CN111898214A - 盾构管片的三维模型创建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种盾构管片的三维模型创建方法及装置，方法包括根据盾构管片中封顶块的插入角、盾构管片的内半径、盾构管片的宽度、盾构管片的厚度以及封顶块中轴面的接头角和封顶块中轴面的中心角获取封顶块的八个顶点的坐标；根据八个顶点的坐标确定用于切割形成封顶块的切割面；根据封顶块中轴面的中心角、盾构管片中纵向螺栓的数量以及盾构管片的分块数获取盾构管片中标准块的中心角和盾构管片中连接块的中心角；根据标准块的中心角和连接块的中心角确定用于形成标准块的切割面，并根据标准块的中心角和连接块的中心角确定用于形成连接块的切割面。通过本公开的技术方案，准确创建了盾构管片的三维模型。

Description

盾构管片的三维模型创建方法及装置

技术领域

本公开涉及盾构管片技术领域，尤其涉及一种盾构管片的三维模型创建方法及装置。

背景技术

盾构施工法是指掘进机在掘进的同时构建隧道的盾，即构建支撑性管片，也被称为盾构管片。随着城市地下空间开发规模的扩大，地铁、高铁的迅速发展，盾构施工越来越多，盾构管片作为盾构法隧道的永久衬砌结构，其质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能，对整个工程起着至关重要的作用。

但由于盾构管片生产步骤繁复、技术工艺繁杂且耗时耗力，以及盾构拼装机结构复杂、定位控制精度高、运动特性复杂等原因，盾构管片生产及拼装仍是我国盾构施工过程中遇到的主要难点之一。随着机电液一体化技术、智能控制技术及数据处理技术等的快速发展，提高管片生产及拼装的自动化水平和精度，从而提高整个盾构施工的效益已经迫在眉睫。因此，如何准确创建盾构管片的三维模型以辅助盾构管片的生产及拼装已经成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种盾构管片的三维模型创建方法及装置，准确创建了盾构管片的三维模型，有利于组装完整盾构管片模型以及盾构管片的生产及拼装。

第一方面，本公开提供了一种盾构管片的三维模型创建方法，包括：

根据所述盾构管片中封顶块的插入角、所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的宽度、所述盾构管片的厚度以及所述封顶块中轴面的接头角和所述封顶块中轴面的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标；

根据所述八个顶点的坐标确定用于切割形成所述封顶块的切割面；

根据所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角和所述盾构管片中连接块的中心角；

根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述标准块的切割面，并根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述连接块的切割面。

可选地，所述根据所述盾构管片中封顶块的插入角、所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的宽度、所述盾构管片的厚度以及所述封顶块中轴面的接头角和所述封顶块中轴面的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标，包括：

根据所述盾构管片中封顶块的插入角和所述封顶块中轴面的接头角以及所述盾构管片的内半径获取所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离；

根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块前的弦长，并根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块后的弦长；

根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块前的弦长获取所述封顶块分块前的接头角，并根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块后的弦长获取所述封顶块分块后的接头角；

根据所述封顶块分块前的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块前的中心角，并根据所述封顶块分块后的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块后的中心角；

根据所述封顶块分块前的中心角和所述封顶块分块后的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标。

可选地，所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离h1满足如下计算公式：

其中，α1为所述盾构管片中封顶块的插入角，α3为所述封顶块中轴面的接头角，R为所述盾构管片的内半径；

所述封顶块分块前的弦长L1和分块后的弦长L2分别满足如下计算公式：

其中，h为所述盾构管片的宽度；

所述封顶块分块前的接头角α11和分块后的接头角α22分别满足如下计算公式：

所述封顶块分块前内圆弧对应的中心角α33、所述封顶块分块后内圆弧对应的中心角α44、所述封顶块分块前外圆弧对应的中心角α55和所述封顶块分块后外圆弧对应的中心角α66分别满足如下计算公式：

α33＝α-2·(α3-α11)

α44＝α-2·(α3-α22)

其中，α为所述封顶块中轴面的中心角，w为所述盾构管片的厚度；

所述封顶块的顶点的横坐标Xa和纵坐标Ya分别满足如下计算公式：

Xa＝R·cos αi

Ya＝R·sin αi

其中，αi为该所述顶点对应的圆心角。

可选地，所述根据所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角和所述盾构管片中连接块的中心角，包括：

