VZERO/VZEROASurveyToAlignment.C

   1 void VZEROASurveyToAlignment(){
   2
   3   // Macro to convert survey data into alignment data.
   4   // The position of fiducial marks, sticked on the V0A box
   5   // is converted into the global position of the box.
   6   // Positions given by surveyers are extracted from Survey Database.
   7   // Thanks to Brigitte Cheynis for providing this macro which just
   8   // had to be modified in order to obtain the desired results.
   9   // Further information can be found at https://edms.cern.ch/document/906073
  10
  11   if(!gGeoManager) TGeoManager::Import("geometry.root");
  12
  13 //  TClonesArray *array = new TClonesArray("AliAlignObjMatrix",10);
  14   TClonesArray *array = new TClonesArray("AliAlignObjParams",10);
  15   TClonesArray &mobj = *array;
  16
  17   Double_t l_vect[3]={0.,0.,0.}; // local vector (the origin)
  18   Double_t g_vect[3];            // vector corresp. to it in global RS
  19   Double_t m_vect[3];            // vector corresp. to it in mother RS
  20
  21   // ************* get global matrix g3 *******************
  22   //  TGeoHMatrix *g3 = AliGeomManager::GetMatrix("VZERO/V0A");
  23   TGeoHMatrix *g3 = gGeoManager->GetCurrentMatrix();
  24   // this is used below as the IDEAL global matrix
  25
  26   // ************* get local matrix l3 *******************
  27   TGeoNode* n3 = gGeoManager->GetCurrentNode();
  28   TGeoHMatrix *l3 = n3->GetMatrix();
  29
  30  // point coordinates in the global RS
  31   g3->LocalToMaster(l_vect,g_vect);
  32   cout<<endl<<"Point coordinates in the global RS: "
  33       <<g_vect[0]<<" "<<g_vect[1]<<" "<<g_vect[2];
  34
  35  // point coordinates in the mother volume RS
  36   l3->LocalToMaster(l_vect,m_vect);
  37   cout<<endl<<"Point coordinates in the mother's volume RS: \n"
  38       <<m_vect[0]<<" "<<m_vect[1]<<" "<<m_vect[2]<<" "<<endl;
  39
  40  // Hereafter are the four ideal fiducial marks on the V0A box,
  41  // expressed in local coordinates and in cms - hard coded.
  42
  43   const Double_t xside   = 22.627;
  44   const Double_t yside   = 22.627;
  45   const Double_t zsize   = 2.5;
  46   const Double_t zoffset = 0.33;
  47
  48   const Double_t zdepth  = zsize+zoffset;
  49   Double_t A[3]={-xside,-yside,zdepth};
  50   Double_t B[3]={xside,-yside,zdepth};
  51   Double_t C[3]={xside,yside,zdepth};
  52   Double_t D[3]={-xside,yside,zdepth};
  53
  54   TGeoTranslation* Atr = new TGeoTranslation("Atr",-xside,-yside,zdepth);
  55   TGeoTranslation* Btr = new TGeoTranslation("Btr",xside,-yside,zdepth);
  56   TGeoTranslation* Ctr = new TGeoTranslation("Ctr",xside,yside,zdepth);
  57   TGeoTranslation* Dtr = new TGeoTranslation("Dtr",-xside,yside,zdepth);
  58
  59
  60   // After final installation, only side A of the detector will be visible. Therefore, new reference adapters have been installed on this side.
  61   // Local reference frame from the A side of view:
  62   //
  63   //                    ^ local y
  64   //                    |
  65   //      D-------------|-------------C
  66   //      |             |             |
  67   //      |             |             |
  68   //      |             |             |
  69   //      |             |             |
  70   //      |             |             |
  71   //      |             |             |
  72   //  ------------------|-----------------> local -x
  73   //      |             |             |
  74   //      |             |             |
  75   //      |             |             |
  76   //      |             |             |
  77   //      |             |             |
  78   //      |             |             |
  79   //      A-------------|-------------B
  80   //
  81   // local z entering the plane of the screen
  82
  83   Double_t gA[3], gB[3], gC[3], gD[3];
  84   g3->LocalToMaster(A,gA);
