CN114925550A - 一种脚手架参数化模型的建模方法 - Google Patents

一种脚手架参数化模型的建模方法 Download PDF

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CN114925550A CN202210823974.4A CN202210823974A CN114925550A CN 114925550 A CN114925550 A CN 114925550A CN 202210823974 A CN202210823974 A CN 202210823974A CN 114925550 A CN114925550 A CN 114925550A
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Abstract

一种脚手架参数化模型的建模方法，该方法包括以下步骤：S1、设计脚手架的尺寸、层数、钢管的半径以及场景中的旋转角度，所述脚手架包括立杆、纵横向水平杆和剪刀撑；S2、计算立杆、纵横向水平杆和剪刀撑的轴线位置；S3、根据立杆、纵横向水平杆、剪刀撑的轴线位置以及钢管的半径计算钢管的轮廓点；S4、通过三维程序工具将钢管的轮廓点生成三角面，由此类推，绘制出立杆钢管、纵横向水平杆钢管和剪刀撑钢管，并在扣接点处使用扣件固定，然后根据旋转角度进行变换得到场景中最终位置的脚手架模型。本发明不仅降低了人力成本，而且缩短了工程的设计周期。

Description

一种脚手架参数化模型的建模方法
技术领域
本发明涉及输电线路工程技术领域，尤其涉及一种脚手架参数化模型的建模方法。
背景技术
随着电网建设规模不断地扩大，特别是在新建架线线路施工过程中或者在后期维修过程中，会涉及到跨越铁路、公路、架线线路等地物，以及高空作业。为了保证跨越物正常运转往往需要搭设脚手架连接封网防止架线时掉落，此外，搭设脚手架能保证高空作业时施工人员的安全，以及堆放即时需要的工具和零星材料。
在搭设脚手架时，通常会涉及到脚手架模型的设计，在设计脚手架模型时，先对现场实际情况进行脚手架模型整体的评估，然后设计脚手架具体的尺寸和位置，最后再根据设计的模型搭设对应的实体。在脚手架模型设计过程中：首先需要根据输电线路工程设计条件等参数选择需要的脚手架类型，然后根据实际情况调整脚手架尺寸等。由于脚手架数量和类型频多，且在输电线路的不同位置使用的脚手架的尺寸大有不同，造成了重复劳动的现状。另外，设计的脚手架模型都是脱离了施工场景而设计出来的模型，存在施工场景地物等发生变化时导致设计脚手架尺寸不能适用于当前场景的问题，从而需要重新设计脚手架的模型，大大延长工程的设计周期，影响施工进度。因此有必要提供一种脚手架参数化模型的建模方法，并且在实时变化的场景中可以快速构建脚手架模型的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的人力成本高、设计周期长的缺陷与问题，提供一种人力成本低、设计周期短的脚手架参数化模型的建模方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种脚手架参数化模型的建模方法，该方法包括以下步骤：
S1、设计脚手架的尺寸、层数、钢管的半径以及场景中的旋转角度，所述脚手架包括立杆、纵横向水平杆和剪刀撑；
S2、计算立杆、纵横向水平杆和剪刀撑的轴线位置；
S3、根据立杆、纵横向水平杆、剪刀撑的轴线位置以及钢管的半径计算钢管的轮廓点；
S4、通过三维程序工具将钢管的轮廓点生成三角面，由此类推，绘制出立杆钢管、纵横向水平杆钢管和剪刀撑钢管，并在扣接点处使用扣件固定，然后根据旋转角度进行变换得到场景中最终位置的脚手架模型。
步骤S1中，所述脚手架呈阶梯上升结构，脚手架第一层的高度为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
，脚手架第二 层以上各层的高度差值
Figure 347061DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 60939DEST_PATH_IMAGE004
为脚手架的整体高度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
为脚手架的层数；
则脚手架第二层以上各层的高度
Figure 902994DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
所述脚手架每一层的长度差值
Figure 861984DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 145198DEST_PATH_IMAGE010
为脚手架的整体长度；
则脚手架第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
层的长度
Figure 29978DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
所述脚手架每一层的宽度和脚手架整体的宽度
Figure 156066DEST_PATH_IMAGE014
相同，则脚手架第
Figure 823807DEST_PATH_IMAGE011
层的宽度
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
为：
Figure 23844DEST_PATH_IMAGE016
。
步骤S2中，所述立杆轴线位置的计算方法为：
以当前立杆为原点构建直角坐标系，且该原点为当前立杆在场景中的位置点，通过上下左右的立杆间距计算每一根立杆的位置点；
若立杆的位置点落在脚手架层数位置的范围内，则立杆的高度为层数的高度；
若立杆的位置点落在脚手架两层的交界处时，则立杆的高度为高层的高度；
若脚手架层数为奇数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
层的高度；
若脚手架层数为偶数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure 843639DEST_PATH_IMAGE018
层的高度；
通过立杆的位置点及立杆的高度得到立杆轴线位置。
步骤S2中，所述纵横向水平杆轴线位置的计算方法为：
所述纵横向水平杆包括纵向水平杆和横向水平杆，所述纵向水平杆的长度为脚手架整体的宽度；