根据所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角；

所述根据所述封顶块中轴面的中心角、所述标准块的中心角以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中连接块的中心角。

可选地，所述盾构管片中标准块的中心角α4满足如下计算公式：

其中，Math.Floor表示返回小于或等于

的最大整数，n为根据所述盾构管片中纵向螺栓的数量，m为所述盾构管片的分块数；

所述盾构管片中连接块的中心角α5满足如下计算公式：

其中，α为所述根据所述封顶块中轴面的中心角。

可选地，还包括：

根据所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的纵向螺栓个数、所述盾构管片的厚度以及起始纵向螺栓的坐标角度确定各个所述纵向螺栓的坐标。

可选地，所述纵向螺栓的横坐标Xb和纵坐标Yb分别满足如下计算公式：

其中，R为所述盾构管片的内半径，

n为所述盾构管片的纵向螺栓个数，w所述盾构管片的厚度，α0为起始纵向螺栓的坐标角度。

第二方面，本公开还提供了一种盾构管片的三维模型创建方法装置，包括：

坐标获取模块，用于根据所述盾构管片中封顶块的插入角、所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的宽度、所述盾构管片的厚度以及所述封顶块中轴面的接头角和所述封顶块中轴面的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标；

第一切割面确定模块，用于根据所述八个顶点的坐标确定用于切割形成所述封顶块的切割面；

中心角获取模块，用于根据所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角和所述盾构管片中连接块的中心角；

第二切割面确定模块，用于根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述标准块的切割面，并根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述连接块的切割面。

可选地，所述坐标获取模块具体用于：

根据所述盾构管片中封顶块的插入角和所述封顶块中轴面的接头角以及所述盾构管片的内半径获取所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离；

根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块前的弦长，并根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块后的弦长；

根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块前的弦长获取所述封顶块分块前的接头角，并根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块后的弦长获取所述封顶块分块后的接头角；

根据所述封顶块分块前的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块前的中心角，并根据所述封顶块分块后的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块后的中心角；

根据所述封顶块分块前的中心角和所述封顶块分块后的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标。

可选地，所述中心角获取模块具体用于：

根据所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角；

所述根据所述封顶块中轴面的中心角、所述标准块的中心角以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中连接块的中心角。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供了一种盾构管片的三维模型创建方法及装置，根据确定的各个切割面可以得到盾构管片准确的分块模型，准确创建了盾构管片的三维模型，有利于组装完整盾构管片模型以及盾构管片的生产及拼装。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种盾构管片的三维模型创建方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的一种盾构管片的立体结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种盾构管片的俯视结构示意图；

图4为本公开实施例提供的一种盾构管片的侧视结构示意图；

图5为本公开实施例提供的一种封顶块的立体结构示意图；

图6为本公开实施例提供的一种封顶块顶点确定的示意图；

图7为本公开实施例提供的一种圆心角确定的示意图；

图8为本公开实施例提供的一种顶点坐标确定的示意图；

图9为本公开实施例提供的一种纵向螺栓坐标确定的示意图；

图10为本公开实施例提供的一种盾构管片的三维模型创建装置的结构示意图；

图11为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种盾构管片的三维模型创建方法的流程示意图。盾构管片的三维模型创建方法可以应用在需要对盾构管片进行三维模型创建的应用场景，可以由本公开实施例提供的盾构管片的三维模型创建装置执行，该盾构管片的三维模型创建装置可以采用软件和/或硬件的方式来实现。如图1所示，盾构管片的三维模型创建方法包括：

S110、根据盾构管片中封顶块的插入角、盾构管片的内半径、盾构管片的宽度、盾构管片的厚度以及封顶块中轴面的接头角和封顶块中轴面的中心角获取封顶块的八个顶点的坐标。

图2为本公开实施例提供的一种盾构管片的立体结构示意图。如图2所示，盾构管片100由多个管片分块拼接而成，分块数量可以为六分块或者九分块，图2以九分块的盾构管片100为例，示例性地设置盾构管片100包括六个标准块A、两个连接块B和最后拼装在盾构管片100顶部的封顶块K，与封顶块K相邻的两个管片为连接块B，其余管片则为标准块A。

