CN113486426A - 基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略 - Google Patents

基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略 Download PDF

Info

Publication number
CN113486426A
CN113486426A CN202110767932.9A CN202110767932A CN113486426A CN 113486426 A CN113486426 A CN 113486426A CN 202110767932 A CN202110767932 A CN 202110767932A CN 113486426 A CN113486426 A CN 113486426A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curtain wall
hyperbolic
wall board
model
wall plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110767932.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陆林枫
李蓓
高勇勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Construction Shenzhen Decoration Co Ltd
Original Assignee
China Construction Shenzhen Decoration Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Construction Shenzhen Decoration Co Ltd filed Critical China Construction Shenzhen Decoration Co Ltd
Priority to CN202110767932.9A priority Critical patent/CN113486426A/zh
Publication of CN113486426A publication Critical patent/CN113486426A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，包括将全部双曲幕墙板模型依次编号后批量输入Rhino软件中；利用Rhino拟合功能将全部双曲幕墙板模型依次拟合成圆柱面幕墙板模型；设定误差阈值，并按编号顺序依次分析原始双曲幕墙板模型与拟合后的圆柱面幕墙板模型之间的误差，若误差小于阈值，则将该编号对应的双曲幕墙板模型更新为拟合后的圆柱面幕墙板模型，若误差大于阈值，则保留该编号对应的双曲幕墙板模型。本发明的拟合过程完全以双曲面的造型分析出发，直接计算出了一个近似的圆柱面，优化过程的效率相对于传统算法有着数量级的提升，兼顾了成本和效率的平衡，达到了降本增效的目的。

