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dxfmakros/lib/export_neighbors.py
T

948 lines
40 KiB
Python

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
export_neighbors.py - Ermittelt benachbarte Elemente ueber Bounding-Box-
Ueberschneidung in der x/y-Ebene (Grundriss, Z/Hoehe wird ignoriert).
Die Bloecke werden dazu in drei Gruppen eingeteilt und NUR innerhalb dieser
Kombinationen gegeneinander geprueft (nicht mehr alle Elemente einer Zeichnung
gemeinsam):
1. Kreisel/Eckrad gegen Kreisel/Eckrad
2. Kreisel/Eckrad gegen Gefaellestrecke/Foerderer/Strecke-Modul - diese
drei Kategorien werden NICHT gegeneinander getestet (nur relevant, wo
sie an einen Kreisel/Eckrad anschliessen)
3. Omniflo-Elemente (Bogen/Weiche/Gerade) gegen Omniflo-Elemente
Omniflo-Anlagen koennen mehrere hundert Elemente enthalten - ein Test jedes
gegen jedes (O(n^2)) waere dort zu teuer. Die Omniflo-Gruppe wird daher in
zwei Phasen geprueft:
* Broad-Phase: Ein shapely-STRtree ueber die (tolerierten) Bounding-Boxen
liefert alle Paare, deren BBoxen sich in x/y ueberschneiden - die
"moeglichen Nachbarn". Ist shapely nicht verfuegbar, faellt die
Broad-Phase auf ein Raster (Zellgroesse siehe [Nachbarschaft] ->
omniflo_zellgroesse_mm in cfg/export.cfg) mit 3x3-Zellennachbarschaft
zurueck.
* Narrow-Phase (KOS-Verfeinerung): Fuer jedes moegliche Nachbarpaar wird
zusaetzlich geprueft, ob sich ihre Anschluss-Koordinatensysteme K1-K4
tatsaechlich beruehren - nur wenn ein K-Punkt des einen Elements naeher
als omniflo_ks_toleranz_mm (Default 10mm, siehe [Nachbarschaft]) an einem
K-Punkt des anderen liegt, gelten sie als echte Nachbarn. Das trennt
Elemente, deren BBoxen sich zwar ueberlappen, die aber nicht an einem
gemeinsamen Anschlusspunkt zusammenstossen. Elemente ohne K1-K4 (z.B.
Altbestand) fallen auf die reine BBox-Ueberschneidung zurueck. Die
K-Punkte kommen aus den csv:trans-encode-Strings der CSV-Spalten K1-K4
(siehe _omniflo_kpoints); Geraden fuehren keine echten K-Bloecke, ihre
K1/K2 werden beim Export synthetisiert (Lisp/export.lsp).
Zwei Bounding-Boxes gelten als benachbart, wenn sie sich (nach Erweiterung
um die halbe Toleranz je Seite) in x/y ueberschneiden. Toleranz aus
cfg/export.cfg ([Nachbarschaft] -> toleranz_mm), Wert in mm.
compute_neighbor_errors() prueft zusaetzlich, ob jedes Element die fuer
seine TeileArt noetige Mindestanzahl an Partnern (Nachbarn) hat (siehe
MIN_PARTNER) - Ergebnis ist die CSV-Spalte "Fehler" in export_csv.py.
Nur von export_csv.py genutzt (EXPORTCSV), nicht von export_sivas.py.
"""
import math
import os
from export_blockpatterns import cfg_path_from_env, load_export_cfg, safe_float
# shapely-STRtree fuer die Broad-Phase der Omniflo-Nachbarschaft (optional -
# fehlt shapely, wird auf das Raster _candidate_pairs_grid zurueckgefallen).
try:
from shapely import STRtree
from shapely.geometry import box as _shapely_box
_HAVE_STRTREE = True
except ImportError: # pragma: no cover - shapely ist optional
STRtree = None
_shapely_box = None
_HAVE_STRTREE = False
# Base64-Alphabet + Fixed-Point-Faktor von csv:trans-encode (Lisp/export.lsp) -
# zum Zurueckrechnen der K1-K4-Positionsstrings in x/y-Weltkoordinaten (mm).
_B64_CHARS = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"
_B64_INDEX = {c: i for i, c in enumerate(_B64_CHARS)}
_TRANS_FAKTOR = 10.0
KREISEL_TEILEARTEN = {"ILS 2.0 Kreisel", "ILS 2.0 Eckrad"}
STRECKEN_TEILEARTEN = {"ILS 2.0 Gefaellestrecke", "ILS 2.0 Strecke", "ILS 2.0 Strecke - Modul"}
OMNIFLO_TEILEARTEN = {"Omniflo Kurve", "Omniflo Weiche", "Omniflo Gerade"}
SENSOR_TEILEARTEN = {"ILS 2.0 Separator", "ILS 2.0 Scanner"}
# Nur "ILS 2.0 Kreisel" (echte Kreisel-Bloecke mit AN8/Antrieb + SP8/Spann-
# station + ABSTAND-Attribut) werden links/rechts gesplittet - "ILS 2.0
# Eckrad" hat keine dieser zwei Stationen und bleibt eine einzelne BBox.
KREISEL_SPLIT_TEILEART = "ILS 2.0 Kreisel"
# TeileArt der automatisch am Kreisel-Beruehrpunkt erzeugten Weiche
# (compute_kreisel_touch_switches / export_csv.py).
WEICHE_TEILEART = "ILS Weiche"
# Statische Default-Boundingbox einer solchen ILS-Weiche (Laenge x Breite x
# Hoehe in mm). Die Laengsseite (WEICHE_BOX_LAENGE_MM) wird senkrecht zur
# Achse desjenigen Kreisels ausgerichtet, dessen Endkreis den Beruehrpunkt
# bildet; ausgegeben wird die achsparallele Welt-Bounding-Box dieser
# gedrehten Box (siehe _oriented_box_aabb).
WEICHE_BOX_LAENGE_MM = 250.0
WEICHE_BOX_BREITE_MM = 100.0
WEICHE_BOX_HOEHE_MM = 30.0
# Mindestanzahl Partner (Nachbarn) je TeileArt fuer die Fehlerspalte "Fehler"
# (siehe compute_neighbor_errors): Kreisel/Eckrad und Omniflo-Elemente
# brauchen mindestens einen Partner, Gefaellestrecke/Foerderer/Strecke-Modul
# muessen an zwei Seiten anschliessen (mindestens zwei Partner). TeileArten,
# die hier nicht auftauchen (z.B. die synthetische "Omniflo Sum"-Zeile),
# werden nicht geprueft.
MIN_PARTNER = {}
MIN_PARTNER.update({t: 1 for t in KREISEL_TEILEARTEN})
MIN_PARTNER.update({t: 1 for t in OMNIFLO_TEILEARTEN})
MIN_PARTNER.update({t: 2 for t in STRECKEN_TEILEARTEN})
def load_neighbor_tolerance_mm(cfg_path=None):
"""Liest die Nachbarschafts-Toleranz (mm) aus export.cfg. Default: 0."""