图3为本公开实施例提供的一种盾构管片的俯视结构示意图，图4为本公开实施例提供的一种盾构管片的侧视结构示意图。结合图2至图4，在将盾构管件切割为标准块A、连接块B以及封顶块K时，标准块A的切割面以及连接块B远离封顶块K的切割面均与盾构管片100的中心轴平行，封顶块K的切割面与盾构管片100的中心轴具有交点，即需要斜向切割盾构管片100才能形成封顶块K。

封顶块K对应有中心角α、接头角α3和插入角α1，中心角α为封顶块K对应的圆心角，盾构管片100拼装时最后拼装封顶块K，且封顶块K由盾构管片100的中心轴方向插入，设置接头角α3方便封顶块K插入，接头角α3即为封顶块K相对于盾构管片100内半径的边缘点与圆心的连线，与封顶块K的边缘延长线的夹角。插入角α1为封顶块K的边缘延长线与封顶块K相对于盾构管片100的插入方向的夹角，接头角α3和插入角α1均起到类似楔子的作用。

对盾构管片100进行切割的难点在于封顶块K的切割面的确定，最简单的情况是不考虑封顶块K的插入角与接头角，此时采用两个过圆环的盾构管片100的中心轴的平面切割即可得到前后面等宽的封顶块K。当考虑封顶块K的插入角后，封顶块K的切割面需要绕封顶块K与盾构管片100中剖面的交线旋转插入角的角度值，旋转后封顶块K与圆环的盾构管片100的中心轴角度正好为插入角，切割面与圆环中心轴的交点位于盾构管片100的中剖面上。在此基础上再考虑封顶块K的接头角，此时需要将旋转后的切割面再旋转一个角度，造成切割面与圆环的盾构管片100的中心轴的交点偏离盾构管片100的中轴面，此时的旋转轴不容易确定。

图5为本公开实施例提供的一种封顶块的立体结构示意图，图6为本公开实施例提供的一种封顶块顶点确定的示意图。结合图2至图6，根据盾构管片100中封顶块K的插入角α1、盾构管片100的内半径R、盾构管片100的宽度h、盾构管片100的厚度w以及封顶块K中轴面K1的接头角α3和封顶块K中轴面K1的中心角α获取封顶块K的八个顶点的坐标，可以根据盾构管片100中封顶块K的插入角α1和封顶块K中轴面K1的接头角α3以及盾构管片100的内半径R获取封顶块K的切割面与盾构管片100中心轴的交点至封顶块K的中轴面K1的距离h1。

封顶块K的顶点实际为盾构管片100的圆弧上的点，1、2、3、4顶点为分块前圆弧上的点，5、6、7、8为分块后圆弧上的点。具体地，封顶块K的切割面与盾构管片100中心轴的交点O至封顶块K的中轴面K1的距离h1满足如下计算公式：

其中，α1为盾构管片100中封顶块K的插入角，α3为盾构管片100中封顶块K中轴面K1的接头角，R为盾构管片100的内半径，如图6所示，任何与圆环的盾构管片100的中心轴不平行的平面，与圆环中心轴必然有一个交点，假设封顶块K的切割面与圆环的盾构管片100中心轴的交点为O，O点距离盾构管片100中轴面K1的距离为h1，盾构管片100的宽度为h，封顶块K的插入角为α1，封顶块K中轴面K1的接头角为α3，R为盾构管片100的内半径。由封顶块K中轴面K1的接头角α3产生的内圆的弦长L3＝R·sinα3，由图6中的几何关系可以导出

根据封顶块K的切割面与盾构管片100中心轴的交点至封顶块K的中轴面K1的距离h1、盾构管片100的宽度h以及封顶块K的插入角α1获取封顶块K分块前的弦长L1，并根据封顶块K的切割面与盾构管片100中心轴的交点至封顶块K的中轴面K1的距离h1、盾构管片100的宽度h以及封顶块K的插入角α1获取封顶块K分块后的弦长L2。具体地，封顶块K分块前的弦长L1和分块后的弦长L2分别满足如下计算公式：