第
Figure 863548DEST_PATH_IMAGE005
层横向水平杆的平面高度和最底层横向水平杆的平面高度的差值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
为：
Figure 397298DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
为横向水平杆平面之间的距离；
若
Figure 779737DEST_PATH_IMAGE019
落在脚手架层高度区间内，则横向水平杆的长度为落在层的长度；
若
Figure 678423DEST_PATH_IMAGE019
落在脚手架两个层高度边线上，则横向水平杆的长度为高层的长度；
通过纵横向水平杆的长度得到纵横向水平杆轴线位置。
步骤S2中，所述脚手架整体的四周面都连接有剪刀撑，剪刀撑轴线位置的计算方法为：
A、对于脚手架整体的左侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体第一层的高度相同，则通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出左侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到左侧面剪刀撑轴线位置；
B、对于脚手架整体的右侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体的高度相同，则通过脚手架整体的长度、宽度、高度算出右侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到右侧面剪刀撑轴线位置；
C、对于脚手架整体的前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑；
C1、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角小于等于60度时；
前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的数量为一个，通过脚手架整体及其第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
C2、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角大于60度时；
脚手架整体第一层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
脚手架整体其余各层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体其余各层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置。
步骤S3中，所述钢管的轮廓点的计算方法为：将钢管沿其轴线分成N个轮廓圆，每个轮廓圆包括M个点，相邻两个点采用直线连接来确定每一个轮廓圆的点位。
步骤S4中，将每一个轮廓圆的点位进行索引顺序排列，在当前轮廓圆的点位上选择两个顺序索引点位，在相邻的轮廓圆的点位上选择一个索引点位，三个索引点位构成一个三角面。
步骤S4中，以选定的脚手架整体位置为原点，构建
Figure 247945DEST_PATH_IMAGE022
直角坐标系，绕着
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
轴进行 旋转，旋转的变换关系为：
Figure 86850DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE025
为旋转后的坐标；
Figure 464742DEST_PATH_IMAGE026
为旋转前的坐标；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE027
为旋转矩阵，
Figure 596646DEST_PATH_IMAGE028
为旋转角度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种脚手架参数化模型的建模方法中，快速生成模型，可以根据精准的数字化场景实时验证设计的脚手架模型，同时直观的展现场景中的脚手架，对后续实际施工提供数字化的场景验证，可以降低人力成本，有效地缩短工程的设计周期；在数字化实际场景中展现模型，更好地推进实施环节，在需要时可以重复使用，不需要重复设计，能运用在输电线路设计、施工和运维阶段的脚手架建模工作中。
附图说明
图1是本发明一种脚手架参数化模型的建模方法的流程图。
图2是本发明的实施例中的两层脚手架模型的简易示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种脚手架参数化模型的建模方法，该方法包括以下步骤：
S1、设计脚手架的尺寸、层数、钢管的半径以及场景中的旋转角度，所述脚手架包括立杆、纵横向水平杆和剪刀撑；
S2、计算立杆、纵横向水平杆和剪刀撑的轴线位置；
S3、根据立杆、纵横向水平杆、剪刀撑的轴线位置以及钢管的半径计算钢管的轮廓点；
S4、通过三维程序工具将钢管的轮廓点生成三角面，由此类推，绘制出立杆钢管、纵横向水平杆钢管和剪刀撑钢管，并在扣接点处使用扣件固定，然后根据旋转角度进行变换得到场景中最终位置的脚手架模型。
步骤S1中，所述脚手架呈阶梯上升结构，脚手架第一层的高度为
Figure 919043DEST_PATH_IMAGE001
，脚手架第二 层以上各层的高度差值
Figure 263437DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure 230256DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 329799DEST_PATH_IMAGE004
为脚手架的整体高度，
Figure 749279DEST_PATH_IMAGE005
为脚手架的层数；
则脚手架第二层以上各层的高度
Figure 741373DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure 359436DEST_PATH_IMAGE007
所述脚手架每一层的长度差值
