   // global position of the box. Positions given by surveyers
   7   // are extracted from Survey Data Base.
   8
   9   if(!gGeoManager) TGeoManager::Import("geometry.root");
  10
  11   TClonesArray *array = new TClonesArray("AliAlignObjMatrix",10);
  12   TClonesArray &mobj = *array;
  13
  14   Double_t l_vect[3]={0.,0.,0.}; // a local vector (the origin)
  15   Double_t g_vect[3];            // vector corresp. to it in global RS
  16   Double_t m_vect[3];            // vector corresp. to it in mother RS
  17
  18   // ************* get global matrix *******************
  19   TGeoHMatrix *g3 = AliGeomManager::GetMatrix("VZERO/V0C");
  20
  21   // this is used below as the ideal global matrix
  22
  23   // ************* get local matrix *******************
  24   TGeoNode* n3 = gGeoManager->GetCurrentNode();
  25   TGeoHMatrix* l3 = n3->GetMatrix();
  26
  27  // point coordinates in the global RS
  28   g3->LocalToMaster(l_vect,g_vect);
  29   cout<<endl<<"Point coordinates in the global RS: "<<
  30     g_vect[0]<<" "<<g_vect[1]<<" "<<g_vect[2];
  31
  32  // point coordinates in the mother volume RS
  33   l3->LocalToMaster(l_vect,m_vect);
  34   cout<<endl<<"Point coordinates in the mother's volume RS: "<<
  35     m_vect[0]<<" "<<m_vect[1]<<" "<<m_vect[2]<<" "<<endl;
  36
  37  // Hereafter are the four ideal fiducial marks on the V0C box,
  38  // expressed in local coordinates and in cms - hard coded.
  39
  40   const Double_t xside   = 22.627;
  41   const Double_t yside   = 22.627;
  42   const Double_t zsize   = 2.35;
  43   const Double_t zoffset = 0.001;
  44
  45   const Double_t zdepth  = zsize+zoffset;
  46   Double_t A[3]={-xside,-yside,zdepth};
  47   Double_t B[3]={xside,-yside,zdepth};
  48   Double_t C[3]={xside,yside,zdepth};
  49   Double_t D[3]={-xside,yside,zdepth};
  50
  51   TGeoTranslation* Atr = new TGeoTranslation("Atr",-xside,-yside,zdepth);
  52   TGeoTranslation* Btr = new TGeoTranslation("Btr",xside,-yside,zdepth);
  53   TGeoTranslation* Ctr = new TGeoTranslation("Ctr",xside,yside,zdepth);
  54   TGeoTranslation* Dtr = new TGeoTranslation("Dtr",-xside,yside,zdepth);
  55
  56   //                    ^ local y
  57   //                    |
  58   //      D-------------|-------------C
  59   //      |             |             |
  60   //      |             |             |
  61   //      |             |             |
  62   //      |             |             |
  63   //      |             |             |
  64   //      |             |             |
  65   //  ------------------|------------------> local x
  66   //      |             |             |
  67   //      |             |             |
  68   //      |             |             |
  69   //      |             |             |
  70   //      |             |             |
  71   //      |             |             |
  72   //      A-------------|-------------B
  73   //
  74   // local z exiting the plane of the screen
  75
  76   Double_t gA[3], gB[3], gC[3], gD[3];
  77   g3->LocalToMaster(A,gA);
  78   g3->LocalToMaster(B,gB);
  79   g3->LocalToMaster(C,gC);
  80   g3->LocalToMaster(D,gD);
  81   cout<<endl<<"Ideal fiducial marks coordinates in the global RS:\n"<<
  82     "A "<<gA[0]<<" "<<gA[1]<<" "<<gA[2]<<" "<<endl<<
  83     "B "<<gB[0]<<" "<<gB[1]<<" "<<gB[2]<<" "<<endl<<
  84     "C "<<gC[0]<<" "<<gC[1]<<" "<<gC[2]<<" "<<endl<<
  85     "D "<<gD[0]<<" "<<gD[1]<<" "<<gD[2]<<" "<<endl;
  86   cout<<endl<<endl;
