[發(fā)明專利]一種電力鐵塔三維實體模型生成方法

有效

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• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103914590B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛大凱;隗剛;齊立忠;胡勁松;胡君慧;郄鑫;李晉
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;北京道亨時代科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種實體模型生成方法，特別是關(guān)于一種電力鐵塔三維實體模型生成方法。

背景技術(shù)

架空輸電線路工程尤其是高壓線路中通常使用電力鐵塔作為主要的桿塔種類，鐵塔實體模型包含了角鋼、節(jié)點板、螺栓等各個鐵塔組件的精細(xì)化模型。如果實體模型的精細(xì)程度較高則可以直接用于電力鐵塔加工、優(yōu)化下料。

現(xiàn)階段由于鐵塔實體模型構(gòu)建難度大、工具少，這部分工作主要由鐵塔加工廠商完成。鐵塔加工廠商的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員主要對桿塔進(jìn)行受力分析、桿件優(yōu)化，得到的是桿塔大體結(jié)構(gòu)的司令圖，這類圖紙無法考慮鐵塔組件空間碰撞等問題，同時由于缺乏三維實體模型自動生成的方法，導(dǎo)致三維設(shè)計的實際應(yīng)用價值大打折扣。目前對于輸電線路鐵塔實體模型只能采用人工建模手段構(gòu)建三維模型，需要由專業(yè)的三維繪圖人員根據(jù)鐵塔設(shè)計圖紙并利用3DMax等三維建模軟件手工繪制模型，不僅耗時長，成本高，而且輸電線路工程中相同型號的鐵塔在不同桿塔位置都需要對桿件進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致了相同型號鐵塔無法實現(xiàn)一次生成多次復(fù)用，因此采用人工建模方式實現(xiàn)對全線路鐵塔的三維實體建模既浪費也不現(xiàn)實。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種采用人工智能進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)運算產(chǎn)生符合設(shè)計要求并滿足實際鐵塔加工需要仿真模型的電力鐵塔三維實體模型生成方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種電力鐵塔三維實體模型生成方法，其包括以下步驟：1)讀取所需建立的鐵塔設(shè)計成果，根據(jù)鐵塔設(shè)計成果的有關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建三維鐵塔單線模型，其中，鐵塔設(shè)計成果包括構(gòu)成鐵塔所有桿件的空間位置、桿件規(guī)格、桿件數(shù)量、桿件串心數(shù)據(jù)以及桿件受力情況；2)讀取建立的三維鐵塔單線模型并對其進(jìn)行修正，具體修正過程是：將統(tǒng)材號相同或相類似多段桿件的單線合并為一根，并使多段單線的中間點在同一直線上；3)根據(jù)塔身主材的串心數(shù)據(jù)進(jìn)行塔身主材串心計算，得到各段塔身主材的上口寬、下口寬和坡度；4)根據(jù)塔身主材串心計算結(jié)果計算塔身主材兩端的端點坐標(biāo)，并將主材的端點坐標(biāo)與桿件單線信息進(jìn)行匹配，判斷哪根單線是塔身主材；5)根據(jù)塔身所有桿件的點、線關(guān)系及主材參數(shù)生成連接面，并以連接面為單位確定鐵塔桿件之間的搭接關(guān)系；6)對每一桿件的兩肢方向進(jìn)行分析，并確定所有桿件的肢方向；7)生成初步的三維角鋼模型，即根據(jù)角鋼之間的搭接關(guān)系，初步計算出三維空間中角鋼的空間形態(tài)和位置關(guān)系；8)對所有角鋼的節(jié)點進(jìn)行設(shè)計，得到與節(jié)點相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)；9)根據(jù)桿件參數(shù)、桿件之間的搭接關(guān)系以及與節(jié)點相關(guān)的參數(shù)生成鐵塔三維實體模型。

所述步驟8)對所有角鋼的節(jié)點進(jìn)行設(shè)計，得到與節(jié)點相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括以下步驟：①收集節(jié)點單元；②分析節(jié)點單元生成初始節(jié)點設(shè)計單元；③對初始節(jié)點設(shè)計單元進(jìn)行整理；④對一個節(jié)點單元中的節(jié)點設(shè)計單元排序；⑤根據(jù)節(jié)點設(shè)計單元排序結(jié)果對節(jié)點設(shè)計單元進(jìn)行設(shè)計，即：計算角鋼正負(fù)頭和節(jié)點偏移，確定角鋼上的螺栓大小，布置好角鋼上的孔，并設(shè)計節(jié)點板。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有的鐵塔設(shè)計成果構(gòu)建三維鐵塔單線模型，并通過單線模型的相關(guān)數(shù)據(jù)完成塔身主材的匹配以及鐵塔桿件之間的搭接關(guān)系，進(jìn)一步確定所有桿件的肢方向，生成初步的三維角鋼模型；然后對所有角鋼的節(jié)點進(jìn)行設(shè)計，得到與節(jié)點相關(guān)的參數(shù)據(jù)，根據(jù)桿件參數(shù)、桿件之間的搭接關(guān)系以及與節(jié)點相關(guān)的參數(shù)生成鐵塔三維實體模型，因此本發(fā)明采用人工智能方法生成三維鐵塔模型，不僅節(jié)約了時間和成本，直接通過鐵塔結(jié)構(gòu)司令圖等傳統(tǒng)鐵塔設(shè)計成果直接生成，采用本發(fā)明替代人工建模的工作方式，可以大幅度提高鐵塔建模的效率，使得鐵塔實體化模型不再依賴于手工建模人員，大大降低了生成鐵塔實體模型工作的強度。2、由于輸電線路鐵塔使用情況的特殊性，鐵塔三維模型復(fù)用性很差，采用人工建模無法保證所建鐵塔模型與實際情況的吻合度，本發(fā)明在生成鐵塔三維模型時考慮鐵塔組件空間碰撞等問題，因此本發(fā)明生成的鐵塔三維實體模型大大提高了設(shè)計精度，在工程設(shè)計階段就可以對鐵塔組裝等復(fù)雜問題加以考慮。3、本發(fā)明生成的三維實體模型是帶有矢量參數(shù)化信息，該模型除了用于效果展示還能夠進(jìn)行力學(xué)分析計算等工作，使得三維模型更具實用性，現(xiàn)場施工人員可以直接按照所生成的鐵塔三維模型進(jìn)行現(xiàn)場施工，大大提高了施工的效率。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用在電力鐵塔的施工、運維等工作過程中。

附圖說明

以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。

圖1是本發(fā)明的角鋼結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明流程示意圖；