Figure 770826DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 802235DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 426115DEST_PATH_IMAGE010
为脚手架的整体长度；
则脚手架第
Figure 492160DEST_PATH_IMAGE011
层的长度
Figure 605609DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure 999682DEST_PATH_IMAGE013
所述脚手架每一层的宽度和脚手架整体的宽度
Figure 817465DEST_PATH_IMAGE014
相同，则脚手架第
Figure 347803DEST_PATH_IMAGE011
层的宽度
Figure 727094DEST_PATH_IMAGE015
为：
Figure 405200DEST_PATH_IMAGE016
。
步骤S2中，所述立杆轴线位置的计算方法为：
以当前立杆为原点构建直角坐标系，且该原点为当前立杆在场景中的位置点，通过上下左右的立杆间距计算每一根立杆的位置点；
若立杆的位置点落在脚手架层数位置的范围内，则立杆的高度为层数的高度；
若立杆的位置点落在脚手架两层的交界处时，则立杆的高度为高层的高度；
若脚手架层数为奇数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure DEST_PATH_IMAGE029
层的高度；
若脚手架层数为偶数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure 964358DEST_PATH_IMAGE030
层的高度；
通过立杆的位置点及立杆的高度得到立杆轴线位置。
步骤S2中，所述纵横向水平杆轴线位置的计算方法为：
所述纵横向水平杆包括纵向水平杆和横向水平杆，所述纵向水平杆的长度为脚手架整体的宽度；
第
Figure 614782DEST_PATH_IMAGE005
层横向水平杆的平面高度和最底层横向水平杆的平面高度的差值
Figure 663509DEST_PATH_IMAGE019
为：
Figure 828911DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 863863DEST_PATH_IMAGE021
为横向水平杆平面之间的距离；
若
Figure 227849DEST_PATH_IMAGE019
落在脚手架层高度区间内，则横向水平杆的长度为落在层的长度；
若
Figure 322844DEST_PATH_IMAGE019
落在脚手架两个层高度边线上，则横向水平杆的长度为高层的长度；
通过纵横向水平杆的长度得到纵横向水平杆轴线位置。
步骤S2中，所述脚手架整体的四周面都连接有剪刀撑，剪刀撑轴线位置的计算方法为：
A、对于脚手架整体的左侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体第一层的高度相同，则通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出左侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到左侧面剪刀撑轴线位置；
B、对于脚手架整体的右侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体的高度相同，则通过脚手架整体的长度、宽度、高度算出右侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到右侧面剪刀撑轴线位置；
C、对于脚手架整体的前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑；
C1、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角小于等于60度时；
前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的数量为一个，通过脚手架整体及其第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
C2、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角大于60度时；
脚手架整体第一层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
脚手架整体其余各层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体其余各层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置。
步骤S3中，所述钢管的轮廓点的计算方法为：将钢管沿其轴线分成N个轮廓圆，每个轮廓圆包括M个点，相邻两个点采用直线连接来确定每一个轮廓圆的点位。
步骤S4中，将每一个轮廓圆的点位进行索引顺序排列，在当前轮廓圆的点位上选择两个顺序索引点位，在相邻的轮廓圆的点位上选择一个索引点位，三个索引点位构成一个三角面。
步骤S4中，以选定的脚手架整体位置为原点，构建
Figure 801973DEST_PATH_IMAGE022
直角坐标系，绕着
Figure 171775DEST_PATH_IMAGE023
轴进行 旋转，旋转的变换关系为：
Figure 796791DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 187321DEST_PATH_IMAGE025
为旋转后的坐标；
Figure 999419DEST_PATH_IMAGE026
为旋转前的坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为旋转矩阵，
Figure 31966DEST_PATH_IMAGE028
为旋转角度。
本发明的原理说明如下：
