[發(fā)明專利]一種圓管三通構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611095294.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106777604B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹勇;薛梅;陳良超;陳翰新;王國(guó)牛;向澤君;何興富;胡章杰;王俊勇;李鋒;李響;唐相楨;王陽(yáng)生;李劼;邱月;胡穎;張藝;藍(lán)圖;劉金榜;陳光;劉局科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶市勘測(cè)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17;G06F113/14
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所(普通合伙) 50211
• 代理人: 顧曉玲;王丹

1.一種圓管三通構(gòu)建方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、設(shè)定圓管三通的三個(gè)方向、圓管三通中心點(diǎn)SC以及圓管三通各自的截面中心點(diǎn)S1、S2和S3，計(jì)算圓管三通的中心軸SCO；其中，中心軸SCO為兩兩管段所構(gòu)成的角的角平分面的交線；

步驟二、根據(jù)中心軸SCO和圓管三通的三個(gè)方向，分別計(jì)算每個(gè)方向的用來(lái)擬合斷面圓的正多邊形頂點(diǎn)，即管段SCS1、管段SCS2和管段SCS3的斷面特征點(diǎn)，以及特征點(diǎn)的法線；

步驟三、計(jì)算管段SCS1、管段SCS2和管段SCS3的交點(diǎn)，即三通的銜接點(diǎn)，并計(jì)算銜接點(diǎn)的法線；

步驟四、組裝，根據(jù)計(jì)算出的斷面特征點(diǎn)以及特征點(diǎn)的法線和銜接點(diǎn)以及銜接點(diǎn)的法線，組裝成三通模型；

所述步驟二包括以下幾個(gè)步驟：

計(jì)算管段SCS1的斷面特征點(diǎn)及特征點(diǎn)的法線，具體為：

S2-1，確定旋轉(zhuǎn)軸S1SC；旋轉(zhuǎn)面為過(guò)點(diǎn)S1，垂直于旋轉(zhuǎn)軸S1SC的截面SJ1；

S2-2，根據(jù)三通中心軸SCO、管段方向SCS1，管段半徑r，r為三個(gè)管段的最大管徑，擬合正多邊形邊數(shù)n，確定起始旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，即斷面第一個(gè)特征點(diǎn)a1，計(jì)算公式為：

rotateP1為旋轉(zhuǎn)中心軸矢量，normalize()是將矢量轉(zhuǎn)化為單位向量，P1為中心軸矢量SCO和旋轉(zhuǎn)軸矢量S1SC叉乘得到的中間向量，垂直平面S1-SC-O，R(rotateP1,π/2)表示繞rotateP1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，P1StartDrirect為擬合正多邊形頂點(diǎn)初始計(jì)算的方向，指向起始旋轉(zhuǎn)點(diǎn)a1；

S2-3，確定旋轉(zhuǎn)矩陣R：繞旋轉(zhuǎn)軸rotateP1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)deltaAngle得到的旋轉(zhuǎn)矩陣為R(rotateP1,deltaAngle)，其中deltaAngle＝2*π/n，n為擬合正多邊形邊數(shù)；

S2-4，以a1為起始旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，以rotateP1為軸，利用旋轉(zhuǎn)矩陣R(rotateP1,deltaAngle)計(jì)算出擬合正多邊形的所有的點(diǎn)a_i(i＝1,...,n)，同時(shí)計(jì)算所有特征點(diǎn)的法線，計(jì)算公式如下：

a_i+1＝a_i*R(rotateP1,deltaAngle)(i＝1,...,n-1)；

N_i＝a_i-S1,N_i.normalize(i＝1,...,n)，其中，法線方向N為從點(diǎn)S1指向特征點(diǎn)的法線；

同理，求得管段SCS2、管段SCS3的斷面特征點(diǎn)b_i(i＝1,...,n)，c_i(i＝1,...,n)及其特征點(diǎn)的法線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓管三通構(gòu)建方法，其特征在于：還包括以下步驟：

步驟五、根據(jù)步驟四中組裝得到的三通模型進(jìn)行圓管三通的生產(chǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓管三通構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟一包括以下幾個(gè)步驟：

根據(jù)點(diǎn)SC、點(diǎn)S1、點(diǎn)S2和點(diǎn)S3是否共面，分為兩種情況：

S1-1，當(dāng)點(diǎn)SC和點(diǎn)S1、點(diǎn)S2和點(diǎn)S3不共面時(shí)，取點(diǎn)S1(x1,y1,z1)、點(diǎn)S2(x2,y2,z2)和點(diǎn)S3(x3,y3,z3)與點(diǎn)SC距離相等，且該距離為SD，得到以下計(jì)算公式：

則求得方程一個(gè)解為SC，為已知坐標(biāo)，另一個(gè)解為到中心軸上另一與點(diǎn)S1(x1,y1,z1)、點(diǎn)S2(x2,y2,z2)和點(diǎn)S3(x3,y3,z3)距離相同且為SD的點(diǎn)O，連接點(diǎn)SC與點(diǎn)O，則得到中心軸SCO；

S1-2，當(dāng)點(diǎn)SC和點(diǎn)S1、點(diǎn)S2和點(diǎn)S3共面時(shí)，取點(diǎn)SC和點(diǎn)S1、點(diǎn)S2和點(diǎn)S3四點(diǎn)所在平面的面法線方向上，距離為管段半徑的兩個(gè)點(diǎn)O1、O2為中心點(diǎn)，連接O1、O2構(gòu)成中心軸O1O2，此時(shí)，取點(diǎn)O，令其與點(diǎn)O1重合；因點(diǎn)SC與點(diǎn)O的連線SCO與點(diǎn)O1與點(diǎn)O2的連線O1O2均為圓管三通的中心軸，則點(diǎn)O1、點(diǎn)O2在中心軸SCO上。