CN109033693A - 一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，包括以下步骤：步骤1、将电力电缆井按结构分为电缆井体和电缆设备两部分；步骤2、电缆井体使用参数化建模；步骤3、电缆设备使用实体建模；步骤4、将步骤3建立的实体模型添加到步骤2建立的主体模型中。本发明的参数化混合三维建模技术是一种全新的三维建模技术，采用主体参数化建模和附属设备通用建模相结合的方式，建出的模型包容性极好，对内部附属设备的样式、形态、数量不做限制；主体结构是参数化建模，建出的模型支持任意角度剖切；附属结构是通用建模，然后根据一种规则添加到主体结构里的，所以展示或导出模型时可选择全部或部分，实现分级别展示或导出模型。
Description
技术领域
本发明涉及计算机建模技术领域，尤其涉及一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法。
背景技术
近年来，三维数字化设计技术已逐步兴起，设计企业在不断提高设计手段，尝试应用三维数字化设计工具。三维技术具有设计成果形象直观、设计效率高、可实现全方位互动式观察、可模拟安装拆解全过程，并提供丰富的高级辅助分析功能，便于设计成果的交流培训等优点。目前，常见的三维数字化设计建模方法主要包括参数化建模和实体建模：
参数化建模是在20世纪80年代末逐渐占据主导地位的一种计算机辅助设计方法，是参数化设计的重要过程。在参数化建模环境里，零件是由特征组成的。特征可以由正空间或负空间构成。正空间特征是指真实存在的块(例如，突出的凸台)，负空间特征是指切除或减去的部分(例如，孔)。该方法强调物体表面的细节,详细记录构成物体形体的所有几何元素的几何信息及其相互间的联接关系,能唯一定义物体的三维模型。缺点是对于不规则三维物体的描述不太方便。
实体建模是定义一些基本体素，通过基本体素的集合运算或变形操作生成复杂形体的一种建模技术，其特点在于三维立体的表面与其实体同时生成。由于实体建模能够定义三维物体的内部结构形状，因此能完整地描述物体的所有几何信息和拓扑信息，包括物体的体、面、边和顶点的信息。是一种由简单的、形状规则的几何形体通过正则布尔运算来构造复杂三维实体的表示方法。基本几何体经过平移、旋转、缩放某种(或组合)变换后,使其从基本几何体变换成组合几何体，然后再把组合几何体看做基本几何体进行更高级的组合，优点是简单，适合对复杂目标采用“分治”算法。缺点是无法记录几何体间的相互关系，表示不具有唯一性。
电力电缆井井体需要真实展现设计成果，既要保留尺寸信息也要保留实体间的联接关系，才能提供可靠的分析功能，才能用于交流培训。电力电缆井井体需要支持修改尺寸信息并能快速重新生成模型，才能提高设计效率。所以，电力电缆井井体更适用参数化建模。
电缆井内设备繁多(照明、防火、监控、预埋件、拉环、爬梯等)形态各异，形状不规则，很难用有数个的参数来描述清楚。电缆设备尺寸固定、不需要经常修改。电缆设备一般多用于展示，不影响设计。所以，电力电缆井内的电缆设备更适用实体建模。
因此，如何实现电力电缆井参数化建模和实体建模相融合，有针对性地对具体电力设施、设备进行分类建模，是提高建模效率、优化建模效果的一项亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，其采用主体参数化建模和附属设备通用建模相结合的方式，建出的模型包容性极好，对内部附属设备的样式、形态、数量不做限制；主体结构是参数化建模，建出的模型支持任意角度剖切；附属结构是通用建模，然后根据一种规则添加到主体结构里的，所以展示或导出模型时可选择全部或部分，实现分级别展示或导出模型。
本发明实施例提供了一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，包括以下步骤：
步骤1、将电力电缆井按结构分为电缆井体和电缆设备两部分；
步骤2、电缆井体使用参数化建模，是整个模型的主体部分，将井体上顶面的中心点定义为井原点P0(x0,y0,z0)，井室长方向为X方向，井室宽方向为Y轴方向，井室深方向为Z轴方向；
步骤3、电缆设备使用实体建模，是整个模型的附属部分；
步骤4、将步骤3建立的实体模型添加到步骤2建立的主体模型中，实体模型的原点为Ps0(Xs0,Ys0,Zs0),连接方向为Vs(0,0,-1)，井体模型的原点P0(x0,y0,z0)，由井体的各尺寸可计算井体各部位相对P0的坐标，计算实体模型在井体模型中的坐标为Ps(Xs,Ys,Zs),则实体模型先进行偏移P(Xs-Xs0,Ys-Ys0,Zs-Zs0)，然后根据最终需要的姿态让实体模型在当前位置绕各轴旋转，直到需要的姿态。