本发明可以实现在数字化工程场景中参数化脚手架建模，生成的模型可以在设计工程中显示，能在数字化实际场景中全方位查看脚手架模型。根据不同实际场景的位置设置不同的模型参数，建立模型之后，当前的模型不符合场景要求时，可以通过改变脚手架的参数数据，在工程场景中快速构建新的脚手架模型，直到构建的脚手架模型符合实际场景条件。构建的脚手架为后续设计的防护网提供连接点，为后续判断设计的防护是否满足条件提供可视化依据，此外可以为判断场景中的脚手架和其他地物是否处于安全距离提供可视化依据，实现实际场景和脚手架一体化。
本发明根据输电架线工程设计阶段的参数条件选择对应的脚手架类型后，通常情况下使用的是满堂脚手架，本发明主要基于满堂脚手架进行参数化快速建模，通过对参数的计算实现生成满堂脚手架模型，运用在输电架线线路数字化的工程中，能在数字化实际场景中全方位查看脚手架模型，可以实现实际场景和脚手架一体化，更快地推进实施环节；本发明中设置脚手架相应的参数尺寸之后生成的三维模型，当场景相似时可以重复使用，不需要重复设计，因此可以用于输电线路设计、施工和运维阶段的脚手架三维建模工作。
在三维架空送电线路平台建立脚手架模型，可以实时在设计的工程中放置脚手架模型，根据实际的场景构建脚手架模型。如果当前模型受到地物等影响，可以实时调整脚手架模型的参数重新构建模型，有利于判断当前参数化脚手架模型是否符合工程场景。此外设计的脚手架为工程中跨越地物设置的防护网提供连接支持，可以在设计阶段实时判断设置的跨越是否合理。其他的建模平台脱离了数字化工程场景，建模的之后缺少在工程场景中可视化的验证，构建模型之后对于变化的场景无法快速重新构建新的模型。本发明中，发生变化的场景在数字化场景中有体现时，三维架空送电线路平台可以实时改变建立的脚手架模型参数以达到符合变化的场景，具有快速建模的优点，同时具有在场景中实时显示并加以验证设置的脚手架是否合理的优势。
脚手架模型可分为多层模型，最多可分为五层，呈现阶梯状上升形状；为了保证稳定性，最底层的高度应当比其他层高出部分高度，根据整体的长度、宽度和高度，可以计算出每一层相对于低下一层的长宽高，保证稳固性的同时减少搭建与拆卸的工作量。
本发明引入了旋转角度，生成脚手架模型在场景中可以实时改变模型的方向，有利于构建的模型实时验证是否满足场景实际条件，最终确定构建模型在场景中的方向和位置。
实施例：
参见图1，一种脚手架参数化模型的建模方法，该方法包括以下步骤：
S1、设计脚手架的尺寸、层数、钢管的半径以及场景中的旋转角度，所述脚手架包括立杆、纵横向水平杆和剪刀撑；
参见图2，所述脚手架呈阶梯上升结构，脚手架第一层的高度为
Figure 511489DEST_PATH_IMAGE001
，脚手架第二层 以上各层的高度差值
Figure 807341DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure 372315DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 913280DEST_PATH_IMAGE004
为脚手架的整体高度，
Figure 309626DEST_PATH_IMAGE005
为脚手架的层数；
则脚手架第二层以上各层的高度
Figure 917325DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure 94228DEST_PATH_IMAGE007
所述脚手架每一层的长度差值
Figure 812786DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 125955DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 904555DEST_PATH_IMAGE010
为脚手架的整体长度；
则脚手架第
Figure 568755DEST_PATH_IMAGE011
层的长度
Figure 887741DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure 196362DEST_PATH_IMAGE013
所述脚手架每一层的宽度和脚手架整体的宽度
Figure 774892DEST_PATH_IMAGE014
相同，则脚手架第
Figure 536175DEST_PATH_IMAGE011
层的宽度
Figure 721169DEST_PATH_IMAGE015
为：
Figure 884297DEST_PATH_IMAGE032
；
S2、计算立杆、纵横向水平杆和剪刀撑的轴线位置；
所述立杆轴线位置的计算方法为：
以当前立杆为原点构建直角坐标系，且该原点为当前立杆在场景中的位置点，通过上下左右的立杆间距计算每一根立杆的位置点；
若立杆的位置点落在脚手架层数位置的范围内，则立杆的高度为层数的高度；
若立杆的位置点落在脚手架两层的交界处时，则立杆的高度为高层的高度；
若脚手架层数为奇数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure 129333DEST_PATH_IMAGE017
层的高度；
若脚手架层数为偶数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure 440229DEST_PATH_IMAGE018
层的高度；
通过立杆的位置点及立杆的高度得到立杆轴线位置；
所述纵横向水平杆轴线位置的计算方法为：
所述纵横向水平杆包括纵向水平杆和横向水平杆，所述纵向水平杆的长度为脚手架整体的宽度；
第
Figure 304280DEST_PATH_IMAGE005
层横向水平杆的平面高度和最底层横向水平杆的平面高度的差值
Figure 446548DEST_PATH_IMAGE019
为：
Figure 737852DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 99825DEST_PATH_IMAGE021
为横向水平杆平面之间的距离；
若
Figure 298726DEST_PATH_IMAGE019
落在脚手架层高度区间内，则横向水平杆的长度为落在层的长度；
若
Figure 436446DEST_PATH_IMAGE019
落在脚手架两个层高度边线上，则横向水平杆的长度为高层的长度；
通过纵横向水平杆的长度得到纵横向水平杆轴线位置；
所述脚手架整体的四周面都连接有剪刀撑，剪刀撑轴线位置的计算方法为：
