用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置和方法，其特征在于，包括：一輸入模塊，用于輸入該預埋件的拓撲結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵尺寸、拓撲結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵尺寸之間的參數(shù)關(guān)系；一處理模塊，該處理模塊將該預埋件進行拆分以獲得一基礎(chǔ)構(gòu)件，并根據(jù)該參數(shù)關(guān)系對該基礎(chǔ)構(gòu)件進行參數(shù)變換以生成預埋件三維圖像；一數(shù)據(jù)庫，用于存儲該參數(shù)關(guān)系及該預埋件三維圖像。
【專利說明】用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑信息加工及處理技術(shù)，尤其涉及一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]預埋件在工業(yè)建筑中有著廣泛的應用，主要用來固定和連接一些大型設備，以及對一些混凝土平臺的邊緣進行加固保護。由于預埋件在固定設備時具有可承受力大、定位牢固的優(yōu)點，故，預埋件被廣泛運用于大型的冶金建筑、水工結(jié)構(gòu)中。在工業(yè)建筑的設計過程中，土建設計人員將預埋件按照要求在混凝土的模板圖中表示，土建施工單位按照土建設計圖紙的要求將預埋件加工后安放在混凝土中，用來固定和連接各種設備。由于預埋件的數(shù)量多、規(guī)格多、位置要求準確，因此預埋件的設計和施工的工作量均非常巨大。另一方面，用于水工構(gòu)筑物的預埋件的制造及安裝工藝不同于一般的工民建工程。與一般的工民建工程相比較而言，其特殊性在于，水工構(gòu)筑物本身具有大量的金屬結(jié)構(gòu)件；典型的水工構(gòu)筑物如閘門的埋件的常規(guī)工藝是二期混凝土澆筑；水工工程的精度要求精確到1至5_之間；水工工程的止水要求非常高；并且水工構(gòu)筑物通常構(gòu)筑及操作空間狹小。這些都與預埋件的設計、制作、安裝、調(diào)試、維護有著密切的關(guān)聯(lián)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中為解決預埋件的設計施工問題，通常的解決方案是利用二維工程圖來設計、制作及安裝預埋件。由于二維工程圖不夠直觀，設計施工人員讀圖費力，且容易出錯，不利于設計中圖紙的校對。再次，在設計、安裝預埋件的過程中有很多相同類型的預埋件，很多時候它們形狀尺寸完全相同或者只是在尺寸上面有所差異，卻需要對這些預埋件一一設計，造成大量的重復勞動，導致設計周期的延長，設計成本提高。
[0004]有鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置及方法，能生成直觀的三維施工圖形，將復雜的預埋件施工工藝簡單化和流程化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置及方法，能生成直觀的三維施工圖形，將復雜的預埋件施工工藝簡單化和流程化。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，包括:一輸入模塊，用于輸入該預埋件的拓撲結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵尺寸、拓撲結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵尺寸之間的參數(shù)關(guān)系；一處理模塊，該處理模塊將該預埋件進行拆分以獲得一基礎(chǔ)構(gòu)件，并根據(jù)該參數(shù)關(guān)系對該基礎(chǔ)構(gòu)件進行參數(shù)變換以生成預埋件三維圖像；一數(shù)據(jù)庫，用于存儲該參數(shù)關(guān)系及該預埋件三維圖像。
[0007]更進一步地，該處理模塊在生成該預埋件三維圖像時，生成相對應的生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)和組裝工序數(shù)據(jù)。
[0008]更進一步地，該參數(shù)關(guān)系還包括一期預埋件參數(shù)關(guān)系和二期預埋件參數(shù)關(guān)系。[0009]更進一步地，該三維圖像生成裝置還包括一序號生成模塊。該序號生成模塊使該每一預埋件三維圖像具有唯一對應的編碼。該編碼信息包括設備名稱、功能、位置以及區(qū)分號。
[0010]本發(fā)明還公開一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成方法，包括:步驟一、將預埋件按照其工藝分類為一期預埋件和二期預埋件；步驟二、將該預埋件拆分為基本構(gòu)件；步驟三、根據(jù)該基本構(gòu)件的拓撲結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵尺寸、拓撲結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵尺寸之間的參數(shù)關(guān)系形成