  85   g3->LocalToMaster(B,gB);
  86   g3->LocalToMaster(C,gC);
  87   g3->LocalToMaster(D,gD);
  88   cout<<endl<<"Ideal fiducial marks coordinates in the global RS: \n"
  89       <<"A "<<gA[0]<<" "<<gA[1]<<" "<<gA[2]<<" "<<endl
  90       <<"B "<<gB[0]<<" "<<gB[1]<<" "<<gB[2]<<" "<<endl
  91       <<"C "<<gC[0]<<" "<<gC[1]<<" "<<gC[2]<<" "<<endl
  92       <<"D "<<gD[0]<<" "<<gD[1]<<" "<<gD[2]<<" "<<endl;
  93   cout<<endl;
  94
  95 // Retrieval of REAL survey data from ALICE Survey Data Depot :
  96
  97   AliSurveyObj *so = new AliSurveyObj();
  98
  99   so->FillFromLocalFile("Survey_906073_V0.txt");
 100   Int_t size = so->GetEntries();
 101
 102   Printf("Title: \"%s\"", so->GetReportTitle().Data());
 103   Printf("Date: \"%s\"", so->GetReportDate().Data());
 104   Printf("Detector: \"%s\"", so->GetDetector().Data());
 105   Printf("URL: \"%s\"", so->GetURL().Data());
 106   Printf("Number: \"%d\"", so->GetReportNumber());
 107   Printf("Version: \"%d\"", so->GetReportVersion());
 108   Printf("Observations: \"%s\"", so->GetObservations().Data());
 109   Printf("Coordinate System: \"%s\"", so->GetCoordSys().Data());
 110   Printf("Measurement Units: \"%s\"", so->GetUnits().Data());
 111   Printf("Nr Columns: \"%d\" \n", so->GetNrColumns());
 112
 113   TObjArray *colNames = so->GetColumnNames();
 114
 115   TObjArray   *points = so->GetData();
 116   const char  namePoint[4]  = "6001";
 117   Double_t    coordinates[4][3];
 118 //  Printf("  ******* %c ******* \n\n ", namePoint[0]);
 119   Printf("Relevant points to be used for alignment procedure (in mm):");
 120   for (Int_t i = 0; i < points->GetEntries(); ++i) {
 121     if(((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetPointName()[0] == namePoint[0]) {
 122            Printf("Point %d --> \"%s\" %f %f %f ", i,
 123            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetPointName().Data(),
 124            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetX(),
 125            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetY(),
 126            ((AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetZ() );
 127            if(i > 17){
 128            coordinates[i-18][0]  = (AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetX();
 129            coordinates[i-18][1]  = (AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetY();
 130            coordinates[i-18][2]  = (AliSurveyPoint *) points->At(i))->GetZ(); }
 131      }
 132   }
 133
 134    Double_t ngA[3], ngB[3], ngC[3], ngD[3];
 135
 136    for(Int_t i=0; i<3; i++)
 137      { ngA[i]  = coordinates[0][i] / 10.0 ;
 138        ngD[i]  = coordinates[1][i] / 10.0 ;
 139        ngB[i]  = coordinates[2][i] / 10.0 ;
 140        ngC[i]  = coordinates[3][i] / 10.0 ; }
 141
 142    cout<<endl<<"Fiducial marks coordinates in the global RS given by surveyers: \n"
 143        <<"A "<<ngA[0]<<" "<<ngA[1]<<" "<<ngA[2]<<" "<<endl
 144        <<"B "<<ngB[0]<<" "<<ngB[1]<<" "<<ngB[2]<<" "<<endl
 145        <<"C "<<ngC[0]<<" "<<ngC[1]<<" "<<ngC[2]<<" "<<endl
 146        <<"D "<<ngD[0]<<" "<<ngD[1]<<" "<<ngD[2]<<" "<<endl;
 147
 148   // From the new fiducial marks coordinates derive back the new global position
 149   // of the surveyed volume
 150   //*** What follows is the actual survey-to-alignment procedure which assumes,
 151   //*** as is the case of the present example, 4 fiducial marks
 152   //*** at the corners of a square lying on a plane parallel to a surface
 153   //*** of the surveyed box at a certain offset and with
 154   //*** x and y sides parallel to the box's x and y axes.
 155   //*** If the code below is placed in a separate class or method, it needs
 156   //*** as input the four points and the offset from the origin (zdepth)
 157   //*** The algorithm can be easily modified for different placement
 158   //*** and/or cardinality of the fiducial marks.