根据盾构管片100的内半径和封顶块K分块前的弦长L1获取封顶块K分块前的接头角α11，并根据盾构管片100的内半径和封顶块K分块后的弦长L2获取封顶块K分块后的接头角α22。具体地，封顶块K分块前的接头角α11和分块后的接头角α22分别满足如下计算公式：

图7为本公开实施例提供的一种圆心角确定的示意图。结合图2至图7，根据封顶块K分块前的接头角α11、封顶块K中轴面K1的接头角α3、封顶块K中轴面K1的中心角α、盾构管片的内半径R和盾构管片的厚度w获取封顶块K分块前的中心角，并根据封顶块K分块后的接头角α22、封顶块K中轴面K1的接头角α3、所封顶块K中轴面K1的中心角α、盾构管片的内半径R和盾构管片的厚度w获取封顶块K分块后的中心角。

具体地，封顶块K分块前的中心角包括封顶块分块前内圆弧对应的中心角α33和封顶块分块前外圆弧对应的中心角α55，封顶块K分块后的中心角包括封顶块分块后内圆弧对应的中心角α44和封顶块分块后外圆弧对应的中心角α66。封顶块分块前内圆弧对应的中心角α33、封顶块分块后内圆弧对应的中心角α44、封顶块分块前外圆弧对应的中心角α55和封顶块分块后外圆弧对应的中心角α66分别满足如下计算公式：

α33＝α-2·(α3-α11)

α44＝α-2·(α3-α22)

其中，α为封顶块中轴面K1的中心角，w为盾构管片的厚度，图7中α100表示内圆弧对应的中心角，α200表示外圆弧对应的中心角，β对应封顶块K分块前的接头角α11或者分块后的接头角α22，β1为由接头角β产生的圆心角，则α200满足如下计算公式：

α200＝α100-2·β1

其中，β1满足如下计算公式：

由此可以得到封顶块分块前内圆弧对应的中心角α33、封顶块分块后内圆弧对应的中心角α44、封顶块分块前外圆弧对应的中心角α55和封顶块分块后外圆弧对应的中心角α66分别满足上述对应的计算公式。

根据封顶块K分块前的中心角α11和分块后的中心角α22获取封顶块K的八个顶点的坐标，即确定图5所示的1至8八个顶点的坐标位置，封顶块K的顶点的横坐标Xa和纵坐标Ya分别满足如下计算公式：

Xa＝R·cos αi

Ya＝R·sin αi

其中，αi为该顶点对应的圆心角，图8为本公开实施例提供的一种顶点坐标确定的示意图。如图8所示，封顶块K的顶点A1实际为圆弧上的点，圆弧上的点的坐标可由上述公式计算得到具体坐标，1、2、3、4顶点的坐标为分块前圆弧上的点，5、6、7、8为分块后圆弧上的点，则在计算分块前内圆弧上的点1和4的坐标时，带入α33进行计算，在计算分块后内圆弧上的点5和8的坐标时，带入α44进行计算，在计算分块前外圆弧上的点2和3的坐标时，带入α55进行计算，在计算分块后外圆弧上的点6和7的坐标时，带入α66进行计算。由此，根据盾构管片100中封顶块K的插入角α1、盾构管片100的内半径R、盾构管片100的宽度h、盾构管片100的厚度w以及封顶块K中轴面K1的接头角α3和封顶块K中轴面K1的中心角α可以获取封顶块K的八个顶点的坐标。

S120、根据八个顶点的坐标确定用于切割形成封顶块的切割面。

具体地，如图5所示，根据盾构管片100中封顶块K的插入角α1、盾构管片100的内半径R、盾构管片100的宽度h、盾构管片100的厚度w以及封顶块K中轴面K1的接头角α3和封顶块K中轴面K1的中心角α可以获取封顶块K的八个顶点的坐标，则可以根据八个顶点的坐标确定封顶块K的切割面，即确定1、2、5、6构成的切割面以及3、4、7、8构成的切割面，按照前述切割面切割圆环的盾构管片100可以得到盾构管片100准确的分块模型，并组装完整盾构管片100模型。

