New geometry: SDD, cables and update on V11 (L. Gaudichet)
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSv11GeomCableRound.cxx
1 /**************************************************************************
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3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
6  *                                                                        *
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8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
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17
18 // General Root includes
19 //#include <Riostream.h>
20 #include <TMath.h>
21 #include <TVectorD.h>
22
23 // Root Geometry includes
24 #include <TGeoManager.h>
25 #include <TGeoVolume.h>
26 #include <TGeoTube.h>
27 #include <TGeoMatrix.h>
28
29 #include "AliITSv11GeomCableRound.h"
30
31 //*************************************************************************
32 //   Class for round cables
33 //
34 // Ludovic Gaudichet                                   gaudichet@to.infn.it
35 //*************************************************************************
36
37 ClassImp(AliITSv11GeomCableRound)
38
39 //________________________________________________________________________
40 AliITSv11GeomCableRound::
41 AliITSv11GeomCableRound(const char* name, Double_t radius) :
42 AliITSv11GeomCable(name) {
43   // Constructor
44   fRadius = radius;
45   fNlayer = 0;
46   for (Int_t i=0; i<fgkCableMaxLayer ; i++) {
47     fLayThickness[i] = 0;
48     fLayColor[i] = 0;
49     fLayMedia[i] = 0;
50   };
51   fPhiMin = 0;
52   fPhiMax = 360;
53 };
54
55 //________________________________________________________________________
56 AliITSv11GeomCableRound::AliITSv11GeomCableRound(const AliITSv11GeomCableRound &s) :
57   AliITSv11GeomCable(s),fRadius(s.fRadius),fNlayer(s.fNlayer),fPhiMin(s.fPhiMin),
58   fPhiMax(s.fPhiMax)
59 {
60   //     Copy Constructor 
61   for (Int_t i=0; i<s.fNlayer; i++) {
62     fLayThickness[i] = s.fLayThickness[i];
63     fLayMedia[i] = s.fLayMedia[i];
64     fLayColor[i] = s.fLayColor[i];
65   }
66 }
67
68 //________________________________________________________________________
69 AliITSv11GeomCableRound& AliITSv11GeomCableRound::
70 operator=(const AliITSv11GeomCableRound &s) {
71   //     Assignment operator
72   // Not fully inplemented yet !!!
73
74   if(&s == this) return *this;
75   *this = s;
76   fRadius = s.fRadius;
77   fPhiMin = s.fPhiMin;
78   fPhiMax = s.fPhiMax;
79   fNlayer = s.fNlayer;
80   for (Int_t i=0; i<s.fNlayer; i++) {
81     fLayThickness[i] = s.fLayThickness[i];
82     fLayMedia[i] = s.fLayMedia[i];
83     fLayColor[i] = s.fLayColor[i];
84   };
85   return *this;
86 }
87
88 //________________________________________________________________________
89 Int_t AliITSv11GeomCableRound::GetPoint( Int_t iCheckPt, Double_t *coord)
90   const {
91   // Get check point #iCheckPt
92   TVectorD *coordVector =(TVectorD *)fPointArray.UncheckedAt(2*iCheckPt);
93   CopyFrom(coord, coordVector->GetMatrixArray());
94   return kTRUE;
95 };
96
97 //________________________________________________________________________
98 Int_t AliITSv11GeomCableRound::GetVect( Int_t iCheckPt, Double_t *coord)
99   const {
100   //
101   // Get vector transverse to the section at point #iCheckPt
102   //
103
104   TVectorD *coordVector =(TVectorD *)fPointArray.UncheckedAt(2*iCheckPt+1);
105   CopyFrom(coord, coordVector->GetMatrixArray());
106   return kTRUE;
107 };
108 //________________________________________________________________________
109 void AliITSv11GeomCableRound::AddCheckPoint( TGeoVolume *vol, Int_t iCheckPt,
110                                                Double_t *coord, Double_t *orthVect)
111 {
112   //
