MUON/AliMUONGeometryMisAligner.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *      SigmaEffect_thetadegrees                                          *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpeateose. It is      *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 // $Id$
  17 //
  18 //-----------------------------------------------------------------------------
  19 /// \class AliMUONGeometryMisAligner
  20 ///
  21 /// This performs the misalignment on an existing muon arm geometry
  22 /// based on the standard definition of the detector elements in
  23 /// $ALICE_ROOT/MUON/data
  24 ///
  25 /// --> User has to specify the magnitude of the alignments, in the Cartesian
  26 /// co-ordiantes (which are used to apply translation misalignments) and in the
  27 /// spherical co-ordinates (which are used to apply angular displacements)
  28 ///
  29 /// --> If the constructor is used with no arguments, user has to set
  30 /// misalignment ranges by hand using the methods :
  31 /// SetApplyMisAlig, SetMaxCartMisAlig, SetMaxAngMisAlig, SetXYAngMisAligFactor
  32 /// (last method takes account of the fact that the misalingment is greatest in
  33 /// the XY plane, since the detection elements are fixed to a support structure
  34 /// in this plane. Misalignments in the XZ and YZ plane will be very small
  35 /// compared to those in the XY plane, which are small already - of the order
  36 /// of microns)
  37 ///
  38 /// Note : If the detection elements are allowed to be misaligned in all
  39 /// directions, this has consequences for the alignment algorithm
  40 /// (AliMUONAlignment), which needs to know the number of free parameters.
  41 /// Eric only allowed 3 :  x,y,theta_xy, but in principle z and the other
  42 /// two angles are alignable as well.
  43 ///
  44 /// \author Bruce Becker, Javier Castillo
  45 //-----------------------------------------------------------------------------
  46
  47 #include "AliMUONGeometryMisAligner.h"
  48 #include "AliMUONGeometryTransformer.h"
  49 #include "AliMUONGeometryModuleTransformer.h"
  50 #include "AliMUONGeometryDetElement.h"
  51 #include "AliMUONGeometryBuilder.h"
  52 #include "AliMpExMap.h"
  53 #include "AliMpExMapIterator.h"
  54
  55 #include "AliAlignObjMatrix.h"
  56 #include "AliMathBase.h"
  57 #include "AliLog.h"
  58
  59 #include <TClonesArray.h>
  60 #include <TGeoMatrix.h>
  61 #include <TMatrixDSym.h>
  62 #include <TMath.h>
  63 #include <TRandom.h>
  64 #include <Riostream.h>
  65
  66 /// \cond CLASSIMP
  67 ClassImp(AliMUONGeometryMisAligner)
  68 /// \endcond
  69
  70 //______________________________________________________________________________
  71 AliMUONGeometryMisAligner::AliMUONGeometryMisAligner(Double_t cartXMisAligM, Double_t cartXMisAligW, Double_t cartYMisAligM, Double_t cartYMisAligW, Double_t angMisAligM, Double_t angMisAligW)
  72   : TObject(),
  73     fUseUni(kFALSE),
  74     fUseGaus(kTRUE),
  75     fXYAngMisAligFactor(0.0),
  76     fZCartMisAligFactor(0.0)
  77 {
  78   /// Standard constructor
  79   for (Int_t i=0; i<6; i++){
  80     for (Int_t j=0; j<2; j++){
  81       fDetElemMisAlig[i][j] = 0.0;
  82       fModuleMisAlig[i][j] = 0.0;
  83     }
  84   }
  85   fDetElemMisAlig[0][0] = cartXMisAligM;
  86   fDetElemMisAlig[0][1] = cartXMisAligW;
  87   fDetElemMisAlig[1][0] = cartYMisAligM;
  88   fDetElemMisAlig[1][1] = cartYMisAligW;
  89   fDetElemMisAlig[5][0] = angMisAligM;
  90   fDetElemMisAlig[5][1] = angMisAligW;
  91
  92 }
  93
  94 //______________________________________________________________________________
  95 AliMUONGeometryMisAligner::AliMUONGeometryMisAligner(Double_t cartMisAligM, Double_t cartMisAligW, Double_t angMisAligM, Double_t angMisAligW)
  96   : TObject(),
  97     fUseUni(kFALSE),
  98     fUseGaus(kTRUE),
  99     fXYAngMisAligFactor(0.0),
 100     fZCartMisAligFactor(0.0)
