CN115441178B - 一种球形天线罩单元板块的几何划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种球形天线罩单元板块的几何划分方法，属于天线罩技术领域。解决了天线罩的单元板块划分和调整的问题，跟以往利用空间解析几何知识划分天线罩单元板块相比，本发明的划分过程利用的是平面几何知识，不用进行大量的空间几何方程式计算，可快速划分、调整单元板块尺寸。本发明基于正多面体对球壳进行划分，在多面体的每个单元面上，根据设计要求进行天线罩单元板块尺寸和数量的划分，将天线罩单元板块的划分工作转变成平面上操作。此方法操作简便、调整快速。每个多面体各单元面上的划分方法一致，这样划分出单元板块的种类最少，可有效降低加工成本和提高制作效率。

Description

一种球形天线罩单元板块的几何划分方法

技术领域

本发明涉及一种球形天线罩单元板块的几何划分方法，属于天线罩技术领域。

背景技术

天线罩是一种截球形壳体结构，目前最大直径可达40米，为了方便加工和运输，需将天线罩划分成不规则形状的单元板块，划分的基准是正十二面体、足球体或正二十面体。现有划分方法是利用空间解析几何知识计算天线罩球体内接多面体的顶点坐标，以顶点坐标为基准对球体进行空间划分。单元板块的划分涉及后期天线罩的加工、运输和安装，当个别单元板块的划分不符合要求时，需对单元板块进行调整，重新计算各划分点坐标，计算过程工作量较大，且要求技术人员具备一定的空间几何知识。

发明内容

本发明主要是为了解决天线罩的单元板块划分和调整的问题，跟以往利用空间解析几何知识划分天线罩单元板块相比，本发明的划分过程利用的是平面几何知识，不用进行大量的空间几何方程式计算，可快速划分、调整单元板块尺寸。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种球形天线罩单元板块的几何划分方法，具体包括以下步骤：

(1)基于正多面体对球壳进行划分，在多面体的每个单元面上，根据设计要求进行天线罩单元板块尺寸和数量的划分，将天线罩单元板块的划分工作转变成平面上操作，

(2)单元面的划分方法是以单元面中心点为基准，将中心点与单元面各边端点或中点连接，然后将单元面分割成形状一致的图形，根据想要划分的形状数量，将单元面各边和中心点与各边端点或中点的连线进行等分划分，从中心点向外依次连接等分点得到单元面的多边形划分，单元面内各图形上的等分点连接方式一致。各等分点可根据需要向任意方向进行移动，得到自己想要的图形，此方法操作简便、调整快速。每个多面体各单元面上的划分方法一致，这样划分出单元板块的种类最少，可有效降低加工成本和提高制作效率。

单元面内图形应遵循两个原则：图形以单元面中心点为基点旋转单元面边长与中心所对应的角度，单元面上图形与原图形重合。

更进一步地，当正多面体为正十二面体时，利用软件绘制正十二面体和球壳体，坐标原点与正十二面体中心和球壳球心重合，以球心和正十二面体每边端点所构成的平面为基准，将球壳划分为对应的十二个单元。

更进一步地，每个单元面内以单元面中心为基点绘制一定数量的图形，球壳总面积除以适合单元板块加工和运输的平均面积得理论的总单元板块数量，再除以12是每个单元面内应划分的图形数量，根据图形特点调整数量。

更进一步地，选取正十二面体中的任意一个面作为基准面进行图形划分，以单元面中心为顶点将单元面划分成等面积三角形，在每个三角形面内连接三等分点，将单元面划分成多个形状，去除多余线形得到单元面的最终划分。

更进一步地，将上述单元面划分方法复制到每个单元面上，以球心和单元面上各图形线的端点所构成的平面对球壳单元面进行分割，可以得到球壳单元面的划分，每个单元面重复以上操作即可得到完整的球壳划分。