113   // Add point #iCheckPt and its transverse vector. Point is added at (i) in
114   // fPointArray and the vector is added at (i+1)
115   //
116
117
118   if (iCheckPt>=fVolumeArray.GetEntriesFast()) {
119     fVolumeArray.AddLast(vol);
120     TVectorD *point = new TVectorD(3,coord);
121     TVectorD *vect  = new TVectorD(3,orthVect);
122     fPointArray.AddLast(point);
123     fPointArray.AddLast(vect);
124
125   } else if ((iCheckPt >= 0)&&(iCheckPt < fVolumeArray.GetEntriesFast())) {
126     fVolumeArray.AddAt(vol, iCheckPt);
127     TVectorD *point = new TVectorD(3,coord);
128     TVectorD *vect  = new TVectorD(3,orthVect);
129     fPointArray.AddAt(point, iCheckPt*2  );
130     fPointArray.AddAt(vect,  iCheckPt*2+1);
131   };
132 };
133
134 //________________________________________________________________________
135 void AliITSv11GeomCableRound::PrintCheckPoints() const {
136   // Print all check points
137
138   printf("  ---\n  Printing all check points of the round cable\n");
139   for (Int_t i = 0; i<fVolumeArray.GetEntriesFast(); i++) {
140     TVectorD *coordVector = (TVectorD *)fPointArray.UncheckedAt(i*2);
141     //TVectorD *vectVector = (TVectorD *)fPointArray.UncheckedAt(i*2+1);
142     Double_t coord[3];
143     CopyFrom(coord, coordVector->GetMatrixArray());
144
145     printf("   ( %.2f, %.2f, %.2f )\n", coord[0], coord[1], coord[2]);
146   };
147
148 };
149
150 //________________________________________________________________________
151 Int_t AliITSv11GeomCableRound::CreateAndInsertCableSegment(Int_t p2)
152 {
153 //    Creates a cable segment between points p1 and p2.
154 //    Rotation is the eventual rotation of the flat cable
155 //    along its length axis
156 //
157 // The segment volume is created inside the volume containing point2
158 // Therefore this segment should be defined in this volume only.
159 // I mean here that, if the previous point is in another volume,
160 // it should be just at the border between the 2 volumes. Also the
161 // orientation vector of the previous point should be othogonal to
162 // the surface between the 2 volumes.
163
164   TGeoNode *mainNode;
165   if (fInitialNode==0) {
166     TObjArray *nodes = gGeoManager->GetListOfNodes();
167     if (nodes->GetEntriesFast()==0) return kFALSE;
168     mainNode = (TGeoNode *) nodes->UncheckedAt(0);
169   } else {
170     mainNode = fInitialNode;
171   };
172
173   Int_t p1 = p2 - 1;
174   TGeoVolume *p1Vol = GetVolume(p1);
175   TGeoVolume *p2Vol = GetVolume(p2);
176
177   ResetCheckDaughter();
178   fCurrentVol = p1Vol;
179   if (! CheckDaughter(mainNode)) {
180     printf("Error::volume containing point is not visible in node tree!\n");
181     return kFALSE;
182   };
183
184   Double_t coord1[3], coord2[3], vect1[3], vect2[3];
185   //=================================================
186   // Get p1 position in the systeme of p2
187   if (p1Vol!=p2Vol) {
188
189     Int_t p1nodeInd[fgkCableMaxNodeLevel]; 
190     for (Int_t i=0; i<fgkCableMaxNodeLevel; i++) p1nodeInd[i]=fNodeInd[i];
191     Int_t p1volLevel = 0;
192     while (p1nodeInd[p1volLevel]!=-1) p1volLevel++;
193     p1volLevel--;
194
195     ResetCheckDaughter();
196     fCurrentVol = p2Vol;
197     if (! CheckDaughter(mainNode)) {
198       printf("Error::volume containing point is not visible in node tree!\n");
199       return kFALSE;
200     };
201     Int_t p2nodeInd[fgkCableMaxNodeLevel];
202     for (Int_t i=0; i<fgkCableMaxNodeLevel; i++) p2nodeInd[i]=fNodeInd[i];
203     Int_t commonMotherLevel = 0;
204     while (p1nodeInd[commonMotherLevel]==fNodeInd[commonMotherLevel])
205       commonMotherLevel++;
206     commonMotherLevel--;
207     Int_t p2volLevel = 0;
208     while (fNodeInd[p2volLevel]!=-1) p2volLevel++;
209     p2volLevel--;
210