if cfg_path is None:
cfg_path = cfg_path_from_env()
parser = load_export_cfg(cfg_path)
return parser.getfloat("Nachbarschaft", "toleranz_mm", fallback=0.0)
def load_omniflo_cell_size_mm(cfg_path=None):
"""Liest die Rastergroesse (mm) fuer die Omniflo-Nachbarschaftspruefung.
Default 3000mm: groesser als die ueblichen Omniflo-Bauteile (AP110-
Geraden ca. 2000mm), damit ein Element nicht durch ein zu kleines
Raster in mehr als eine Zelle ueberlappt.
"""
if cfg_path is None:
cfg_path = cfg_path_from_env()
parser = load_export_cfg(cfg_path)
return parser.getfloat("Nachbarschaft", "omniflo_zellgroesse_mm", fallback=3000.0)
def load_omniflo_ks_tolerance_mm(cfg_path=None):
"""Liest die Toleranz (mm) fuer die KOS-basierte Verfeinerung der Omniflo-
Nachbarschaft (K1-K4-Anschlusspunkte) aus export.cfg. Default 10mm.
Nachdem der STRtree zwei Omniflo-Elemente anhand ihrer Bounding-Boxen als
moegliche Nachbarn erkannt hat, gelten sie nur dann als echte Nachbarn,
wenn ein K-Punkt des einen naeher als dieser Wert an einem K-Punkt des
anderen liegt. 0 = Verfeinerung aus (nur BBox). Siehe [Nachbarschaft] ->
omniflo_ks_toleranz_mm.
"""
if cfg_path is None:
cfg_path = cfg_path_from_env()
parser = load_export_cfg(cfg_path)
return parser.getfloat("Nachbarschaft", "omniflo_ks_toleranz_mm", fallback=10.0)
def load_kreisel_durchmesser_mm(cfg_path=None):
"""Liest den Kreisel-Durchmesser (mm) aus export.cfg. Default: 800.0
(siehe [Kreisel] durchmesser_mm - gespiegelter Wert von
data/json/component_defaults.json "kreisel"."durchmesser")."""
if cfg_path is None:
cfg_path = cfg_path_from_env()
parser = load_export_cfg(cfg_path)
return parser.getfloat("Kreisel", "durchmesser_mm", fallback=800.0)
def load_collision_debug_target(cfg_path=None):
"""Zielpfad fuer das Kollisions-/Nachbarschafts-Debuglog aus export.cfg.
[Nachbarschaft] -> debug_log: leer/0/false/no/off = aus (Rueckgabe None).
1/true/yes/on = DXFM_LOG/export_collision.dbg (bzw. <repo>/logs/, falls
DXFM_LOG nicht gesetzt ist). Jeder andere Wert wird als expliziter
Dateipfad interpretiert.
"""
if cfg_path is None:
cfg_path = cfg_path_from_env()
parser = load_export_cfg(cfg_path)
raw = parser.get("Nachbarschaft", "debug_log", fallback="").strip()
if not raw or raw.lower() in ("0", "false", "no", "off", "nein", "aus"):
return None
if raw.lower() in ("1", "true", "yes", "on", "ja", "ein"):
log_dir = os.environ.get("DXFM_LOG")
if not log_dir:
# cfg_path zeigt auf <repo>/cfg/export.cfg -> <repo>/logs
log_dir = os.path.join(
os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(cfg_path))), "logs")
return os.path.join(log_dir, "export_collision.dbg")
return raw # expliziter Pfad
def _bounds(bbox, half_tol):
"""(minx, maxx, miny, maxy) einer Bounding-Box, je Seite um half_tol erweitert."""
return (
bbox["cx"] - bbox["dx"] / 2.0 - half_tol,
bbox["cx"] + bbox["dx"] / 2.0 + half_tol,
bbox["cy"] - bbox["dy"] / 2.0 - half_tol,
bbox["cy"] + bbox["dy"] / 2.0 + half_tol,
)
def _overlaps(bounds_a, bounds_b):
"""True, wenn sich zwei (minx, maxx, miny, maxy)-Rechtecke in x/y ueberschneiden."""
a_minx, a_maxx, a_miny, a_maxy = bounds_a
b_minx, b_maxx, b_miny, b_maxy = bounds_b
return a_minx <= b_maxx and b_minx <= a_maxx and a_miny <= b_maxy and b_miny <= a_maxy
def _add_neighbor(result, idx_a, idx_b, id_a, id_b):
result[idx_a].append(id_b)
result[idx_b].append(id_a)
def kreisel_half_bboxes(block, durchmesser_mm):
"""Teilt die Welt-Bounding-Box eines "ILS 2.0 Kreisel"-Blocks entlang der
Kreiselachse (Linie durch die Mitten von Antriebs- (AN8) und Spann-
station (SP8)) in eine linke und eine rechte Haelfte.
Geometrie (siehe KreiselInsert.lsp::draw-module): AN8 liegt in lokalen
(unrotierten) Blockkoordinaten bei (radius, 0), SP8 bei
(radius+abstand, 0) - radius = durchmesser_mm/2 (Default 400mm, siehe
[Kreisel] in cfg/export.cfg). Beide Stationen liegen exakt auf der
lokalen X-Achse (Y=0); die gesamte Geometrie (zwei Kreise + zwei
Tangenten bei Y=+-radius) ist symmetrisch dazu. Die Trennlinie durch die
Stationsmitten IST also die lokale X-Achse selbst, und teilt die
Bounding-Box in zwei GLEICH GROSSE Haelften mit je "radius" (Default
400mm) Breite - "links" = lokal Y in [0, +radius], "rechts" = lokal Y in
[-radius, 0] (Blickrichtung von Antriebs- zu Spannstation, +X; mathe-
matische Standardkonvention: mathematisch positive/CCW-Drehung von +X
fuehrt nach +Y, also links).
