CN112489214A - 外包装树树冠枝条的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外包装树树冠枝条的建模方法，包括将成品枝叶模型和树冠模型导入到三维建模软件中；根据树冠模型分别建立枝叶包络面和分树枝包络面；在枝叶包络面上均匀排布以成品枝叶模型的尺寸为直径的球；提取球的球心；将球心划分为Q组，每组球心数量为P个，将P个球心连线形成正多边形，将每个正多边形的中心点正投影到分树枝包络面上，建立各组球心对应的第一根枝条，其中P<Q，且P、Q均为正整数；将每组球心的P个球心分别与第一根枝条位于分树枝包络面上的投影点连接建立外围枝条，形成P+1根枝条，每组P+1根枝条为一束枝条。本发明的枝条均衡化和分散化，降低了风力对树冠造成的安全风险，提高了安全性。

Description

外包装树树冠枝条的建模方法

技术领域

本发明涉及外包装树设计领域，特别涉及一种外包装树树冠枝条的建模方法。

背景技术

在文化旅游的园林景观设计中，例如：主题公园、主题乐园中假山、假树成为必不可少的园林景观项目，其中假树也称为外包装树。目前体型庞大的外包装树为施工作业人员根据施工效果图绑扎钢筋浇筑混凝土进行现场自由施工，先通过绑扎钢筋浇筑混凝土施工主树干、在主树干上施工主树枝，然后在主树枝上通过钢筋自由弯折施工枝条。由于设计时对成品枝叶密度考虑不足，并且未对树冠的载荷分布进行分析，导致树冠的成品枝叶与树冠的分树枝的匹配不均衡，则树冠局部可能产生被压弯或者倒塌的安全风险。特别是当树冠受到风力作用时，密度大的成品枝叶的风力传输路径受阻，因此会出现树冠被压弯甚至倒塌的安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种外包装树树冠枝条的建模方法，以将成品枝叶与分树枝进行关联，减少风力对树冠造成的安全风险。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种外包装树树冠枝条的建模方法，包括：

将外包装树的成品枝叶模型和树冠模型按照1:1比例导入到三维建模软件中；

根据树冠模型分别建立枝叶包络面和分树枝包络面，所述分树枝包络面位于所述枝叶包络面之内；

在枝叶包络面上均匀排布以成品枝叶模型的尺寸为直径的球；

提取球的球心；

将球心划分为Q组，每组球心数量为P个，将P个球心连线形成正多边形，将每个正多边形的中心点正投影到分树枝包络面上，建立各组球心对应的第一根枝条，其中P<Q，且P、Q均为正整数；

将每组球心的P个球心分别与第一根枝条位于分树枝包络面上的投影点连接建立外围枝条，形成P+1根枝条，每组P+1根枝条为一束枝条。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，以成品枝叶模型的宽度为尺寸。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，以成品枝叶模型的高度为尺寸。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，以成品枝叶模型的最边沿的点的连线构成矩形的对角线为尺寸。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，所述枝条的截面尺寸通过有限元分析软件计算。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，所述P的取值范围为3≤P≤8。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，建立枝叶包络面的方法包括：

