CN111639402B - 一种风机螺旋曲线近似生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风机螺旋曲线近似生成方法，包括获取机型的螺旋曲线轴心位置、以及轴心到上下左右的距离；计算出三个圆弧对该螺旋曲线的近似轮廓描绘。利用本发明的方法能够节省编写复杂曲线图形计算程序所需工时，提高工作效率；利用本发明的方法能够完全省去向厂商索取个别机型CAD二维图的工时，提高工作效率；利用本发明的方法能够完全省去从索取得到的CAD二维图中提取曲面圆弧数据的工时，提高工作效率。

Description

一种风机螺旋曲线近似生成方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其是涉及一种风机螺旋曲线近似生成方法。

背景技术

工程，设备组装绘图中往往需要用到复杂的外形结构，其中典型的几何图形之一便是螺旋曲线/曲面的绘制。其中最典型的又属风机外型。尤其在暖通工程设计中，很多地方都会用到具有螺旋曲线外形的风机。

目前，大多设备厂商都只提供各种设备机型的外形轮廓尺寸，而没有/无法提供曲面的2维或3维数据。

这个问题给设备集成工程(如暖通工程设计)中的系统制图工作带来很多局限。

目前，为了实现在工程项目中建立可编辑的，带有螺旋曲面，曲线的设备图形，主要可以利用以下两个方法实现。

(1)通过向厂商索取每个机型的2维CAD图纸来生成三维图形。

采用该方法时每个机型的曲线都需要向厂商个别索要2维CAD文件，拿到后，每个机型都需要从图纸中挨个读取每个圆弧的坐标。这个工作可耗费大量工时，可多达数天，甚至数周。

(2)通过厂商公开的样本外形尺寸，使用几何公式来计算曲面轮廓。

经典的几何算法中，阿基米德算法可以视为一种比较成熟的算法，虽然此法较为严谨，但是为了使用此法绘制曲面，除了厂商已公开的外形尺寸以外，还需把外形尺寸转换成多种几何计算所需参数，方可实现。

该方法计算繁琐，而且必须从厂商提供的外形尺寸中提前计算出曲线参数，该方法无法用图形处理软件高速执行。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种风机螺旋曲线近似生成方法，通过直接使用具有螺旋曲线/曲面设备的外形尺寸，通过一个简单加减计算，实现对该曲线/曲面的近似绘图。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种风机螺旋曲线近似生成方法，其特征在于：