一三維圖像。
[0011]更進一步地，該步驟三還包括:使該每一預埋件三維圖像生成一唯一對應的編碼。該編碼信息包括設備名稱、功能、位置以及區(qū)分號。
[0012]更進一步地，該方法還包括:步驟四、根據(jù)所生成的全部預埋件三維圖像構(gòu)建一整體的三維圖像模型。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置及方法，能生成直觀的三維施工圖形，將復雜的預埋件施工工藝簡單化和流程化。并且該技術(shù)構(gòu)件庫通過參數(shù)、組合參數(shù)的控制，可以在一個模型中實現(xiàn)多個造型尺寸的模型變化，從而極大降低基礎(chǔ)模型庫的大小，同時也降低三維圖形生成工作量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0015]圖1是基于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成系統(tǒng)的整體示意圖；
[0016]圖2是基于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。
[0018]本發(fā)明的目的在于提供一種針對水工構(gòu)筑物的預埋件的三維圖形生成裝置，該裝置能根據(jù)不類型的水工結(jié)構(gòu)預埋件進行三維建模，并完成三維建模后生成整體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)和組裝工序數(shù)據(jù)。
[0019]如圖1所示，圖1是本發(fā)明所涉及的用于水工結(jié)構(gòu)的預埋件的全生命周期處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括一三維圖形生成裝置10，該三維圖形生成裝置10根據(jù)預埋件的輸入?yún)?shù)生成三維圖形20、生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)21和組裝工序數(shù)據(jù)22。
[0020]水工結(jié)構(gòu)中所使用的預埋件可以分為不同種類，如:預埋件角鋼、預埋件螺栓、預埋件鋼板以及其他類型的預埋件。每一類預埋件又可以分為若干不同型號的預埋件。同一種類但不同型號的預埋件往往是結(jié)構(gòu)完全相同或者拓撲結(jié)構(gòu)完全相同只是在尺寸上面稍有差異。不同的預埋件其輸入的參數(shù)包括類型、尺寸和約束條件，當賦予各個變量新值的時候就可以通過參數(shù)驅(qū)動獲得一三維圖形20。在定義完成三維圖形20后，可以繼續(xù)定義該型號預埋件的屬性(包括材料信息、標高點，出圖信息等)，這樣就完成了預埋件的參數(shù)化模板形成。進一步進行拓撲約束、尺寸約束和工程驅(qū)動約束參數(shù)的定義后可以生成生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)21和組裝工序數(shù)據(jù)22。
[0021]該系統(tǒng)還包括一序號生成裝置11，該序號生成裝置11至少可以生成由物料清單或水工預埋件標準編碼或一二維掃描碼組成的序號23。該序號23與三維圖形20唯一相關(guān)，這意味著不同類型、尺寸和約束條件下的預埋件在生成一特定三維圖形20時，還具有一唯一的序號23。
[0022]以物料清單為例，在水工結(jié)構(gòu)設備制造、施工、監(jiān)理過程中，可以通過物料清單實現(xiàn)工程造價、總量的統(tǒng)計，實現(xiàn)原材料進貨和庫存控制，制作質(zhì)量的控制，有助于在設備制造、施工、監(jiān)理過程減少工作量，提高工程進度。在生成的流水碼中可以采用水工預埋件標準編碼技術(shù)，通過設計水工預埋件標準編碼，在技術(shù)應用的各個環(huán)節(jié)唯一標識每個預埋件個體。與此同時，該序號還可以是二維掃描碼，通過在生產(chǎn)制造完成預埋件上設置一二維掃碼可以實現(xiàn)項目各階段甚至包括運輸、場地堆放過程的追蹤。
[0023]該系統(tǒng)還包括一定位裝置12，用于在預埋件施工環(huán)節(jié)實現(xiàn)安裝精度的控制。該定位裝置根據(jù)該三維圖形的生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)和組裝工序數(shù)據(jù)以及該序號確定該預埋件的安裝位置13。
[0024]圖2是本發(fā)明所涉及的針對水工構(gòu)筑物的預埋件的三維圖形生成裝置的流程圖。
[0025]如圖2中所示，首先，根據(jù)預埋件的功能作用、安裝方式、安裝精度要求等要素對預埋件進行分類，例如一期預埋件，二期預埋件201。由于典型的水工構(gòu)筑物如閘門的埋件的常規(guī)工藝是二期混凝土澆筑，通常也可以使用一期混凝土澆筑。因此預埋件也會按照工序被相對應地分為一期預埋件，二期預埋件。由于一期混凝土澆筑工藝和二期混凝土澆筑工藝的施工過程不同，對預埋件的工藝要求也不同，因此在進行三維建模前必須將待建模預埋件按照施工工藝的差別，分類為一期預埋件，二期預埋件。