  87
  88 // Retrieval of real survey data from ALICE Survey Data Depot :
  89
  90   AliSurveyObj *so = new AliSurveyObj();
  91
  92   so->FillFromLocalFile("Survey_835615_V0.txt");
  93   size = so->GetEntries();
  94
  95   Printf("Title: \"%s\"", so->GetReportTitle().Data());
  96   Printf("Date: \"%s\"", so->GetReportDate().Data());
  97   Printf("Detector: \"%s\"", so->GetDetector().Data());
  98   Printf("URL: \"%s\"", so->GetURL().Data());
  99   Printf("Number: \"%d\"", so->GetReportNumber());
 100   Printf("Version: \"%d\"", so->GetReportVersion());
 101   Printf("Observations: \"%s\"", so->GetObservations().Data());
 102   Printf("Coordinate System: \"%s\"", so->GetCoordSys().Data());
 103   Printf("Measurement Units: \"%s\"", so->GetUnits().Data());
 104   Printf("Nr Columns: \"%d\" \n", so->GetNrColumns());
 105
 106   TObjArray *colNames = so->GetColumnNames();
 107
 108   TObjArray   *points = so->GetData();
 109   const char  namePoint[4]  = "6001";
 110   Double_t    coordinates[4][3];
 111 //  Printf("  ******* %c ******* \n\n ", namePoint[0]);
 112   Printf("Relevant points to be used for alignment procedure (in mm):");
 113   for (Int_t i = 0; i < points->GetEntries(); ++i) {
 114     if(((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetPointName()[0] == namePoint[0]) {
 115            Printf("Point %d --> \"%s\" %f %f %f ", i,
 116            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetPointName().Data(),
 117            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetX(),
 118            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetY(),
 119            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetZ() );
 120            if(i > 10){
 121            coordinates[i-11][0]  = (AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetX();
 122            coordinates[i-11][1]  = (AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetY();
 123            coordinates[i-11][2]  = (AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetZ(); }
 124      }
 125   }
 126
 127    Double_t ngA[3], ngB[3], ngC[3], ngD[3];
 128
 129      for(Int_t i=0; i<3; i++)
 130      { ngA[i]  = coordinates[0][i] / 10.0 ;
 131        ngD[i]  = coordinates[1][i] / 10.0 ;
 132        ngB[i]  = coordinates[2][i] / 10.0 ;
 133        ngC[i]  = coordinates[3][i] / 10.0 ; }
 134
 135    cout<<endl<<"Fiducial marks coordinates in the global RS given by surveyers:\n"<<
 136     "A "<<ngA[0]<<" "<<ngA[1]<<" "<<ngA[2]<<" "<<endl<<
 137     "B "<<ngB[0]<<" "<<ngB[1]<<" "<<ngB[2]<<" "<<endl<<
 138     "C "<<ngC[0]<<" "<<ngC[1]<<" "<<ngC[2]<<" "<<endl<<
 139     "D "<<ngD[0]<<" "<<ngD[1]<<" "<<ngD[2]<<" "<<endl;
 140
 141   // From the new fiducial marks coordinates derive back the new global position
 142   // of the surveyed volume
 143   //*** What follows is the actual survey-to-alignment procedure which assumes,
 144   //*** as is the case of the present example, 4 fiducial marks
 145   //*** at the corners of a square lying on a plane parallel to a surface
 146   //*** of the surveyed box at a certain offset and with
 147   //*** x and y sides parallel to the box's x and y axes.
 148   //*** If the code below is placed in a separate class or method, it needs
 149   //*** as input the four points and the offset from the origin (zdepth)
 150   //*** The algorithm can be easily modified for different placement
 151   //*** and/or cardinality of the fiducial marks.
