CN114117854B - 任意多边形区域炮孔智能布孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其包括以下步骤：步骤一、输入多边形结构的目标炮孔区域二维坐标、基线、基准点坐标；步骤二、根据预设孔距、排距绘制网格线，在目标炮孔区域内的网格节点上布设多个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图并输出。本发明实现了在指定的封闭多边形内尽可能大的区域按照企业爆破参数标准布孔，同时可以保证爆破后准确地按封闭边线开挖到位。

Description

任意多边形区域炮孔智能布孔方法

技术领域

本发明涉及岩土爆破工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种任意多边形区域炮孔智能布孔方法。

背景技术

目前的封闭多变形布孔一般采用：(1)基于Voronoi网格剖分等面积炮孔布置方法，(2)炮孔自适应布置方法，(3)计算机布置群孔然后人工增、删、挪、匀等进行调整的方法等；前两种方法布孔的结果可能造成大部分炮孔偏离乃至失去标准的矩形或等腰三角形布孔模式，从而影响爆破钻孔和装药施工的方便和舒适，影响爆破质量，另外也不能保证一次性完成布孔设计。第三种方法需要多次人工调整，对于复杂的多边形人工调整效率尤为低下。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种任意多边形区域炮孔智能布孔方法，实现了在指定的封闭多边形内尽可能大的区域按照企业爆破参数标准布孔，同时可以保证爆破后准确地按封闭边线开挖到位。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其包括以下步骤：

步骤一、输入多边形结构的目标炮孔区域二维坐标、基线、基准点坐标，通过坐标变换将目标炮孔区域、基线移动至基点与坐标轴的原点重合且位于基线上，基线与坐标轴的第一方向平行；

步骤二、根据预设孔距、排距绘制网格线，在目标炮孔区域内的网格节点上布设多个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；

步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图并输出。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤二具体为：根据预设的孔距和排距绘制矩形网格，矩形网格的其中一网格线与基线平行，基准点位于矩形网格的其中一个节点上，矩形网格的单元格的与基线平行的一边与孔距相等，与基线垂直的另一边与排距相等；在位于目标炮孔区域内的每个节点上布设一个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；

步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图一并输出。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤二具体为：

步骤a、根据预设的孔距和排距绘制矩形网格，矩形网格的其中一网格线与基线平行，基准点位于矩形网格的其中一个节点上，矩形网格的单元格的与基线平行的一边与孔距相等，与基线垂直的另一边与排距相等；在位于目标炮孔区域内的每个节点上布设一个第一a类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个第一b类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布第一c类炮孔；

步骤b、将目标炮孔区域沿第一方向移动1/2个孔距的距离，在位于新的目标炮孔区域内的每个节点上布设一个第二a类炮孔；在新的目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个第二b类炮孔；在新的目标炮孔区域的任一顶点处布第二c类炮孔；

步骤三具体为：从上到下取目标炮孔区域内的位于奇数行的多个第一a类炮孔、新的目标炮孔区域内的位于偶数行的多个第二a类炮孔，并进行组合形成A类炮孔；将目标炮孔区域内的多个第一a类炮孔和新的目标炮孔区域内的多个第二a类炮孔均用A类炮孔替换，通过坐标变换将布设有A类炮孔、第一b类炮孔和第一c类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图二；将布设有A类炮孔、第二b类炮孔和第二c类炮孔的新的目标炮孔区域移动回目标炮孔区域的位置，并通过坐标变换将新的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图三；将炮孔布设方案图二和炮孔布设方案图三输出。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤二之前还包括目标区域边线组合处理，具体为：

以目标炮孔区域的任一边线作为起始线，沿同一方向依次计算下一条边线与当前边线的第一偏转角，如第一偏转角的绝对值不大于第一预设角度，且下一条边线至起始线的所有第一偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，则将下一条边线至起始线进行组合形成组合线段；

如第一偏转角的绝对值不大于第一预设角度，或下一条边线至起始线的所有第一偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，当前边线至起始线组合形成组合线段，则下一条边线不参与组合，并以下一条边线作为新的起始线，沿同一方向继续进行边线组合，直至目标炮孔区域的最后一条边线；

任一起始线与相邻的下一条边线的第二偏转角的绝对值大于第一预设角度时，则该起始线本身为组合线段；

计算选定的第一条边线与最后一条边线的第三偏转角，如第三偏转角的绝对值不大于第一预设角度，且第一条边线所在的组合线段与最后一条边线所在的组合线段的所有第三偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，则将第一条边线所在的组合线段与最后一条边线所在的组合线段进行组合形成一个组合线段，否则不组合。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔具体为：

在任一组合线段上布设多个B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔，判断任一组合线段的两端点连成的直线与基线的夹角是否大于第三预设角度，若不大于则在该组合线段与矩形网格的平行于第二方向的网格线的交点上布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔；若大于则在该组合线段与矩形网格的平行于第一方向的网格线的交点上布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤三之前，还包括对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔的优化，具体为：

