TWM645305U

TWM645305U - 三維元件生成系統

Info

Publication number: TWM645305U
Application number: TW112203666U
Authority: TW
Inventors: 蔡雪華; 楊宗融; 吳建誠; 許貴棠; 黃模立
Original assignee: 中興工程顧問股份有限公司
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2023-04-19
Publication date: 2023-08-21

Abstract

本創作係關於一種三維元件生成系統，包含：一獲取模組，接收複數個載入元件；一處理模組，根據一二維特徵圖確認與一預設位置對應的一二維資訊，以及根據一地形資訊確認與該預設位置對應的一高程資訊；以及一三維生成模組，其與該獲取模組以及該處理模組連接，接收該二維資訊以及該高程資訊，且根據該二維資訊確認該複數個載入元件中與該預設位置對應的一預設載入元件，該三維生成模組依據該二維資訊以及該高程資訊以將該預設載入元件放置於一三維圖中，以生成一三維元件。藉此利用二維特徵圖生成三維元件，並快速生成三維圖，以便於找尋地下管線系統之間的碰撞點。

Description

三維元件生成系統

本創作涉及一種三維元件生成的技術領域，尤指涉及一種根據二維資訊以及高程資訊生成對應之三維元件的三維元件生成系統。

現今在執行土木工程地下管線設計時，通常會將設計成果繪製成二維特徵圖(例如二維電腦輔助設計(CAD)圖)，以藉由二維特徵圖上的線條或是圖例，以及文字和圖層的說明，並配合現地測量的資料，以便於施工者執行實際施工作業。

然而，因地下管線的系統過於多樣複雜，且有些不同系統的管線，常會存在著碰撞衝突的問題，故單純根據二維特徵圖的資訊，並不足以讓工程師便利及快速地找出管線系統中的碰撞點，亦無法進一步地去做碰撞點的修正。

因此，如何根據二維特徵圖生成對應的三維圖，以藉由三維視覺化的效果，便於工程師快速地找尋到多個地下管線系統之間的碰撞點，即是現今技術上需要的三維化技術，進而改善先前技術所存在的問題。

本創作之目的在於提供一種三維元件生成系統，包含：一獲取模組，接收複數個載入元件；一處理模組，根據一二維特徵圖確認與一預設位置對應的一二維資訊，以及根據一地形資訊確認與該預設位置對應的一高程資訊；以及一三維生成模組，其與該獲取模組以及該處理模組連接，該三維生成模組接收該二維資訊以及該高程資訊，且根據該二維資訊確認該複數個載入元件中與該預設位置對應的一預設載入元件，該三維生成模組依據該二維資訊以及該高程資訊以將該預設載入元件放置於一三維圖中，以生成一三維元件。

較佳地，該二維資訊包含一幾何資訊以及一屬性資訊，該處理模組根據該二維特徵圖確認與該預設位置對應的該二維資訊時，該處理模組係由幾何分析計算該預設位置於該二維特徵圖中的一中心點與一平面向量，以確認該幾何資訊，且該處理模組根據該預設位置於該二維特徵圖中記錄的文字確認該屬性資訊。

較佳地，該三維生成模組根據該二維資訊中的該屬性資訊確認該預設位置對應的該預設載入元件，且依據該中心點、該平面向量以及該高程資訊確認該預設載入元件放置於該三維圖中的放置位置，以將該預設載入元件放置於該三維圖中。

較佳地，該處理模組依據從該中心點向外延伸形成的一幾何形狀計算該幾何形狀的一第一軸向量以及一第二軸向量，以確認該平面向量。

較佳地，該二維資訊包含一幾何資訊以及一屬性資訊，該處理模組根據該二維特徵圖確認與該預設位置對應的該二維資訊時，該處理模組計算該預設位置於該二維特徵圖中的一二維線型，以確認該幾何資訊，且該處理模組根據該預設位置於該二維特徵圖中記錄的文字確認該屬性資訊。