将树冠模型转化为网格结构；

将树冠模型进行分组，并分别提取每组树冠模型中网格结构的网格点，形成树冠点云；

根据分组的树冠点云建立包络网格面；

将各个分组的树冠点云包络网格面拟合为一个整体形成树冠点云包络面；

对树冠点云包络面进行圆滑化处理形成枝叶包络面。

进一步地，本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，建立分树枝包络面的方法包括：

根据树冠模型的分树枝的尖端拟合包络面建立分树枝包络面。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的外包装树树冠枝条的建模方法，通过建立枝叶包络面和分树枝包络面，在枝叶包络面上均匀排布以成品枝叶模型的尺寸为直径的球，提取球心，将Q组球心的每组球心的P个球心连线形成正多边形，将每个正多边形的中心点正投影到分树枝包络面上，建立各组球心对应的第一根枝条，然后将每组球心的P个球心分别与第一根枝条位于分树枝包络面上的投影点连接，形成P+1根枝条，每组P+1根枝条为一束枝条。由于提取的球心均匀分布在枝叶包络面上，然后以球心及每组球心连线构成的正多边形的中心构成各束枝条，则每束枝条中的第一根枝条在枝叶包络面与分树枝包络面之间为均匀分布，每末枝条也均匀分布在枝叶包络面与分树枝包络面之间，因此，树冠枝条整体被分散化和均衡化，避免枝条密度集中，相邻枝条之间以及相信束枝条上连接的成品枝叶的密度不会集中。采用本发明施工的外包装树树冠枝条，一根枝条上连接几个成品枝叶，当风力作用时，成品枝叶的风力传输给枝条，枝条的受力传输给分树枝，则树冠受风力作用时的风力传输路径不会被阻挡，不会造成由于枝条及成品枝叶的密度过大而不透风造成树冠被压弯或者压塌的安全风险。当风力作用时，还可以精确计算出成品枝叶的受风面积，从而使整个树冠的受风力载荷能够清晰计算，因此降低了无规则分布的枝条及成品枝叶的密度过大而导致的安全风险，提高了安全性。

附图说明

图1是外包装树树冠枝条的建模方法的流程图；

图2是枝叶包络面的建模方法的流程图；

图3是分树枝包络面的建模方法的流程图；

图4是成品枝叶模型的模型示意图；

图5是将树冠模型形成圆滑化的整体树冠点云包络面的模型示意图；

图6是在圆滑化的整体树冠点云包络面上排布球的模型示意图；

图7是在图6中提取球的球心的模型示意图；

图8是建立枝叶包络面与分树枝包络面的模型示意图；

图9是建立第一根枝条的模型示意图；

图10是在图9的基础上建立外围枝条的模型示意图；

图11是外包装树树冠上枝条分布的模型示意图；

图12是外包装树的模型示意图；

图中所示：

100、外包装树，110、主树干，120、主树枝，130、次树枝，140分树枝，150、枝条，151、第一根枝条，152、外围枝条，160、成品枝叶模型；

210、枝叶包络面，211、球，212、球心，220、分树枝包络面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

请参考图1，本发明实施例提供一种外包装树树冠枝条的建模方法，可以包括以下步骤：

步骤310，请参考图4，将外包装树的成品枝叶模型160和树冠模型(未图示)按照1:1比例导入到三维建模软件中。

步骤320，请参考图8，根据树冠模型分别建立枝叶包络面210和分树枝包络面220，所述分树枝包络面220位于所述枝叶包络面210之内。

步骤330，请参考图5至图6，在枝叶包络面210上均匀排布以成品枝叶模型160的尺寸为直径的球211。其中成品枝叶模型160的尺寸可以为宽度尺寸、高度尺寸以及成品枝叶模型160的最边沿的点的连线构成矩形的对角线为尺寸。

步骤340，请参考图7，提取球211的球心212。

步骤350，请参考图8至图9，将球心212划分为Q组，每组球心212数量为P个，将P个球心212连线形成正多边形，将每个正多边形的中心点正投影到分树枝包络面220上，建立各组球心212对应的第一根枝条151，其中P<Q，且P、Q均为正整数。

步骤360，请参考图9至图11，将每组球心212的P个球心212分别与第一根枝条151位于分树枝包络面220上的投影点连接建立外围枝条152，形成P+1根枝条，每组P+1根枝条为一束枝条150。其中P的取值范围可以为3≤P≤8，以避免过多的球心212形成的外围枝条152过多导致每束枝条150的自重过大。