211     // Get coord and vect of p1 in the common mother reference system
212     GetCheckPoint(p1, 0, p1volLevel-commonMotherLevel, coord1);
213     GetCheckVect( p1, 0, p1volLevel-commonMotherLevel, vect1);
214     // Translate them in the reference system of the volume containing p2    
215     TGeoNode *pathNode[fgkCableMaxNodeLevel];
216     pathNode[0] = mainNode;
217     for (Int_t i=0; i<=p2volLevel; i++) {
218       pathNode[i+1] = pathNode[i]->GetDaughter(p2nodeInd[i]);
219     };
220     Double_t globalCoord1[3] = {coord1[0], coord1[1], coord1[2]}; 
221     Double_t globalVect1[3]  = {vect1[0], vect1[1], vect1[2]};
222
223     for (Int_t i = commonMotherLevel+1; i<=p2volLevel; i++) {
224       pathNode[i+1]->GetMatrix()->MasterToLocal(globalCoord1, coord1);
225       pathNode[i+1]->GetMatrix()->MasterToLocalVect(globalVect1, vect1);
226       CopyFrom(globalCoord1, coord1);
227       CopyFrom(globalVect1, vect1);
228     };
229   } else {
230     GetCheckPoint(p1, 0, 0, coord1);
231     GetCheckVect(p1, 0, 0, vect1);
232   };
233   
234   //=================================================
235   // Get p2 position in the systeme of p2
236   GetCheckPoint(p2, 0, 0, coord2);
237   GetCheckVect(p2, 0, 0, vect2);
238
239   Double_t cx = (coord1[0]+coord2[0])/2;
240   Double_t cy = (coord1[1]+coord2[1])/2;
241   Double_t cz = (coord1[2]+coord2[2])/2;
242   Double_t dx = coord2[0]-coord1[0];
243   Double_t dy = coord2[1]-coord1[1];
244   Double_t dz = coord2[2]-coord1[2];
245
246   //=================================================
247   // Positionning of the segment between the 2 points
248   if ((dy<1e-31)&&(dy>0)) dy = 1e-31;
249   if ((dz<1e-31)&&(dz>0)) dz = 1e-31;
250   if ((dy>-1e-31)&&(dy<0)) dy = -1e-31;
251   if ((dz>-1e-31)&&(dz<0)) dz = -1e-31;
252
253   Double_t angleRot1 = -TMath::ATan2(dx,dy);
254   Double_t planDiagL = TMath::Sqrt(dy*dy+dx*dx);
255   Double_t angleRotDiag = -TMath::ATan2(planDiagL,dz);
256   TGeoRotation *rot = new TGeoRotation("",angleRot1*TMath::RadToDeg(),
257                                        angleRotDiag*TMath::RadToDeg(),
258                                        0);
259   Double_t localVect1[3], localVect2[3];
260   rot->MasterToLocalVect(vect1, localVect1);
261   rot->MasterToLocalVect(vect2, localVect2);
262   TGeoTranslation *trans = new TGeoTranslation("",cx, cy, cz);
263
264   //=================================================
265   // Create the segment and add it to the mother volume
266   TGeoVolume *vCableSeg = CreateSegment(coord1, coord2,
267                                         localVect1, localVect2);
268
269   TGeoCombiTrans  *combi = new TGeoCombiTrans(*trans, *rot);
270   p2Vol->AddNode(vCableSeg, p2, combi);
271   //=================================================
272   delete rot;
273   delete trans;
274
275   if (fDebug) {
276     printf("---\n  Cable segment points : ");
277     printf("%f, %f, %f\n",coord1[0], coord1[1], coord1[2]);
278     printf("%f, %f, %f\n",coord2[0], coord2[1], coord2[2]);
279   };
280 //   #include <TGeoSphere.h>
281 //   TGeoMedium *airSDD = gGeoManager->GetMedium("ITSsddAir");
282 //   TGeoSphere *sphere = new TGeoSphere(0, 0.15);
283 //   TGeoVolume *vSphere = new TGeoVolume("", sphere, airSDD);
284 //   TGeoTranslation *trC = new TGeoTranslation("", cx, cy, cz);
285 //   TGeoTranslation *tr1 = new TGeoTranslation("",coord1[0],
286 //                                           coord1[1],coord1[2]);
287 //   TGeoTranslation *tr2 = new TGeoTranslation("",coord2[0],
288 //                                           coord2[1],coord2[2]);
289 //   p2Vol->AddNode(vSphere, p2*3-2, trC);
290 //   p2Vol->AddNode(vSphere, p2*3-1, tr1);
291 //   p2Vol->AddNode(vSphere, p2*3  , tr2);
292
293   return kTRUE;
