流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法及模块的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及三维建模领域，具体提供了一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法及模块，包括：确定目标异形元件轴线的关键点；在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线；建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系；结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。本发明可以实现用户自定义异形元件的三维模型构建，解决了在流程工厂管道设计中异形元件的建模问题。构建得到的异形元件是由基本体元组合而成，在模型构造以及真实感表示方面与基本元件并无差异。本发明可以满足更多用户的设计要求，大大提高软件的实用性，对于精确地设计复杂工厂模型大有裨益。
【专利说明】流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法及模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维建模领域，具体涉及一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法及模块。
【背景技术】
[0002]流程工厂管道设计软件采用智能线实体组与模型实体组结合的方式来表示元件，其中智能线实体组存储元件的拓扑结构，模型实体组存储元件的图形描述。
[0003]目前元件的智能线有12种基本类型，分别是管型、直通型、三通型、斜接型、偏心型、Y型、十字型、H型、U型、角型、角弧型、倒U型。而这12种智能线类型只能完成基本元件的建模，所以当用户想表示形状任意且不规则的元件时，这12种智能线类型并不能满足要求。
[0004]现在，流程工厂建模已不仅仅限于石油、石化行业，还涉及到了医药、冶金等多种多样的行业。随之出现了一些比较特殊的，不能使用基本智能线来表示的元件，称为异形元件。相对应的，其建模方法可以使流程工厂设计者者根据自己的需要定义所需元件，对复杂流程工厂的精准建模具有重要意义。而在现有技术中，还没有公开的异形元件的模型构建方法，亦即一种可以使设计者通过自定义元件，完成异形元件的模型构建的方法。
【发明内容】
[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法及模块，实现了自定义异形元件的三维模型构建。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0009]一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法，其特征在于，该方法包括:
[0010]确定目标异形元件轴线的关键点；
[0011]在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线；
[0012]建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系；
[0013]结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。
[0014]优选地，所述确定目标异形元件轴线的关键点包括:
[0015]根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的相对位置关系、轴线位置类型和结构位置类型。
[0016]优选地，所述在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线包括:
[0017]根据各关键点的相对位置关系确定目标异形元件的自身坐标系；
[0018]在所述自身坐标系下，以各关键点的轴线位置类型构建描述所述目标异形元件轴线的智能线。
[0019]优选地,所述结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件包括:
[0020]对于智能线上的每一段线，根据其两端的关键点的结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
[0021 ] 优选地,所述结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件还包括:
[0022]对于智能线上的每一个关键点，根据其结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
[0023]一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建模块，其特征在于，该模块包括:
[0024]关键点确定单元，用于确定目标异形元件轴线的关键点；
[0025]智能线构建单元，用于在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线；
[0026]轴线尺寸参量确定单元,用于建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系;