 152
 153   Double_t ab[3], bc[3], n[3];
 154   Double_t plane[4], s;
 155
 156   // first vector on the plane of the fiducial marks
 157   for(i=0;i<3;i++){
 158     ab[i] = ngB[i] - ngA[i];
 159   }
 160
 161   // second vector on the plane of the fiducial marks
 162   for(i=0;i<3;i++){
 163     bc[i] = ngC[i] - ngB[i];
 164   }
 165
 166   // vector normal to the plane of the fiducial marks obtained
 167   // as cross product of the two vectors on the plane d0^d1
 168   n[0] = ab[1] * bc[2] - ab[2] * bc[1];
 169   n[1] = ab[2] * bc[0] - ab[0] * bc[2];
 170   n[2] = ab[0] * bc[1] - ab[1] * bc[0];
 171
 172   Double_t sizen = TMath::Sqrt( n[0]*n[0] + n[1]*n[1] + n[2]*n[2] );
 173   if(sizen>1.e-8){
 174           s = Double_t(1.)/sizen ; //normalization factor
 175   }else{
 176           return 0;
 177   }
 178
 179   // plane expressed in the hessian normal form, see:
 180   // http://mathworld.wolfram.com/HessianNormalForm.html
 181   // the first three are the coordinates of the orthonormal vector
 182   // the fourth coordinate is equal to the distance from the origin
 183   for(i=0;i<3;i++){
 184     plane[i] = n[i] * s;
 185   }
 186   plane[3] = -( plane[0] * ngA[0] + plane[1] * ngA[1] + plane[2] * ngA[2] );
 187 //  cout<<plane[0]<<"  "<<plane[1]<<"  "<<plane[2]<<"  "<<plane[3]<<"  "<<endl;
 188
 189   // The center of the square with fiducial marks as corners
 190   // as the middle point of one diagonal - md
 191   // Used below to get the center - orig - of the surveyed box
 192
 193   Double_t orig[3], md[3];
 194   for(i=0;i<3;i++){
 195     md[i] = (ngA[i] + ngC[i]) * 0.5;
 196   }
 197
 198   //  center of the box
 199   for(i=0;i<3;i++){
 200     orig[i] = md[i] - plane[i]*zdepth;
 201   }
 202
 203   cout<<endl<<"Center of the box: "<<orig[0]<<"  "<<orig[1]<<"  "<<orig[2]<<endl;
 204
 205   // get x,y local directions needed to write the global rotation matrix
 206   // for the surveyed volume by normalising vectors ab and bc
 207
 208   Double_t sx = TMath::Sqrt(ab[0]*ab[0] + ab[1]*ab[1] + ab[2]*ab[2]);
 209   if(sx>1.e-8){
 210      for(i=0;i<3;i++){
 211           ab[i] /= sx;
 212      }
 213      cout<<"x direction "<<ab[0]<<"  "<<ab[1]<<"  "<<ab[2]<<endl;
 214   }
 215   Double_t sy = TMath::Sqrt(bc[0]*bc[0] + bc[1]*bc[1] + bc[2]*bc[2]);
 216   if(sy>1.e-8){
 217     for(i=0;i<3;i++){
 218           bc[i] /= sy;
 219     }
 220     cout<<"y direction "<<bc[0]<<"  "<<bc[1]<<"  "<<bc[2]<<endl;
 221   }
 222
 223   // the global matrix for the surveyed volume - ng
 224   Double_t rot[9] = {ab[0],bc[0],plane[0],ab[1],bc[1],plane[1],ab[2],bc[2],plane[2]};
 225   TGeoHMatrix ng;
 226   ng.SetTranslation(orig);
 227   ng.SetRotation(rot);
 228
 229   cout<<"\n********* global matrix inferred from surveyed fiducial marks ***********\n";
 230   ng.Print();
 231
 232  // To produce the alignment object for the given volume you would
 233  // then do something like this:
 234  // Calculate the global delta transformation as ng * g3^-1
 235
 236  TGeoHMatrix gdelta = g3->Inverse(); //now equal to the inverse of g3
 237  gdelta.MultiplyLeft(&ng);
 238  Int_t index = 0;
 239
 240  // if the volume is in the look-up table use something like this instead:
 241  // AliGeomManager::LayerToVolUID(AliGeomManager::kTOF,i);
 242
 243  //AliAlignObjMatrix* mobj[0] = new AliAlignObjMatrix("VZERO/V0C",index,gdelta,kTRUE);
 244
 245   new(mobj[0]) AliAlignObjMatrix("VZERO/V0C",index,gdelta,kTRUE);
 246
 247   if(!gSystem->Getenv("$TOCDB")){
 248     // save on file
 249      TFile f("V0Survey.root","RECREATE");
 250      if(!f) cerr<<"cannot open file for output\n";
 251      f.cd();
 252      f.WriteObject(array,"V0SurveyObjs ","kSingleKey");
 253      f.Close();
 254   }else{
 255     // save in CDB storage
 256      AliCDBManager* cdb = AliCDBManager::Instance();
 257      AliCDBStorage* storage = cdb->GetStorage("local://$ALICE_ROOT");
 258      AliCDBMetaData* mda = new AliCDBMetaData();
 259      mda->SetResponsible("Brigitte Cheynis");
 260      mda->SetComment("Alignment objects for V0 survey");
 261      mda->SetAliRootVersion(gSystem->Getenv("$ARVERSION"));
 262      AliCDBId id("VZERO/Align/Data",0,9999999);
 263      storage->Put(array,id,mda);
 264   }
 265
 266   array->Delete();
 267
 268 }