获取机型的螺旋曲线轴心位置、以及轴心到上下左右的距离；

计算出三个圆弧对该螺旋曲线的近似轮廓描绘。

进一步的，计算第一个近似圆弧半径，圆心坐标过程如下：

先以轴心到下端的距离和轴心到左侧的距离的差值的三分之一作为拟合度调整量；

从轴心到左侧的距离加上该调整量作为第一个圆弧的半径；

再以从底侧向上至该半径为高度的位置作为第一个圆弧的Y坐标；

同样从左侧向右至该半径为长度的位置作为第一个圆弧的X坐标；

即可画出第一个圆弧。

进一步的，计算第二个近似圆弧半径，圆心坐标过程如下：

以第一个圆弧圆心到右侧的距离为第二个圆弧的半径；

以第一个圆弧的圆心X坐标为第二个圆弧圆心的X坐标；

以从第二个圆弧半径从底侧起算的高度为第二个圆弧圆心的Y坐标；

即可画出第二个圆弧。

进一步的，计算第三个近似圆弧过程如下：

以第二个圆弧圆心的Y坐标作为第三个圆弧的Y坐标；

以第二个圆弧圆心至顶端的距离为第三个圆弧的半径；

以从右侧起向左移动第三个圆弧半径的位置作为第三个圆弧的X坐标；

依次即可画出第三个圆弧。

进一步的，三个圆弧连接处完全相切，生成光滑曲面。

进一步的，三个圆弧与外形轮廓的四个边缘都完全相切。

进一步的，还包括通过对描绘的曲线进行拉伸形成曲面。

本发明还提供一种存储介质，包括能够被处理器加载执行时实现上述权利要求的一种风机螺旋曲线近似生成方法的程序。

本发明还提供一种设备，包括

存储器，用于存储上述权利要求的一种风机螺旋曲线近似生成方法的程序；

处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现上述权利要求的一种风机螺旋曲线近似生成方法。

相对于现有技术，本发明所述的一种风机螺旋曲线近似生成方法具有以下优势：

(1)利用本发明的方法能够节省编写复杂曲线图形计算程序所需工时，提高工作效率；

(2)利用本发明的方法能够完全省去向厂商索取个别机型CAD二维图的工时，提高工作效率；

(3)利用本发明的方法能够完全省去从索取得到的CAD二维图中提取曲面圆弧数据的工时，提高工作效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的计算方法实现过程示意图；

图2为本发明实施例所述的厂商提供的样本外形尺寸示意图；

图3为本发明实施例所述的各型号外型尺寸列表示意图；

图4为本发明实施例所述的依据本发明计算出来的圆弧半径及圆心位置示意图；

图5为本发明实施例所述的依据上述计算结果用绘图软件绘制出的近似曲线示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明针对现有技术中获取螺旋曲线/曲面的示意图耗时、计算复杂以及工作效率低的问题，提出一种风机螺旋曲线近似生成方法，通过直接使用具有螺旋曲线/曲面设备的外形尺寸，通过一个简单加减计算，实现对该曲线/曲面的近似绘图。

本发明可利用厂商公布的外形尺寸以及螺旋曲线轴心位置，通过最简单加减运算，自动生成三个圆弧的中心位置，起点位置以及终点位置，实现对该螺旋曲线的近似轮廓描绘。

通过从产品样本里提取已经列好的各种机型的五个尺寸数据(轴心位置，轴心到上下左右的距离)，可以用下述方法直接计算出三个圆弧来对该曲面进行近似描绘。

本发明的计算方法实现过程如图1所示：

假设轴心位置(C0)的坐标分别为x0,y0

轴心到外形轮廓左右上下的距离风别为lx1,lx2,wy1,wy2.

先以轴心到下端的距离和轴心到左侧的距离的差值的三分之一作为拟合度调整量。

曲线偏移调节量dl＝(wy1-lx1)/3

此处除数“3”为圆弧调节量，可依据需要修改以便微调轮廓拟合度。

则该曲线可用下述三个圆弧做近似描绘：

圆弧1：

从轴心到左侧的距离加上该调整量(dl)作为第一个圆弧(左下角)的半径。

半径r1＝lx1+dl

再以从底侧向上至该半径为高度的位置作为第一个圆弧的Y坐标。

同样从左侧向右至该半径为长度的位置作为第一个圆弧的X坐标。

圆心C1 X坐标cx1＝x0+dl

Y坐标cy1＝y0-wy1+r1

圆弧2：

以第一个圆弧圆心到右侧的距离为第二个圆弧的半径。

半径r2＝(lx1+lx2)-r1

以第一个圆弧的圆心X坐标为第二个圆弧圆心的X坐标。

以从第二个圆弧半径从底侧起算的高度为第二个圆弧圆心的Y坐标。

圆心C2 X坐标cx2＝cx1

Y坐标cy2＝y0-wy1+r2

圆弧3：

以第二个圆弧圆心至顶端的距离为第三个圆弧的半径。

半径r3＝(wy1+wy2)–r2

以第二个圆弧圆心的Y坐标作为第三个圆弧的Y坐标

以从右侧起向左移动第三个圆弧半径的位置作为第三个圆弧的X坐标。

圆心C3 X坐标cx3＝x0+lx2-r3

Y坐标cy3＝cy2

以亿利达SYQ系列K型风机为例：(其它机型可依此类推)