較佳地，該處理模組根據一設計參數切割該二維線型，以生成複數個二維線段，且依據該高程資訊計算各該二維線段的一第一高程值以及一第二高程值，該三維生成模組根據該複數個二維線段以及對應的複數個該第一高程值與複數個該第二高程值生成複數個三維線段。

較佳地，該三維生成模組根據該二維資訊中的該屬性資訊確認該預設位置對應的該預設載入元件，以依據該複數個三維線段確認複數個該預設載入元件放置於該三維圖中的放置位置，以將複數個該預設載入元件放置於該三維圖中，生成複數個該三維元件。

較佳地，該三維生成模組將複數個該預設載入元件放置於該三維圖中，生成複數個該三維元件時，該三維生成模組判斷各該預設載入元件之間的連接處是否符合一連接規則或是一三通規則，當各該預設載入元件之間的連接處符合該連接規則時，該三維生成模組確認該複數個載入元件中的一連接元件，且將該連接元件放置在各該預設載入元件之間的連接處，當各該預設載入元件之間的連接處符合該三通規則時，該三維生成模組確認該複數個載入元件中的一三通元件，且將該三通元件放置在各該預設載入元件之間的連接處，其中，該連接規則表示二個預設載入元件之間相連接，該三通規則表示三個或是三個以上的預設載入元件之間相連接。

較佳地，該高程資訊包含一第一高程資訊以及一第二高程資訊，該處理模組根據選擇的該第一高程資訊或是該第二高程資訊確認該高程資訊，該三維生成模組根據該二維資訊中的該屬性資訊確認該預設位置對應的該預設載入元件，且根據該二維線型以及確認的該高程資訊確認該預設載入元件放置於該三維圖中的放置位置，以將該預設載入元件放置於該三維圖中。

為使本創作之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文茲配合各圖式所列舉之具體實施例詳加說明。

本創作之優點、特徵以及達到之技術效果將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本創作可以不同形式來實現，故不應被理解為其本創作僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本創作的範疇，且本創作將僅為所附加的申請專利範圍所為定義。

另外，術語「包含」及/或「包含」指所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

為方便瞭解本創作之內容以及所能達成之功效，茲配合圖式列舉之各項具體實施例詳細說明如下：

請參閱圖1及圖2，其係為本創作之三維元件生成系統的配置示意圖以及三維元件生成系統的三維元件生成流程圖。如圖所示，由於執行土木工程地下管線設計計畫時，通常是利用二維平面圖來進行設計，但因地下管線系統錯綜複雜，若僅是根據二維平面圖紀錄的資訊進行施工，並不足以讓工程師方便且快速地找出地下管線系統的碰撞點，且進一步對其碰撞點進行修正。此外，若要透過人工方式將已完成設計的二維平面圖轉換成三維圖時，其過程則過於繁瑣且冗長。

有鑑於此，為了達成利用二維特徵圖生成三維元件，並快速生成三維圖，以便於找尋地下管線系統之間的碰撞點，在此實施例中，本創作之三維元件生成系統係包含一獲取模組10、一處理模組20以及一三維生成模組30，該獲取模組10可為用於接收資訊的接收器或讀取器，可選地，該獲取模組10可用於接收地下管線系統相關的複數個載入元件11(例如建築資訊模型(Building Information Modeling system，BIM)元件)。

該處理模組20可為一中央處理器或是其他可進行資料處理的模組，該處理模組20係用於根據一二維特徵圖(例如二維平面圖)確認與一預設位置對應的一二維資訊21，以及根據一地形資訊確認與該預設位置對應的一高程資訊22(例如利用該地形資訊的大地座標確認與該預設位置對應的位置後，在確認與該預設位置對應的該高程資訊)。在此所指的該預設位置可為預設元件所設置的位置，舉例來說，在該二維特徵圖中會記錄每個元件(例如資源區元件(例如消防栓元件或是制水閥元件)、電力電信管線或是自來水管線等)的設置位置，而當使用者欲生成資源區元件的三維元件時，則可指定資源區元件在該二維特徵圖中紀錄的設置位置作為該預設位置，如此，當該處理模組在確認該二維資訊21和該高程資訊22時，則可確認資源區元件設置位置的該二維資訊21和該高程資訊22。