对于任一组合线段，如该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔个数小于3，则将该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔移动至等分点上；

若该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔个数不小于3，则将该组合线段上最靠近端点的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔移动至，端点与次靠近端点的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔的中位点上。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔的布设具体为：任意相邻的两个组合线段的交点为目标炮孔区域的一个顶点，在每个顶点处布设一个C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔优化之后，还包括对多个A类炮孔的优化，具体为：

S1、以任一C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔作为中心点，以a为边长绘制其中一条边与基线平行的正方形，将位于正方形区域内的A类炮孔擦除；

S2、对于任一A类炮孔：绘制分别与第一方向和第二方向平行，且均过该A类炮孔的第一直线和第二直线，第一直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第一判断点和第二判断点，第二直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第三判断点和第四判断点，第一判断点位于该A类炮孔的右侧，第三判断点位于该A类炮孔的上侧，分别计算该A类炮孔与第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的距离，分别计为第一距离、第二距离、第三距离和第四距离；

由位于最靠近目标炮孔区域边界的最外圈的任一A类炮孔，沿同一方向依次对最外圈的A类炮孔进行如下操作：如其第一距离、第二距离、第三距离和第四距离中任一距离值小于第一预设距离值，则将该A类炮孔擦除；

S3、对于任一A类炮孔如其第一距离与第二距离之和小于第二预设距离值，则将该A类炮孔擦除，如第三距离与第四距离之和小于第三预设距离值，则将该A类炮孔擦除。

优选的是，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，对多个A类炮孔的优化还包括：

S4、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：判断A类炮孔的第一距离和第二距离之和是否小于2倍孔距，如小于，则删除在该A类炮孔和第一判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第一方向移动至第一距离与第二距离相等的位置处；如不小于，则继续判断该A类炮孔的第三距离和第四距离之和是否小于2倍排距，如小于，则删除在该A类炮孔位和第三判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第二方向移动至第三距离与第四距离相等的位置处；如不小于则不移动该A类炮孔；

S5、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：分别计算A类炮孔的第一距离、第二距离与孔距的第一差值、第二差值，第三距离、第四距离与排距的第三差值、第四差值，并统计该A类炮孔的第一差值、第二差值、第三差值和第四差值小于零的总数x；

如x为0，则该A类炮孔不移动；

如x为1，则该A类炮孔为一级压迫，将该A类炮孔朝着远离压迫的方向移动；

如x为2，则该A类炮孔为二级压迫，判断两个压迫方向，若两压迫方向平行，则沿垂直于压迫的方向移动；若两压迫方向不平行，则判断两压迫方向的程度，将该A类炮孔朝着压迫比例较大的方向的反向移动；

如x为3，则该A类炮孔为三级压迫，将该A类炮孔朝着没有被压迫的方向移动；

如x为4，则该A类炮孔为四级压迫，将该A类炮孔移动至第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的中心点。

本发明至少包括以下有益效果：本发明提供了一种任意多边形区域炮孔智能布孔(平行布置和交错布置)方法。首先，在平行布孔方案中，通过坐标变换、边线组合、网格化计算边界交点和内点的方式，可生成对任意多边形区域炮孔平行布置方案。之后，交错布置通过调用两次平行布孔的方法，可生成交错布置方案。该方法有利的避免人工调整布孔的繁琐性，最终可实现任意多边形区域两种布置方案的自动化，具有较高的灵活性、快速性、完全参数化输入等特点。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明平行布孔方案的流程示意图；

图2为本发明交错布孔方案的流程示意图；

图3为本发明坐标变换的结构示意图；

图4为本发明边线组合结构示意图；

图5为本发明平行布孔方案的流程图；

图6为本发明交错布孔方案的流程图；

图7为本发明方案图一的示意图；

图8为本发明方案图二的示意图；

图9为本发明方案图三的示意图；。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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，并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。

如图1～9所示，本发明提供一种任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其包括以下步骤：

步骤一、输入多边形结构的目标炮孔区域二维坐标、基线、基准点坐标，通过坐标变换将目标炮孔区域、基线移动至基点与坐标轴的原点重合且位于基线上，基线与坐标轴的第一方向平行；

步骤二、根据预设孔距、排距绘制网格线，在目标炮孔区域内的网格节点上布设多个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；

步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图并输出。

上述技术方案中，本发明对任意多边形指定任意直线为基线，通过坐标变换、网格化计算目标炮孔区域内、边界线、顶点上的炮孔位点，生成对任意多边形目标炮孔区域的炮孔布设方案图；本发明有利的避免人工布孔的繁琐性，最终可实现任意多边形区域两种布置方案的自动化，具有较高的灵活性、快速性、完全参数化输入等特点。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤二具体为：根据预设的孔距和排距绘制矩形网格，矩形网格的其中一网格线与基线平行，基准点位于矩形网格的其中一个节点上，矩形网格的单元格的与基线平行的一边与孔距相等，与基线垂直的另一边与排距相等；在位于目标炮孔区域内的每个节点上布设一个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；