更进一步地，也可以使用阵列和镜像命令将单元面划分快速分布到整个球壳上。

更进一步地，单元板块尺寸的调整同样在单元面内进行，单元面边界上的点可以沿边界横向移动，单元面内图形交点可沿任意方向移动任意距离，为了保证单元板块种类最少，旋转边长与圆心所对应角度重合的端点的移动轨迹应一致。

更进一步地，按以上要求随机选取尺寸调整图形，将中心图形旋转5°，将外侧图形端点移动到半径51mm的圆上任意位置，按尺寸要求将图形复制到正十二面体的单元面内，重复使用球心和图形端点所构型平面切割单元面，得到心动球壳单元面划分，使用阵列、镜像和对齐命令将单元面划分分布到整个球壳，即得到整个球壳的单元板块划分，将单元面边界上相邻的小块单元板块使用合并命令合成一块，减少单元板块总数量。

本发明的有益效果是：天线罩单元板块的划分方法避免了大量的计算过工作，单元板块尺寸的调整相对简便，对技术人员的专业知识要求低。

附图说明

图1是本发明正十二面体结构示意图。

图2是本发明球壳、正十二面体位置关系示意图。

图3是本发明单元面初步划分示意图。

图4是本发明单元面三等分点连接示意图。

图5是本发明单元面最终划分示意图。

图6是本发明球壳单元面最终划分示意图。

图7是本发明球壳最终划分示意图。

图8是本发明单元面图形调整方式示意图。

图9是本发明单元面调整后图形示意图。

图10是本发明球壳单元面调整后划分示意图。

图11是本发明调整后球壳最分示意图。

图12是本发明合并后球壳最终划分示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一、具体实施方式一，参见图1-12说明本实施方式，一种球形天线罩单元板块的几何划分方法，具体包括以下步骤：

(1)基于正多面体对球壳进行划分，在多面体的每个单元面上，根据设计要求进行天线罩单元板块尺寸和数量的划分，将天线罩单元板块的划分工作转变成平面上操作，

(2)单元面的划分方法是以单元面中心点为基准，将中心点与单元面各边端点或中点连接，然后将单元面分割成形状一致的图形，根据想要划分的形状数量，将单元面各边和中心点与各边端点或中点的连线进行等分划分，从中心点向外依次连接等分点得到单元面的多边形划分，单元面内各图形上的等分点连接方式一致。

下面以常用的正十二面体(见图1)对本发明方法进行阐述：

首先在CAD软件内建立正十二面体和球壳模型，令面体中心、球心和坐标原点重合。以球心和正十二面体每边端点所构成的平面为基准，将球壳划分为对应的12个单元(见图2)。

正十二面体的每个平面为划分单元面，每个单元面内以单元面中心为基点绘制一定数量的图形，球壳总面积除以适合单元板块加工和运输的平均面积得理论的总单元板块数量，再除以12是每个单元面内应划分的图形数量，根据图形特点调整数量，五边形内图形数量为5n+1，六边形内图形数量为6n+1，以此类推。

选取正十二面体中的任意一个面作为基准面进行图形划分。单元面上图形的划分需要遵守图形旋转边长与圆心所对应角度，图形与原图形重合的原则。以单元面中心为顶点将单元面划分成等面积三角形，将三角形各边均进行三等分(见图3)，根据需要单元板块的数量和面积，可以将三角形依次进行二等分、四等分、五等分…。在每个三角形面内连接三等分点，将单元面划分成多个形状(见图4)，去除多余线形得到单元面的最终划分(见图5)。

将上述单元面划分方法复制到每个单元面上，以球心和单元面上各图形线的端点所构成的平面对球壳单元面进行分割，可以得到球壳单元面的划分(见图6)。每个单元面重复以上操作即可得到完整的球壳划分，同时也可以使用阵列和镜像命令将单元面划分快速分布到整个球壳上。整体划分结果见图7。