Block-Insertpunkt (world x,y) und -rotation (world "rotation", Grad,
CCW positiv) kommen direkt aus block (siehe csv:block-to-json). Die
ABSTAND-Attribut wird fuer die lokale Laenge (0..abstand+durchmesser)
benoetigt.
Rueckgabe: (bbox_links, bbox_rechts), je ein dict {"cx","cy","dx","dy"} -
die Welt-AABB der jeweils rotierten Haelfte (bei Rotationen, die kein
Vielfaches von 90 Grad sind, umschliesst die AABB die tatsaechliche
Haelfte etwas grosszuegiger, wie jede achsparallele Bounding-Box einer
gedrehten Flaeche - konsistent mit jeder anderen Bounding-Box in diesem
Modul).
"""
attribs = block.get("attribs", {})
abstand_mm = safe_float(attribs.get("ABSTAND", "0"), 0.0)
radius_mm = durchmesser_mm / 2.0
x0 = block.get("x", 0.0) or 0.0
y0 = block.get("y", 0.0) or 0.0
rot_rad = math.radians(block.get("rotation", 0.0) or 0.0)
cos_r, sin_r = math.cos(rot_rad), math.sin(rot_rad)
def world(local_x, local_y):
return (
x0 + local_x * cos_r - local_y * sin_r,
y0 + local_x * sin_r + local_y * cos_r,
)
# AN8-Kreis reicht lokal bis X=0 (Mitte radius, Radius radius); SP8-Kreis
# bis X=abstand+durchmesser (Mitte radius+abstand, Radius radius).
local_x_max = abstand_mm + durchmesser_mm
def half_bbox(y_lo, y_hi):
corners = [
world(0.0, y_lo), world(local_x_max, y_lo),
world(local_x_max, y_hi), world(0.0, y_hi),
]
xs = [c[0] for c in corners]
ys = [c[1] for c in corners]
minx, maxx = min(xs), max(xs)
miny, maxy = min(ys), max(ys)
return {
"cx": (minx + maxx) / 2.0, "cy": (miny + maxy) / 2.0,
"dx": maxx - minx, "dy": maxy - miny,
}
bbox_links = half_bbox(0.0, radius_mm)
bbox_rechts = half_bbox(-radius_mm, 0.0)
return bbox_links, bbox_rechts
def _fmt_bounds(b):
"""(minx, maxx, miny, maxy) kompakt fuer das Debuglog."""
return f"[x {b[0]:.0f}..{b[1]:.0f} | y {b[2]:.0f}..{b[3]:.0f}]"
def _dbg_pair(dbg, id_a, id_b, overlap, detail=""):
if dbg:
dbg(f" {id_a} <-> {id_b}: "
f"{'NACHBARN' if overlap else 'kein Kontakt'}{detail}")
def _decode_trans_xy(text):
"""csv:trans-encode-String (K1-K4, 12 Zeichen, 3 Werte) -> (x, y) in mm
(Grundriss, Z wird nicht gebraucht), oder None bei leerem/ungueltigem
String.
Kodierung siehe Lisp/export.lsp (csv:trans-encode/csv:b64-encode-ints):
vorzeichenbehaftete 24-Bit-Fixed-Point-Werte (Faktor 10), je 4 Base64-
Zeichen, hoechstwertige 6 Bit zuerst. Es genuegen die ersten beiden Werte
(x, y) = die ersten 8 Zeichen.
"""
text = (text or "").strip()
if len(text) < 8:
return None
werte = []
for start in (0, 4):
wert = 0
for zeichen in text[start:start + 4]:
idx = _B64_INDEX.get(zeichen)
if idx is None:
return None
wert = (wert << 6) | idx
if wert >= 8388608: # 2^23 -> negativer 24-Bit-Wert (Zweierkompl.)
wert -= 16777216
werte.append(wert / _TRANS_FAKTOR)
return (werte[0], werte[1])
def _omniflo_kpoints(item):
"""Welt-(x,y)-Punkte der vorhandenen K1-K4-Koordinatensysteme eines
Omniflo-Elements, dekodiert aus den csv:trans-encode-Strings item["k1"]..
["k4"] (siehe export_csv.bbox_columns). Leere/fehlende Strings werden
uebersprungen - die Liste kann also 0 bis 4 Punkte enthalten. Fuer Geraden
stehen darin die beim Export synthetisierten Anfang/Ende-Punkte (K1/K2)."""
pts = []
for key in ("k1", "k2", "k3", "k4"):
p = _decode_trans_xy(item.get(key, ""))
if p is not None:
pts.append(p)
return pts
def _ks_within(kpts_a, kpts_b, tol_mm):
"""True, wenn irgendein K-Punkt aus a einem K-Punkt aus b naeher als tol_mm
kommt (euklidischer Abstand in x/y). Beide Listen muessen nicht leer sein -
das prueft der Aufrufer."""
for ax, ay in kpts_a:
for bx, by in kpts_b:
if math.hypot(ax - bx, ay - by) <= tol_mm:
return True
return False
def _test_group_pairs(group, result, dbg=None):
"""Alle Paare EINER Gruppe gegeneinander testen (O(n^2) - fuer Kreisel/
Eckrad-Stueckzahlen pro Zeichnung unkritisch).
idx_a == idx_b wird uebersprungen: seit dem Kreisel-Links/Rechts-Split
(siehe kreisel_half_bboxes) kann dieselbe Original-idx zweimal in der
Gruppe auftauchen (die linke und die rechte Haelfte DESSELBEN Kreisels) -
die beiden beruehren sich zwangslaeufig an der Trennlinie und waeren
sonst faelschlich gegenseitige "Nachbarn".