[0026]將分好類的預埋件模型進行拆分以形成基礎(chǔ)構(gòu)件202。因為預埋件模型是通過更小的構(gòu)件組合拼裝組成的，例如角鋼，箍筋，鋼板，螺栓等，這是預埋件能夠進行進一步拆分的工程物理基礎(chǔ)。即使是類似于螺栓構(gòu)件，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同還可以進一步劃分為直埋螺栓、預留孔螺栓、調(diào)整孔螺栓、鉆孔螺栓、套筒螺栓等，直到拆分成最為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)構(gòu)件。將拆分得到基本構(gòu)件進行分類，形成基礎(chǔ)構(gòu)件庫目錄。
[0027]再次，根據(jù)圖紙給出參數(shù)和設計的性能要求，對基礎(chǔ)構(gòu)件借助先進的軟件實現(xiàn)三維建模，并加入構(gòu)件信息，形成技術(shù)構(gòu)件庫203。實體模型參數(shù)建模技術(shù)，是實現(xiàn)基礎(chǔ)構(gòu)件庫的基礎(chǔ)技術(shù)之一，通過參數(shù)、組合參數(shù)的控制，可以在一個模型中實現(xiàn)多個造型尺寸的模型變化，從而極大降低基礎(chǔ)模型庫的大小，同時也降低三維圖形生成工作量。
[0028]根據(jù)已經(jīng)拆分而成的基礎(chǔ)構(gòu)件，對該預埋件的基礎(chǔ)構(gòu)件進行三維參數(shù)化模型建立。依據(jù)各個預埋件的拓撲結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵尺寸、拓撲結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵尺寸之間的聯(lián)系建立預埋件的三維參數(shù)化模型。對于各個預埋件的三維參數(shù)化模型在建立的過程中須注意根據(jù)各個實體之間的相互聯(lián)系添加一些必要的約束，比如:共面、點重合等。
[0029]定義預埋件的屬性信息。需要定義的預埋件的屬性信息包括:確定各個預埋件的關(guān)鍵尺寸，設置預埋件的參數(shù)化變量并與系統(tǒng)尺寸相互關(guān)聯(lián)，以及各個相關(guān)尺寸之間的關(guān)聯(lián)；設置預埋件在裝配過程中的各個配合實體，并確定與裝配實體之間的配合關(guān)系。在定義預埋件屬性信息時需要同時定義預埋件是屬于一期預埋件還是二期預埋件，并按照兩種混凝土澆筑工藝方式設定不同的約束關(guān)系。另外，由于用于水工構(gòu)筑物預埋件的精度要求及止水要求，還需要定義與預埋件發(fā)生作用關(guān)系的門槽、門槽的二期混凝土及沉降，門槽上的金屬固定件等。這些信息都將作為與之相關(guān)的預埋件屬性信息進行定義。在完成對上述參數(shù)模型的建立后，再進一步對預埋件進行實體造型。實體造型的過程和其他幾何模型的實體造型過程類似，都必須經(jīng)歷掃掠、邊界表示、參數(shù)化體素、空間占領(lǐng)、分解、基于特征造型、參數(shù)化造型的一系列步驟。
[0030]再次，根據(jù)單個預埋件的圖紙，選取該預埋件所需要所有基礎(chǔ)構(gòu)件類別，然后統(tǒng)計每個類別基礎(chǔ)構(gòu)件在該預埋件上需要的數(shù)量。接著根據(jù)圖紙尺寸要求對基礎(chǔ)構(gòu)件進行參變。最后根據(jù)預埋件的三維形體，借助組合，陣列，放樣，掃掠等三維造型拼裝技術(shù)，實現(xiàn)單個預埋件的生成304。
[0031]由于該預埋件三維建模的最終目的是為了實現(xiàn)生產(chǎn)與混凝安裝，因此在生成單個預埋件三維模型的生產(chǎn)后還必須同時生成一生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)和一組裝工序數(shù)據(jù)。根據(jù)設計要求對線長度超過設計要求的預埋件進行分段。利用一編碼系統(tǒng)對所有預埋件、分段預埋件進行編碼，將編碼信息也加入到預埋件三維圖像庫。
[0032]編碼的方式可以采用序列號、條形碼或二維碼。以下將介紹一種編碼方式的實施例，但是實際編碼過程可以不以此為限。
[0033]首先，其每個預埋件的基本編碼形式為:“ □ □ □ X- □ □ □ X- □ □ X- 口 X”。第一組的一到五位數(shù)字為對應設備編號，用設備名稱漢語拼音的第一個大寫字母表示，其位數(shù)不定長。
[0034]例如:
[0035]□外檢修門=WJXM;
[0036]□外閘門=WZM ;開啟橋=KQQ ;欄桿、=LG ;爬梯=PT ；
[0037]□排水泵(潛水軸流泵)=PSB。
[0038]然后，第二組的數(shù)字為對應功能編號，用對應功能漢語拼音的第一個大寫字母表示。其位數(shù)不定長。
[0039]例如:
[0040]□ ZS=止水；ZC=支撐。
[0041]接著，第三組的一到三位數(shù)字為對應位置的編號，用對應位置漢語拼音的第一個大與字母表不。