步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图一并输出。

在上述技术方案中，首先输入多边形目标炮孔区域坐标、基点和基线位置，通过坐标转换将目标炮孔区域、基点和基线平移、旋转至二维坐标轴上，优选的是将目标炮孔区域基点和基线移动至二维坐标轴的第一象限，基点与坐标轴原点重合，基线与坐标轴第一方向(优选X轴)平行，根据预设的孔距、排距，绘制其中一个网格线与基线平行，另外一个网格线与基线垂直的矩形网格，直接在位于目标炮孔区域内的每个节点(矩形网格)上布设A类炮孔(内点布孔)，通过平行布孔方法在目标炮孔区域内布置炮孔，随后在目标炮孔区域的边线、顶点上布设炮孔，并将布设有炮孔的目标炮孔区域通过坐标变换，反向平移、反向转动至目标炮孔区域的原始位置，得到了布设有炮孔的炮孔布设方案图一，且炮孔都携带有坐标信息，方便施工。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤二具体为：

步骤a、根据预设的孔距和排距绘制矩形网格，矩形网格的其中一网格线与基线平行，基准点位于矩形网格的其中一个节点上，矩形网格的单元格的与基线平行的一边与孔距相等，与基线垂直的另一边与排距相等；在位于目标炮孔区域内的每个节点上布设一个第一a类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个第一b类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布第一c类炮孔；

步骤b、将目标炮孔区域沿第一方向移动1/2个孔距的距离，在位于新的目标炮孔区域内的每个节点上布设一个第二a类炮孔；在新的目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个第二b类炮孔；在新的目标炮孔区域的任一顶点处布第二c类炮孔；

步骤三具体为：从上到下取目标炮孔区域内的位于奇数行的多个第一a类炮孔、新的目标炮孔区域内的位于偶数行的多个第二a类炮孔，并进行组合形成A类炮孔；将目标炮孔区域内的多个第一a类炮孔和新的目标炮孔区域内的多个第二a类炮孔均用A类炮孔替换，通过坐标变换将布设有A类炮孔、第一b类炮孔和第一c类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图二；将布设有A类炮孔、第二b类炮孔和第二c类炮孔的新的目标炮孔区域移动回目标炮孔区域的位置，并通过坐标变换将新的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图三；将炮孔布设方案图二和炮孔布设方案图三输出。

上述技术方案中，本发明提供了一种交错布孔方法，通过两次平行布孔方案，对差距1/2个孔距的两个炮孔区域分别进行区域内布设炮孔，并将两种内点炮孔进行组合形成交错排布的内点炮孔，最终将交错排布的内点炮孔分别与两个炮孔区域的边界炮孔、顶点炮孔进行组合，形成了两种布孔方案，最终输出得到两个炮孔布设方案图，实际应用中，可根据施工现场的需求，选择最合适的炮孔布设方案图进行炮孔布设施工。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤二之前还包括目标区域边线组合处理，具体为：

以目标炮孔区域的任一边线作为起始线，沿同一方向(顺时针或逆时针)依次计算下一条边线与当前边线的第一偏转角，如第一偏转角的绝对值不大于第一预设角度(参考22.5°)，且下一条边线至起始线的所有第一偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度(参考45°)，则将下一条边线至起始线进行组合形成组合线段；

如第一偏转角的绝对值不大于第一预设角度，或下一条边线至起始线的所有第一偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，当前边线至起始线组合形成组合线段，则下一条边线不参与组合，并以下一条边线作为新的起始线，沿同一方向继续进行边线组合，直至目标炮孔区域的最后一条边线；

任一起始线与相邻的下一条边线的第二偏转角的绝对值大于第一预设角度时，则该起始线本身为组合线段；

计算选定的第一条边线与最后一条边线的第三偏转角，如第三偏转角的绝对值不大于第一预设角度，且第一条边线所在的组合线段与最后一条边线所在的组合线段的所有第三偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，则将第一条边线所在的组合线段与最后一条边线所在的组合线段进行组合形成组合线段，否则不组合。

上述技术方案中，通过线段组合对多边形结构的目标炮孔区域的边线进行组合，将近似平行的多个边线进行组合，减少边线的个数，进而降低边界布孔计算的繁琐性，提高布孔效率。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔具体为：

在任一组合线段上布设多个B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔，判断任一组合线段的两端点连成的直线与基线的夹角是否大于第三预设角度(第三预设角度等于45或单元格对角线与基线的夹角)，若不大于则在该组合线段与矩形网格的平行于第二方向的网格线的交点上布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔；若大于则在该组合线段与矩形网格的平行于第一方向的网格线的交点上布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔。