为了增加结构强度和分析载荷分布，本发明实施例提供的外包装树树冠枝条的建模方法，所述枝条的截面尺寸通过有限元分析软件计算。

请参考图2，本发明实施例提供的外包装树树冠枝条的建模方法，建立枝叶包络面210的方法，可以包括以下步骤：

步骤321，将树冠模型转化为网格结构。

步骤322，将树冠模型进行分组，并分别提取每组树冠模型中网格结构的网格点，形成树冠点云。

步骤323，根据分组的树冠点云建立包络网格面。

步骤324，将各个分组的树冠点云包络网格面拟合为一个整体形成树冠点云包络面。

步骤325，对树冠点云包络面进行圆滑化处理形成枝叶包络面210。

请参考图3，本发明实施例提供的外包装树树冠枝条的建模方法，建立分树枝包络面220的方法，可以包括以下步骤：

步骤326，根据树冠模型的分树枝的尖端拟合包络面建立分树枝包络面220。

本发明实施例提供的外包装树树冠枝条的建模方法，通过建立枝叶包络面210和分树枝包络面220，在枝叶包络面210上均匀排布以成品枝叶模型160的尺寸为直径的球211，提取球心212，将Q组球心212的每组球心212的P个球心212连线形成正多边形，将每个正多边形的中心点正投影到分树枝包络面220上，建立各组球心212对应的第一根枝条151，然后将每组球心212的P个球心212分别与第一根枝条151位于分树枝包络面220上的投影点连接，形成P+1根枝条，每组P+1根枝条为一束枝条。由于提取的球心212均匀分布在枝叶包络面210上，然后以球心212及每组球心212连线构成的正多边形的中心构成各束枝条，则每束枝条中的第一根枝条151在枝叶包络面210与分树枝包络面220之间为均匀分布，每末枝条也均匀分布在枝叶包络面210与分树枝包络面220之间，因此，树冠枝条整体被分散化和均衡化，避免枝条密度集中，相邻枝条之间以及相信束枝条上连接的成品枝叶的密度不会集中。采用本发明实施例施工的外包装树树冠枝条，一根枝条上连接几个成品枝叶，当风力作用时，成品枝叶的风力传输给枝条，枝条的受力传输给分树枝，则树冠受风力作用时的风力传输路径不会被阻挡，不会造成由于枝条及成品枝叶的密度过大而不透风造成树冠被压弯或者压塌的安全风险。当风力作用时，还可以精确计算出成品枝叶的受风面积，从而使整个树冠的受风力载荷能够清晰计算，因此降低了无规则分布的枝条及成品枝叶的密度过大而导致的安全风险，提高了安全性。

请参考图11至图12，根据本发明实施例提供的外包装树树冠枝条的建模方法施工外包装树100的步骤可以包括：

步骤401，施工主树干110；

步骤402，在主树干110上施工主树枝120；

步骤403，在主树枝120上施工次树枝130；

步骤404，在次树枝130上施工分树枝140；

步骤405，在分树枝140上施工枝条150；

步骤406，在枝条150上绑扎成品枝叶，形成外包装树100。

请参考图12，依据上述枝条150的建模方法施工的外包装树100，其枝条150的密度分散化和均衡化了，则每根枝条150上绑扎成品枝叶时，风力的传输路径不会集中分布，树冠不会受风力的影响而发生被压弯或者倒塌的安全风险。

根据本发明实施例提供的外包装树树冠枝条的建模方法施工的外包装树，特别适用于主题公园、主题乐园等文化旅游的园林景观设计项目中。

本发明不限于上述具体实施方式，凡在本发明之内所作出的各种变化和润饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，包括：

将外包装树的成品枝叶模型和树冠模型按照1:1比例导入到三维建模软件中；

根据树冠模型分别建立枝叶包络面和分树枝包络面，所述分树枝包络面位于所述枝叶包络面之内；

在枝叶包络面上均匀排布以成品枝叶模型的尺寸为直径的球；

提取球的球心；

将球心划分为Q组，每组球心数量为P个，将P个球心连线形成正多边形，将每个正多边形的中心点正投影到分树枝包络面上，建立各组球心对应的第一根枝条，其中P<Q，且P、Q均为正整数；

将每组球心的P个球心分别与第一根枝条位于分树枝包络面上的投影点连接建立外围枝条，形成P+1根枝条，每组P+1根枝条为一束枝条。

2.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，以成品枝叶模型的宽度为尺寸。

3.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，以成品枝叶模型的高度为尺寸。

4.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，以成品枝叶模型的最边沿的点的连线构成矩形的对角线为尺寸。

5.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，所述枝条的截面尺寸通过有限元分析软件计算。

6.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，所述P的取值范围为3≤P≤8。

7.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，建立枝叶包络面的方法包括：

将树冠模型转化为网格结构；

将树冠模型进行分组，并分别提取每组树冠模型中网格结构的网格点，形成树冠点云；

根据分组的树冠点云建立包络网格面；

将各个分组的树冠点云包络网格面拟合为一个整体形成树冠点云包络面；

对树冠点云包络面进行圆滑化处理形成枝叶包络面。

8.根据权利要求1所述的外包装树树冠枝条的建模方法，其特征在于，建立分树枝包络面的方法包括：

根据树冠模型的分树枝的尖端拟合包络面建立分树枝包络面。

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