S130、根据封顶块中轴面的中心角、盾构管片中纵向螺栓的数量以及盾构管片的分块数获取盾构管片中标准块的中心角和盾构管片中连接块的中心角。

可选地，结合图2至图8，根据封顶块K中轴面K1的中心角α、盾构管片100中纵向螺栓200的数量n以及盾构管片100的分块数m获取盾构管片100中标准块A的中心角α4和盾构管片100中连接块B的中心角α5，可以根据盾构管片100中纵向螺栓200的数量n以及盾构管片100的分块数m获取盾构管片100中标准块A的中心角α4，根据封顶块K中轴面K1的中心角α、标准块A的中心角α4以及盾构管片100的分块数获取盾构管片100中连接块B的中心角α5。

具体地，盾构管片100中标准块A的中心角α4满足如下计算公式：

其中，Math.Floor表示返回小于或等于

的最大整数，n为根据盾构管片100中纵向螺栓200的数量，m为盾构管片100的分块数；

盾构管片100中连接块B的中心角α5满足如下计算公式：

其中，α为根据封顶块K中轴面K1的中心角。

S140、根据标准块的中心角和连接块的中心角确定用于形成标准块的切割面，并根据标准块的中心角和连接块的中心角确定用于形成连接块的切割面。

具体地，结合图2至图8，在确认了封顶块K的八个顶点坐标、标准块A的中心角和连接块B的中心角的基础上，由于标准块A的切割面以及连接块B远离封顶块K的切割面均与盾构管片100的中心轴平行，则可确定用于形成标准块A的切割面以及用于形成连接块B的切割面，这样，按照确定的各个切割面切割圆环的盾构管片100可以得到盾构管片100准确的分块模型，准确创建了盾构管片100的三维模型，有利于组装完整盾构管片100模型以及盾构管片100的生产及拼装。

图9为本公开实施例提供的一种纵向螺栓坐标确定的示意图。结合图2至图9，盾构管片100的三维模型创建方法还可以包括根据盾构管片100的内半径R、盾构管片100的纵向螺栓200个数n、盾构管片100的厚度w以及起始纵向螺栓200的坐标角度α0确定各个纵向螺栓200的坐标。

具体地，纵向螺栓200的横坐标Xb和纵坐标Yb分别满足如下计算公式：

其中，R为盾构管片100的内半径，

n为盾构管片100的纵向螺栓200个数，w盾构管片100的厚度，α0为起始纵向螺栓200的坐标角度。由此，可以准确地确定盾构管片100上纵向螺栓200的位置。

本公开实施例还提供了一种盾构管片的三维模型创建装置。图10为本公开实施例提供的一种盾构管片的三维模型创建装置的结构示意图。结合图2至图10，盾构管片的三维模型创建装置包括坐标获取模块210、第一切割面确定模块220、中心角获取模块230和第二切割面确定模块240，坐标获取模块210用于根据盾构管片100中封顶块K的插入角、盾构管片100的内半径、盾构管片100的宽度、盾构管片100的厚度以及封顶块K中轴面K1的接头角和封顶块K中轴面K1的中心角获取封顶块K的八个顶点的坐标，第一切割面确定模块220用于根据八个顶点的坐标确定用于切割形成封顶块K的切割面，中心角获取模块230用于根据封顶块K中轴面K1的中心角、盾构管片100中纵向螺栓200的数量以及盾构管片100的分块数获取盾构管片100中标准块A的中心角和盾构管片100中连接块B的中心角，第二切割面确定模块240用于根据标准块A的中心角和连接块B的中心角确定用于形成标准块A的切割面，并根据标准块A的中心角和连接块B的中心角确定用于形成连接块B的切割面。

可选地，结合图2至图10，坐标获取模块210具体用于根据盾构管片中封顶块的插入角和封顶块中轴面的接头角以及盾构管片的内半径获取封顶块的切割面与盾构管片中心轴的交点至封顶块的中轴面的距离；

根据封顶块的切割面与盾构管片中心轴的交点至封顶块的中轴面的距离、盾构管片的宽度以及封顶块的插入角获取封顶块分块前的弦长，并根据封顶块的切割面与盾构管片中心轴的交点至封顶块的中轴面的距离、盾构管片的宽度以及封顶块的插入角获取封顶块分块后的弦长；根据盾构管片的内半径和封顶块分块前的弦长获取封顶块分块前的接头角，并根据盾构管片的内半径和封顶块分块后的弦长获取封顶块分块后的接头角；根据封顶块分块前的接头角、封顶块中轴面的接头角、封顶块中轴面的中心角、盾构管片的内半径和盾构管片的厚度获取封顶块分块前的中心角，并根据封顶块分块后的接头角、封顶块中轴面的接头角、封顶块中轴面的中心角、盾构管片的内半径和盾构管片的厚度获取封顶块分块后的中心角；根据封顶块分块前的中心角和封顶块分块后的中心角获取封顶块的八个顶点的坐标。