A、对于脚手架整体的左侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体第一层的高度相同，则通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出左侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到左侧面剪刀撑轴线位置；
B、对于脚手架整体的右侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体的高度相同，则通过脚手架整体的长度、宽度、高度算出右侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到右侧面剪刀撑轴线位置；
C、对于脚手架整体的前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑；
C1、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角小于等于60度时；
前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的数量为一个，通过脚手架整体及其第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
C2、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角大于60度时；
脚手架整体第一层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
脚手架整体其余各层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体其余各层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
S3、根据立杆、纵横向水平杆、剪刀撑的轴线位置以及钢管的半径计算钢管的轮廓点；
所述钢管的轮廓点的计算方法为：将钢管沿其轴线分成N个轮廓圆，每个轮廓圆包括M个点，相邻两个点采用直线连接来确定每一个轮廓圆的点位；
采用微分的思想：轮廓一圈的公式为
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，其中，圆心
Figure 492127DEST_PATH_IMAGE034
在轴线上，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为钢管半径，在点M相对圆心位置为
Figure 839931DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为在点M对应的
Figure 904839DEST_PATH_IMAGE038
的纵坐标上的增量，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为曲线在点M切线对应的
Figure 723497DEST_PATH_IMAGE040
的纵坐标的增量，当
Figure DEST_PATH_IMAGE041
很小时，
Figure 622183DEST_PATH_IMAGE042
比
Figure DEST_PATH_IMAGE043
要小得多，因此，钢管轮廓圆圈可以使用M多条线段近似代替；
S4、通过三维程序工具将钢管的轮廓点生成三角面，由此类推，绘制出立杆钢管、纵横向水平杆钢管和剪刀撑钢管，并在扣接点处使用扣件固定，然后根据旋转角度进行变换得到场景中最终位置的脚手架模型，即在实际场景中的脚手架的方向和位置；
将每一个轮廓圆的点位进行索引顺序排列，在当前轮廓圆的点位上选择两个顺序索引点位，在相邻的轮廓圆的点位上选择一个索引点位，三个索引点位构成一个三角面；
以选定的脚手架整体位置为原点，构建
Figure 926126DEST_PATH_IMAGE022
直角坐标系，绕着
Figure 794724DEST_PATH_IMAGE023
轴进行旋转，旋转 的变换关系为：
Figure 641458DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 507783DEST_PATH_IMAGE025
为旋转后的坐标；
Figure 564600DEST_PATH_IMAGE026
为旋转前的坐标；
Figure 112256DEST_PATH_IMAGE027
为旋转矩阵，
Figure 705174DEST_PATH_IMAGE028
为旋转角度。

Claims (8)

1.一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、设计脚手架的尺寸、层数、钢管的半径以及场景中的旋转角度，所述脚手架包括立杆、纵横向水平杆和剪刀撑；
S2、计算立杆、纵横向水平杆和剪刀撑的轴线位置；
S3、根据立杆、纵横向水平杆、剪刀撑的轴线位置以及钢管的半径计算钢管的轮廓点；
S4、通过三维程序工具将钢管的轮廓点生成三角面，由此类推，绘制出立杆钢管、纵横向水平杆钢管和剪刀撑钢管，并在扣接点处使用扣件固定，然后根据旋转角度进行变换得到场景中最终位置的脚手架模型。
2.根据权利要求1所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S1中，所述脚手架呈阶梯上升结构，脚手架第一层的高度为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，脚手架第二层以 上各层的高度差值
Figure 842175DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 680687DEST_PATH_IMAGE004
为脚手架的整体高度，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为脚手架的层数；
则脚手架第二层以上各层的高度
Figure 132528DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
所述脚手架每一层的长度差值
Figure 213223DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 824333DEST_PATH_IMAGE010
为脚手架的整体长度；
则脚手架第
Figure DEST_PATH_IMAGE011
