一種三維鋼筋模型示意圖的繪制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機輔助設(shè)計技術(shù)、三維信息化模型技術(shù)以及三維成圖技術(shù)，尤其是一種三維鋼筋模型示意圖的繪制方法。適用于需要使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的可采用三維設(shè)計的土木工程行業(yè)，包括水利水電建設(shè)、工民建、路橋、還包括電廠建設(shè)、港口建設(shè)、風(fēng)機基礎(chǔ)等行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，隨著計算機技術(shù)在水利水電建設(shè)行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛和深入，三維設(shè)計的概念也被越來越多的提及。在水電站的廠房以混凝土結(jié)構(gòu)為主，廠房(結(jié)構(gòu))專業(yè)為龍頭專業(yè)，一般一個中型項目工廠部分圖紙量在1000張左右，廠房(結(jié)構(gòu))專業(yè)近500多張，占一半左右，其中又以鋼筋圖居多，在300張左右，占整個工程圖紙總量的1/3。傳統(tǒng)的設(shè)計方法是在二維CAD中依賴自己的空間想象能力進行配筋設(shè)計、手動繪圖、通過EXCEL表格統(tǒng)計鋼筋量，校審時人員需要根據(jù)畫出的鋼筋圖紙將整個鋼筋量重新計算一遍，工作量異常巨大，已經(jīng)難以滿足實際的廠房專業(yè)的鋼筋圖生產(chǎn)需要，因此，三維配筋技術(shù)便在這種需求下誕生了，得益于計算機軟硬件的飛速發(fā)展和三維設(shè)計研宄與應(yīng)用的深入，也逐漸被真正的應(yīng)用于工程中。
[0003]三維配筋技術(shù)運用的前提是要有三維的實體結(jié)構(gòu)模型，然后再運用計算機技術(shù)，在設(shè)計規(guī)范的要求下，結(jié)合設(shè)計人員或者鋼筋計算軟件給出的配筋參數(shù)，包括鋼筋的等級、直徑、間距和其他布置要求，直接在三維實體結(jié)構(gòu)模型中生成三維鋼筋模型的設(shè)計方法。當(dāng)三維的鋼筋模型生成后，可以直接統(tǒng)計出鋼筋表和材料表，并且可以通過切圖的方式抽出任意斷面的鋼筋圖。
[0004]在鋼筋表中，需要提供每一種形式的鋼筋的示意圖，當(dāng)前已經(jīng)有的方法是通過枚舉的方法預(yù)先定義好每種樣式鋼筋的示意圖，提取三維鋼筋示意圖時，將三維鋼筋與定義好的樣式進行匹配。但由于大體積模型中真實鋼筋的復(fù)雜性，這種方法工作量太大且不可能預(yù)先枚舉出所有的樣式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種三維鋼筋模型示意圖的繪制方法，以繪制任意形狀三維鋼筋模型示意圖。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種三維鋼筋模型示意圖的繪制方法，其特征在于步驟如下:
[0007]A、鋼筋模型信息提取，用于讀取三維鋼筋模型的工程屬性和空間幾何信息，模型的空間幾何信息包括模型的分段數(shù)量和分段幾何屬性，分段幾何屬性是指分段的類型、幾何尺寸和控制參數(shù)，分段類型包括線段、圓弧、橢圓弧和樣條曲線；
[0008]B、幾何數(shù)據(jù)變換，將原三維的幾何數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)平移變換和坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換轉(zhuǎn)換為更易在圖紙上表達的二維或一維幾何數(shù)據(jù)；
[0009]C、幾何數(shù)據(jù)修正，對經(jīng)變換后的二維或一維幾何數(shù)據(jù)依次進行整體縮放和分段調(diào)整；
[0010]整體縮放，將三維鋼筋模型的二維或一維幾何數(shù)據(jù)整體縮放到預(yù)定大小，在整體縮放過程中模型各段的比例保持不變；
[0011]分段調(diào)整，對每一個分段單獨進行縮放調(diào)整，使過小的分段示意線放大至易于辨識線段類型和標(biāo)注線段尺寸，以及使過長的分段示意線縮小至易于鋼筋示意圖在鋼筋表中的排版和整體美觀；
[0012]D、繪制鋼筋示意圖，進行每一組鋼筋示意圖的繪制，每一組鋼筋示意圖繪制包括鋼筋示意線和信息標(biāo)注兩部分，其中鋼筋示意線為步驟C所得的二維或一維幾何數(shù)據(jù)，信息標(biāo)注為步驟A中三維鋼筋模型的工程屬性和模型分段的幾何尺寸；
[0013]將鋼筋示意線和信息標(biāo)注錄入相應(yīng)單元格，得到鋼筋報表。