"""
n = len(group)
for a in range(n):
idx_a, bounds_a, id_a = group[a]
for b in range(a + 1, n):
idx_b, bounds_b, id_b = group[b]
if idx_a == idx_b:
continue
overlap = _overlaps(bounds_a, bounds_b)
_dbg_pair(dbg, id_a, id_b, overlap)
if overlap:
_add_neighbor(result, idx_a, idx_b, id_a, id_b)
def _test_group_against_group(group_a, group_b, result, dbg=None):
"""Jedes Element aus group_a gegen jedes Element aus group_b testen.
group_b wird NICHT gegen sich selbst getestet (Aufgabe des Aufrufers)."""
for idx_a, bounds_a, id_a in group_a:
for idx_b, bounds_b, id_b in group_b:
overlap = _overlaps(bounds_a, bounds_b)
_dbg_pair(dbg, id_a, id_b, overlap)
if overlap:
_add_neighbor(result, idx_a, idx_b, id_a, id_b)
def _grid_cell(bbox, cell_size_mm):
"""Rasterzelle (Quadrant) einer Bounding-Box nach ihrem Mittelpunkt."""
return (int(bbox["cx"] // cell_size_mm), int(bbox["cy"] // cell_size_mm))
def _candidate_pairs_strtree(group):
"""Broad-Phase per shapely-STRtree: liefert alle Gruppen-Indexpaare (a<b),
deren (bereits um die halbe Toleranz erweiterte) Bounding-Boxen sich in
x/y ueberschneiden. Gruppen-Eintrag = (idx, bounds, teileid, bbox, kpts)
mit bounds = (minx, maxx, miny, maxy)."""
boxes = [_shapely_box(bounds[0], bounds[2], bounds[1], bounds[3])
for (_idx, bounds, _tid, _bbox, _kpts) in group]
tree = STRtree(boxes)
pairs = set()
for a, geom in enumerate(boxes):
for b in tree.query(geom): # Envelope-Ueberschneidung (shapely 2.x: Indizes)
b = int(b)
if a < b:
pairs.add((a, b))
elif b < a:
pairs.add((b, a))
return pairs
def _candidate_pairs_grid(group, cell_size_mm, dbg=None):
"""Fallback-Broad-Phase ohne shapely: Omniflo-Elemente nach x/y-Koordinate
in Rasterzellen einteilen und nur Paare aus derselben oder einer der 8
angrenzenden Zellen (3x3-Nachbarschaft) als Kandidaten liefern - ohne
Ueberschneidungen an Zellgrenzen zu verpassen. Rueckgabe: Menge von
Gruppen-Indexpaaren (a<b)."""
buckets = {}
for gi, entry in enumerate(group):
bbox = entry[3]
buckets.setdefault(_grid_cell(bbox, cell_size_mm), []).append(gi)
if dbg:
dbg(f" {len(buckets)} belegte Rasterzelle(n): "
+ ", ".join(f"{cell}={len(v)}" for cell, v in sorted(buckets.items())))
pairs = set()
for (cx, cy), cell_items in buckets.items():
candidates = []
for dx in (-1, 0, 1):
for dy in (-1, 0, 1):
candidates.extend(buckets.get((cx + dx, cy + dy), []))
for a in cell_items:
for b in candidates:
if a < b:
pairs.add((a, b))
elif b < a:
pairs.add((b, a))
return pairs
def _test_omniflo(group, cell_size_mm, ks_tol_mm, result, dbg=None):
"""Omniflo-Nachbarschaft in zwei Phasen (siehe Modul-Docstring):
1. Broad-Phase (STRtree bzw. Raster-Fallback): alle Paare mit sich
ueberschneidenden Bounding-Boxen ("moegliche Nachbarn").
2. Narrow-Phase (KOS-Verfeinerung): ein Paar gilt nur dann als benachbart,
wenn beide Elemente K-Punkte fuehren UND ein K-Punkt des einen naeher
als ks_tol_mm an einem K-Punkt des anderen liegt. Hat mindestens eines
der beiden keine K-Punkte (Altbestand) oder ist ks_tol_mm <= 0, bleibt
es bei der reinen BBox-Ueberschneidung.
"""
if not group:
return
if _HAVE_STRTREE:
pairs = _candidate_pairs_strtree(group)
broad = "shapely-STRtree"
else:
pairs = _candidate_pairs_grid(group, cell_size_mm, dbg)
broad = "Raster-Fallback (shapely nicht verfuegbar)"
if dbg:
dbg(f" Broad-Phase: {broad}, {len(group)} Omniflo-Element(e), "
f"{len(pairs)} BBox-Kandidatenpaar(e); "
f"KOS-Verfeinerung Toleranz={ks_tol_mm}mm")
for a, b in sorted(pairs):
idx_a, bounds_a, id_a, _bbox_a, kpts_a = group[a]
idx_b, bounds_b, id_b, _bbox_b, kpts_b = group[b]
overlap = _overlaps(bounds_a, bounds_b)
detail = ""
if overlap and ks_tol_mm > 0 and kpts_a and kpts_b:
if _ks_within(kpts_a, kpts_b, ks_tol_mm):
detail = f" (KOS-Kontakt <= {ks_tol_mm:.0f}mm)"
else:
overlap = False
detail = f" (BBox ueberschneidet, aber kein KOS-Paar <= {ks_tol_mm:.0f}mm)"
_dbg_pair(dbg, id_a, id_b, overlap, detail)
if overlap:
_add_neighbor(result, idx_a, idx_b, id_a, id_b)
def compute_neighbor_ids(items, tolerance_mm, omniflo_cell_size_mm=3000.0,
kreisel_durchmesser_mm=800.0,
omniflo_ks_tolerance_mm=10.0, dbg=None):
"""Ermittelt je Item die IDs (item["teileid"]) benachbarter Elemente.
items = Liste von dict mit "teileart", "teileid" und optional "_bbox"
({"cx","cy","dx","dy",...}, siehe export_csv.py bbox_columns). Items
ohne _bbox (z.B. die synthetische Omniflo-Sum-Zeile) bleiben ohne
Nachbarn. Omniflo-Items koennen zusaetzlich "k1".."k4" (csv:trans-encode-
Strings) tragen - daraus wird die KOS-Verfeinerung gespeist (siehe
_test_omniflo / omniflo_ks_tolerance_mm).
omniflo_ks_tolerance_mm = Toleranz (mm) fuer die KOS-Verfeinerung der
Omniflo-Nachbarschaft (K1-K4). 0 = aus (nur BBox-Ueberschneidung).
