CN109977474A - 由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法及系统 - Google Patents

由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法及系统，包括以下步骤：S1将CAD格式文件转换为二维图元；S2根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；S3将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞；S4将所述门窗图元生成三维门窗；S5将所述步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4在自动化脚本中运行。本发明有益效果：无需重新描绘二维户型，自动生成墙体；自动墙体开洞；自动放置门窗；过程中无需手动干预，程序能够自动运算执行。

Description

由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法及系统
技术领域
本发明涉及三维建筑建模领域，具体来说，涉及一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法及系统。
背景技术
SketchUp是一套面向建筑师、城市规划专家、制片人、游戏开发者以及相关专业人员的3D建模程序。
AutoCAD是由美国Autodesk为计算机上应用计算机辅助设计技术而开发的绘图程序软件包，现已经成为国际上广为流行的绘图工具，该软件推广的.dwg文件格式成为二维绘图的常用标准格式，SketchUp能够导入AutoCAD的dwg户型图纸文件，在SketchUp里根据二维户型手动绘制二维墙体，拉伸成三维模型，再手动开洞，手动放置门窗并调整尺寸，而手动绘制三维户型，效率低下，容易出错。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法和系统，能够提高设计从业者的工作效率，同时也满足客户在辅助设计工具层面研发的需要。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，包括以下步骤：
S1 将CAD格式文件转换为二维图元；
S2 根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；
S3 将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞；
S4 将所述门窗图元生成三维门窗；
S5 将所述步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4在自动化脚本中运行。
进一步地，所述步骤1中将CAD格式文件转换为二维图元包括：
S11 调整所述二维图元的标高；
S12将调整好的二维图元识别为建筑元素。
进一步地，所述步骤2中根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元包括：
S21 根据已经识别的建筑元素形成闭合墙体基础面图元；
S22 根据已经识别的建筑元素形成门窗图元；
S23 利用所述墙体基础面图元赋予墙体图元楼层高度；
S24 利用所述门窗图元赋予门窗图元高宽。
进一步地，所述步骤S3中将所述墙体基础面生成三维墙体包括：
S31 根据所述墙体图元获取楼层高度属性；
S32 根据墙体基础面拉伸成三维实体墙体模型。
进一步地，所述步骤S4中将所述门窗图元生成三维门窗包括：
S41 遍历所有的所述门窗图元，获取所述门窗图元的放置坐标点；
S42 将所述门窗图元获取的高宽参数与当前默认所述三维门窗的高宽参数进行计算，得出缩放比值，根据所述缩放比值对每个三维门窗执行缩放。
本发明的另一方面，提供一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，包括：
二维图元转换模块，用于将CAD格式文件转换为二维图元；
第一生成模块，用于根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；
第二生成模块，用于将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞；
第三生成模块，用于将所述门窗图元生成三维门窗；
脚本运行模块，用于将所述二维图元转换模块、第一生成模块、第二生成模块和第三生成模块在自动化脚本中运行。
进一步地，所述二维图元转换模块包括：
调整模块，用于调整所述二维图元的标高；
识别模块，用于将调整好的二维图元识别为建筑元素。
进一步地，所述第一生成模块包括：
墙体基础面图元形成模块，用于根据已经识别的建筑元素形成闭合墙体基础面图元；
门窗图元形成模块，用于根据已经识别的建筑元素形成门窗图元；
第一赋予模块，用于利用所述墙体基础面图元赋予墙体图元楼层高度；
第二赋予模块，用于利用所述门窗图元赋予门窗图元高宽。
进一步地，所述第二生成模块包括：
获取模块，用于根据所述墙体图元获取楼层高度属性；
拉伸模块，用于根据墙体基础面拉伸成三维实体墙体模型。
进一步地，所述第三生成模块包括：
遍历模块，用于遍历所有的所述门窗图元，获取所述门窗图元的放置坐标点；
计算模块，用于将所述门窗图元获取的高宽参数与当前默认所述三维门窗的高宽参数进行计算，得出缩放比值，根据所述缩放比值对每个三维门窗执行缩放。
本发明的有益效果：
无需重新描绘二维户型，自动生成墙体；
自动墙体开洞；
自动放置门窗；
过程中无需手动干预，程序能够自动运算执行。
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是根据本发明实施例所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法的流程图；
图2是根据本发明实施例所述的AutoCAD二维户型示意图；
图3是根据本发明实施例所述的AutoCAD二维户型自动生成示意图；
图4是根据本发明实施例所述的三维户型自动生成示意图；