Description

基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略
技术领域
本发明涉及建筑幕墙设计与施工技术领域，具体涉及基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略。
背景技术
在幕墙工程中，由于自由曲面造型的大规模应用，双曲面板已普遍存在于包括玻璃、金属板、GRC板等多种幕墙系统中。虽然双曲面有很强的视觉表现力，外观整体平顺，但双曲面板的加工一般需要为每一块板材制作模具，生产成本高、周期长、难度大。而相较于双曲面，圆柱面的加工将大大节省成本与生产周期。所以，在可接受的误差范围内将双曲面板优化为圆柱面板是非常主流的做法。不过，目前大多数优化逻辑均使用大量采样或进化算法来逐一筛选，直至求出误差最小的拟合面。这样的算法虽然相比手工优化效率提高了不少，但同样消耗了大量的计算机资源，增加了运算复杂度，而且也不能完全得到理论最优解。
Rhino是一款强大的曲面建模软件，被广泛用于建筑、工业、机械、动画、美术等多个领域。同时，Rhino也提供了丰富的API函数库，可以非常方便的进行二次开发，因此，本发明基于Rhino建模软件提出了一种利用圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略。
发明内容
本发明目的在于提出一种基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，以解决背景技术中所述的技术问题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，包括如下步骤：
步骤一，将全部双曲幕墙板模型依次编号后批量输入Rhino软件中；
步骤二，将全部双曲幕墙板模型依次拟合成圆柱面幕墙板模型；
步骤三，设定误差阈值，并按编号顺序依次分析原始双曲幕墙板模型与拟合后的圆柱面幕墙板模型之间的误差，以此作为本次优化是否满足要求的依据，若误差小于阈值，则将该编号对应的双曲幕墙板模型更新为拟合后的圆柱面幕墙板模型，若误差大于阈值，则保留该编号对应的双曲幕墙板模型，按此方法即可将部分双曲面优化为圆柱面，而另一部分仍保持为双曲面生产，在保证安装精度的前提下，降本增效。
优选地，所述步骤一中每一编号对应的双曲幕墙板模型输入完成后，需进行拟合前预处理，以提前优化曲面质量，减少批量拟合过程中的错误，增强算法的鲁棒性，具体包括如下步骤：
S11，将输入的双曲幕墙板模型执行缩回曲面边缘处理；
S12，分析缩回曲面边缘处理的双曲幕墙板模型的曲面阶数，然后按此阶数和根据设计精度确定的控制点数量重建该双曲幕墙板模型。
优选地，所述步骤二具体包括如下步骤：
S21，按编号顺序依次计算双曲幕墙板模型的曲面重心，并将得到的重心点投影至双曲幕墙板模型上，对于任意凸多边形曲面构造，曲面重心的投影点可代表曲面上的中点，此点位的各项参数对平滑曲面整体造型有代表作用；
S22，分析双曲幕墙板模型在投影点处的两个主曲率圆，曲面的主曲率圆相互垂直，代表着曲面的弯曲方向，如果一个双曲面可近似拟合为圆柱面，那么它的主曲率圆一定与此圆柱面母线方向近似平行或垂直；
S23，比较两个主曲率圆的半径大小，并选取半径较小的那个主曲率圆作为基准曲率圆；
S24，提取基准曲率圆的工作平面与双曲幕墙板模型的交线；
S25，提取交线的起点、中点和终点，并按三点定弧的方式作圆弧，此圆弧相当于使用了曲面边缘上的三点，所以相比曲率分析得到的曲率圆更能贴合原曲面；
S26，将圆弧两端同时延长得到半圆弧；
S27，求解双曲幕墙板模型在基准曲率圆工作平面的外包围盒，将求得的外包围盒扩大至完全包裹双曲幕墙板模型得到新包围盒，并提取新包围盒在平面Z轴方向的值域范围；
S28，将步骤S26所求半圆弧在其平面Z轴方向挤出成半圆柱面，挤出范围为步骤S27所求的新包围盒的值域范围，该方案是直接以原曲面作为范围参考，保证生成的圆柱面不会过大也不会过小；
S29，提取双曲幕墙板模型的全部边线，合并后得到曲线，然后将此曲线投影至半圆柱面上，得到投影线；
S210，用投影线修剪半圆柱面后得到剪切曲面；
S211，对剪切曲面执行缩回曲面边缘处理得到最终拟合后的圆柱面幕墙板模型。
优选地，所述误差采用原始双曲幕墙板模型边缘线与拟合得到的圆柱面幕墙板模型边缘线之间的最大距离表示。
优选地，所述误差阈值根据设计条件、制造成本和施工条件综合考虑得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的拟合过程完全以双曲面的造型分析出发，直接计算出了一个近似的圆柱面，而常见的诸如穷举判断、进化算法等方法，则需要对同一块双曲面生成上千个圆柱面再逐一比对，然后筛选出最优的那个解，本发明所述优化过程效率有着数量级的提升；
2、本发明根据设计条件、制造成本和施工条件综合考虑结果确定筛选阈值，将其中一部分双曲幕墙板优化为圆柱面幕墙板，将另一部分双曲幕墙板保持原造型进行生产，兼顾了成本和效率的平衡，达到了降本增效的目的，可用于多种双曲面幕墙板材的优化下料，并可推广至建筑其他领域使用。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明原始双曲幕墙板模型组合后的示意图；
图2为本发明拟合的圆柱面幕墙板模型组合后的示意图；
图3为本发明步骤S11中缩回曲面边缘处理的操作示意图；
图4为本发明步骤S21-S23中求取基准曲率圆的操作示意图；
图5为本发明步骤S24-S25中绘制圆弧的操作示意图；
图6为本发明步骤S26中生成半圆弧的操作示意图；
图7为本发明步骤S27中求解外包围盒的操作示意图；
图8为本发明步骤S28中挤出半圆柱面的操作示意图；
图9为本发明步骤三中求取误差的操作示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略的实施例。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面结合图1-9，对本发明的优选实施例作进一步详细说明：
图1为双曲幕墙板组合形成的原始幕墙曲面，因为该板块由整张自有曲面划分分格而成，所以各个板块保留了原曲面的结构线走势，显示效果平顺，不过由于其造价高昂，所以采用本发明的拟合方案后，将部分双曲幕墙板优化成如图2所示的圆柱面幕墙板。
本发明优选的一种基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，包括如下步骤：
步骤一，将全部双曲幕墙板模型依次编号后批量输入Rhino软件中，并进行拟合前预处理，以提前优化曲面质量，减少批量拟合过程中的错误，增强算法的鲁棒性；
详细步骤如下（下述步骤说明均以其中一块双曲幕墙板模型为例），
S11，输入待处理的原始双曲幕墙板模型X1后，执行缩回曲面边缘处理,得到双曲幕墙板模型S2，如图3所示；
S12，分析双曲幕墙板模型S2的曲面阶数，然后按照此阶数和根据设计精度指定的控制点数量重建S2得到双曲幕墙板模型S3；
步骤二，将全部双曲幕墙板模型依次拟合成圆柱面幕墙板模型；
详细步骤如下，
S21，计算S3的曲面重心P0，并将得到的重心点P0投影至S3上得到投影点P1；
S22，分析S3在投影点P1处的两个主曲率圆C1和C2；
S23，比较C1和C2的半径大小（此处假设C1＜C2），并选取半径较小的主曲率圆C1作为基准曲率圆，如图4所示；
S24，提取基准曲率圆C1的工作平面Z1与双曲幕墙板模型S3的交线C3；
S25，提取交线C3的起点、中点和终点，并按三点定弧的方式作圆弧A1，如图5所示；
S26，将圆弧A1两端同时延长得到半圆弧A2，如图6所示；
S27，求解S3在工作平面Z1处的外包围盒B1，将求得的外包围盒B1扩大1.2倍至完全包裹S3得到新包围盒B2，并提取新包围盒B2在平面Z轴方向的值域D1，如图7所示；
S28，将半圆弧A2在其平面Z轴方向挤出成半圆柱面S4，挤出范围为新包围盒B2的值域D1，如图8所示；
S29，提取S3全部边线，合并后得到曲线C4，然后将曲线C4投影至半圆柱面S4上，得到投影线C5；
S210，用投影线C5修剪半圆柱面S4后得到剪切曲面S5；
S211，对剪切曲面S5执行缩回曲面边缘处理得到最终拟合后的圆柱面幕墙板模型S6；
步骤三，根据设计条件、制造成本和施工条件综合考虑设定误差阈值,并分析原始双曲幕墙板模型S3与拟合后的圆柱面幕墙板模型S6之间的误差H1, 如图9所示，所述误差H1采用原始双曲幕墙板模型S3边缘线C4与拟合得到的圆柱面幕墙板模型S6边缘线C5之间的最大距离表示，以此作为本次优化是否满足要求的依据，若误差H1小于阈值，则将该编号对应的双曲幕墙板模型S3更新为拟合后的圆柱面幕墙板模型S6，若误差H1大于阈值，则保留该编号对应的双曲幕墙板模型S3，按此方法即可将部分双曲面优化为圆柱面，而另一部分仍保持为双曲面生产，在保证安装精度的前提下，降本增效。
表1 最终拟合圆柱面幕墙板模型半径及拟合误差信息表
原始双曲幕墙板模型编号 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8
拟合圆柱面幕墙板模型半径(mm) 6410.6 7062.6 8111.6 8785 6226 6839.5 7818.7 8448.6
拟合误差(mm) 0.9 1.1 1.4 1.6 0.3 0.5 0.5 0.6
本实例项目中共有418块双曲幕墙板，按照极为苛刻的0-5mm误差范围作为阈值进行优化，最终将其中249块双曲幕墙板优化成了圆柱面幕墙板，本方案算法计算机总耗时约为1.2秒，生产成本和加工周期均缩短为前者的三分之一。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (5)