[0014]所述步驟C整體縮放，首先獲取二維或一維幾何數(shù)據(jù)所有控制點所在的區(qū)域大小，然后將該區(qū)域的大小與目標(biāo)區(qū)域大小進行對比，獲取一個比例因子，通過該比例因子縮放所有的控制點；所述目標(biāo)區(qū)域大小為鋼筋報表中放置鋼筋示意圖的單元格大小。
[0015]所述步驟C分段調(diào)整，獲取每個分段的長度與設(shè)定的限定值I和限定值II對比，限定值II大于限定值I，分段長度小于限定值I的根據(jù)其與限定值I的比例因子進行調(diào)整，至其長度大于限定值I ;分段長度大于限定值II的根據(jù)其與限定值II的比例因子進行調(diào)整，至其長度小于限定值II。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明使計算機能夠?qū)⒉捎萌S設(shè)計形成的分布在實體模型空間中的任意形狀的三維鋼筋模型轉(zhuǎn)化為二維的示意圖，進而形成一張報表或圖紙，并通過整體縮放和分段調(diào)整將三維設(shè)計的模型成果轉(zhuǎn)換為最終圖紙，解決三維設(shè)計與實際生產(chǎn)結(jié)合的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的方法的流程圖。
[0018]圖2為一組鋼筋樣式的幾何信息記錄結(jié)構(gòu)。
[0019]圖3為某水電工程機組蝸殼層及以下外圍鋼筋模型展示。
[0020]圖4為實施例一中三維鋼筋模型展示。
[0021]圖5為實施例一中分段縮放調(diào)整過程。
[0022]圖6為實施例一中生成的鋼筋示意圖展示。
[0023]圖7為實施例二中三維鋼筋模型展示。
[0024]圖8為實施例二中生成的鋼筋示意圖展示。
[0025]圖9為某水電工程機組蝸殼層及以下外圍鋼筋模型提取的部分鋼筋報表展示。
【具體實施方式】
[0026]采用三維配筋技術(shù)生成某水電工程機組蝸殼層及以下外圍鋼筋模型中包含了近萬根大體積鋼筋，鋼筋樣式上百種，如圖3所示。生成鋼筋報表時需要提取出這上百種鋼筋樣式的示意圖，本實例選取兩種典型樣式，結(jié)合附圖來對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明技術(shù)方案包括鋼筋模型信息提取、幾何數(shù)據(jù)變換、幾何數(shù)據(jù)修正、繪制鋼筋示意圖四個主要過程。
[0028]A、鋼筋模型信息提取，用于讀取三維鋼筋模型的工程屬性和空間幾何信息。所述的工程屬性是指三維模型所代表的工程意義以及模型本身被設(shè)計人員賦予的與工程相關(guān)的屬性。模型的空間幾何信息包括模型的分段數(shù)量和分段幾何屬性，分段幾何屬性是指分段的類型、幾何尺寸和控制參數(shù)，類型包括線段、圓弧、橢圓弧和樣條曲線，不同分段類型的幾何屬性的內(nèi)容也不同:①直線段的幾何屬性包括線段長度、兩端點坐標(biāo)和法向量；②圓弧段的幾何屬性包括圓心點坐標(biāo)、半徑、弧長、圓心角、法向量、圓弧起始角度和圓弧終止角度；③橢圓弧段的幾何屬性包括焦點坐標(biāo)、長軸長度、短軸長度、圓心角和弧長、法向量、起始角度和終止角度；④樣條曲線的幾何屬性為曲線端點坐標(biāo)、曲線長度、沿曲線分布的多個點坐標(biāo)。
[0029]B、幾何數(shù)據(jù)變換，將原三維的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更易在圖紙上表達的二維或一維幾何數(shù)據(jù)，包括坐標(biāo)平移變換和坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換兩部分:①所述的坐標(biāo)平移變換是指將在三維空間中任意位置的鋼筋模型控制點的坐標(biāo)平移至圖紙坐標(biāo)原點附近，該過程的變換矩陣是3 X I的平移矩陣；②所述的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換指以三維鋼筋模型上一控制點為基準(zhǔn)點，通過旋轉(zhuǎn)一定角度，將三維空間中任意角度的鋼筋模型數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)至圖紙平面上，該過程的變換矩陣是3 X 3的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0030]C、幾何數(shù)據(jù)修正，對經(jīng)過變換后的二維或一維幾何數(shù)據(jù)進行修正，包括整體縮放和分段調(diào)整兩個部分。①所述的整體縮放，是根據(jù)鋼筋示意圖寬度要求，將三維鋼筋模型的幾何數(shù)據(jù)整體縮放到預(yù)定大小，在整體縮放過程中模型各段的比例保持不變；②所述的分段調(diào)整，是根據(jù)鋼筋示意圖標(biāo)準(zhǔn)化和美觀性要求，對不滿足要求的分段示意線單獨進行縮放調(diào)整，使過小的分段示意線放大后易于辨識線段類型和標(biāo)注線段尺寸，以及使過長的分段示意線縮小后易于鋼筋示意圖在鋼筋表中的排版和整體美觀。