"ILS 2.0 Kreisel"-Items werden dabei NICHT als eine BBox, sondern als
ZWEI gegeneinander getestet: eine linke und eine rechte Haelfte (siehe
kreisel_half_bboxes) - die Kreisel-Gruppe fuer die Kollisionspruefung
besteht also aus <teileid>-L/<teileid>-R statt <teileid> je Kreisel
("ILS 2.0 Eckrad" bleibt unveraendert eine einzelne BBox). Ein
angrenzendes Element (z.B. eine Gefaellestrecke) bekommt dadurch in
seiner eigenen Nachbarliste "<teileid>-L" oder "<teileid>-R" statt nur
"<teileid>" - je nachdem, welche Haelfte tatsaechlich ueberschneidet.
dbg = optionale Callable(str) fuer ein Debugprotokoll (Klassifikation,
Gruppen, jeder Ueberschneidungstest, Ergebnis). None = kein Protokoll.
Rueckgabe: Liste von kommaseparierten Nachbar-ID-Strings, positionsgleich
zu items. Innerhalb eines Items dedupliziert (identische IDs entfernt -
das passiert z.B., wenn ein Kreisel dieselbe Strecke ueber BEIDE
Haelften beruehrt), sonst nicht global ueber alle Items hinweg (TeileId
ist nicht zwingend eindeutig).
"""
half_tol = tolerance_mm / 2.0
result = [[] for _ in items]
kreisel_group = []
strecken_group = []
omniflo_group = []
skipped = 0
if dbg:
dbg("=== Nachbarschafts-/Kollisionserkennung ===")
dbg(f"Toleranz={tolerance_mm}mm (Bounding-Box je Seite +{half_tol}mm erweitert), "
f"Omniflo-Zellgroesse={omniflo_cell_size_mm}mm (nur Raster-Fallback), "
f"Omniflo-KOS-Toleranz={omniflo_ks_tolerance_mm}mm, "
f"Kreisel-Durchmesser={kreisel_durchmesser_mm}mm (Radius je Haelfte)")
dbg(f"Elemente gesamt: {len(items)}")
dbg("")
dbg("Klassifikation je Element:")
for idx, item in enumerate(items):
bbox = item.get("_bbox")
if not bbox:
skipped += 1
if dbg:
dbg(f" idx={idx} teileid={item.get('teileid', '')!r} "
f"teileart={item.get('teileart', '')!r} -> UEBERSPRUNGEN "
f"(keine Bounding-Box)")
continue
teileart = item.get("teileart", "")
teileid = item.get("teileid", "")
if teileart == KREISEL_SPLIT_TEILEART:
gruppe = "Kreisel (links/rechts gesplittet)"
bbox_links, bbox_rechts = kreisel_half_bboxes(item, kreisel_durchmesser_mm)
bounds_links = _bounds(bbox_links, half_tol)
bounds_rechts = _bounds(bbox_rechts, half_tol)
kreisel_group.append((idx, bounds_links, f"{teileid}-L"))
kreisel_group.append((idx, bounds_rechts, f"{teileid}-R"))
if dbg:
dbg(f" idx={idx} teileid={teileid!r} teileart={teileart!r} "
f"-> {gruppe}; links bbox(cx={bbox_links['cx']:.0f},cy={bbox_links['cy']:.0f},"
f"dx={bbox_links['dx']:.0f},dy={bbox_links['dy']:.0f}) bounds={_fmt_bounds(bounds_links)}; "
f"rechts bbox(cx={bbox_rechts['cx']:.0f},cy={bbox_rechts['cy']:.0f},"
f"dx={bbox_rechts['dx']:.0f},dy={bbox_rechts['dy']:.0f}) bounds={_fmt_bounds(bounds_rechts)}")
continue
bounds = _bounds(bbox, half_tol)
if teileart in KREISEL_TEILEARTEN:
gruppe = "Kreisel/Eckrad"
kreisel_group.append((idx, bounds, teileid))
elif teileart in STRECKEN_TEILEARTEN:
gruppe = "Strecke/Foerderer"
strecken_group.append((idx, bounds, teileid))
elif teileart in OMNIFLO_TEILEARTEN:
gruppe = "Omniflo"
omniflo_group.append((idx, bounds, teileid, bbox, _omniflo_kpoints(item)))
else:
gruppe = "(keine Gruppe - wird nicht geprueft)"
if dbg:
dbg(f" idx={idx} teileid={teileid!r} teileart={teileart!r} "
f"-> {gruppe}; bbox(cx={bbox.get('cx', 0):.0f},cy={bbox.get('cy', 0):.0f},"
f"dx={bbox.get('dx', 0):.0f},dy={bbox.get('dy', 0):.0f}) "
f"bounds={_fmt_bounds(bounds)}")
if dbg:
dbg("")
dbg(f"Gruppengroessen: Kreisel/Eckrad={len(kreisel_group)}, "
f"Strecke/Foerderer={len(strecken_group)}, Omniflo={len(omniflo_group)}, "
f"ohne Bounding-Box={skipped}")
dbg("")
dbg("[1] Kreisel/Eckrad gegen Kreisel/Eckrad:")
# 1. Kreisel/Eckrad gegen Kreisel/Eckrad
_test_group_pairs(kreisel_group, result, dbg)
if dbg:
dbg("[2] Kreisel/Eckrad gegen Strecke/Foerderer/Gefaellestrecke:")
# 2. Kreisel/Eckrad gegen Gefaellestrecke/Foerderer/Strecke-Modul -
# diese drei Kategorien nicht gegeneinander (siehe Modul-Docstring)
_test_group_against_group(kreisel_group, strecken_group, result, dbg)
if dbg:
dbg("[3] Omniflo gegen Omniflo (STRtree-Broad-Phase + KOS-Verfeinerung):")
# 3. Omniflo gegen Omniflo: BBox-Broad-Phase (STRtree bzw. Raster-Fallback),
# dann KOS-Verfeinerung ueber K1-K4 (siehe _test_omniflo)
_test_omniflo(omniflo_group, omniflo_cell_size_mm,
omniflo_ks_tolerance_mm, result, dbg)