 101 {
 102   /// Standard constructor
 103   for (Int_t i=0; i<6; i++){
 104     for (Int_t j=0; j<2; j++){
 105       fDetElemMisAlig[i][j] = 0.0;
 106       fModuleMisAlig[i][j] = 0.0;
 107     }
 108   }
 109   fDetElemMisAlig[0][0] = cartMisAligM;
 110   fDetElemMisAlig[0][1] = cartMisAligW;
 111   fDetElemMisAlig[1][0] = cartMisAligM;
 112   fDetElemMisAlig[1][1] = cartMisAligW;
 113   fDetElemMisAlig[5][0] = angMisAligM;
 114   fDetElemMisAlig[5][1] = angMisAligW;
 115
 116 }
 117
 118 //______________________________________________________________________________
 119 AliMUONGeometryMisAligner::AliMUONGeometryMisAligner(Double_t cartMisAlig, Double_t angMisAlig)
 120   : TObject(),
 121     fUseUni(kTRUE),
 122     fUseGaus(kFALSE),
 123     fXYAngMisAligFactor(0.0),
 124     fZCartMisAligFactor(0.0)
 125 {
 126   /// Standard constructor
 127   for (Int_t i=0; i<6; i++){
 128     for (Int_t j=0; j<2; j++){
 129       fDetElemMisAlig[i][j] = 0.0;
 130       fModuleMisAlig[i][j] = 0.0;
 131     }
 132   }
 133   fDetElemMisAlig[0][1] = cartMisAlig;
 134   fDetElemMisAlig[1][1] = cartMisAlig;
 135   fDetElemMisAlig[5][1] = angMisAlig;
 136
 137 }
 138
 139 //_____________________________________________________________________________
 140 AliMUONGeometryMisAligner::AliMUONGeometryMisAligner()
 141   : TObject(),
 142     fUseUni(kTRUE),
 143     fUseGaus(kFALSE),
 144     fXYAngMisAligFactor(0.0),
 145     fZCartMisAligFactor(0.0)
 146 {
 147   /// Default constructor
 148   for (Int_t i=0; i<6; i++){
 149     for (Int_t j=0; j<2; j++){
 150       fDetElemMisAlig[i][j] = 0.0;
 151       fModuleMisAlig[i][j] = 0.0;
 152     }
 153   }
 154 }
 155
 156 //______________________________________________________________________________
 157 AliMUONGeometryMisAligner::~AliMUONGeometryMisAligner()
 158 {
 159 /// Destructor
 160
 161 }
 162
 163 //_________________________________________________________________________
 164 void
 165 AliMUONGeometryMisAligner::SetXYAngMisAligFactor(Double_t factor)
 166 {
 167   /// Set XY angular misalign factor
 168
 169   if (TMath::Abs(factor) > 1.0 && factor > 0.){
 170     fXYAngMisAligFactor = factor;
 171     fDetElemMisAlig[3][0] = fDetElemMisAlig[5][0]*factor; // These lines were
 172     fDetElemMisAlig[3][1] = fDetElemMisAlig[5][1]*factor; // added to keep
 173     fDetElemMisAlig[4][0] = fDetElemMisAlig[5][0]*factor; // backward
 174     fDetElemMisAlig[4][1] = fDetElemMisAlig[5][1]*factor; // compatibility
 175   }
 176   else
 177     AliError(Form("Invalid XY angular misalign factor, %d", factor));
 178 }
 179
 180 //_________________________________________________________________________
 181 void AliMUONGeometryMisAligner::SetZCartMisAligFactor(Double_t factor)
 182 {
 183   /// Set XY angular misalign factor
 184   if (TMath::Abs(factor)<1.0 && factor>0.) {
 185     fZCartMisAligFactor = factor;
 186     fDetElemMisAlig[2][0] = fDetElemMisAlig[0][0];        // These lines were added to
 187     fDetElemMisAlig[2][1] = fDetElemMisAlig[0][1]*factor; // keep backward compatibility
 188   }
 189   else
 190     AliError(Form("Invalid Z cartesian misalign factor, %d", factor));
 191 }
 192
 193 //_________________________________________________________________________
 194 void AliMUONGeometryMisAligner::GetUniMisAlign(Double_t cartMisAlig[3], Double_t angMisAlig[3], const Double_t lParMisAlig[6][2]) const
 195 {
 196   /// Misalign using uniform distribution
 197   /**
 198     misalign the centre of the local transformation
 199     rotation axes :
 200     fAngMisAlig[1,2,3] = [x,y,z]
 201     Assume that misalignment about the x and y axes (misalignment of z plane)
 202     is much smaller, since the entire detection plane has to be moved (the
 203     detection elements are on a support structure), while rotation of the x-y
 204     plane is more free.