1.基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将全部双曲幕墙板模型依次编号后批量输入Rhino软件中；
步骤二，将全部双曲幕墙板模型依次拟合成圆柱面幕墙板模型；
步骤三，设定误差阈值，并按编号顺序依次分析原始双曲幕墙板模型与拟合后的圆柱面幕墙板模型之间的误差，若误差小于阈值，则将该编号对应的双曲幕墙板模型更新为拟合后的圆柱面幕墙板模型，若误差大于阈值，则保留该编号对应的双曲幕墙板模型。
2.根据权利要求1所述的基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，其特征在于，所述步骤一中每一编号对应的双曲幕墙板模型输入完成后，需进行拟合前预处理，具体包括如下步骤：
S11，将输入的双曲幕墙板模型执行缩回曲面边缘处理；
S12，分析缩回曲面边缘处理的双曲幕墙板模型的曲面阶数，然后按此阶数和根据设计精度确定的控制点数量重建该双曲幕墙板模型。
3.根据权利要求1所述的基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，其特征在于，所述步骤二具体包括如下步骤：
S21，按编号顺序依次计算双曲幕墙板模型的曲面重心，并将得到的重心点投影至双曲幕墙板模型上；
S22，分析双曲幕墙板模型在投影点处的两个主曲率圆；
S23，比较两个主曲率圆的半径大小，并选取半径较小的那个主曲率圆作为基准曲率圆；
S24，提取基准曲率圆的工作平面与双曲幕墙板模型的交线；
S25，提取交线的起点、中点和终点，并按三点定弧的方式作圆弧；
S26，将圆弧两端同时延长得到半圆弧；
S27，求解双曲幕墙板模型在基准曲率圆工作平面的外包围盒，将求得的外包围盒扩大至完全包裹双曲幕墙板模型得到新包围盒，并提取新包围盒在平面Z轴方向的值域范围；
S28，将步骤S26所求半圆弧在其平面Z轴方向挤出成半圆柱面，挤出范围为步骤S27所求的新包围盒的值域范围；
S29，提取双曲幕墙板模型的全部边线，合并后得到曲线，然后将此曲线投影至半圆柱面上，得到投影线；
S210，用投影线修剪半圆柱面后得到剪切曲面；
S211，对剪切曲面执行缩回曲面边缘处理得到最终拟合后的圆柱面幕墙板模型。
4.根据权利要求3所述的基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，其特征在于：所述误差采用原始双曲幕墙板模型边缘线与拟合得到的圆柱面幕墙板模型边缘线之间的最大距离表示。
5.根据权利要求1所述的基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略，其特征在于：所述误差阈值根据设计条件、制造成本和施工条件综合考虑得到。
CN202110767932.9A 2021-07-07 2021-07-07 基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略 Pending CN113486426A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110767932.9A CN113486426A (zh) 2021-07-07 2021-07-07 基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110767932.9A CN113486426A (zh) 2021-07-07 2021-07-07 基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113486426A true CN113486426A (zh) 2021-10-08