上述技术方案中，在组合线段的基础上进行边界布孔，根据组合线段的起点与终点形成的直线段与基线的夹角，判断该组合线段更偏向于X轴还是Y轴，如更偏向于X轴(直线段与基线的夹角小于等于45°)则用平行于Y轴的网格线来进行边界炮孔的布设，如更偏向于Y轴(直线段与基线的夹角大于45°)则用平行于X轴的网格线来进行边界炮孔的布设。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，步骤三之前，还包括对B类炮孔的优化，具体为：

对于任一组合线段，如该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔个数小于3，则将该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔移动至等分点上；

若该组合线段上的B类炮孔个数不小于3，则将该组合线段上最靠近端点的B类炮孔移动至，端点与次靠近端点的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔的中位点上。

上述技术方案中，将边界炮孔移动至更加均衡的位置，使得布孔的合理性更高，提高施工爆破的有效性。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔的布设具体为：任意相邻的两个组合线段的交点为目标炮孔区域的一个顶点，在每个顶点处布设一个C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔。在组合线段的交点上布设C类炮孔，更加合理、经济有效。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔优化之后，还包括对多个A类炮孔的优化，具体为：

S1、以任一C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔作为中心点，以a为边长绘制其中一条边与基线平行的正方形，将位于正方形区域内的A类炮孔擦除；

S2、对于任一A类炮孔：绘制分别与第一方向和第二方向平行，且均过该A类炮孔的第一直线和第二直线，第一直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第一判断点和第二判断点，第二直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第三判断点和第四判断点，第一判断点位于该A类炮孔的右侧，第三判断点位于该A类炮孔的上侧，分别计算该A类炮孔与第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的距离，分别计为第一距离、第二距离、第三距离和第四距离；

由位于最靠近目标炮孔区域边界的最外圈的任一A类炮孔，沿同一方向依次对最外圈的A类炮孔进行如下操作：如其第一距离、第二距离、第三距离和第四距离中任一距离值小于第一预设距离值，则将该A类炮孔擦除；

S3、对于任一A类炮孔如其第一距离与第二距离之和小于第二预设距离值，则将该A类炮孔擦除，如第三距离与第四距离之和小于第三预设距离值，则将该A类炮孔擦除。

上述技术方案中，经过三次擦除，将临近顶点、临近边界、临近于两边线的夹角的A类炮孔擦除，通过分级合理、快速、准确的将多余的、不必要的A类炮孔擦除。以上擦除均通过软件程序计算实现，代替了现有技术中人工擦除炮孔，实现了炮孔擦除的自动化，提高擦除的效率和精确度，进而提高炮孔布设的效率和合理性。

另一种技术方案中，所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，对多个A类炮孔的优化还包括：

S4、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：判断A类炮孔的第一距离和第二距离之和是否小于2倍孔距，如小于，则删除在该A类炮孔和第一判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第一方向移动至第一距离与第二距离相等的位置处；如不小于，则继续判断该A类炮孔的第三距离和第四距离之和是否小于2倍排距，如小于，则删除在该A类炮孔位和第三判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第二方向移动至第三距离与第四距离相等的位置处；如不小于则不移动该A类炮孔；

S5、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：分别计算A类炮孔的第一距离、第二距离与孔距的第一差值、第二差值，第三距离、第四距离与排距的第三差值、第四差值，并统计该A类炮孔的第一差值、第二差值、第三差值和第四差值小于零的总数x；

如x为0，则该A类炮孔不移动；

如x为1，则该A类炮孔为一级压迫，将该A类炮孔朝着远离压迫的方向移动；

如x为2，则该A类炮孔为二级压迫，判断两个压迫方向，若两压迫方向平行，则沿垂直于压迫的方向移动；若两压迫方向不平行，则判断两压迫方向的程度，将该A类炮孔朝着压迫比例较大的方向的反向移动；

如x为3，则该A类炮孔为三级压迫，将该A类炮孔朝着没有被压迫的方向移动；

如x为4，则该A类炮孔为四级压迫，将该A类炮孔移动至第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的中心点。

上述技术方案中，对剩余的A类炮孔进行自动化的优化调整，进一步提高炮孔布设的合理性。

<实施例1>

如图1所示，平行布孔方法，其包括以下步骤：

步骤I、输入目标炮孔区域、基线、基准线数据并进行坐标变换：多边形结构的目标炮孔区域的边界点的二维坐标数据、基线与基准点坐标数据，对目标炮孔区域、基线、基准点进行平移、旋转的坐标变换，基线移动至与坐标轴的X轴上，基准点与坐标轴原点重合，目标炮孔区域移动至二维坐标轴的第一象限内；