[0027]目标异形元件构建单元，用于结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。
[0028]优选地,所述关键点确定单元包括:
[0029]相对位置关系确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的相对位置关系；
[0030]轴线位置类型确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的轴线位置类型；
[0031]结构位置类型确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的结构位置类型。
[0032]优选地,所述智能线构建单元包括:
[0033]自身坐标系确定子单元，用于根据各关键点的相对位置关系确定目标异形元件的自身坐标系；
[0034]智能线构建子单元，用于在所述自身坐标系下，以各关键点的轴线位置类型构建描述所述目标异形元件轴线的智能线。
[0035]优选地,所述目标异形元件构建单元包括:
[0036]线构建子单元，用于对智能线上的每一段线，根据其两端的关键点的结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
[0037]优选地,所述目标异形元件构建单元还包括:
[0038]点构建子单元，用于对智能线上的每一个关键点，根据其结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
[0039](三)有益效果
[0040]本发明至少具有如下的有益效果:
[0041]本发明把设计者自定义的目标异形元件按“实体模型-智能线-关键点”的顺序进行了拆解，亦即以关键点确定智能线，并以智能线为轴形成实体模型。按照这样的顺序，就可以在计算机中构建目标异形元件的三维模型，即先确定关键点，再由关键点构建智能线(并将元件尺寸与关键点相对位置建立对应关系)，最后以智能线为轴构建目标异形元件(其结构尺寸或结构尺寸参量是由目标异形元件预先确定的)。如此就完成了对目标异形元件三维模型构建。
[0042]构建得到的异形元件是由基本体元组合而成，在模型构造以及真实感表示方面与基本元件并无差异。所以，本发明可以满足更多用户的设计要求，大大提高软件的实用性，对于精确地设计复杂工厂模型大有裨益。
[0043]当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1是本发明一个实施例中一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法流程图；
[0046]图2是本发明一个实施例中目标异形元件的结构示意图；
[0047]图3是本发明一个实施例中确定目标异形元件轴线关键点的方法示意图；
[0048]图4是本发明一个实施例中确定目标异形元件自身坐标系的方法示意图；
[0049]图5是本发明一个实施例中确定目标异形元件轴线尺寸参量与关键点对应关系的方法示意图；
[0050]图6是本发明一个实施例中一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建模块结构框图。
【具体实施方式】
[0051]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]实施例1
[0053]本发明实施例提出了一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法，参见图1，该方法包括:
[0054]步骤101:确定目标异形元件轴线的关键点；
[0055]步骤102:在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线；
[0056]步骤103:建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系；
[0057]步骤104:结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。[0058]该方法主要是在对一个已知的目标异形元件进行构建的过程。也就是说，作为本方法的处理对象，目标异形元件的形状、结构都是已知的，包括该异形元件的轴线、轴线尺寸参量，以及其他与目标异形元件结构相关联的结构尺寸参量。需要说明的是，这里所说的轴线只是用于描述目标异形元件所用到的，与智能线对应的一个概念，而不是在限定目标异形元件需要处处满足轴对称的要求。
[0059]如有益效果中所述，目标异形元件的结构关系是“实体模型-智能线-关键点”。也就是说，关键点结合轴线尺寸参量确定了智能线，智能线结合关键点和结构尺寸参量确定了最终的实体模型。这里所说的关键点是用于确定智能线形状或异形元件形状的点，智能线是用于描述所述目标异形元件轴线形状的线条。
[0060]按照这一顺序，步骤101就是在目标异形元件中确定出其轴线的所有关键点，包括各关键点的相对位置关系，与每个关键点的轴线位置类型、结构位置类型。此时，每个关键点的位置都是相对而言的，而且每个关键点上还带有其轴线位置类型(包括而不仅限于在轴线上的起止点、拐点和分支点，与不在轴线上的圆心点等)，以及其结构位置类型(包括而不仅限于直主管起始点、直主管终止点、直支管起始点、直支管终止点、曲主管起始点、曲主管中心点、曲主管外切点、曲主管终止点、曲支管起始点、曲支管中心点、曲支管外切点、曲支管终止点、组内中间点等)。当然，一个关键点可能会同时具有一种以上的轴线位置类型或结构位置类型，而其数目以可以完整描述目标图形为准。根据具体轴线形状的不同，一般可以把其分为线段或圆弧，线段的关键点即为其起止端点，而圆弧的关键点包括圆弧起点、圆弧终点和圆心点，其他类型的线条同理。