进一步地，所述步骤1的电缆井体包括但不限于墙体、人孔、预留洞、集水坑、电缆立柱、电缆支架；所述电缆设备包括但不限于电缆夹具、电缆井井盖、接地箱、电缆接头、照明、防火、监控、预埋件、拉环、爬梯。
进一步地，所述步骤2使用电缆井体使用参数化建模，其中参数类型包括但不限于井室长、井室宽、井壁厚、外墙厚、井室深、井底厚、井盖板厚、井底垫层厚、预留洞形状、预留洞长度/预留洞直径、人孔形状、人孔长度/人孔直径、人孔宽度、人孔高度、人孔壁厚、人孔中心与井原点的距离、集水沟形状、集水沟长/集水沟直径、集水沟宽、集水沟深、集水沟壁厚，各个参数类型均由对应标识符、参数说明，各个参数类型的单位为mm。
进一步地，所述步骤3的电缆设备使用实体建模中，对于电缆井井盖的实体建模：先在XOY平面绘制圆形，圆心Pjg(Xjg,Yjg,Zjg)，圆形的直径Djg为井盖的直径，然后将圆形在Z轴方向拉伸成圆柱体，拉伸的高度为井盖的厚度Hjg。
进一步地，所述步骤3的电缆设备使用实体建模中，对于单芯电缆夹具的实体建模：先在XOY平面绘制一个梯形，然后在Z轴方向进行拉伸，拉伸的梯形柱高度为夹具的厚度Hsjj；然后绘制圆形，圆形的直径为电缆夹具的孔径Rsjj，然后进行拉伸，拉伸的圆形柱厚度为夹具的厚度Hsjj；再将梯形柱和圆形柱进行正则布尔运算，则完成了打孔操作，生成了半个夹具的样子；再将半个夹具做为基本几何体绕X轴做镜像，变生成了夹具的基本样子。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明的参数化混合三维建模技术是一种全新的三维建模技术，采用主体参数化建模和附属设备通用建模相结合的方式，建出的模型包容性极好，对内部附属设备的样式、形态、数量不做限制；主体结构是参数化建模，建出的模型支持任意角度剖切；附属结构是通用建模，然后根据一种规则添加到主体结构里的，所以展示或导出模型时可选择全部或部分，实现分级别展示或导出模型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明的参数化建模三维模型的俯视图。
图3是本发明的参数化建模三维模型的断面图。
图4是本发明的参数化建模三维模型的其中一个三维效果图。
图5是本发明的参数化建模三维模型的另一个三维效果图。
图6是本发明的借助通用建模工具建模的单芯夹具示意图。
图7是本发明的借助通用建模工具建模的三芯夹具示意图。
图8是本发明的借助通用建模工具建模的井盖建模的示意图。
图9是本发明将井盖实体模型添加到井体模型中示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，包括以下步骤：
步骤1、将电力电缆井按结构分为电缆井体和电缆设备两部分；
步骤2、电缆井体使用参数化建模，是整个模型的主体部分，将井体上顶面的中心点定义为井原点P0(x0,y0,z0)，井室长方向为X方向，井室宽方向为Y轴方向，井室深方向为Z轴方向；
步骤3、电缆设备使用实体建模，是整个模型的附属部分；
步骤4、将步骤3建立的实体模型添加到步骤2建立的主体模型中，实体模型的原点为Ps0(Xs0,Ys0,Zs0),连接方向为Vs(0,0,-1)，井体模型的原点P0(x0,y0,z0)，由井体的各尺寸可计算井体各部位相对P0的坐标，以井体上顶面为例，计算可得其四角坐标依次为P1(x0-L*0.5,y0+W1*0.5,z0)、P2(x0-L*0.5,y0-W1*0.5,z0)、P3(x0+L*0.5,y0-W1*0.5,z0)、P4(x0+L*0.5,y0+W1*0.5,z0)；计算实体模型在井体模型中的坐标为Ps(Xs,Ys,Zs),则实体模型先进行偏移P(Xs-Xs0,Ys-Ys0,Zs-Zs0)，然后根据最终需要的姿态让实体模型在当前位置绕各轴旋转，直到需要的姿态。
其中，所述步骤1的电缆井体包括但不限于墙体、人孔、预留洞、集水坑、电缆立柱、电缆支架；所述电缆设备包括但不限于电缆夹具、电缆井井盖、接地箱、电缆接头、照明、防火、监控、预埋件、拉环、爬梯。
其中，所述步骤2使用电缆井体使用参数化建模，其中参数类型包括但不限于井室长、井室宽、井壁厚、外墙厚、井室深、井底厚、井盖板厚、井底垫层厚、预留洞形状、预留洞长度/预留洞直径、人孔形状、人孔长度/人孔直径、人孔宽度、人孔高度、人孔壁厚、人孔中心与井原点的距离、集水沟形状、集水沟长/集水沟直径、集水沟宽、集水沟深、集水沟壁厚，各个参数类型均由对应标识符、参数说明，各个参数类型的单位为mm。具体如表1所示：
表1
其中，所述步骤3的电缆设备使用实体建模中，对于电缆井井盖的实体建模：先在XOY平面绘制圆形，圆心Pjg(Xjg,Yjg,Zjg)，圆形的直径Djg为井盖的直径，然后将圆形在Z轴方向拉伸成圆柱体，拉伸的高度为井盖的厚度Hjg。