图5是根据本发明实施例所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统的示意图。
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种使用SketchUp API二次开发技术，编写Ruby语言脚本，把CAD二维图纸自动转换为三维实体模型的方法，针对家装设计和公共装修设计提供一种自动化建模方法和服务，从而提高设计从业者的工作效率，同时也满足客户在辅助设计工具层面研发的需要。
如没有特殊说明，图元是指模型最基本单元；元素属性是指建筑和装饰领域元素的属性，元素的属性可以包括类型（类型包括墙体、柱体、板、门和窗等等）、状态和参数等。本发明的所有步骤均为自动化脚本自动处理过程，无需手动操作。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，包括以下步骤：
S1 将CAD格式文件转换为二维图元；
S2 根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；
S3 将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞操作；其中，在所述三维墙体上执行开洞操作，包括：根据门窗图元获得高度宽度和对三维实体墙体模型开洞，具体的，根据门窗图元获得高度宽度包括遍历所有的门窗图元，并读取门窗图元上的高度宽度属性，提供洞口高宽参数。对三维实体墙体模型开洞，具体的，遍历所有的门窗图元，如果门窗图元在墙体上，则在墙体上，运用以上获得的高宽参数，在实体墙体模型上绘制相应洞口，并根据墙体厚度推拉，推拉完成后，墙体的另一面减除重复的面，从而完成开洞过程。
S4 将所述门窗图元生成三维门窗；
S5 将所述步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4在自动化脚本中运行。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤1中将CAD格式文件转换为二维图元包括：
S11 调整所述二维图元的标高；
CAD源文件一般由设计师手动绘制，源文件无法保证完全规范合理，导入SketchUp后，标高经常不统一，将不同标高的二维图元统一成特定的标高，标高可以为预先设置的，也可以是根据提示设置的，或者根据当前楼层自动判断的标高；首先遍历所有的二维图元，并对其进行递归，得到除去组件后的二维图元，然后对二维图元进行标高转换，既对每条边的两个端点都调整Z轴坐标，设置Z轴坐标为当前层高标高，例如一层标高0.000，递归完成后，所有二维图元的标高都处在当前层高标高的位置。
S12将调整好的二维图元识别为建筑元素。
将调整后的二维图元，虽然标高已经准确，但并不是软件能够识别的建筑元素，此步骤把具体的图元转化为抽象的建筑元素，既赋予给二维图元一定的元素属性，其中，一种识别方法是：遍历所有的图元组件，对图元组件进行宽深比和二维图元重心判断，此方法能够识别任意的CAD二维图元；另一种识别方法是：遍历所有的图元组件，根据预先设置的图层，识别为建筑元素，此方法适用于使用天正CAD或比较规范的、分层的CAD户型图纸。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤2中根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元包括：
S21 根据已经识别的建筑元素形成闭合墙体基础面图元；
根据已经识别的建筑元素，通过读取图元的建筑元素属性，筛选出墙体图元，然后对墙体图元进行封面操作，形成墙体基础面图元，最后赋予墙体元素属性，并标明特征为二维。
S22 根据已经识别的建筑元素形成门窗图元；
根据已经识别的建筑元素，通过读取图元的建筑元素属性，筛选出门窗图元，然后对门窗图元进行替换操作，使用特定的二维门窗图元替换已知图元，最后赋予组件门窗元素属性，并标明特征为二维。
S23 利用所述墙体基础面图元赋予墙体图元楼层高度；
对已经赋予建筑元素属性的墙体图元，进一步赋予楼层高度属性，属性值可以通过对话框输入，另一种方式是根据楼层已经定义的高度设置。
S24 利用所述门窗图元赋予门窗图元高宽。
对已经赋予建筑元素属性的门窗图元，进一步赋予门窗高度宽度的属性，属性值可以通过对话框输入，另一种方式是根据程序设定的默认宽度或高度设置。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S3中将所述墙体基础面生成三维墙体包括：
S31 根据所述墙体图元获取楼层高度属性；
具体的，遍历所有的墙体图元，并读取墙体图元上的楼层高度属性，为下一步骤提供拉伸高度数据。
S32 根据墙体基础面拉伸成三维实体墙体模型。
具体的，遍历所有的墙体，对每一个墙体的二维面，执行向量为（0，0，1）的拉伸操作，拉伸高度既上一步骤获得的高度，此步骤遍历与上一步骤遍历能够合并成一步，从而提高计算性能。
在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S4中将所述门窗图元生成三维门窗包括：
S41 遍历所有的所述门窗图元，获取所述门窗图元的放置坐标点，以放置坐标点为基础放置三维默认门窗；
S42 将所述门窗图元获取的高宽参数与当前默认所述三维门窗的高宽参数进行计算，得出缩放比值，根据所述缩放比值对每个三维门窗执行缩放。
具体的，遍历所有的三维门窗图元，根据获得的门窗图元高宽参数，与当前默认三维门窗的高宽参数，运算得到缩放比值，根据缩放比值对每一个三维门窗执行缩放。
上述的遍历过程，可以分步进行，也可以合并进行，合并遍历的过程，能够提升程序运算性能，以更快的时间获得结果。
具体使用时，在阿拉丁设计工具中，如图2所示，直接导入CAD二维户型图纸，程序能够自动的生成二维户型，且统一标高；二维户型包括二维墙体图元、二维门窗图元，如图3所示；二维户型生成后，程序自动生成完整的三维户型实体模型，如图4所示。
如图5所示，本发明的另一方面，提供一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，包括：
二维图元转换模块，用于将CAD格式文件转换为二维图元；