[0031]D、繪制鋼筋示意圖，按照鋼筋表排版要求進行每一組鋼筋示意圖的繪制，每一組鋼筋示意圖繪制包括鋼筋示意線和信息標(biāo)注兩部分。①所述的鋼筋示意線，是依據(jù)步驟C幾何數(shù)據(jù)修正過程處理后的二維或一維幾何數(shù)據(jù)，繪制生成的鋼筋示意圖的圖形部分；②所述的信息標(biāo)注，是將步驟A鋼筋模型信息提取過程中提取的三維鋼筋模型的工程屬性和模型分段的幾何尺寸信息，作為文字內(nèi)容標(biāo)注在示意線的對應(yīng)分段上。
[0032]將鋼筋示意線和信息標(biāo)注錄入相應(yīng)單元格，得到鋼筋報表。
[0033]本發(fā)明的具體過程和實施方式如下:
[0034]實施例一:機組蝸殼層及以下外圍模型尾水管出口處的城門洞樣式鋼筋，三維鋼筋模型如圖4所示。
[0035]A、鋼筋模型信息提取:首先提取出三維鋼筋模型的工程屬性和空間幾何信息。工程屬性是指三維模型所代表的工程意義以及模型本身被設(shè)計人員賦予的與工程相關(guān)的屬性，在該實施例中，模型工程屬性包括鋼筋類別、等級、直徑、間距、鋼筋編號、鋼筋所在高程、鋼筋所在面。
[0036]模型的空間幾何信息包括模型的分段數(shù)量和分段幾何屬性，分段幾何屬性是指分段的類型、幾何尺寸和控制參數(shù)，分段類型包括線段、圓弧、橢圓弧和樣條曲線。在本實施例中，鋼筋模型可以被分為五段，分段類型分別為線段、線段、圓弧、線段、線段。各段的幾何尺寸和控制參數(shù)如圖2所示:線段的幾何尺寸包括線段長度，控制參數(shù)包括線段端點坐標(biāo)和法向量；圓弧的幾何尺寸包括半徑、弧長和圓心角，控制參數(shù)包括圓弧法向量、圓心點坐標(biāo)、圓弧起始角度和圓弧終止角度。
[0037]B、幾何數(shù)據(jù)變換:將原三維的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更易在圖紙上表達的二維或一維幾何數(shù)據(jù)，步驟A過程中提取出的三維鋼筋的控制點是空間點，是無法直接畫到圖紙上的，該過程把原三維鋼筋的控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換后的所有控制點Z坐標(biāo)為O。幾何數(shù)據(jù)變換包括坐標(biāo)平移變換和坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)變換兩部分:坐標(biāo)平移變換是指將在三維空間中任意位置的鋼筋模型控制點的坐標(biāo)平移至圖紙坐標(biāo)原點附近，該過程的變換矩陣是3 X I的平移矩陣；坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換指以三維鋼筋模型上一控制點為基準(zhǔn)點，通過旋轉(zhuǎn)一定角度，將三維空間中任意角度的鋼筋模型數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)至圖紙平面上，該過程的變換矩陣是3 X 3的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0038]—般來說，鋼筋雖然分布在三維空間中，但依然屬于平面對象，即鋼筋的每個分段在同一個平面上。系統(tǒng)通過鋼筋的所有控制點，自動提取出鋼筋所在的平面，以控制點的起點為原點，鋼筋最長段的法向為X軸建立局部坐標(biāo)系，然后將所有的三維控制點坐標(biāo)通過原點平移和坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換到剛剛建立的局部坐標(biāo)系中。
[0039]C、幾何數(shù)據(jù)修正:對經(jīng)過變換后的幾何數(shù)據(jù)進行修正，使繪制的示意圖符合出圖標(biāo)準(zhǔn)。幾何數(shù)據(jù)修正分為整體縮放和分段調(diào)整兩個部分。整體縮放過程將按照實際工程尺寸建立的鋼筋模型縮放到圖紙預(yù)定大小，在整體縮放過程中，模型各段的縮放比例相同；分段調(diào)整指對每一個分段單獨進行縮放調(diào)整，保證調(diào)整后的每一段圖形的尺寸都在合理的范圍內(nèi)，不至于過大或過小，在該過程中，模型各段的比例關(guān)系會有所變化。
[0040]執(zhí)行整體縮放，首先獲取二維或一維幾何數(shù)據(jù)所有控制點所在的區(qū)域大小，然后將該區(qū)域的大小與目標(biāo)區(qū)域大小(一般來說是鋼筋報表的放置示意圖的單元格大小)進行比對，獲得一個比例因子，通過該比例因子縮放所有的控制點。
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