步骤II、对目标炮孔区域的多个边线进行线段组合：选定任一边线(第一条边线)作为起始线，沿顺时针方向或逆时针方向，对目标炮孔区域的多个边线依次进行编号1号、2号、3号……n号，起始线作为1号边线，判断1号边线与2号边线的第一偏转角(2号边线相对1号沿顺时针旋转形成的第一偏转角为正，沿逆时针旋转形成的第一偏转角为负)，判断第一偏转角的绝对值是否大于与第一预设角度，如大于，则1号线自身作为组合线段，并以2号线作为新的起始线，判断3号线与2号线的第一偏转角；如不大于，则将2号边线与1号线进行组合，继续判断3号边线与2号边线的第一偏转角是否大于第一预设角度，并判断3号边线与2号边线的第一偏转角和2号边线与1号边线的第一偏转角之和是否大于第二预设角度，如均不大于，则将3号线与1、2号线进行组合；如其中一个大于，则结束线段组合，1、2号线组合形成组合线段，并以3号线作为新的起始线，沿顺时针或逆时针的方向继续进行线段组合，依次类推，沿顺时针或逆时针方向进行线段组合，直至目标炮孔区域的所有边线均参与了线段组合；然后判断1号线所在的组合线段与n号线所在的组合线段之间的第一偏转角是否大于第一预设角度，以及所有的第一偏转角是否大于第二预设角度，如均不大于，则将1号线所在的组合线段与n号线所在的组合线段进行组合形成一个组合线段，否则不组合；以上第一预设角度优选的为22.5°，第二预设角度为45°)，最终完成边线线段组合，组合线段包括四种：①单独长线段(单独边线具有一定长度)；②单独短线段(单独边线长度较小)；③多个组合长线段(由多个近似平行的边线组合而成)；④两个组合短线段(由两个近似平行的边线组合而成)；

步骤III、绘制矩形网格：根据预设孔距、排距绘制其中一个网格线与基线平行，另外一个网格线与基线垂直的矩形网格，坐标轴的原点与矩形网格的其中一个节点重合；

步骤IV、在目标炮孔区域内布设A类炮孔(内点布孔)：在位于目标炮孔区域内的矩形网格的每个节点上布设一个A类炮孔；

步骤V、在目标炮孔区域布设B类炮孔(边界布孔)：对于目标炮孔区域的任一组合线段，判断组合线段的其与基线的夹角是否大于第三预设角度，如不大于，则在该组合线段中的每条边线与矩形网格的平行于第二方向(坐标轴Y轴)的网格线的每个交点上布设一个B类炮孔(除去组合线段的首尾两端点)，如大于，则在该组合线段与矩形网格的平行于第一方向(坐标轴X轴)的网格线的每个交点上布设一个B类炮孔(除去组合线段的首尾两端点)，依次完成在所有组合线段上的布孔；上述第三预设角度为45°，或第三预设角度等于矩形网格的单元格的对角线与基线的夹角；

步骤VI、在目标炮孔区域布设C类炮孔(顶点布孔)：任意相邻的两个组合线段的交点为一个顶点，在任一顶点上布设一个C类炮孔；

步骤VII、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域按照步骤I中的反向平行、反向旋转，至起始位置，得布设有携带有坐标信息的炮孔布设方案图一，并输出。

<实施例2>

如图2所示，交错布孔方法，其包括以下步骤：

步骤101、输入目标炮孔区域、基线、基准线数据并进行坐标变换：多边形结构的目标炮孔区域的边界点的二维坐标数据、基线与基准点坐标数据，对目标炮孔区域、基线、基准点进行平移、旋转的坐标变换，基线移动至与坐标轴的X轴上，基准点与坐标轴原点重合，将目标炮孔区域移动至二维坐标轴的第一象限内得第一布设炮孔区域，复制第一布设炮孔区域沿X轴方向朝着正向移动1/2个预设孔距的距离，得第一布设炮孔区域；

步骤102、边线的线段组合：按照实施例1中的步骤II的方法对第一布设炮孔区域和第二布设炮孔区域的多个边线进行线段组合，得到各自的多个组合线段；

步骤103、绘制矩形网格：根据预设孔距、排距绘制其中一个网格线与基线平行，另外一个网格线与基线垂直的矩形网格，坐标轴的原点与矩形网格的其中一个节点重合；

步骤104、布设内点炮孔(内点布孔)：在第一布设炮孔区域内的矩形网格的每个节点上布设第一a类炮孔，在第二布设炮孔区域内的矩形网格的每个节点上布设第二a类炮孔，从上到下依次取位于第一布设炮孔区域内的奇数行的多个第一a类炮孔，以及位于第二布设炮孔区域内的偶数行的多个第二a类炮孔，并将以上取得的多个第一a类炮孔和多个第二a类炮孔进行组合形成A类炮孔，将第一布设炮孔区域内的所有的第一a类炮孔替换为A类炮孔，将第二布设炮孔区域内的所有的第二a类炮孔替换为A类炮孔，完成第一布设炮孔区域内和第二布设炮孔区域内炮孔的布设；