該三維生成模組30可為根據饋入的資訊進行三維元件生成的模組，該三維生成模組30係與該獲取模組10以及該處理模組20連接，以接收該複數個載入元件11中的一預設載入元件31、該二維資訊21以及該高程資訊22，該預設載入元件31是根據該二維資訊21中紀錄的資訊確認該複數個載入元件11中的特定元件，如此，該三維生成模組30即可根據該二維資訊21確認該預設位置的平面資訊以及對應的該預設載入元件31，且根據該高程資訊22確認該預設位置的高程值後，將該預設載入元件31放置於一三維圖(即包含長、寬、高三個維度的相關圖式，在此不限制該三維圖的具體類別)中，以生成一三維元件。其中，在此所表示的該預設載入元件31可為被選定的載入元件，而該三維元件可為該預設載入元件31已被放置於該三維圖中的型態。

藉此，工程師即可利用二維特徵圖生成三維元件，並快速生成三維圖，以便於找出地下管線系統的碰撞點，且進一步對其碰撞點進行修正。

而在該獲取模組10接收該複數個載入元件前，可利用一驗證模組對使用者進行一驗證程序，當使用者符合一內網驗證時，該獲取模組10即接收該複數個載入元件11，而當使用者不符合該內網驗證時，則判斷使用者是否符合一外網驗證，若符合時亦可使該獲取模組10接收該複數個載入元件11，但當使用者不符合該外網驗證時，則執行一申請程序，以讓申請者進行外網帳號的申請，進而符合該外網驗證。

請再參閱圖3至圖6，其係為本創作之一實施例中的三維生成模組判斷預設載入元件放置位置的流程圖、二維特徵圖中的中心點與平面向量的平面示意圖、二維特徵圖中的預設位置以及屬性資訊的示意圖以及高程資訊的高程示意圖。如圖所示，該二維資訊21可包含一幾何資訊211以及一屬性資訊212，當所述三維元件生成系統生成設備類的該三維元件時，該處理模組20可由幾何分析的方式計算該預設位置23在該二維特徵圖中的一中心點2111與一平面向量2112，以確認該幾何資訊211，舉例來說，該處理模組20可依據從該中心點2111向外延伸形成的一幾何形狀(例如矩形)計算該幾何形狀的一第一軸向量2113(例如X軸向量)以及一第二軸向量2114(例如Y軸向量)，如此即可確認該預設位置23上所需設置之元件的該平面向量2112，如圖4所示。其中，該第一軸向量2113以及該第二軸向量2114可為相互垂直的二向量或是根據該幾何形狀計算出的長軸和短軸作為該第一軸向量2113以及該第二軸向量2114。

其後，該處理模組20則可根據一地形資訊24確認與該預設位置23對應的該高程資訊22，而該高程資訊22是可為表示該預設位置23的高程值(例如Z軸向量)，如圖6所示。

在確認該預設載入元件31時，該處理模組20係根據該預設位置23於該二維特徵圖中記錄的文字確認該屬性資訊212，使得該三維生成模組30可利用該屬性資訊212確認該預設位置23對應的該預設載入元件31。其中該屬性資訊212可包含型號、尺寸或是元件類型(例如消防栓元件或是制水閥元件)等，其可根據所需的元件種類進行不同資訊的紀錄，如圖5所示。然而，若該三維生成模組30無法直接從該二維特徵圖(例如二維CAD圖)讀取該屬性資訊212紀錄的文字時，則可透過文件類型轉換的方式將二維CAD圖中的文字轉換成圖檔交換格式(Drawing Interchange Format，DXF)檔，使得該三維生成模組30可透過DXF檔讀取該屬性資訊212紀錄的文字。