# dict.fromkeys() dedupliziert unter Erhalt der Reihenfolge - relevant
# seit dem Kreisel-Split: beruehrt eine Strecke BEIDE Haelften desselben
# Kreisels nicht (normalerweise ausgeschlossen), waere sie sonst nicht
# betroffen; umgekehrt kann derselbe Strecken-Nachbar im Kreisel-Eintrag
# theoretisch doppelt auftauchen, wenn (Rand-/Toleranzfall) beide
# Haelften ihn beruehren.
neighbor_id_lists = [", ".join(dict.fromkeys(neighbor_ids)) for neighbor_ids in result]
if dbg:
dbg("")
dbg("Ergebnis je Element:")
for idx, item in enumerate(items):
dbg(f" idx={idx} teileid={item.get('teileid', '')!r}: "
f"{len(result[idx])} Nachbar(n) [{neighbor_id_lists[idx]}]")
dbg("")
dbg(f"Summe gerichteter Nachbarschaftsbeziehungen: "
f"{sum(len(r) for r in result)}")
return neighbor_id_lists
def compute_neighbor_errors(items, neighbor_ids):
"""Prueft je Item die Mindestanzahl an Partnern (siehe MIN_PARTNER).
items = dieselbe Liste wie bei compute_neighbor_ids (braucht "teileart").
neighbor_ids = Rueckgabe von compute_neighbor_ids (positionsgleich zu items).
Rueckgabe: Liste von Fehlertexten, positionsgleich zu items:
"unverbunden" - keine Partner, obwohl mindestens einer noetig waere
"nur ein Partner" - genau ein Partner, obwohl mindestens zwei noetig waeren
"" - Mindestanzahl erreicht, oder TeileArt wird nicht geprueft
"""
errors = []
for item, nachbarn in zip(items, neighbor_ids):
min_partner = MIN_PARTNER.get(item.get("teileart", ""))
if min_partner is None:
errors.append("")
continue
anzahl = len([p for p in nachbarn.split(",") if p.strip()])
if anzahl == 0:
errors.append("unverbunden")
elif anzahl == 1 and min_partner >= 2:
errors.append("nur ein Partner")
else:
errors.append("")
return errors
def compute_sensor_zuordnung(items, tolerance_mm, kreisel_durchmesser_mm=800.0, dbg=None):
"""Ordnet jeden Separator/Scanner (SENSOR_TEILEARTEN) per Bounding-Box-
Ueberschneidung seiner Gefaellestrecke, seinem Foerderer oder einer
Kreiselhaelfte (links/rechts, siehe kreisel_half_bboxes) zu.
Eigener, unabhaengiger Durchlauf NACH compute_neighbor_ids (nicht in
dessen Gruppenaufbau integriert, da Separatoren/Scanner dort bewusst
keine eigene Gruppe sind - Nachbarschaft und Zuordnung sind zwei
unterschiedliche Fragen: Nachbarschaft = "beruehrt sich", Zuordnung =
"gehoert zu genau einem Trägerelement"). Prioritaet bei mehreren
Treffern: Gefaellestrecke vor Foerderer vor Kreiselhaelfte (ein
Separator/Scanner haengt fachlich an genau einem dieser drei).
items = dieselbe Liste wie bei compute_neighbor_ids (braucht "teileart",
"teileid" und "_bbox").
Rueckgabe: Liste von Zuordnungs-Strings, positionsgleich zu items -
"" fuer Items, die keine SENSOR_TEILEART sind oder keine BBox haben.
Bei Treffer: die TeileId der Gefaellestrecke/des Foerderers, oder
"<KreiselTeileId>-L"/"-R" bei einem Kreisel-Treffer. Kein Treffer bei
vorhandener BBox: "nicht zugeordnet".
"""
half_tol = tolerance_mm / 2.0
gf_entries = []
vf_entries = []
kreisel_entries = []
for item in items:
bbox = item.get("_bbox")
if not bbox:
continue
teileart = item.get("teileart", "")
teileid = item.get("teileid", "")
if teileart == "ILS 2.0 Gefaellestrecke":
gf_entries.append((teileid, _bounds(bbox, half_tol)))
elif teileart in ("ILS 2.0 Strecke", "ILS 2.0 Strecke - Modul"):
vf_entries.append((teileid, _bounds(bbox, half_tol)))
elif teileart == KREISEL_SPLIT_TEILEART:
bbox_links, bbox_rechts = kreisel_half_bboxes(item, kreisel_durchmesser_mm)
kreisel_entries.append((f"{teileid}-L", _bounds(bbox_links, half_tol)))
kreisel_entries.append((f"{teileid}-R", _bounds(bbox_rechts, half_tol)))
if dbg:
dbg("")
dbg("=== Separator/Scanner-Zuordnung (GF > Foerderer > Kreiselhaelfte) ===")
dbg(f"Kandidaten: {len(gf_entries)} Gefaellestrecke(n), "
f"{len(vf_entries)} Foerderer/Streckenmodul(e), "
f"{len(kreisel_entries)} Kreiselhaelfte(n)")
def _find(bounds, candidates):
for teileid, other_bounds in candidates:
if _overlaps(bounds, other_bounds):
return teileid
return None
result = []
for item in items:
teileart = item.get("teileart", "")
if teileart not in SENSOR_TEILEARTEN:
result.append("")
continue
bbox = item.get("_bbox")
if not bbox:
result.append("")
continue
bounds = _bounds(bbox, half_tol)
treffer = (_find(bounds, gf_entries)
or _find(bounds, vf_entries)
or _find(bounds, kreisel_entries)
or "nicht zugeordnet")
if dbg:
dbg(f" {item.get('teileart', '')} {item.get('teileid', '')!r} "
f"bounds={_fmt_bounds(bounds)} -> {treffer!r}")
result.append(treffer)
return result
def compute_scanner_nearest_separator(items, dbg=None):
"""Sucht fuer jeden Scanner ("ILS 2.0 Scanner") den raeumlich naechst-
gelegenen Separator ("ILS 2.0 Separator") - euklidischer Abstand der
BBox-Mittelpunkte (cx/cy, Grundriss, Z ignoriert wie ueberall in diesem
Modul).