步骤105、布设边界炮孔：按照实施例1中步骤V的方法分别在第一布设炮孔区域上布设第一b类炮孔，第二布设炮孔区域上布设第二b类炮孔；

步骤106、布设顶点炮孔：按照实施例1中步骤VI的方法分别在第一布设炮孔区域上布设第一c类炮孔，第二布设炮孔区域上布设第二c类炮孔；

步骤107、通过坐标变换将布设有A类炮孔、第一b类炮孔和第一c类炮孔的第一布设炮孔区域移动至目标炮孔区域的原始位置，得炮孔布设方案图二；将布设有A类炮孔、第二b类炮孔和第二c类炮孔的第二布设炮孔区域移动回第一布设炮孔区域的位置，并通过坐标变换将新的第二布设炮孔区域移动至目标炮孔区域的原始位置，得炮孔布设方案图三；将炮孔布设方案图二和炮孔布设方案图三输出。

<实施例3>

本发明还包括：在所有炮孔布设完成后对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔(边界炮孔)的优化，具体为(以实施例1中B类炮孔为例进行说明，实施例2中第一b类炮孔和第二b类炮孔按照本方法进行优化)：对于任一组合线段，如该组合线段上的B类炮孔个数小于3，则将该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔移动至等分点上；例如组合线段上的B类炮孔为1个，那么就将该B类炮孔移动到组合线段的中位点上，将该组合线段二等分，如组合线段上的B类炮孔为2个，那么就将该两个B来炮孔移动到三等分点上，将该组合线段三等分；

若该组合线段上的B类炮孔个数不小于3，则将该组合线段上最靠近端点的B类炮孔移动至，端点与次靠近端点的B类炮孔的中位点上。

<实施例4>

本发明还包括对A类炮孔(内点炮孔)的优化，在完成对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔的优化后进行A类炮孔(实施例1与实施例2中A类炮孔的优化相同)的优化，具体为

S1、以任一C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔作为中心点，以a为边长绘制其中一条边与基线平行的正方形，将位于正方形区域内的A类炮孔擦除；任一C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔作为中心点；实际应用中也可以按照以下方法进行一级擦除：以a为直径绘制圆形，将位于圆形区域内的A类炮孔擦除；优选的是，a等于1/8个排距的距离；上述技术方案是将临近顶点的A类炮孔擦除；

S2、对于任一A类炮孔：绘制分别与第一方向(X轴)和第二方向(Y轴)平行，且均过该A类炮孔的第一直线和第二直线，第一直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第一判断点和第二判断点，第二直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第三判断点和第四判断点，第一判断点位于该A类炮孔的右侧，第三判断点位于该A类炮孔的上侧，分别计算该A类炮孔与第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的距离，分别计为第一距离、第二距离、第三距离和第四距离；

由位于最靠近目标炮孔区域边界的最外圈的任一A类炮孔，沿同一方向依次对最外圈的A类炮孔进行如下操作：如其第一距离、第二距离、第三距离和第四距离中任一距离值小于第一预设距离值，则将该A类炮孔擦除；上述将临近边界的A类炮孔擦除；优选的是，第一预设距离值等于1/8个排距的距离值；

S3、对于任一A类炮孔如其第一距离与第二距离之和小于第二预设距离值，则将该A类炮孔擦除，如第三距离与第四距离之和小于第三预设距离值，则将该A类炮孔擦除；上述将位于两个边线临近夹角处的A类炮孔擦除；优选的是，第二预设距离值等于1个孔距的距离值，第三预设距离值等于1个排距的距离值；

S4、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：判断A类炮孔的第一距离和第二距离之和是否小于2倍孔距，如小于，则删除在该A类炮孔和第一判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第一方向移动至第一距离与第二距离相等的位置处；

如不小于，则继续判断该A类炮孔的第三距离和第四距离之和是否小于2倍排距，如小于，则删除在该A类炮孔位和第三判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第二方向移动至第三距离与第四距离相等的位置处；如不小于则不移动该A类炮孔；

S5、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：分别计算A类炮孔的第一距离、第二距离与孔距的第一差值、第二差值，第三距离、第四距离与排距的第三差值、第四差值，并统计该A类炮孔的第一差值、第二差值、第三差值和第四差值小于零的总数x；

如x为0，则该A类炮孔不移动；

如x为1，则该A类炮孔为一级压迫，将该A类炮孔朝着远离压迫的方向移动；

如x为2，则该A类炮孔为二级压迫，判断两个压迫方向，若两压迫方向平行，则沿垂直于压迫的方向移动；若两压迫方向不平行，则判断两压迫方向的程度，将该A类炮孔朝着压迫比例较大的方向的反向移动；

如x为3，则该A类炮孔为三级压迫，将该A类炮孔朝着没有被压迫的方向移动；

x等于1～3，A类炮孔朝着远离导致差值最小的方向沿坐标轴的方向平移；

如x为4，则该A类炮孔为四级压迫，将该A类炮孔移动至第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的中心点。