 159
 160   Double_t ab[3], bc[3], n[3];
 161   Double_t plane[4], s;
 162
 163   // first vector on the plane of the fiducial marks
 164   for(i=0;i<3;i++){
 165     ab[i] = ngB[i] - ngA[i];
 166   }
 167
 168   // second vector on the plane of the fiducial marks
 169   for(i=0;i<3;i++){
 170     bc[i] = ngC[i] - ngB[i];
 171   }
 172
 173   // vector normal to the plane of the fiducial marks obtained
 174   // as cross product of the two vectors on the plane d0^d1
 175   n[0] = ab[1] * bc[2] - ab[2] * bc[1];
 176   n[1] = ab[2] * bc[0] - ab[0] * bc[2];
 177   n[2] = ab[0] * bc[1] - ab[1] * bc[0];
 178
 179   Double_t sizen = TMath::Sqrt( n[0]*n[0] + n[1]*n[1] + n[2]*n[2] );
 180   if(sizen>1.e-8){
 181           s = Double_t(1.)/sizen ; //normalization factor
 182   }else{
 183           return 0;
 184   }
 185
 186   // plane expressed in the hessian normal form, see:
 187   // http://mathworld.wolfram.com/HessianNormalForm.html
 188   // the first three are the coordinates of the orthonormal vector
 189   // the fourth coordinate is equal to the distance from the origin
 190   for(i=0;i<3;i++){
 191     plane[i] = n[i] * s;
 192   }
 193   plane[3] = -( plane[0] * ngA[0] + plane[1] * ngA[1] + plane[2] * ngA[2] );
 194 //  cout<<plane[0]<<"  "<<plane[1]<<"  "<<plane[2]<<"  "<<plane[3]<<"  "<<endl;
 195
 196   // The center of the square with fiducial marks as corners
 197   // as the middle point of one diagonal - md
 198   // Used below to get the center - orig - of the surveyed box
 199
 200   Double_t orig[3], md[3];
 201   for(i=0;i<3;i++){
 202     md[i] = (ngA[i] + ngC[i]) * 0.5;
 203   }
 204
 205   //  center of the box
 206   for(i=0;i<3;i++){
 207     orig[i] = md[i] - plane[i]*zdepth;
 208   }
 209
 210   cout<<endl<<"Center of the box: "<<orig[0]<<"  "<<orig[1]<<"  "<<orig[2]<<endl;
 211
 212   // get x,y local directions needed to write the global rotation matrix
 213   // for the surveyed volume by normalising vectors ab and bc
 214
 215   Double_t sx = TMath::Sqrt(ab[0]*ab[0] + ab[1]*ab[1] + ab[2]*ab[2]);
 216   if(sx>1.e-8){
 217      for(i=0;i<3;i++){
 218           ab[i] /= sx;
 219      }
 220      cout<<"x direction "<<ab[0]<<"  "<<ab[1]<<"  "<<ab[2]<<endl;
 221   }
 222   Double_t sy = TMath::Sqrt(bc[0]*bc[0] + bc[1]*bc[1] + bc[2]*bc[2]);
 223   if(sy>1.e-8){
 224     for(i=0;i<3;i++){
 225           bc[i] /= sy;
 226     }
 227     cout<<"y direction "<<bc[0]<<"  "<<bc[1]<<"  "<<bc[2]<<endl;
 228   }
 229
 230   // the global matrix for the surveyed volume - ng
 231   Double_t rot[9] = {ab[0],bc[0],plane[0],ab[1],bc[1],plane[1],ab[2],bc[2],plane[2]};
 232   TGeoHMatrix ng;
 233   ng.SetTranslation(orig);
 234   ng.SetRotation(rot);
 235
 236 //  cout<<"\n********* global matrix inferred from surveyed fiducial marks ***********\n";
 237 //  ng.Print();
 238
 239  // To produce the alignment object for the given volume you would
 240  // then do something like this:
 241  // Calculate the global delta transformation as ng * g3^-1
 242
 243  TGeoHMatrix gdelta = g3->Inverse(); //now equal to the inverse of g3
 244  gdelta.MultiplyLeft(&ng);
 245  Int_t index = 0;
 246
 247  // if the volume is in the look-up table use something like this instead:
 248  // AliGeomManager::LayerToVolUID(AliGeomManager::kTOF,i);
 249
 250  //AliAlignObjMatrix* mobj[0] = new AliAlignObjMatrix("VZERO/V0A",index,gdelta,kTRUE);
 251  //  new(mobj[0]) AliAlignObjMatrix("VZERO/V0C",index,gdelta,kTRUE);
 252
 253   new(mobj[0]) AliAlignObjParams("VZERO/V0A",index,gdelta,kTRUE);
 254
 255   if(!gSystem->Getenv("$TOCDB")){
 256     // save on file
 257      TFile f("V0ASurvey.root","RECREATE");
 258      if(!f) cerr<<"cannot open file for output\n";
 259      f.cd();
 260      f.WriteObject(array,"V0ASurveyObjs ","kSingleKey");
 261      f.Close();
 262   }else{
 263     // save in CDB storage
 264      AliCDBManager* cdb = AliCDBManager::Instance();
 265      AliCDBStorage* storage = cdb->GetStorage("local://$ALICE_ROOT/OCDB");
 266      AliCDBMetaData* mda = new AliCDBMetaData();
 267      mda->SetResponsible("Lizardo Valencia");
 268      mda->SetComment("Alignment objects for V0A survey");
 269      mda->SetAliRootVersion(gSystem->Getenv("$ARVERSION"));
 270      AliCDBId id("VZERO/Align/Data",0,9999999);
 271      storage->Put(array,id,mda);
 272   }
 273
 274   cout<<"\n********* Alignment constants contained in alignment object ***********\n";
 275   cout<<"*************** deduced from surveyed fiducial marks : ****************\n";
 276   array->Print();
 277
 278   AliAlignObjParams* itsalobj = (AliAlignObjParams*) mobj.UncheckedAt(0);
 279   itsalobj->ApplyToGeometry();
 280
 281   array->Delete();
 282
 283 }