Eigener, unabhaengiger Durchlauf, der NACH compute_sensor_zuordnung
aufgerufen wird (die Zuordnung der Separatoren zu ihrer Gefaellestrecke/
ihrem Foerderer/ihrer Kreiselhaelfte steht damit bereits fest - diese
Funktion aendert daran nichts, sie sucht unabhaengig davon zusaetzlich
den naechsten Separator zu jedem Scanner). Es gibt KEINE Abstands-
obergrenze - "immer der naechstgelegene" bedeutet auch bei grosser
Entfernung einen Treffer, solange ueberhaupt ein Separator existiert.
Rueckgabe: Liste von TeileId-Strings (des jeweils naechsten Separators),
positionsgleich zu items - "" fuer Nicht-Scanner-Items, fuer Scanner ohne
BBox oder wenn ueberhaupt kein Separator mit BBox in der Zeichnung ist.
"""
separators = [
(item.get("teileid", ""), item["_bbox"])
for item in items
if item.get("teileart", "") == "ILS 2.0 Separator" and item.get("_bbox")
]
if dbg:
dbg("")
dbg("=== Scanner -> naechstgelegener Separator ===")
dbg(f"Separator-Kandidaten mit BBox: {len(separators)}")
result = []
for item in items:
if item.get("teileart", "") != "ILS 2.0 Scanner":
result.append("")
continue
bbox = item.get("_bbox")
if not bbox or not separators:
result.append("")
if dbg:
dbg(f" Scanner {item.get('teileid', '')!r}: "
f"{'keine BBox' if not bbox else 'keine Separatoren vorhanden'} -> kein Treffer")
continue
cx, cy = bbox["cx"], bbox["cy"]
best_id, best_dist = "", None
for sep_id, sep_bbox in separators:
dist = math.hypot(sep_bbox["cx"] - cx, sep_bbox["cy"] - cy)
if best_dist is None or dist < best_dist:
best_dist = dist
best_id = sep_id
if dbg:
dbg(f" Scanner {item.get('teileid', '')!r} -> naechster Separator "
f"{best_id!r} (Abstand {best_dist:.0f}mm)")
result.append(best_id)
return result
# ---------------------------------------------------------------------------
# Kreisel-Beruehrpunkte -> ILS-Weichen
# ---------------------------------------------------------------------------
def _clamp(v, lo, hi):
return lo if v < lo else (hi if v > hi else v)
def _kreisel_capsule(item, durchmesser_mm):
"""Achsen-Segment (Kapsel) eines "ILS 2.0 Kreisel"-Blocks in Welt-
koordinaten.
Geometrie siehe kreisel_half_bboxes / KreiselInsert.lsp::draw-module: die
AN8-(Antriebs-) Stationsmitte liegt lokal bei (radius, 0), die SP8-(Spann-)
Stationsmitte bei (radius+abstand, 0), radius = durchmesser_mm/2. Beide auf
der lokalen X-Achse. Die gesamte Kreisel-Flaeche ist das um radius
"aufgeblasene" Segment zwischen diesen beiden Mitten (Stadium/Kapsel: zwei
Endkreise mit Radius radius + zwei Tangenten bei Y=+-radius).
Rueckgabe: dict {"a": (ax,ay), "b": (bx,by), "r": radius, "rot": rot_rad,
"z": z-Mitte} - a = AN8-Mitte, b = SP8-Mitte (Welt).
"""
attribs = item.get("attribs", {})
abstand = safe_float(attribs.get("ABSTAND", "0"), 0.0)
r = durchmesser_mm / 2.0
x0 = item.get("x", 0.0) or 0.0
y0 = item.get("y", 0.0) or 0.0
rot = math.radians(item.get("rotation", 0.0) or 0.0)
cos_r, sin_r = math.cos(rot), math.sin(rot)
def world(lx, ly):
return (x0 + lx * cos_r - ly * sin_r, y0 + lx * sin_r + ly * cos_r)
bbox = item.get("_bbox") or {}
z = bbox.get("cz", item.get("z", 0.0) or 0.0)
return {
"a": world(r, 0.0),
"b": world(r + abstand, 0.0),
"r": r,
"rot": rot,
"z": z,
}
def _closest_pts_segments(p1, q1, p2, q2):
"""Naechstgelegene Punkte zweier 2D-Strecken [p1,q1] und [p2,q2] (Algorithmus
aus Ericson, Real-Time Collision Detection). Rueckgabe (c1, c2, s, t) mit
c1 auf Strecke 1, c2 auf Strecke 2 und Parametern s,t in [0,1] (0=Anfang,
1=Ende) - s/t am Rand bedeutet: der naechste Punkt liegt auf dem Endkreis
(Cap), dazwischen auf der Tangentenflanke."""
eps = 1e-9
d1 = (q1[0] - p1[0], q1[1] - p1[1])
d2 = (q2[0] - p2[0], q2[1] - p2[1])
r = (p1[0] - p2[0], p1[1] - p2[1])
a = d1[0] * d1[0] + d1[1] * d1[1]
e = d2[0] * d2[0] + d2[1] * d2[1]
f = d2[0] * r[0] + d2[1] * r[1]
if a <= eps and e <= eps:
s = t = 0.0
elif a <= eps:
s = 0.0
t = _clamp(f / e, 0.0, 1.0)
else:
c = d1[0] * r[0] + d1[1] * r[1]
if e <= eps:
t = 0.0
s = _clamp(-c / a, 0.0, 1.0)
else:
b = d1[0] * d2[0] + d1[1] * d2[1]
denom = a * e - b * b
s = _clamp((b * f - c * e) / denom, 0.0, 1.0) if denom > eps else 0.0
t = (b * s + f) / e
if t < 0.0:
t = 0.0
s = _clamp(-c / a, 0.0, 1.0)
elif t > 1.0:
t = 1.0
s = _clamp((b - c) / a, 0.0, 1.0)
c1 = (p1[0] + d1[0] * s, p1[1] + d1[1] * s)
c2 = (p2[0] + d2[0] * t, p2[1] + d2[1] * t)
return c1, c2, s, t
def _oriented_box_aabb(rot_rad, laenge, breite, hoehe):
"""Achsparallele Welt-Bounding-Box (dx,dy,dz) einer Box, deren Laengsseite
(laenge) senkrecht zur Achsenrichtung rot_rad liegt und deren Breite
(breite) entlang der Achse - konsistent mit allen anderen BBox-Spalten
(Ausdehnung der gedrehten Flaeche in Welt-X/Y).