[0061]在此基础之上，步骤102就是在构建具体的智能线。首先，由关键点定义自身坐标系。一般情况下，关键点都在同一平面上，故只需确定一个关键点为原点，两个相互垂直的方向为坐标轴方向，取一段长度为单位长度即可。从而，每个关键点都具有了坐标，后续处理都在这个坐标系下进行。由于每个关键点都带有轴线位置类型(主/支管轴线的起/止点、拐点和分支点，或不在轴线上)，所以可以以所述轴线位置类型来构建智能线。具体也就是将关键点连成一条线，使其符合所规定的轴线位置类型。在异形元件中带有方向性的参量如流向时，智能线在对应的原有的起-止连线结构上还带有方向属性。
[0062]在构建好智能线之后，就需要对所构建的图形进行尺寸上的匹配。即在步骤103中，建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系。也就是说，根据目标异形元件的尺寸来定义自身坐标系中的单位长度，并且建立轴线尺寸参量与关键点的相对位置的对应关系。在建立完成之后，智能线的一部分就被规定好了固定的尺寸，而另一部分则被规定好了对应的轴线尺寸参量。前者在目标异形元件中是固定的数值，而后者在目标异形元件中是可变参量。
[0063]最后,在步骤104中，结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。所构建的智能线上，有着多个关键点和多条由关键点截成的线段。对于每一段线，其两端的关键点的结构位置类型中已经规定了这一段的形状(如主管起始点和主管终止点规定了其间为管状)，而其结构尺寸(如外径、内径)就从已知的目标异形元件的结构尺寸参量中获取。然而，只以线段为轴所构建的元件可能在连接部分会存在缺失，所以对于每个关键点(必然会包括元件连接点)，其自身的结构位置类型会规定这一点处的形状，其结构尺寸同样从已知的目标异形元件的结构尺寸参量中获取。[0064]以一关键点或一段线为轴构建的实体形状包括而不仅限于圆柱、斜截圆柱、多棱柱、偏心圆台、同心圆台、天圆地方、矩形断面台、长方体、圆形断面圆环、矩形断面圆环、球、直角楔形体、马鞍形、椭球封头等。
[0065]如此就完成了对整个目标异形元件的模型构建，其主要是以智能线描述了异形元件，又以关键点描述了智能线，根据这样的一种结构关系将目标异形元件还原的过程。下面将结合一个具体的例子来进一步说明本发明实施例所提出的方法。
[0066]设目标异形元件的形状如图2所示，其由一个U型管与一圆管连接构成。对应该目标异形元件，由其轴线确定的轴线关键点如图3所示，其中包括:
[0067]圆管轴线:8 (起点)，3 (终点)；
[0068]圆弧:5 (起点)，4 (终点)，7 (圆心)，6和O (外切点，分别与点4、6等高)；
[0069]U型管第一直管部分轴线:2 (起点)，4 (终点)；
[0070]U型管第二直管部分轴线:1 (起点)，5 (终点)。
[0071]可见，所有关键点都处于同一平面上，从而定义其自身坐标系，参见图4:原点:0点；x轴方向:0点指向I点方向；Y轴方向:8点指向O点方向。
[0072]对应于目标异形元件的轴线尺寸参量:U型管直管部分长度L1、圆弧轴线直径L2、和圆管长度L3，其与关键点的对应关系参见图5:L1:原点点O至端点I之间距离、L2:端点I至端点2之间距离、L3:端点3至端点8之间的距离。其作为可变参量定义在目标异形元件中，故这里以关键点来表示。从而，各点相对原点O的坐标值为:点O:(0,0);点1:(L1,O);点 2: (LI, -L2);点 3: (-L3，-L2/2);点 4: (L3/2, -L2);点 5: (L3/2, O);点 6: (O, -L2)；点 7: (L3/2, -L3/2);点 8: (0，-L2/2)。
[0073]最后，结合目标异形元件中各个关键点的结构位置类型，构建如图2所示的目标异形元件:u型管第一直管部分:起点=点1，终点=点5，半径=0.414L2 #型管第二直管部分:起点=点2,终点=点4,半径=0.414L2 ;圆管:起点=点8,终点=点3,半径由结构尺寸参量决定；圆环状曲管:圆心=点7,起点=点5,终点=点4,半径=0.414L2。而其中的管管连接部分由该处的关键点的结构位置类型确定，如点8。
[0074]自此，完成了对该异形元件的构建。
[0075]实施例2
[0076]本发明实施例提出了一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建模块，参见图
6,该模块包括:
[0077]关键点确定单元601，用于确定目标异形元件轴线的关键点；
[0078]智能线构建单元602，用于在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线；
[0079]轴线尺寸参量确定单元603,用于建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系；
[0080]目标异形元件构建单元604，用于结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。
[0081]优选地，所述关键点确定单元包括:相对位置关系确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的相对位置关系；轴线位置类型确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的轴线位置类型；结构位置类型确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的结构位置类型。
[0082]优选地，所述智能线构建单元包括:自身坐标系确定子单元，用于根据各关键点的相对位置关系确定目标异形元件的自身坐标系；智能线构建子单元，用于在所述自身坐标系下，以各关键点的轴线位置类型构建描述所述目标异形元件轴线的智能线。
[0083]优选地,所述目标异形元件构建单元包括:线构建子单元,用于对智能线上的每一段线，根据其两端的关键点的结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
[0084]优选地,所述目标异形元件构建单元还包括:点构建子单元,用于对智能线上的每一个关键点，根据其结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
[0085]整个异形元件的构建模块用于执行如实施例1所述的流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法，从而其具有相对应的结构、功能和有益效果。
[0086]综上 所述，本发明利用智能线与目标异形元件实体想结合的方式表示元件，可以参数化地进行异形元件的模型构建，清晰地设置异形元件的拓扑结构(即异形元件-智能线-关键点关系)，快速有效地进行建模；并且操作简单，便于应用，可以方便地绘制用户所需的异形元件，满足流程工厂设计的多种需求，增强软件的实用性。
[0087]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0088]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建方法，其特征在于，该方法包括: 确定目标异形元件轴线的关键点； 在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线； 建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系； 结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标异形元件轴线的关键点包括: 根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的相对位置关系、轴线位置类型和结构位置类型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线包括: 根据各关键点的相对位置关系确定目标异形元件的自身坐标系； 在所述自身坐标系下，以各关键点的轴线位置类型构建描述所述目标异形元件轴线的智能线。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件包括: 对于智能线上的每一段线，根据其两端的关键点的结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件还包括: 对于智能线上的每一个关键点，根据其结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
6.一种流程工厂管道设计软件中异形元件的构建模块，其特征在于，该模块包括: 关键点确定单元，用于确定目标异形元件轴线的关键点； 智能线构建单元，用于在所述关键点确定的坐标系下，根据所述关键点构建描述所述目标异形元件轴线的智能线；轴线尺寸参量确定单元，用于建立目标异形元件的轴线尺寸参量与关键点的对应关系; 目标异形元件构建单元，用于结合目标异形元件的结构尺寸参量以所述智能线为轴构建目标异形元件。
7.根据权利要求6所述的构建模块，其特征在于，所述关键点确定单元包括: 相对位置关系确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的相对位置关系； 轴线位置类型确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的轴线位置类型； 结构位置类型确定子单元，用于根据目标异形元件确定构成其轴线的各关键点的结构位置类型。
8.根据权利要求7所述的构建模块，其特征在于，所述智能线构建单元包括:自身坐标系确定子单元，用于根据各关键点的相对位置关系确定目标异形元件的自身坐标系； 智能线构建子单元，用于在所述自身坐标系下，以各关键点的轴线位置类型构建描述所述目标异形元件轴线的智能线。
9.根据权利要求7所述的构建模块，其特征在于，所述目标异形元件构建单元包括: 线构建子单元，用于对智能线上的每一段线，根据其两端的关键点的结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
10.根据权利要求9所述的构建模块，其特征在于，所述目标异形元件构建单元还包括: 点构建子单元，用于对智能线上的每一个关键点，根据其结构位置类型决定该处的构建形状，根据所述结 构尺寸参量决定该构建形状的尺寸。
【文档编号】G06F17/50GK103942360SQ201410098203
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】唐卫清, 姚永莉, 李士才, 周肖彬, 黄晓剑 申请人:北京中科辅龙计算机技术股份有限公司