单元板块尺寸的调整同样在单元面内进行，单元面边界上的点可以沿边界横向移动，单元面内图形交点可沿任意方向移动任意距离，为了保证单元板块种类最少，旋转边长与圆心所对应角度重合的端点的移动轨迹应一致，单元面内图形调整方式见图8。

按以上要求随机选取尺寸调整图形，将中心图形旋转5°，将外侧图形端点移动到半径51mm的圆上任意位置，调整后图形见图9。按图9尺寸要求将图形复制到正十二面体的单元面内，重复使用球心和图形端点所构型平面切割单元面，得到心动球壳单元面划分，见图10。使用阵列、镜像和对齐命令将单元面划分分布到整个球壳，即得到整个球壳的单元板块划分，见图11，将单元面边界上相邻的小块单元板块使用合并命令合成一块，减少单元板块总数量，合并后球壳划分效果见图12。

以球心和图形边的两个端点为基准，使用CAD软件中的“剖切”命令对球壳进行分割，在球壳上得到单元面图形在球壳上的投影划分，使用“阵列”、“镜像”命令将球壳划分转移到各单元面对应的区域上，得到整个球壳的划分。

说明：单元面边界上面积过小板块可使用“合并”命令合并成一个单元板块，经过镜像的单元板块须再镜像一次，保证所有单元板块的形状位置一致，镜像的单元板块无法安装到同一位置。

当需要对单元板块尺寸进行调整时，调整单元面内图形即可，图形的交点可向任意方向拉伸，调整后图形仍要满足上面两个原则的要求，重复以上操作即可得到调整后球壳划分。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (2)

1.一种球形天线罩单元板块的几何划分方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)基于正多面体对球壳进行划分，在多面体的每个单元面上，根据设计要求进行天线罩单元板块尺寸和数量的划分，将天线罩单元板块的划分工作转变成平面上操作，

(2)单元面的划分方法是以单元面中心点为基准，将中心点与单元面各边端点或中点连接，然后将单元面分割成形状一致的图形，根据想要划分的形状数量，将单元面各边以及中心点与各边端点连线进行等分划分，从中心点向外依次连接等分点得到单元面的多边形划分，单元面内各图形上的等分点连接方式一致；

当正多面体为正十二面体时，利用软件绘制正十二面体和球壳体，坐标原点与正十二面体中心和球壳球心重合，以球心和正十二面体每边端点所构成的平面为基准，将球壳划分为对应的十二个单元；

每个单元面内以单元面中心为基点绘制一定数量的图形，球壳总面积除以适合单元板块加工和运输的平均面积得理论的总单元板块数量，再除以12是每个单元面内应划分的图形数量，根据图形特点调整数量；

选取正十二面体中的任意一个面作为基准面进行图形划分，以单元面中心为顶点将单元面划分成等面积三角形，在每个三角形面内连接三等分点，将单元面划分成多个形状，去除多余线形得到单元面的最终划分；

将上述单元面划分方法复制到每个单元面上，以球心和单元面上各图形线的端点所构成的平面对球壳单元面进行分割，可以得到球壳单元面的划分，每个单元面重复以上操作即可得到完整的球壳划分；

也可以使用阵列和镜像命令将单元面划分快速分布到整个球壳上；

单元板块尺寸的调整同样在单元面内进行，单元面边界上的点可以沿边界横向移动，单元面内图形交点可沿任意方向移动任意距离，为了保证单元板块种类最少，旋转边长与圆心所对应角度重合的端点的移动轨迹应一致,按尺寸要求将图形复制到正十二面体的单元面内，重复使用球心和图形端点所构型平面切割单元面，得到心动球壳单元面划分，使用阵列、镜像和对齐命令将单元面划分分布到整个球壳，即得到整个球壳的单元板块划分，将单元面边界上相邻的小块单元板块使用合并命令合成一块，减少单元板块总数量。

2.根据权利要求1所述的球形天线罩单元板块的几何划分方法，其特征在于：随机选取尺寸调整图形，将中心图形旋转5°，将外侧图形端点移动到半径51mm的圆上任意位置。