层的长度
Figure 318899DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
所述脚手架每一层的宽度和脚手架整体的宽度
Figure 772883DEST_PATH_IMAGE014
相同，则脚手架第
Figure DEST_PATH_IMAGE015
层的宽度
Figure 643887DEST_PATH_IMAGE016
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。
3.根据权利要求2所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S2中，所述立杆轴线位置的计算方法为：
以当前立杆为原点构建直角坐标系，且该原点为当前立杆在场景中的位置点，通过上下左右的立杆间距计算每一根立杆的位置点；
若立杆的位置点落在脚手架层数位置的范围内，则立杆的高度为层数的高度；
若立杆的位置点落在脚手架两层的交界处时，则立杆的高度为高层的高度；
若脚手架层数为奇数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure 735602DEST_PATH_IMAGE018
层的高度；
若脚手架层数为偶数时，则立杆的高度为脚手架第
Figure DEST_PATH_IMAGE019
层的高度；
通过立杆的位置点及立杆的高度得到立杆轴线位置。
4.根据权利要求2所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S2中，所述纵横向水平杆轴线位置的计算方法为：
所述纵横向水平杆包括纵向水平杆和横向水平杆，所述纵向水平杆的长度为脚手架整体的宽度；
第
Figure 525704DEST_PATH_IMAGE005
层横向水平杆的平面高度和最底层横向水平杆的平面高度的差值
Figure 686558DEST_PATH_IMAGE020
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 344941DEST_PATH_IMAGE022
为横向水平杆平面之间的距离；
若
Figure 399485DEST_PATH_IMAGE020
落在脚手架层高度区间内，则横向水平杆的长度为落在层的长度；
若
Figure 94908DEST_PATH_IMAGE020
落在脚手架两个层高度边线上，则横向水平杆的长度为高层的长度；
通过纵横向水平杆的长度得到纵横向水平杆轴线位置。
5.根据权利要求2所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S2中，所述脚手架整体的四周面都连接有剪刀撑，剪刀撑轴线位置的计算方法为：
A、对于脚手架整体的左侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体第一层的高度相同，则通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出左侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到左侧面剪刀撑轴线位置；
B、对于脚手架整体的右侧面剪刀撑，其顶部两个端点的高度与脚手架整体的高度相同，则通过脚手架整体的长度、宽度、高度算出右侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到右侧面剪刀撑轴线位置；
C、对于脚手架整体的前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑；
C1、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角小于等于60度时；
前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的数量为一个，通过脚手架整体及其第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
C2、当前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑与水平面的夹角大于60度时；
脚手架整体第一层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体第一层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置；
脚手架整体其余各层使用一个前侧面剪刀撑、一个后侧面剪刀撑，通过脚手架整体其余各层的长度、宽度、高度算出前侧面剪刀撑、后侧面剪刀撑的四个端点的位置，从而得到前侧面剪刀撑轴线位置、后侧面剪刀撑轴线位置。
6.根据权利要求2所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S3中，所述钢管的轮廓点的计算方法为：将钢管沿其轴线分成N个轮廓圆，每个轮廓圆包括M个点，相邻两个点采用直线连接来确定每一个轮廓圆的点位。
7.根据权利要求6所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S4中，将每一个轮廓圆的点位进行索引顺序排列，在当前轮廓圆的点位上选择两个顺序索引点位，在相邻的轮廓圆的点位上选择一个索引点位，三个索引点位构成一个三角面。
8.根据权利要求7所述的一种脚手架参数化模型的建模方法，其特征在于：
步骤S4中，以选定的脚手架整体位置为原点，构建
Figure DEST_PATH_IMAGE023
直角坐标系，绕着
Figure 274217DEST_PATH_IMAGE024
轴进行旋转， 旋转的变换关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 963387DEST_PATH_IMAGE026
为旋转后的坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为旋转前的坐标；
Figure 278962DEST_PATH_IMAGE028
为旋转矩阵，
Figure 145287DEST_PATH_IMAGE029
为旋转角度。
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