可选地，结合图2至图10，中心角获取模块230具体用于根据盾构管片中纵向螺栓的数量以及盾构管片的分块数获取盾构管片中标准块的中心角；根据封顶块中轴面的中心角、标准块的中心角以及盾构管片的分块数获取盾构管片中连接块的中心角。

本公开实施例根据确定的各个切割面可以得到盾构管片准确的分块模型准确创建了盾构管片的三维模型，有利于组装完整盾构管片模型以及盾构管片的生产及拼装。

本公开实施例还提供了一种电子设备，图11为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图11所示，该电子设备包括：至少一个处理器501、至少一个存储器502和至少一个通信接口503。电子设备中的各个组件通过总线系统504耦合在一起。通信接口503，用于与外部设备之间的信息传输。可理解，总线系统504用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统504除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但为了清楚说明起见，在图11中将各种总线都标为总线系统504。

可以理解，本实施例中的存储器502可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。在一些实施方式中，存储器502存储了如下的元素：可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集操作系统和应用程序。在本公开实施例中，处理器501通过调用存储器502存储的程序或指令，具体地，可以是应用程序中存储的程序或指令，处理器501用于执行本公开实施例提供的盾构管片的三维模型创建方法各实施例的步骤。

本申请实施例提供的盾构管片的三维模型创建方法可以应用于处理器501中，或者由处理器501实现。处理器501可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器501中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器501可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本公开实施例提供的盾构管片的三维模型创建方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器502，处理器501读取存储器502中的信息，结合其硬件完成方法的步骤。

该电子设备还可以包括一个实体部件，或者多个实体部件，以根据处理器502在执行本申请实施例提供的基盾构管片的三维模型创建方法时生成的指令。

本公开实施例还提供一种存储介质，例如计算机可读存储介质，存储介质存储程序或指令，该程序或指令使计算机执行行时用于执行一种盾构管片的三维模型创建方法，包括：

根据盾构管片中封顶块的插入角、盾构管片的内半径、盾构管片的宽度、盾构管片的厚度以及封顶块中轴面的接头角和封顶块中轴面的中心角获取封顶块的八个顶点的坐标；

根据八个顶点的坐标确定用于切割形成封顶块的切割面；

根据封顶块中轴面的中心角、盾构管片中纵向螺栓的数量以及盾构管片的分块数获取盾构管片中标准块的中心角和盾构管片中连接块的中心角；

根据标准块的中心角和连接块的中心角确定用于形成标准块的切割面，并根据标准块的中心角和连接块的中心角确定用于形成连接块的切割面。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本申请可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，包括：

根据所述盾构管片中封顶块的插入角、所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的宽度、所述盾构管片的厚度以及所述封顶块中轴面的接头角和所述封顶块中轴面的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标；

根据所述八个顶点的坐标确定用于切割形成所述封顶块的切割面；

根据所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角和所述盾构管片中连接块的中心角；

根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述标准块的切割面，并根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述连接块的切割面。

2.根据权利要求1所述的盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，所述根据所述盾构管片中封顶块的插入角、所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的宽度、所述盾构管片的厚度以及所述封顶块中轴面的接头角和所述封顶块中轴面的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标，包括：

根据所述盾构管片中封顶块的插入角和所述封顶块中轴面的接头角以及所述盾构管片的内半径获取所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离；

根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块前的弦长，并根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块后的弦长；

根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块前的弦长获取所述封顶块分块前的接头角，并根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块后的弦长获取所述封顶块分块后的接头角；

根据所述封顶块分块前的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块前的中心角，并根据所述封顶块分块后的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块后的中心角；