一级压迫：如仅第一差值小于零，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第一判断点的中点位置；如仅第二差值小于零，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第二判断点的中点位置；如仅第三差值小于零，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第三判断点的中点位置；如仅第四差值小于零，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第四判断点的中点位置；

二级压迫：如仅第一差值、第二差值小于零，且第三距离大于第四距离时，则将A类炮孔沿第二方向移动至相邻A类炮孔与第四判断点的中点位置；如仅第一差值、第二差值小于零，且第四距离大于第三距离时，则将A类炮孔沿第二方向移动至相邻A类炮孔与第三判断点的中点位置；如仅第三差值、第四差值小于零，且第二距离大于第一距离时，则将A类炮孔沿第一方向移动至相邻A类炮孔与第一判断点的中点位置；如仅第三差值、第四差值小于零，且第一距离大于第二距离时，则将A类炮孔沿第一方向移动至相邻A类炮孔与第二判断点的中点位置；

如仅第一差值、第三差值小于零，则分别计算第一差值与孔距的比值、第三差值与排距的比值，若前者大于等于后者，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第一判断点的中点位置，若前者小于后者，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第三判断点的中点位置；如仅第一差值、第四差值小于零，则分别计算第一差值与孔距的比值、第四差值与排距的比值，若前者大于等于后者，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第一判断点的中点位置，若前者小于后者，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第四判断点的中点位置；

如仅第二差值、第三差值小于零，则分别计算第二差值与孔距的比值、第三差值与排距的比值，若前者大于等于后者，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第二判断点的中点位置，若前者小于后者，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第三判断点的中点位置；如仅第二差值、第四差值小于零，则分别计算第二差值与孔距的比值、第四差值与排距的比值，若前者大于等于后者，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第二判断点的中点位置，若前者小于后者，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第四判断点的中点位置；

三级压迫：如仅第二、三、四差值小于零，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第一判断点的中点位置；如仅第一、三、四差值小于零，则将A类炮孔沿第一方向移动至第一方向相邻A类炮孔与第二判断点的中点位置；如仅第一、二、四差值小于零，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第三判断点的中点位置；如仅第一、二、三差值小于零，则将A类炮孔沿第二方向移动至第二方向相邻A类炮孔与第四判断点的中点位置；

四级压迫：第一、第二、第三、第四差值均小于零，则将该A类炮孔移动至第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的中心点。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、输入多边形结构的目标炮孔区域二维坐标、基线、基准点坐标，通过坐标变换将目标炮孔区域、基线移动至基点与坐标轴的原点重合且位于基线上，基线与坐标轴的第一方向平行；

步骤二、根据预设孔距、排距绘制网格线，在目标炮孔区域内的网格节点上布设多个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；

步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图并输出；

其中，步骤二具体为：根据预设的孔距和排距绘制矩形网格，矩形网格的其中一网格线与基线平行，基准点位于矩形网格的其中一个节点上，矩形网格的单元格的与基线平行的一边与孔距相等，与基线垂直的另一边与排距相等；在位于目标炮孔区域内的每个节点上布设一个A类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个B类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布设C类炮孔；

或

步骤二具体为：

步骤a、根据预设的孔距和排距绘制矩形网格，矩形网格的其中一网格线与基线平行，基准点位于矩形网格的其中一个节点上，矩形网格的单元格的与基线平行的一边与孔距相等，与基线垂直的另一边与排距相等；在位于目标炮孔区域内的每个节点上布设一个第一a类炮孔；在目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个第一b类炮孔；在目标炮孔区域的任一顶点处布第一c类炮孔；

步骤b、将目标炮孔区域沿第一方向移动1/2个孔距的距离，在位于新的目标炮孔区域内的每个节点上布设一个第二a类炮孔；在新的目标炮孔区域的边线的除两个端点的位置上间隔布设多个第二b类炮孔；在新的目标炮孔区域的任一顶点处布第二c类炮孔。

2.如权利要求1所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，

步骤三、通过坐标变换将布设有A类炮孔、B类炮孔和C类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图一并输出。

3.如权利要求1所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，

步骤三具体为：从上到下取目标炮孔区域内的位于奇数行的多个第一a类炮孔、新的目标炮孔区域内的位于偶数行的多个第二a类炮孔，并进行组合形成A类炮孔；将目标炮孔区域内的多个第一a类炮孔和新的目标炮孔区域内的多个第二a类炮孔均用A类炮孔替换，通过坐标变换将布设有A类炮孔、第一b类炮孔和第一c类炮孔的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图二；将布设有A类炮孔、第二b类炮孔和第二c类炮孔的新的目标炮孔区域移动回目标炮孔区域的位置，并通过坐标变换将新的目标炮孔区域移动至原始位置，得炮孔布设方案图三；将炮孔布设方案图二和炮孔布设方案图三输出。

4.如权利要求2或3中任一项所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，步骤二之前还包括目标区域边线组合处理，具体为：