Achse = (cos rot, sin rot); Laengsseite senkrecht dazu = (-sin rot, cos rot).
"""
c = abs(math.cos(rot_rad))
s = abs(math.sin(rot_rad))
dx = laenge * s + breite * c
dy = laenge * c + breite * s
return (dx, dy, hoehe)
def compute_kreisel_touch_switches(items, tolerance_mm, durchmesser_mm=800.0, dbg=None):
"""Erzeugt fuer jedes sich beruehrende Paar echter Kreisel ("ILS 2.0
Kreisel") eine ILS-Weiche am Beruehrpunkt.
Kreisel-Modell: eine Kapsel (Stadium) - das Achsensegment AN8-Mitte ->
SP8-Mitte, aufgeblasen um r = durchmesser_mm/2 (siehe _kreisel_capsule).
Zwei Kreisel beruehren sich, wenn der minimale Abstand ihrer Achsen-
segmente <= 2r + tolerance_mm ist (2r = durchmesser_mm). Eigenstaendige,
praezise Geometriepruefung - unabhaengig vom groben Links/Rechts-AABB-
Nachbarschaftstest (compute_neighbor_ids), der nur ueberschneidende
Bounding-Boxen, nicht den exakten Beruehrpunkt liefert.
Beruehrpunkt (= Weichen-Position) = Mittelpunkt der beiden naechstgelegenen
Segmentpunkte. Die Weichen-Box (WEICHE_BOX_*) wird mit ihrer Laengsseite
senkrecht zur Achse desjenigen Kreisels ausgerichtet, dessen beruehrendes
Merkmal ein Endkreis ist (naechster Segmentpunkt am Segmentende). Beruehren
sich zwei Endkreise oder zwei Tangentenflanken, wird der erstgenannte
Kreisel des Paares (kleinerer items-Index) genommen. Ausgegeben wird die
achsparallele Welt-Bounding-Box der gedrehten Box (siehe _oriented_box_aabb).
Rueckgabe: Liste von dicts (in items-Reihenfolge der Paare), je erzeugte
Weiche:
{"x","y","z": Beruehrpunkt (mm),
"dx","dy","dz": Welt-AABB der ausgerichteten Box (mm),
"nachbarn": [teileid_a, teileid_b],
"achse_von": teileid des orientierungsgebenden Kreisels,
"beruehrung": "Kreis/Tangente" | "Kreis/Kreis" | "Tangente/Tangente"}
"""
eps = 1e-6
kreisel = []
for item in items:
if item.get("teileart", "") != KREISEL_SPLIT_TEILEART:
continue
kreisel.append((item.get("teileid", ""), _kreisel_capsule(item, durchmesser_mm)))
if dbg:
dbg("")
dbg("=== Kreisel-Beruehrpunkte -> ILS-Weichen ===")
dbg(f"Echte Kreisel ('{KREISEL_SPLIT_TEILEART}'): {len(kreisel)}; "
f"Beruehrschwelle Abstand <= {durchmesser_mm + tolerance_mm:.0f}mm "
f"(2r={durchmesser_mm:.0f} + Toleranz {tolerance_mm:.0f})")
switches = []
for i in range(len(kreisel)):
id_a, cap_a = kreisel[i]
for j in range(i + 1, len(kreisel)):
id_b, cap_b = kreisel[j]
c1, c2, s, t = _closest_pts_segments(cap_a["a"], cap_a["b"],
cap_b["a"], cap_b["b"])
dist = math.hypot(c1[0] - c2[0], c1[1] - c2[1])
schwelle = cap_a["r"] + cap_b["r"] + tolerance_mm
if dist > schwelle:
if dbg:
dbg(f" {id_a} <-> {id_b}: kein Kontakt "
f"(Achsabstand {dist:.0f}mm > {schwelle:.0f}mm)")
continue
# Beruehrpunkt = Mitte der beiden naechstgelegenen Segmentpunkte
tx = (c1[0] + c2[0]) / 2.0
ty = (c1[1] + c2[1]) / 2.0
tz = (cap_a["z"] + cap_b["z"]) / 2.0
# Endkreis (Cap) beruehrt, wenn der naechste Segmentpunkt am Ende
# liegt (s bzw. t == 0 oder 1); dazwischen Tangentenflanke.
cap1 = s <= eps or s >= 1.0 - eps
cap2 = t <= eps or t >= 1.0 - eps
if cap1 and not cap2:
achse_id, achse_rot, beruehrung = id_a, cap_a["rot"], "Kreis/Tangente"
elif cap2 and not cap1:
achse_id, achse_rot, beruehrung = id_b, cap_b["rot"], "Kreis/Tangente"
else:
achse_id, achse_rot = id_a, cap_a["rot"]
beruehrung = "Kreis/Kreis" if cap1 else "Tangente/Tangente"
dx, dy, dz = _oriented_box_aabb(
achse_rot, WEICHE_BOX_LAENGE_MM, WEICHE_BOX_BREITE_MM, WEICHE_BOX_HOEHE_MM)
switches.append({
"x": tx, "y": ty, "z": tz,
"dx": dx, "dy": dy, "dz": dz,
"nachbarn": [id_a, id_b],
"achse_von": achse_id,
"beruehrung": beruehrung,
})
if dbg:
dbg(f" {id_a} <-> {id_b}: BERUEHRUNG ({beruehrung}, Achsabstand "
f"{dist:.0f}mm) -> Weiche bei ({tx:.0f}, {ty:.0f}, {tz:.0f}), "
f"Box-AABB ({dx:.0f}, {dy:.0f}, {dz:.0f}), Achse von Kreisel {achse_id}")
if dbg:
dbg(f"Erzeugte ILS-Weichen: {len(switches)}")
return switches