如此，該三維生成模組30即可依據該中心點2111、該平面向量2112以及該高程資訊22確認該預設載入元件31放置於該三維圖中的放置位置，以將該預設載入元件31放置於該三維圖中，進而生成該三維元件。

再者，當設備類的該三維元件被生成後，該三維生成模組30還可進行一共管生成程序，以根據該預設載入元件31的元件類型(例如可根據該屬性資訊212確認元件類型)進行對應的共管生成。

請再參閱圖7至圖9，其係為另一實施例中的三維生成模組判斷預設載入元件放置位置的流程圖、二維線型的示意圖以及連接元件和三通元件的示意圖。如圖所示，當所述三維元件生成系統生成管類的該三維元件26時，該處理模組20可在確認與該預設位置23對應的該二維資訊21時，計算該預設位置23於該二維特徵圖中的一二維線型25(例如包含直線、曲線或聚合線)，以確認該幾何資訊211，由於管類相關元件的布置主要是由線型方式進行布置，故在此確認的該二維線型25可確認該三維元件26的平面布置位置，其後，該處理模組20可根據該預設位置23於該二維特徵圖中記錄的文字確認該屬性資訊212。

由於自來水管線通常是需要利用複數個自來水管體連接形成自來水地下管線系統，故該處理模組20可根據一設計參數(例如包含切斷距離、管線直徑以及覆土深度)切割該二維線型25，以生成複數個二維線段251(以符合各個自來水管體的設置位置)，如圖8所示。且該處理模組20依據該高程資訊22計算各該二維線段251的一第一高程值以及一第二高程值(即計算該二維線段前端和末端的高程值)，如此，該三維生成模組30即可根據該複數個二維線段251以及對應的複數個該第一高程值與複數個該第二高程值生成複數個三維線段。其後，該三維生成模組即可根據該二維資訊21中的該屬性資訊212確認該預設位置23對應的該預設載入元件31(例如確認放置什麼樣尺寸的自來水管體)，以依據該複數個三維線段確認複數個該預設載入元件31放置於該三維圖中的放置位置後，將複數個該預設載入元件31放置於該三維圖中，進而生成複數個該三維元件26。

然而，因該二維線型25可能包含有直線、曲線、聚合線以及其他線型，若在該三維生成模組30切割該二維線型25時統一切割所有線型，則會大量增加該三維生成模組30的運行時間，此外，在調整管線覆土深度的一調整二維特徵圖可能不同於該三維生成模組30建立自來水管體之該三維元件26的該二維特徵圖。

因此，當該三維生成模組30生成複數個該三維元件26時，該處理模組20即可再根據該調整二維特徵圖計算該預設位置23於該調整二維特徵圖中的一調整二維線型確認該幾何資訊211，且根據該預設位置23於該調整二維特徵圖中記錄的文字確認該屬性資訊212。再由該三維生成模組30可根據該設計參數(例如包含切斷距離、管線直徑以及調整覆土深度)切割該調整二維線型，以生成複數個調整二維線段(在此可選擇與如上切割該二維線型時不同的線型進行切割，例如在切割該二維線型時先針對曲線線型進行切割，而切割該調整二維線型時則針對其他線型(例如直線和聚合線)進行切割)，再依據該高程資訊22計算各該調整二維線段的一第一高程值以及一第二高程值，而該三維生成模組30根據該複數個調整二維線段以及對應的複數個該第一高程值與複數個該第二高程值生成複數個調整三維線段。其後，該三維生成模組30即可根據該複數個調整三維線段調整複數個該三維元件26。

當管類的複數個該預設載入元件31放置於該三維圖中，以生成複數個該三維元件26時，該三維生成模組30可判斷各該預設載入元件31之間的連接處是否符合一連接規則或是一三通規則，當各該預設載入元件31之間的連接處符合該連接規則時，該三維生成模組30確認該複數個載入元件11中的一連接元件32(用於連接二個管體的相關元件)，且將該連接元件32放置在各該預設載入元件31之間的連接處，當各該預設載入元件31之間的連接處符合該三通規則時，該三維生成模組30確認該複數個載入元件11中的一三通元件33(用於連接三個或是三個以上管體的相關元件)，且將該三通元件33放置在各該預設載入元件31之間的連接處，其中，該連接規則表示二個該預設載入元件31之間相連接，該三通規則表示三個或是三個以上的該預設載入元件31之間相連接，如圖9所示。