厂商提供的样本外形尺寸:(来源：亿利达SYQ系列风机样本)，如图2所示。

各型号外型尺寸列表如图3所示。

依据本发明计算出来的圆弧半径及圆心位置如图4所示。

依据上述计算结果可用绘图软件绘制出下列近似曲线(最左侧：280机型，依次到最右侧：1000机型)，如图5所示。

由此可见，应用本专利的计算方法，可以依据厂商公开的样本资料中的外形尺寸数据，用最少的工时及图形数据处理需求，实现简易高速螺旋曲线的示意图绘制。

用本专利的方法计算出来的三个圆弧，可以保证：

三个圆弧连接处完全相切，生成光滑曲面

三个圆弧与外形轮廓的四个边缘(上下左右)都完全相切，生成符合给定外形尺寸下的近似螺旋曲线

只需要加减运算，不需任何复杂的三角，对数计算。

只需调用电脑的标准基础图元显示功能(圆弧)，不需要使用复杂的几何三角计算对曲面上的每个点的位置进行计算。

使用本专利实施螺旋曲线/曲面绘图时可以实现下列效益

(1)节省编写复杂曲线图形计算程序所需工时，也不需要实施类似阿基米德曲线的复杂的几何计算公式；

(2)完全省去向厂商索取个别机型CAD二维图的工时；

尤其是中小企业，此项工作需有采购，技术部门与厂商个别交涉，可耗费数小时，甚至数天的工时；

(3)完全省去从索取得到的CAD二维图中提取曲面圆弧数据的工时；

厂商提供的二维图一般是一个型号对应一个图纸。

如亿利达风机，均有多个系列产品(SYD/SYQ/SYB/SYH/SHW等)系列，每个系列又有L/R/K等多个机型，每个机型再有200-1000等十余个型号。若需把所有机型都从CAD图纸中提取，以每个机型耗费10分钟计算，这项工作即可耗费数天的工时。

使用本专利，则可从厂商样本里直接提取已公开的外形尺寸列表，依据本专利的计算方法，直接计算出近似曲面的圆弧位置。上述数天的工作量，即可在数十分钟内完成，可减少工时数十倍。

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 (6)

1.一种风机螺旋曲线近似生成方法，其特征在于：

获取风机的螺旋曲线轴心位置、以及轴心到上下左右的距离；

计算出三个圆弧对该螺旋曲线的近似轮廓描绘；

风机螺旋曲线近似生成方法计算第一个近似圆弧半径，圆心坐标过程如下：

先以轴心到下端的距离和轴心到左侧的距离的差值的三分之一作为拟合度调整量；

从轴心到左侧的距离加上该调整量作为第一个圆弧的半径；

再以从底侧向上至该半径为高度的位置作为第一个圆弧的Y坐标；

同样从左侧向右至该半径为长度的位置作为第一个圆弧的X坐标；

即可画出第一个圆弧；

计算第二个近似圆弧半径，圆心坐标过程如下：

以第一个圆弧圆心到右侧的距离为第二个圆弧的半径；

以第一个圆弧的圆心X坐标为第二个圆弧圆心的X坐标；

以从第二个圆弧半径从底侧起算的高度为第二个圆弧圆心的Y坐标；

即可画出第二个圆弧；

计算第三个近似圆弧过程如下：

以第二个圆弧圆心的Y坐标作为第三个圆弧的Y坐标；

以第二个圆弧圆心至顶端的距离为第三个圆弧的半径；

以从右侧起向左移动第三个圆弧半径的位置作为第三个圆弧的X坐标；

依次即可画出第三个圆弧。

2.根据权利要求1所述的一种风机螺旋曲线近似生成方法，其特征在于：三个圆弧连接处完全相切，生成光滑曲面。

3.根据权利要求1所述的一种风机螺旋曲线近似生成方法，其特征在于：三个圆弧与外形轮廓的四个边缘都完全相切。

4.根据权利要求1所述的一种风机螺旋曲线近似生成方法，其特征在于：还包括通过对描绘的曲线进行拉伸形成曲面。

5.一种存储介质，其特征在于：包括能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至4中任一项的一种风机螺旋曲线近似生成方法的程序。

6.一种设备，其特征在于：包括

存储器，用于存储如权利要求1至4中任一项的一种风机螺旋曲线近似生成方法的程序；

处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至5中任一项的一种风机螺旋曲线近似生成方法。

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