Family

ID=77941776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110767932.9A Pending CN113486426A (zh) 2021-07-07 2021-07-07 基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113486426A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114775897A (zh) * 2022-04-26 2022-07-22 中建八局第四建设有限公司 一种墙体暗敷管线免开槽施工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114775897A (zh) * 2022-04-26 2022-07-22 中建八局第四建设有限公司 一种墙体暗敷管线免开槽施工方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110210097B (zh) 一种基于bim技术的金属屋面优化施工方法
CN107944098B (zh) 一种基于bim技术的双曲板自动优化方法及系统
CN102672059B (zh) 根据仿真冲压工件厚度确定出模具凹凸模修改型面的方法
CN111832185B (zh) 基于蒙皮模型的精确装配仿真方法及系统
CN113486426A (zh) 基于Rhino的圆柱面幕墙板快速拟合双曲幕墙板的优化策略
CN100489713C (zh) 直缝焊管排辊成型机组全流程自动化参数建模的方法
CN111177824A (zh) 一种基于bim技术的铝合金模板施工方法
CN106295015B (zh) 一种渐开线直齿圆柱齿轮副的齿廓修形方法及与其配套的专用参数化cad系统
CN106803282B (zh) 一种三维空间异形薄曲板展开建模方法
CN113867267B (zh) 基于bim球壳结构找型构造钢管数字化加工系统及方法
CN110135100B (zh) 一种隧道初期支护快速建模方法
CN116484467A (zh) 基于grasshopper的穹顶结构网格划分方法
CN113742835B (zh) 一种双曲面幕墙的新型优化设计方法
CN115017577A (zh) 一种扭曲面玻璃幕墙的设计方法
CN115526988A (zh) 一种基于bim模型的异形管道模板制造及安装方法
CN109409020B (zh) 一种空心风扇叶片的建模方法
CN107038733B (zh) Nurbs曲线的多段圆弧拟合方法
CN114996883B (zh) 基于t型槽型材的连接件装配方法、智能终端及存储介质
CN114969936B (zh) 一种基于bim的网格结构施工方法
Donenko et al. ВІМ–technologies as a method of optimizing the use of resources in the construction industry
CN117077295B (zh) 一种基于预连接数字孪生模型的预连接件数量优选方法
Chuman et al. Innovation of Design and Development Process using Structure Optimization Technology
CN108121868A (zh) 一种用于钣金件建模的基于KDtree的空间面域生成方法及系统
CN111339596A (zh) 一种多曲率异形曲面钢结构制作优化方法
CN117058314B (zh) 一种基于点云数据的现浇结构模板逆向建模方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination