一种基于轴测图的管道三维重建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于轴测图的管道三维重建方法，首先对管道轴测图进行图形预处理，并保持原有管道中各管段的连通性；然后提取经过预处理后的管道轴侧图中各管段的坐标数据。再次，根据正等轴侧图的投影规律和AutoCAD的图形数据存储格式，对提取的数据进行坐标变换，即轴侧图中的二维几何数据转换为三维几何数据，判断各个管段之间的连通性。最后根据已经判断的管段连通性以及各管段的转换后的坐标数据，实现管道三维模型构造。本发明专利技术通过采用图形分析技术进行三维重建，能够实现基于管道轴测图的管道三维模型构建。本方法实用性、可操作性强。

A method of 3D reconstruction of pipeline based on axonometric drawing

The invention discloses a method for 3D reconstruction based on isometrics, firstly, isometrics graphics pretreatment, and maintain the connectivity of each pipe section of the original pipe; then extract the coordinate data of the pipe after pipe after pretreatment of the shaft side in figure. Again, according to the graphics data storage format and projection rules AutoCAD is isometric view of the coordinate transformation for the extracted data, i.e. data conversion of two-dimensional geometric axis side of the figure for the 3D geometric data, determine the connectivity between each pipe section. Finally, the 3D model of the pipe is constructed according to the connectivity of the section and the coordinate data of each segment. The invention adopts the graphic analysis technology to carry out three-dimensional reconstruction, and can realize the construction of a three-dimensional pipeline model based on the pipeline axonometric drawing. The method is practical and operable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道布图设计
，具体地说涉及一种基于轴测图的管道三维重建方法。
技术介绍
管道轴测图一般以AutoCAD软件绘制，现有的管道布图设计工程中常采用中心投影法和平行投影法两种投影方法，工程图纸绝大部分采用平行投影法表达。正等轴测图是由平行投影法生成的，是具有立体感的平面图；换而言之，在形成轴测图的投影方向上具有静态的立体感，当从不同的角度观察轴测图，这种静态的立体感不复存在；其不是真正意义的管道三维立体图，无法从不同的位置和角度观察管道布局，容易在管道施工现场出现管道之间的干涉等设计错误，导致工程停滞或终止；并且只能通过修改错误的管道布图设计后继续施工，这样严重影响到工程的运作效率，成本较高。基于上述管道布图设计存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种基于轴测图的管道三维重建方法；旨在解决由管道轴测图布图设计错误在施工设计阶段难于有效排除的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于轴测图的管道三维重建方法，该重建方法包括如下步骤：S1：将AutoCAD软件绘制的管道轴测图分成若干个管段，采用图形置换和分类编码的方法对管道轴测图的若干个管段进行图形预处理，并保持原有管道中各管段的连通性；S2：采用AutoLisp/VisualLisp的选择集和图元处理技术对预处理的各个管道轴测图进行各管段坐标数据提取，将提取的坐标数据采用正等轴测图的投影规律转换为三维实体数据；S3：根据提取的三维实体数据，判断各个管段之间的连通性；S4：根据已获得管段的连通性以及各管段的三维实体数据，利用AutoLisp/VisualLisp编程实现其三维模型构造；根据步骤S1中的图形置换和编码信息，利用图形置换技术，将被置换的图形以三维对应图形重新置换，完成管道上各种阀门和管件的二维到三维的置换，实现轴测图管道三维重建。作为对上述技术方案的改进，所述管段以圆柱体管段的轴线(粗实线)位置表示。作为对上述技术方案的改进，所述图形置换为把所述管道轴测图中的各个管件和阀门置换成“块”实体；所述分类编码为根据所述管道轴测图中的“块”实体进行各自编码。作为对上述技术方案的改进，所述的步骤3中，根据各个管段的连通性对管段进行分类；将具有连通性的管段构成一个集合形成独立管道；其他管段直接进行建模或抛弃。作为对上述技术方案的改进，所述独立管道分为简单通路或连通分支通路。作为对上述技术方案的改进，采用AutoLisp/VisualLisp编程技术将所述独立管道以链表数据结构或数组形式表示；将所述连通分支通路以二叉树/三叉树数据结构表示。具体来说，上述步骤是这样依次进行的：管道轴测图一般以AutoCAD软件绘制，管道轴测图中包含若干管段，管段是管道图中的最小单位，一般以圆柱体管段的轴线(粗实线)位置表示(一般是线宽度较大的粗实线)；管段之间的关系包括连通关系，以及不连通的关系；在连通关系下，任意一个管段也可能属于某简单通路或具有连通分支；因此可以结合实际工程制图进行管道轴测图的三维重建，以便能够高效、准确识别管道布局。首先，采用图形置换和分类编码的方法对各个管道进行图形预处理(即轴测图的规范化)，实现各个管道轴测图的模型规范化表达以及保持原有管道的连通性。然后，采用AutoLisp/VisualLisp的选择集和图元处理技术对规范化的各个管道轴测图进行各管段坐标数据提取，提取的原始数据以三维形式呈现(例如图3(a)中各管道的数据)。由于轴测图成图的特殊性，该数据本质上是二维数据，利用正等轴测图的投影规律，根据这些原始数据推导其实三维空间的实体数据，完成数据转换。再次，根据转换后的三维数据判断管段的连通性，分析哪些管段之间具有连通性。具有连通性的各个管段构成一个集合形成独立管道；进一步地，再判断其为简单通路，或具有连通分支，从而分类处理；一般情况下，简单通路为单条独立连通的支路；并且，不在任何通路上的管段，可以认为是孤立存在的，视情况直接三维建模或抛弃。再接着，设计不同的数据结构实现三维重建。对于简单通路的管道，建立链表数据结构或数组；对于具有连通分支的管道建立二叉树/三叉树数据结构，可以利用AutoLisp/VisualLisp编程实现时，不同的数据结构均转变为表结构表达。最后，实现基于轴测图的管道三维重建。根据已经获得管段的连通性以及各管段的三维数据，利用AutoLisp/VisualLisp编程实现其三维模型构造。根据首次步骤中的图形置换和编码信息，再次利用图形置换技术，将被置换的图形以三维对应图形重新置换一次，主要是完成管道上各种阀门和管件的二维到三维的置换，实现完全意义上的轴测图管道三维重建。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术的基于轴测图的管道三维重建方法，解决了由管道轴测图布图设计错误在施工设计阶段难于有效排除的问题。通过采用上述方案，能够实现管道轴测图的三维重建分析，从而可以从各个不同的位置和角度观察管道布局，减少管道施工现场出现管道或部件之间相互干涉等设计错误从而影响工程效率，有效解决了工程施工中布图设计错误带来的难题；并且，本专利技术提供的轴测图的管道三维重建方法实用性、可操作性强。附图说明图1为本专利技术的一种管道轴测图的三维重建方法的流程图；图2为本专利技术的一种管道轴测图；图3为管段的原始数据与三维重建数据对比轴侧图，其中3(a)为原始数据，3(a)为实体数据；图4为本专利技术的一种管道轴测图三种坐标系之间关系的原理图；图5为本专利技术的一种管道轴测图的管道走向判定示意图；图6为本专利技术的一种管道轴测图中的坐标变换示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术技术作进一步详细说明。如图1-6所示，本专利技术的基于轴测图的管道三维重建方法，具体包括以下步骤：管道轴测图一般以AutoCAD软件绘制，管道轴测图中包含若干管段，管段是管道图中的最小单位，一般以圆柱体管段的轴线(粗实线)位置表示(粗实线)；管段之间的关系包括连通关系，以及不连通的关系；在连通关系下，任意一个管段或隶属于一个简单通路，或隶属于具有连通分支的通路。因此可以结合实际工程制图进行管道轴测图的三维重建，以便能够高效、准确识别管道布局。首先，采用图形置换和分类编码的方法对各个管道进行图形预处理(即轴测图的规范化)，实现各个管道轴测图的模型规范化表达以及保持原有管段的连通性。图2为管道轴测图的原始图例。然后，采用AutoLisp/VisualLisp的选择集和图元处理技术对规范化的各个管道轴测图进行各管段坐标数据提取，提取的原始数据以三维形式呈现(例如图3(a)图中各管段的数据)。由于轴测图成图的特殊性，Z坐标全部为零，该数据本质上是二维数据。根据图4所示管道轴侧图三种坐标系统之间的关系示意图，利用正等轴测图的投影规律，由提取的原始数据推导它们位于三维空间的实体数据，完成数据转换，例如图3(b)中各管段的数据。再次，根据转换后的三维数据判断管段的连通性，分析哪些管段之间具有连通性。具有通路的管段构成一个集合形成独立管道，进一步判断其为简单通路，或具有连通分支，分类处理。再接着，设计不同的数据结构实现三维重建。对于简单通路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轴测图的管道三维重建方法，其特征在于：该重建方法包括如下步骤：S1：将AutoCAD软件绘制的管道轴测图分成若干个管段，采用图形置换和分类编码的方法对管道轴测图的若干个管段进行图形预处理，并保持原有管道中各管段的连通性；S2：采用AutoLisp/VisualLisp的选择集和图元处理技术对预处理的各个管道轴测图进行各管段坐标数据提取，将提取的坐标数据采用正等轴测图的投影规律转换为三维实体数据；S3：根据提取的三维实体数据，判断各个管段之间的连通性；S4：根据已获得管段的连通性以及各管段的三维实体数据，利用AutoLisp/VisualLisp编程实现其三维模型构造；根据步骤S1中的图形置换和编码信息，利用图形置换技术，将被置换的图形以三维对应图形重新置换，完成管道上各种阀门和管件的二维到三维的置换，实现轴测图管道三维重建。

【技术特征摘要】
1.一种基于轴测图的管道三维重建方法，其特征在于：该重建方法包括如下步骤：S1：将AutoCAD软件绘制的管道轴测图分成若干个管段，采用图形置换和分类编码的方法对管道轴测图的若干个管段进行图形预处理，并保持原有管道中各管段的连通性；S2：采用AutoLisp/VisualLisp的选择集和图元处理技术对预处理的各个管道轴测图进行各管段坐标数据提取，将提取的坐标数据采用正等轴测图的投影规律转换为三维实体数据；S3：根据提取的三维实体数据，判断各个管段之间的连通性；S4：根据已获得管段的连通性以及各管段的三维实体数据，利用AutoLisp/VisualLisp编程实现其三维模型构造；根据步骤S1中的图形置换和编码信息，利用图形置换技术，将被置换的图形以三维对应图形重新置换，完成管道上各种阀门和管件的二维到三维的置换，实现轴测图管道三维重建。2.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，李楠，卢紫薇，韩云萍，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21