第一生成模块，用于根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；
第二生成模块，用于将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞；
第三生成模块，用于将所述门窗图元生成三维门窗；
脚本运行模块，用于将所述二维图元转换模块、第一生成模块、第二生成模块和第三生成模块在自动化脚本中运行。
在本发明的一个具体实施例中，所述二维图元转换模块包括：
调整模块，用于调整所述二维图元的标高；
识别模块，用于将调整好的二维图元识别为建筑元素。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一生成模块包括：
墙体基础面图元形成模块，用于根据已经识别的建筑元素形成闭合墙体基础面图元；
门窗图元形成模块，用于根据已经识别的建筑元素形成门窗图元；
第一赋予模块，用于利用所述墙体基础面图元赋予墙体图元楼层高度；
第二赋予模块，用于利用所述门窗图元赋予门窗图元高宽。
在本发明的一个具体实施例中，所述第二生成模块包括：
获取模块，用于根据所述墙体图元获取楼层高度属性；
拉伸模块，用于根据墙体基础面拉伸成三维实体墙体模型。
在本发明的一个具体实施例中，所述第三生成模块包括：
遍历模块，用于遍历所有的所述门窗图元，获取所述门窗图元的放置坐标点；
计算模块，用于将所述门窗图元获取的高宽参数与当前默认所述三维门窗的高宽参数进行计算，得出缩放比值，根据所述缩放比值对每个三维门窗执行缩放。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，无需重新描绘二维户型，自动生成墙体；自动墙体开洞；自动放置门窗；过程中无需手动干预，程序能够自动运算执行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 将CAD格式文件转换为二维图元；
S2 根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；
S3 将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞；
S4 将所述门窗图元生成三维门窗；
S5 将所述步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4在自动化脚本中运行。
2.根据权利要求1所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，其特征在于，所述步骤1中将CAD格式文件转换为二维图元包括：
S11 调整所述二维图元的标高；
S12将调整好的二维图元识别为建筑元素。
3.根据权利要求2所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，其特征在于，所述步骤2中根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元包括：
S21 根据已经识别的建筑元素形成闭合墙体基础面图元；
S22 根据已经识别的建筑元素形成门窗图元；
S23 利用所述墙体基础面图元赋予墙体图元楼层高度；
S24 利用所述门窗图元赋予门窗图元高宽。
4.根据权利要求3所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，其特征在于，所述步骤S3中将所述墙体基础面生成三维墙体包括：
S31 根据所述墙体图元获取楼层高度属性；
S32 根据墙体基础面拉伸成三维实体墙体模型。
5.根据权利要求1-4任一项所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型方法，其特征在于，所述步骤S4中将所述门窗图元生成三维门窗包括：
S41 遍历所有的所述门窗图元，获取所述门窗图元的放置坐标点；
S42 将所述门窗图元获取的高宽参数与当前默认所述三维门窗的高宽参数进行计算，得出缩放比值，根据所述缩放比值对每个三维门窗执行缩放。
6.一种由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，其特征在于，包括：
二维图元转换模块，用于将CAD格式文件转换为二维图元；
第一生成模块，用于根据所述二维图元生成闭合的墙体基础面和门窗图元；
第二生成模块，用于将所述墙体基础面生成三维墙体，在所述三维墙体上执行开洞；
第三生成模块，用于将所述门窗图元生成三维门窗；
脚本运行模块，用于将所述二维图元转换模块、第一生成模块、第二生成模块和第三生成模块在自动化脚本中运行。
7.根据权利要求6所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，其特征在于，所述二维图元转换模块包括：
调整模块，用于调整所述二维图元的标高；
识别模块，用于将调整好的二维图元识别为建筑元素。
8.根据权利要求7所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，其特征在于，所述第一生成模块包括：
墙体基础面图元形成模块，用于根据已经识别的建筑元素形成闭合墙体基础面图元；
门窗图元形成模块，用于根据已经识别的建筑元素形成门窗图元；
第一赋予模块，用于利用所述墙体基础面图元赋予墙体图元楼层高度；
第二赋予模块，用于利用所述门窗图元赋予门窗图元高宽。
9.根据权利要求8所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，其特征在于，所述第二生成模块包括：
获取模块，用于根据所述墙体图元获取楼层高度属性；
拉伸模块，用于根据墙体基础面拉伸成三维实体墙体模型。
10.根据权利要求6-9任一项所述的由AutoCAD二维户型自动生成三维实体模型系统，其特征在于，所述第三生成模块包括：
遍历模块，用于遍历所有的所述门窗图元，获取所述门窗图元的放置坐标点；
计算模块，用于将所述门窗图元获取的高宽参数与当前默认所述三维门窗的高宽参数进行计算，得出缩放比值，根据所述缩放比值对每个三维门窗执行缩放。
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