其中，所述步骤3的电缆设备使用实体建模中，对于单芯电缆夹具的实体建模：先在XOY平面绘制一个梯形，然后在Z轴方向进行拉伸，拉伸的梯形柱高度为夹具的厚度Hsjj；然后绘制圆形，圆形的直径为电缆夹具的孔径Rsjj，然后进行拉伸，拉伸的圆形柱厚度为夹具的厚度Hsjj；再将梯形柱和圆形柱进行正则布尔运算，则完成了打孔操作，生成了半个夹具的样子；再将半个夹具做为基本几何体绕X轴做镜像，变生成了夹具的基本样子。以同样的方式制作夹具中的长螺栓和垫铁。
以下给出以具体实施例说明本发明的建模方法：
一、主体结构参数化建模
整理6.0×2.0×1.9砖混直线电缆井的尺寸如表2:
表2
借助计算机进行参数化建模，三维模型的俯视图见图2，断面图见图3，三维效果图见图4、5。
二、借助通用建模工具，对单芯夹具、三芯夹具、井盖建模见图6、7、8。
三、将井盖实体模型添加到井体模型中
1、井盖实体模型的定位
井盖模型最终要加在人孔上的，井盖模型的中心点要和人孔的中心点对齐。电缆井主体结构的原点为上顶面的中心点，井腔方向为X方向，井宽方向为Y轴方向，井高方向为Z轴方向；一侧人孔的高度为700mm，人孔中心与井原点在X轴方向的距离为2000mm、在Y轴方向的距离为0mm，所以，一侧人孔相对井原点的偏移量为V(2000，0，700)。
2、井盖实体模型的姿态
在使用三维建模工具建井盖模型的过程为，在XZ平面内绘制圆形二维草图，然后在Y轴方向进行拉伸，得到圆柱体样的井盖模型，最后在圆柱体的一侧圆形面上贴图。
人孔的上顶面圆环所在平面为XY平面，人孔的高度方向为Z轴方向；由此，井盖模型只需要绕X轴逆时针旋转90度。
综上，首先将井盖模型相对井主体结构的偏移(2000，0，700)，然后将井盖模型绕X轴旋转90度，见图9。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将电力电缆井按结构分为电缆井体和电缆设备两部分；
步骤2、电缆井体使用参数化建模，是整个模型的主体部分，将井体上顶面的中心点定义为井原点P0(x0,y0,z0)，井室长方向为X方向，井室宽方向为Y轴方向，井室深方向为Z轴方向；
步骤3、电缆设备使用实体建模，是整个模型的附属部分；
步骤4、将步骤3建立的实体模型添加到步骤2建立的主体模型中，实体模型的原点为Ps0(Xs0,Ys0,Zs0),连接方向为Vs(0,0,-1)，井体模型的原点P0(x0,y0,z0)，由井体的各尺寸可计算井体各部位相对P0的坐标，计算实体模型在井体模型中的坐标为Ps(Xs,Ys,Zs),则实体模型先进行偏移P(Xs-Xs0,Ys-Ys0,Zs-Zs0)，然后根据最终需要的姿态让实体模型在当前位置绕各轴旋转，直到需要的姿态。
2.如权利要求1所述的一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，其特征在于：所述步骤1的电缆井体包括但不限于墙体、人孔、预留洞、集水坑、电缆立柱、电缆支架；所述电缆设备包括但不限于电缆夹具、电缆井井盖、接地箱、电缆接头、照明、防火、监控、预埋件、拉环、爬梯。
3.如权利要求1所述的一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，其特征在于：所述步骤2使用电缆井体使用参数化建模，其中参数类型包括但不限于井室长、井室宽、井壁厚、外墙厚、井室深、井底厚、井盖板厚、井底垫层厚、预留洞形状、预留洞长度/预留洞直径、人孔形状、人孔长度/人孔直径、人孔宽度、人孔高度、人孔壁厚、人孔中心与井原点的距离、集水沟形状、集水沟长/集水沟直径、集水沟宽、集水沟深、集水沟壁厚，各个参数类型均由对应标识符、参数说明，各个参数类型的单位为mm。
4.如权利要求1所述的一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，其特征在于，所述步骤3的电缆设备使用实体建模中，对于电缆井井盖的实体建模：先在XOY平面绘制圆形，圆心Pjg(Xjg,Yjg,Zjg)，圆形的直径Djg为井盖的直径，然后将圆形在Z轴方向拉伸成圆柱体，拉伸的高度为井盖的厚度Hjg。
5.如权利要求1所述的一种电力电缆井参数化建模和实体建模相融合的方法，其特征在于，所述步骤3的电缆设备使用实体建模中，对于单芯电缆夹具的实体建模：先在XOY平面绘制一个梯形，然后在Z轴方向进行拉伸，拉伸的梯形柱高度为夹具的厚度Hsjj；然后绘制圆形，圆形的直径为电缆夹具的孔径Rsjj，然后进行拉伸，拉伸的圆形柱厚度为夹具的厚度Hsjj；再将梯形柱和圆形柱进行正则布尔运算，则完成了打孔操作，生成了半个夹具的样子；再将半个夹具做为基本几何体绕X轴做镜像，变生成了夹具的基本样子。
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