 205   */
 206   cartMisAlig[0] = gRandom->Uniform(-lParMisAlig[0][1]+lParMisAlig[0][0], lParMisAlig[0][0]+lParMisAlig[0][1]);
 207   cartMisAlig[1] = gRandom->Uniform(-lParMisAlig[1][1]+lParMisAlig[1][0], lParMisAlig[1][0]+lParMisAlig[1][1]);
 208   cartMisAlig[2] = gRandom->Uniform(-lParMisAlig[2][1]+lParMisAlig[2][0], lParMisAlig[2][0]+lParMisAlig[2][1]);
 209
 210   angMisAlig[0] = gRandom->Uniform(-lParMisAlig[3][1]+lParMisAlig[3][0], lParMisAlig[3][0]+lParMisAlig[3][1]);
 211   angMisAlig[1] = gRandom->Uniform(-lParMisAlig[4][1]+lParMisAlig[4][0], lParMisAlig[4][0]+lParMisAlig[4][1]);
 212   angMisAlig[2] = gRandom->Uniform(-lParMisAlig[5][1]+lParMisAlig[5][0], lParMisAlig[5][0]+lParMisAlig[5][1]);  // degrees
 213 }
 214
 215 //_________________________________________________________________________
 216 void AliMUONGeometryMisAligner::GetGausMisAlign(Double_t cartMisAlig[3], Double_t angMisAlig[3], const Double_t lParMisAlig[6][2]) const
 217 {
 218   /// Misalign using gaussian distribution
 219   /**
 220     misalign the centre of the local transformation
 221     rotation axes :
 222     fAngMisAlig[1,2,3] = [x,y,z]
 223     Assume that misalignment about the x and y axes (misalignment of z plane)
 224     is much smaller, since the entire detection plane has to be moved (the
 225     detection elements are on a support structure), while rotation of the x-y
 226     plane is more free.
 227   */
 228   cartMisAlig[0] = AliMathBase::TruncatedGaus(lParMisAlig[0][0], lParMisAlig[0][1], 3.*lParMisAlig[0][1]);
 229   cartMisAlig[1] = AliMathBase::TruncatedGaus(lParMisAlig[1][0], lParMisAlig[1][1], 3.*lParMisAlig[1][1]);
 230   cartMisAlig[2] = AliMathBase::TruncatedGaus(lParMisAlig[2][0], lParMisAlig[2][1], 3.*lParMisAlig[2][1]);
 231
 232   angMisAlig[0] = AliMathBase::TruncatedGaus(lParMisAlig[3][0], lParMisAlig[3][1], 3.*lParMisAlig[3][1]);
 233   angMisAlig[1] = AliMathBase::TruncatedGaus(lParMisAlig[4][0], lParMisAlig[4][1], 3.*lParMisAlig[4][1]);
 234   angMisAlig[2] = AliMathBase::TruncatedGaus(lParMisAlig[5][0], lParMisAlig[5][1], 3.*lParMisAlig[5][1]);       // degrees
 235 }
 236
 237 //_________________________________________________________________________
 238 TGeoCombiTrans AliMUONGeometryMisAligner::MisAlignDetElem(const TGeoCombiTrans & transform) const
 239 {
 240   /// Misalign given transformation and return the misaligned transformation.