以目标炮孔区域的任一边线作为起始线，沿同一方向依次计算下一条边线与当前边线的第一偏转角，如第一偏转角的绝对值不大于第一预设角度，且下一条边线至起始线的所有第一偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，则将下一条边线至起始线进行组合形成组合线段；

如第一偏转角的绝对值不大于第一预设角度，或下一条边线至起始线的所有第一偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，当前边线至起始线组合形成组合线段，则下一条边线不参与组合，并以下一条边线作为新的起始线，沿同一方向继续进行边线组合，直至目标炮孔区域的最后一条边线；

任一起始线与相邻的下一条边线的第二偏转角的绝对值大于第一预设角度时，则该起始线本身为组合线段；

计算选定的第一条边线与最后一条边线的第三偏转角，如第三偏转角的绝对值不大于第一预设角度，且第一条边线所在的组合线段与最后一条边线所在的组合线段的所有第三偏转角之和的绝对值不大于第二预设角度，则将第一条边线所在的组合线段与最后一条边线所在的组合线段进行组合形成一个组合线段，否则不组合。

5.如权利要求4所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔具体为：

在任一组合线段上布设多个B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔，判断任一组合线段的两端点连成的直线与基线的夹角是否大于第三预设角度，若不大于则在该组合线段与矩形网格的平行于第二方向的网格线的交点上布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔；若大于则在该组合线段与矩形网格的平行于第一方向的网格线的交点上布设B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔。

6.如权利要求5所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，步骤三之前，还包括对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔的优化，具体为：

对于任一组合线段，如该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔个数小于3，则将该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔移动至等分点上；

若该组合线段上的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔个数不小于3，则将该组合线段上最靠近端点的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔移动至，端点与次靠近端点的B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔的中位点上。

7.如权利要求6所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔的布设具体为：任意相邻的两个组合线段的交点为目标炮孔区域的一个顶点，在每个顶点处布设一个C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔。

8.如权利要求7所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，对B类炮孔/第一b类炮孔/第二b类炮孔优化之后，还包括对多个A类炮孔的优化，具体为：

S1、以任一C类炮孔/第一c类炮孔/第二c类炮孔作为中心点，以a为边长绘制其中一条边与基线平行的正方形，将位于正方形区域内的A类炮孔擦除；

S2、对于任一A类炮孔：绘制分别与第一方向和第二方向平行，且均过该A类炮孔的第一直线和第二直线，第一直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第一判断点和第二判断点，第二直线与目标炮孔区域的边线的两个交点分别为第三判断点和第四判断点，第一判断点位于该A类炮孔的右侧，第三判断点位于该A类炮孔的上侧，分别计算该A类炮孔与第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的距离，分别计为第一距离、第二距离、第三距离和第四距离；

由位于最靠近目标炮孔区域边界的最外圈的任一A类炮孔，沿同一方向依次对最外圈的A类炮孔进行如下操作：如其第一距离、第二距离、第三距离和第四距离中任一距离值小于第一预设距离值，则将该A类炮孔擦除；

S3、对于任一A类炮孔如其第一距离与第二距离之和小于第二预设距离值，则将该A类炮孔擦除，如第三距离与第四距离之和小于第三预设距离值，则将该A类炮孔擦除。

9.如权利要求8所述的任意多边形区域炮孔智能布孔方法，其特征在于，对多个A类炮孔的优化还包括：

S4、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：判断A类炮孔的第一距离和第二距离之和是否小于2倍孔距，如小于，则删除在该A类炮孔和第一判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第一方向移动至第一距离与第二距离相等的位置处；如不小于，则继续判断该A类炮孔的第三距离和第四距离之和是否小于2倍排距，如小于，则删除在该A类炮孔位和第三判断点之间的A类炮孔，然后将该A类炮孔沿第二方向移动至第三距离与第四距离相等的位置处；如不小于则不移动该A类炮孔；

S5、从左往右、从下往上依次对A类炮孔进行如下操作：分别计算A类炮孔的第一距离、第二距离与孔距的第一差值、第二差值，第三距离、第四距离与排距的第三差值、第四差值，并统计该A类炮孔的第一差值、第二差值、第三差值和第四差值小于零的总数x；

如x为0，则该A类炮孔不移动；

如x为1，则该A类炮孔为一级压迫，将该A类炮孔朝着远离压迫的方向移动；

如x为2，则该A类炮孔为二级压迫，判断两个压迫方向，若两压迫方向平行，则沿垂直于压迫的方向移动；若两压迫方向不平行，则判断两压迫方向的程度，将该A类炮孔朝着压迫比例较大的方向的反向移动；

如x为3，则该A类炮孔为三级压迫，将该A类炮孔朝着没有被压迫的方向移动；

如x为4，则该A类炮孔为四级压迫，将该A类炮孔移动至第一判断点、第二判断点、第三判断点和第四判断点的中心点。

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