根据所述封顶块分块前的中心角和所述封顶块分块后的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标。

3.根据权利要求2所述的盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离h1满足如下计算公式：

其中，α1为所述盾构管片中封顶块的插入角，α3为所述封顶块中轴面的接头角，R为所述盾构管片的内半径；

所述封顶块分块前的弦长L1和分块后的弦长L2分别满足如下计算公式：

其中，h为所述盾构管片的宽度；

所述封顶块分块前的接头角α11和分块后的接头角α22分别满足如下计算公式：

所述封顶块分块前内圆弧对应的中心角α33、所述封顶块分块后内圆弧对应的中心角α44、所述封顶块分块前外圆弧对应的中心角α55和所述封顶块分块后外圆弧对应的中心角α66分别满足如下计算公式：

α33＝α-2·(α3-α11)

α44＝α-2·(α3-α22)

其中，α为所述封顶块中轴面的中心角，w为所述盾构管片的厚度；

所述封顶块的顶点的横坐标Xa和纵坐标Ya分别满足如下计算公式：

Xa＝R·cosαi

Ya＝R·sinαi

其中，αi为该所述顶点对应的圆心角。

4.根据权利要求1所述的盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，所述根据所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角和所述盾构管片中连接块的中心角，包括：

根据所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角；

所述根据所述封顶块中轴面的中心角、所述标准块的中心角以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中连接块的中心角。

5.根据权利要求4所述的盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，所述盾构管片中标准块的中心角α4满足如下计算公式：

其中，Math.Floor表示返回小于或等于

的最大整数，n为根据所述盾构管片中纵向螺栓的数量，m为所述盾构管片的分块数；

所述盾构管片中连接块的中心角α5满足如下计算公式：

其中，α为所述根据所述封顶块中轴面的中心角。

6.根据权利要求1所述的盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，还包括：

根据所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的纵向螺栓个数、所述盾构管片的厚度以及起始纵向螺栓的坐标角度确定各个所述纵向螺栓的坐标。

7.根据权利要求6所述的盾构管片的三维模型创建方法，其特征在于，所述纵向螺栓的横坐标Xb和纵坐标Yb分别满足如下计算公式：

其中，R为所述盾构管片的内半径，

n为所述盾构管片的纵向螺栓个数，w所述盾构管片的厚度，α0为起始纵向螺栓的坐标角度。

8.一种盾构管片的三维模型创建装置，其特征在于，包括：

坐标获取模块，用于根据所述盾构管片中封顶块的插入角、所述盾构管片的内半径、所述盾构管片的宽度、所述盾构管片的厚度以及所述封顶块中轴面的接头角和所述封顶块中轴面的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标；

第一切割面确定模块，用于根据所述八个顶点的坐标确定用于切割形成所述封顶块的切割面；

中心角获取模块，用于根据所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角和所述盾构管片中连接块的中心角；

第二切割面确定模块，用于根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述标准块的切割面，并根据所述标准块的中心角和所述连接块的中心角确定用于形成所述连接块的切割面。

9.根据权利要求8所述的盾构管片的三维模型创建装置，其特征在于，所述坐标获取模块具体用于：

根据所述盾构管片中封顶块的插入角和所述封顶块中轴面的接头角以及所述盾构管片的内半径获取所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离；

根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块前的弦长，并根据所述封顶块的切割面与所述盾构管片中心轴的交点至所述封顶块的中轴面的距离、所述盾构管片的宽度以及所述封顶块的插入角获取所述封顶块分块后的弦长；

根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块前的弦长获取所述封顶块分块前的接头角，并根据所述盾构管片的内半径和所述封顶块分块后的弦长获取所述封顶块分块后的接头角；

根据所述封顶块分块前的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块前的中心角，并根据所述封顶块分块后的接头角、所述封顶块中轴面的接头角、所述封顶块中轴面的中心角、所述盾构管片的内半径和所述盾构管片的厚度获取所述封顶块分块后的中心角；

根据所述封顶块分块前的中心角和所述封顶块分块后的中心角获取所述封顶块的八个顶点的坐标。

10.根据权利要求8所述的盾构管片的三维模型创建装置，其特征在于，所述中心角获取模块具体用于：

根据所述盾构管片中纵向螺栓的数量以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中标准块的中心角；

所述根据所述封顶块中轴面的中心角、所述标准块的中心角以及所述盾构管片的分块数获取所述盾构管片中连接块的中心角。

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