 241   /// Use misalignment parameters for detection elements.
 242   /// Note that applied misalignments are small deltas with respect to the detection
 243   /// element own ideal local reference frame. Thus deltaTransf represents
 244   /// the transformation to go from the misaligned d.e. local coordinates to the
 245   /// ideal d.e. local coordinates.
 246   /// Also note that this -is not- what is in the ALICE alignment framework known
 247   /// as local nor global (see AliMUONGeometryMisAligner::MisAlign)
 248
 249   Double_t cartMisAlig[3] = {0,0,0};
 250   Double_t angMisAlig[3] = {0,0,0};
 251
 252   if (fUseUni) {
 253     GetUniMisAlign(cartMisAlig,angMisAlig,fDetElemMisAlig);
 254   }
 255   else {
 256     if (!fUseGaus) {
 257       AliWarning("Neither uniform nor gausian distribution is set! Will use gausian...");
 258     }
 259     GetGausMisAlign(cartMisAlig,angMisAlig,fDetElemMisAlig);
 260   }
 261
 262   TGeoTranslation deltaTrans(cartMisAlig[0], cartMisAlig[1], cartMisAlig[2]);
 263   TGeoRotation deltaRot;
 264   deltaRot.RotateX(angMisAlig[0]);
 265   deltaRot.RotateY(angMisAlig[1]);
 266   deltaRot.RotateZ(angMisAlig[2]);
 267
 268   TGeoCombiTrans deltaTransf(deltaTrans,deltaRot);
 269   TGeoHMatrix newTransfMat = transform * deltaTransf;
 270
 271   AliInfo(Form("Rotated DE by %f about Z axis.", angMisAlig[2]));
 272
 273   return TGeoCombiTrans(newTransfMat);
 274 }
 275
 276 //_________________________________________________________________________
 277 TGeoCombiTrans AliMUONGeometryMisAligner::MisAlignModule(const TGeoCombiTrans & transform) const
 278 {
 279   /// Misalign given transformation and return the misaligned transformation.
 280   /// Use misalignment parameters for modules.
 281   /// Note that applied misalignments are small deltas with respect to the module
 282   /// own ideal local reference frame. Thus deltaTransf represents
 283   /// the transformation to go from the misaligned module local coordinates to the
 284   /// ideal module local coordinates.
 285   /// Also note that this -is not- what is in the ALICE alignment framework known
 286   /// as local nor global (see AliMUONGeometryMisAligner::MisAlign)
 287
 288   Double_t cartMisAlig[3] = {0,0,0};
 289   Double_t angMisAlig[3] = {0,0,0};
 290
 291   if (fUseUni) {
 292     GetUniMisAlign(cartMisAlig,angMisAlig,fModuleMisAlig);
 293   }
 294   else {
 295     if (!fUseGaus) {
 296       AliWarning("Neither uniform nor gausian distribution is set! Will use gausian...");
 297     }
 298     GetGausMisAlign(cartMisAlig,angMisAlig,fModuleMisAlig);
 299   }
 300
 301   TGeoTranslation deltaTrans(cartMisAlig[0], cartMisAlig[1], cartMisAlig[2]);
 302   TGeoRotation deltaRot;
 303   deltaRot.RotateX(angMisAlig[0]);
 304   deltaRot.RotateY(angMisAlig[1]);
 305   deltaRot.RotateZ(angMisAlig[2]);
 306
 307   TGeoCombiTrans deltaTransf(deltaTrans,deltaRot);
 308   TGeoHMatrix newTransfMat = transform * deltaTransf;
 309
 310   AliInfo(Form("Rotated Module by %f about Z axis.", angMisAlig[2]));
 311
 312   return TGeoCombiTrans(newTransfMat);
 313 }
 314
 315 //______________________________________________________________________
 316 AliMUONGeometryTransformer *
 317 AliMUONGeometryMisAligner::MisAlign(const AliMUONGeometryTransformer *
 318                                     transformer, Bool_t verbose)
 319 {
 320   /// Takes the internal geometry module transformers, copies them to
 321   /// new geometry module transformers.