請再參閱圖10及圖11，其係為再一實施例中的三維生成模組判斷預設載入元件放置位置的流程圖以及第一高程資訊和第二高程資訊的疊層示意圖。如圖所示，由於電信電力管線是不需經由切割手段進行三維元件的建立，但需根據需求選擇設置深度，因此，該高程資訊22是可包含一第一高程資訊221以及一第二高程資訊222(亦可包含三層以上的高程資訊)，而該處理模組20可在確認該高程資訊22的步驟時，根據選擇的該第一高程資訊221或是該第二高程資訊222確認該高程資訊22，如此，當該處理模組20確認該預設位置23於該二維特徵圖中的該二維線型25，以確認該幾何資訊211時，該處理模組20可根據選擇的該第一高程資訊221或是該第二高程資訊222確認該高程資訊22，該三維生成模組30可根據該二維資訊21中的該屬性資訊212確認該預設位置23對應的該預設載入元件31，再由該三維生成模組30根據該二維線型25以及確認的該高程資訊22(該第一高程資訊221或是該第二高程資訊222)確認該預設載入元件31放置於該三維圖中的放置位置，以將該預設載入元件31放置於該三維圖中，進而生成電信電力管線類別的該三維元件26，如圖11所示。

藉此，本創作之三維元件生成系統即可利用二維特徵圖生成三維元件，並快速生成地下管線系統的三維圖，以便於工程師找尋地下管線系統之間的碰撞點。

請參閱圖12，其係為本創作之三維元件生成方法的步驟流程圖。如圖所示，本創作可依據下列步驟流程，以達成如上述之三維元件生成系統的三維元件生成方法，其包括：

S101: 藉由獲取模組接收複數個載入元件；

S102:利用處理模組根據二維特徵圖確認與預設位置對應的二維資訊，以及根據地形資訊確認與預設位置對應的高程資訊；

S103:利用三維生成模組接收該二維資訊以及該高程資訊，且根據該二維資訊確認該複數個載入元件中與預設位置對應的預設載入元件；

S104:利用三維生成模組依據該二維資訊以及該高程資訊以將該預設載入元件放置於三維圖中，以生成三維元件。

本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

10:獲取模組

11:載入元件

20:處理模組

21:二維資訊

211:幾何資訊

2111:中心點

2112:平面向量

2113:第一軸向量

2114:第二軸向量

212:屬性資訊

22:高程資訊

221:第一高程資訊

222:第二高程資訊

23:預設位置

24:地形資訊

25:二維線型

251:二維線段

26:三維元件

30:三維生成模組

31:預設載入元件

32:連接元件

33:三通元件

S101-S104:步驟

圖1係為本創作之三維元件生成系統的配置示意圖；圖2係為本創作之三維元件生成系統的三維元件生成流程圖；圖3係為本創作之一實施例中的三維生成模組判斷預設載入元件放置位置的流程圖；圖4係為本創作之二維特徵圖中的中心點與平面向量的平面示意圖；圖5係為本創作之二維特徵圖中的預設位置以及屬性資訊的示意圖；圖6係為本創作之高程資訊的高程示意圖；圖7係為本創作之另一實施例中的三維生成模組判斷預設載入元件放置位置的流程圖；圖8係為本創作之二維線型的示意圖；圖9係為本創作之連接元件和三通元件的示意圖；圖10係為本創作之再一實施例中的三維生成模組判斷預設載入元件放置位置的流程圖；圖11係為本創作之一高程資訊和第二高程資訊的疊層示意圖；以及圖12係為本創作之三維元件生成方法的步驟流程圖。