[0042]例如:
[0043]□中-M
[0044]□頂-T
[0045]□底-B
[0046]□東-E
[0047]□南-S
[0048]□西-W
[0049]□北- N。
[0050]最后第四組的一到兩位數(shù)字為同類預埋件的區(qū)分序列號，從I開始計數(shù)。上述是一種較佳的四組編碼的方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該知道，還可以包括第五組編碼。第五組是可選的。表示一組完全相同預埋件的編號。前面的數(shù)字表示當前數(shù)，中間接符號“/”，后面表示總數(shù)。例如，1/4，1/5。當前數(shù)的編碼按照“豎直埋件從下到上的順序；水平埋件面向正北方向從左到右的順序”的規(guī)則。[0051]基于上述編碼規(guī)則，每個預埋件對應唯一的一個編碼，上述編碼信息中又包含了該預埋件的工程信息。
[0052]最后，在整體船閘的水工構(gòu)筑物模型中逐個放置預埋件三維圖像，完成整體模型中的預埋件部分的模型生成305。在本實施方式中，將若干個預埋件三維模型組裝成一個整體的三維模型，可以通過確定一系列形狀尺寸關(guān)系式來確定一個零件的位置和形狀尺寸，然后系統(tǒng)通過重構(gòu)生成新的零件三維模型。也可以根據(jù)已經(jīng)定義的三維模型參數(shù)，系統(tǒng)自動匹配的方式幫助完成整體三維模型。
[0053]本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，包括: 一輸入模塊，用于輸入所述預埋件的拓撲結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵尺寸、拓撲結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵尺寸之間的參數(shù)關(guān)系； 一處理模塊，所述處理模塊將所述預埋件進行拆分以獲得一基礎(chǔ)構(gòu)件，并根據(jù)所述參數(shù)關(guān)系對所述基礎(chǔ)構(gòu)件進行參數(shù)變換以生成預埋件三維圖像； 一數(shù)據(jù)庫，用于存儲所述參數(shù)關(guān)系及所述預埋件三維圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，所述處理模塊在生成所述預埋件三維圖像時，生成相對應的生產(chǎn)工序數(shù)據(jù)和組裝工序數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，所述參數(shù)關(guān)系還包括一期預埋件參數(shù)關(guān)系和二期預埋件參數(shù)關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，所述三維圖像生成裝置還包括一序號生成模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，所述序號生成模塊使所述每一預埋件三維圖像具有唯一對應的編碼。
6.如權(quán)利要求5所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成裝置，其特征在于，所述編碼信息包括設備名稱、功能、位置以及區(qū)分號。
7.一種用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成方法，其特征在于，包括: 步驟一、將預埋件按照其工藝分類為一期預埋件和二期預埋件； 步驟二、將所述預埋件拆分為基本構(gòu)件； 步驟三、根據(jù)所述基本構(gòu)件的拓撲結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵尺寸、拓撲結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵尺寸之間的參數(shù)關(guān)系形成一三維圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成方法，其特征在于，所述步驟三還包括:使所述每一預埋件三維圖像生成一唯一對應的編碼。
9.如權(quán)利要求7所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成方法，其特征在于，所述方法還包括: 步驟四、根據(jù)所生成的全部預埋件三維圖像構(gòu)建一整體的三維圖像模型。
10.如權(quán)利要求8所述的用于水工構(gòu)筑物的預埋件三維圖像生成方法，其特征在于，所述編碼信息包括設備名稱、功能、位置以及區(qū)分號。
【文檔編號】G06T17/00GK103678784SQ201310617690
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】黃琳, 徐之青, 楊靖培, 趙淵, 沈妍藍, 袁廣春, 朱婷婷, 張穎 申請人:上海國際航運服務中心開發(fā)有限公司, 上海建瓴工程咨詢有限公司