 322   /// Calculates  module misalignment parameters and applies these
 323   /// to the new module transformer.
 324   /// Calculates the module misalignment delta transformation in the
 325   /// Alice Alignment Framework newTransf = delta * oldTransf.
 326   /// Add a module misalignment to the new geometry transformer.
 327   /// Gets the Detection Elements from the module transformer.
 328   /// Calculates misalignment parameters and applies these
 329   /// to the local transformation of the Detection Element.
 330   /// Obtains the new global transformation by multiplying the new
 331   /// module transformer transformation with the new local transformation.
 332   /// Applies the new global transform to a new detection element.
 333   /// Adds the new detection element to a new module transformer.
 334   /// Calculates the d.e. misalignment delta transformation in the
 335   /// Alice Alignment Framework (newGlobalTransf = delta * oldGlobalTransf).
 336   /// Add a d.e. misalignment to the new geometry transformer.
 337   /// Adds the new module transformer to a new geometry transformer.
 338   /// Returns the new geometry transformer.
 339
 340
 341   AliMUONGeometryTransformer *newGeometryTransformer =
 342     new AliMUONGeometryTransformer();
 343   for (Int_t iMt = 0; iMt < transformer->GetNofModuleTransformers(); iMt++)
 344     {                           // module transformers
 345       const AliMUONGeometryModuleTransformer *kModuleTransformer =
 346         transformer->GetModuleTransformer(iMt, true);
 347
 348       AliMUONGeometryModuleTransformer *newModuleTransformer =
 349         new AliMUONGeometryModuleTransformer(iMt);
 350       newGeometryTransformer->AddModuleTransformer(newModuleTransformer);
 351
 352       TGeoCombiTrans moduleTransform =
 353         TGeoCombiTrans(*kModuleTransformer->GetTransformation());
 354       // New module transformation
 355       TGeoCombiTrans newModuleTransform = MisAlignModule(moduleTransform);
 356       newModuleTransformer->SetTransformation(newModuleTransform);
 357
 358       // Get delta transformation:
 359       // Tdelta = Tnew * Told.inverse
 360       TGeoHMatrix deltaModuleTransform =
 361         AliMUONGeometryBuilder::Multiply(
 362           newModuleTransform,
 363           kModuleTransformer->GetTransformation()->Inverse());
 364
 365       // Create module mis alignment matrix
 366       newGeometryTransformer
 367         ->AddMisAlignModule(kModuleTransformer->GetModuleId(), deltaModuleTransform);
 368
 369       AliMpExMap *detElements = kModuleTransformer->GetDetElementStore();
 370
 371       if (verbose)
 372         AliInfo(Form("%i DEs in old GeometryStore  %i",detElements->GetSize(), iMt));
 373
 374       TIter next(detElements->CreateIterator());
 375       AliMUONGeometryDetElement *detElement;
 376
 377       while ( ( detElement = static_cast<AliMUONGeometryDetElement*>(next()) ) )
 378       {
 379           /// make a new detection element
 380           AliMUONGeometryDetElement *newDetElement =
 381             new AliMUONGeometryDetElement(detElement->GetId(),
 382                                           detElement->GetVolumePath());
 383
 384           // local transformation of this detection element.