294 };
295
296 //________________________________________________________________________
297 TGeoVolume *AliITSv11GeomCableRound::CreateSegment( Double_t *coord1,
298                                                       Double_t *coord2,
299                                                       Double_t *localVect1,
300                                                       Double_t *localVect2 )
301 {
302
303   //=================================================
304   // Calculate segment "deformation"
305   Double_t dx = coord2[0]-coord1[0];
306   Double_t dy = coord2[1]-coord1[1];
307   Double_t dz = coord2[2]-coord1[2];
308   Double_t length = TMath::Sqrt(dx*dx+dy*dy+dz*dz);
309
310   // normal vectors have to point outside the TGeoCtub :
311   if (-localVect1[2]<0) {
312     localVect1[0] = -localVect1[0];
313     localVect1[1] = -localVect1[1];
314     localVect1[2] = -localVect1[2];
315   };
316   if (localVect2[2]<0) {
317     localVect2[0] = -localVect2[0];
318     localVect2[1] = -localVect2[1];
319     localVect2[2] = -localVect2[2];
320   };
321   //=================================================
322   // Create the segment
323   TGeoCtub *cableSeg = new TGeoCtub(0., fRadius, length/2, fPhiMin, fPhiMax,
324                                     localVect1[0],localVect1[1],localVect1[2],
325                                     localVect2[0],localVect2[1],localVect2[2]);
326
327   TGeoMedium *airSDD = gGeoManager->GetMedium("ITSair");
328   TGeoVolume *vCableSeg = new TGeoVolume(GetName(), cableSeg, airSDD);
329
330   // add all cable layers
331   Double_t layThickness[100+1];                        // 100 layers max !!!
332   layThickness[0] = 0;
333   for (Int_t iLay=0; iLay<fNlayer; iLay++) {
334     
335     layThickness[iLay+1] = fLayThickness[iLay]+layThickness[iLay];
336     TGeoCtub *lay = new TGeoCtub(layThickness[iLay], layThickness[iLay+1],
337                                  length/2, fPhiMin, fPhiMax,
338                                  localVect1[0],localVect1[1],localVect1[2],
339                                  localVect2[0],localVect2[1],localVect2[2]);
340
341     TGeoVolume *vLay = new TGeoVolume("vCableSegLay", lay, fLayMedia[iLay]);
342     vLay->SetLineColor(fLayColor[iLay]);
343     vCableSeg->AddNode(vLay, iLay+1, 0);
344   };
345
346   vCableSeg->SetVisibility(kFALSE);
347   return vCableSeg;
348 };
349
350
351 //________________________________________________________________________
352 void AliITSv11GeomCableRound::SetNLayers(Int_t nLayers) {
353   // Set the total number of layers
354   if((nLayers>0) &&(nLayers<=fgkCableMaxLayer)) {
355     fNlayer = nLayers;
356     for (Int_t i = 0; i<fNlayer; i++) {
357       fLayThickness[i] = 0;
358       fLayMedia[i] = 0;
359     };
360   };
361 };
362
363 //________________________________________________________________________
364 Int_t AliITSv11GeomCableRound::SetLayer(Int_t nLayer, Double_t thick,
365                                            TGeoMedium *medium, Int_t color) {
366   // Set layer #nLayer
367   if ((nLayer<0)||(nLayer>=fNlayer)) {
368     printf("Set wrong layer number of the cable\n");
369     return kFALSE;
370   };
371   if (nLayer>0)
372     if (fLayThickness[nLayer-1]<=0) {
373       printf("You must define cable layer %i first !",nLayer-1);
374       return kFALSE;
375     };
376
377   Double_t thickTot = 0;
378   for (Int_t i=0; i<nLayer; i++) thickTot += fLayThickness[i];
379   thickTot += thick;
380   if (thickTot-1e-10>fRadius) {
381     printf("Can't add this layer, cable thickness would be higher than total\n");
382     return kFALSE;
383   };
384
385   fLayThickness[nLayer] = thick;
386   fLayMedia[nLayer] = medium;
387   fLayColor[nLayer] = color;
388
389   return kTRUE;
390 };