 385           TGeoCombiTrans localTransform
 386             = TGeoCombiTrans(*detElement->GetLocalTransformation());
 387           TGeoCombiTrans newLocalTransform = MisAlignDetElem(localTransform);
 388           newDetElement->SetLocalTransformation(newLocalTransform);
 389
 390
 391           // global transformation
 392           TGeoHMatrix newGlobalTransform =
 393             AliMUONGeometryBuilder::Multiply(newModuleTransform,
 394                                              newLocalTransform);
 395           newDetElement->SetGlobalTransformation(newGlobalTransform);
 396
 397           // add this det element to module
 398           newModuleTransformer->GetDetElementStore()->Add(newDetElement->GetId(),
 399                                                           newDetElement);
 400
 401           // In the Alice Alignment Framework misalignment objects store
 402           // global delta transformation
 403           // Get detection "intermediate" global transformation
 404           TGeoHMatrix newOldGlobalTransform = newModuleTransform * localTransform;
 405           // Get detection element global delta transformation:
 406           // Tdelta = Tnew * Told.inverse
 407           TGeoHMatrix  deltaGlobalTransform
 408             = AliMUONGeometryBuilder::Multiply(
 409                 newGlobalTransform,
 410                 newOldGlobalTransform.Inverse());
 411
 412           // Create mis alignment matrix
 413           newGeometryTransformer
 414             ->AddMisAlignDetElement(detElement->GetId(), deltaGlobalTransform);
 415         }
 416
 417
 418       if (verbose)
 419         AliInfo(Form("Added module transformer %i to the transformer", iMt));
 420       newGeometryTransformer->AddModuleTransformer(newModuleTransformer);
 421     }
 422   return newGeometryTransformer;
 423 }
 424
 425
 426 void AliMUONGeometryMisAligner::SetAlignmentResolution(const TClonesArray* misAlignArray, Int_t rChId, Double_t rChResX, Double_t rChResY, Double_t rDeResX, Double_t rDeResY){
 427
 428   Int_t chIdMin = (rChId<0)? 0 : rChId;
 429   Int_t chIdMax = (rChId<0)? 9 : rChId;
 430   Double_t chResX = (rChResX<0)? fModuleMisAlig[0][1] : rChResX;
 431   Double_t chResY = (rChResY<0)? fModuleMisAlig[1][1] : rChResY;
 432   Double_t deResX = (rDeResX<0)? fDetElemMisAlig[0][1] : rDeResX;
 433   Double_t deResY = (rDeResY<0)? fDetElemMisAlig[1][1] : rDeResY;
 434
 435   TMatrixDSym mChCorrMatrix(6);
 436   mChCorrMatrix[0][0]=chResX*chResX;
 437   mChCorrMatrix[1][1]=chResY*chResY;
 438   //  mChCorrMatrix.Print();
 439
 440   TMatrixDSym mDECorrMatrix(6);
 441   mDECorrMatrix[0][0]=deResX*deResX;
 442   mDECorrMatrix[1][1]=deResY*deResY;
 443   //  mDECorrMatrix.Print();
 444
 445   AliAlignObjMatrix *alignMat = 0x0;
 446
 447   for(Int_t chId=chIdMin; chId<=chIdMax; chId++) {
 448     TString chName1;
 449     TString chName2;
 450     if (chId<4){
 451       chName1 = Form("GM%d",chId);
 452       chName2 = Form("GM%d",chId);
 453     } else {
 454       chName1 = Form("GM%d",4+(chId-4)*2);
 455       chName2 = Form("GM%d",4+(chId-4)*2+1);
 456     }
 457
 458     for (int i=0; i<misAlignArray->GetEntries(); i++) {
 459       alignMat = (AliAlignObjMatrix*)misAlignArray->At(i);
 460       TString volName(alignMat->GetSymName());
 461       if((volName.Contains(chName1)&&
 462           ((volName.Last('/')==volName.Index(chName1)+chName1.Length())||
 463            (volName.Length()==volName.Index(chName1)+chName1.Length())))||
 464          (volName.Contains(chName2)&&
 465           ((volName.Last('/')==volName.Index(chName2)+chName2.Length())||
 466            (volName.Length()==volName.Index(chName2)+chName2.Length())))){
 467         volName.Remove(0,volName.Last('/')+1);
 468         if (volName.Contains("GM")) {
 469           //    alignMat->Print("NULL");
 470           alignMat->SetCorrMatrix(mChCorrMatrix);
 471         } else if (volName.Contains("DE")) {
 472           //    alignMat->Print("NULL");
 473           alignMat->SetCorrMatrix(mDECorrMatrix);
 474         }
 475       }
 476     }
 477   }
 478 }
 479
 480
 481