[发明专利]工程图纸三维重构及可视化方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程图纸三维重构及可视化技术领域，特别是一种工程图纸三维重构及可视化方法。

背景技术

在如今的制造业中，CAD/CAM技术得到越来越广泛的应用，在三维空间中观察三维实体(即在计算机中的三维建模)会有一个真实的形状与构造的感觉，它有助于形成设计概念，从而利于设计决策；通过三维实体也有助于与不熟悉平面图、断面图、基本视图的人交流设计思想；此外，三维实体不仅具有完整的几何、拓扑信息，而且操作、修改也直观明了，便于物体的物性计算分析，如有限元分析处理和机构装配干涉检查等。因此，如何利用和借鉴现有的工程图，快速更新设计，是一个厄待解决的问题。

通过设计完成的图纸进行预处理、数据判读、归类分析，综合计算，最终形成一个完整的三维重构实体。三维重构的大致步骤如下：图纸预处理、图纸判读、几何信息提取、冗余消除以及拓扑关系重构。

目前基于工程图纸的三维重构，根据采用的形体表示方法，大致分为两类：面向体（volume-oriented）的重建方法和面向线框（wireframe-or iented）的重构方法。

面向体的重建方法是假设空间形体由一些基元体构成，由二维视图构建相应的三维基元体，通过各种变换运算和布尔运算组合基元体，形成CSG表示的三维形体。根据具体的构造基元体的策略，面向体的重建方法又可分为基于模型引导的重建方法和基于体切削的重建方法。

面向线框的重建方法是采用自底向上、分层构造策略，依据视图中几何元素的投影关系和求解规则，直接由二维信息构造三维信息。多面体与曲面体具有不同的投影特性。根据孙发的适用范围，面向线框的重建方法又可分为针对多面体的重建方法和针对曲面体的重建方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决XML及DXF格式的工程图纸识别和三维重构及可视化的方法。

为解决上述技术问题，本发明工程图纸三维重构及可视化方法，包括如下步骤：S1，图纸预处理；S2，DXF文件解析识别；S3，三维重构基础数据修正；S4，三维形体重构并显示。

所述图纸预处理包括如下步骤：S1.1，搜索XML文件，进行图元数据提取；S1.2，按照图元类型进行分类；S1.3，将提取到的每类图元按照DXF图元的构建参数进行重构；S1.4，将去除了标注和文本的DXF图元数据集输出保存为中间交换DXF文件。

所述DXF文件解析识别包括如下步骤：S2.1，遍历DXF结构，重点提取出ENTITIES段中的图元对象；S2.2，根据对象类型进行数组归类和辅助参数的计算；S2.3，利用投影区间算法进行视图投影类型的判断和图元对象的投影区间划分；S2.4，根据图元对象所处的投影区间，进行三维坐标变换，得到三维重构基础数据。

所述投影区间算法包括如下步骤：S2.3.1，依据现有所有图元数据集参数，对X轴和Y轴分别进行投影；S2.3.2，用两数组分别记录下所有的X轴投影区间和Y轴投影区间；S2.3.3，对两数组分别进行区间循环合并，直至全为分离区间为止；S2.3.4，分别统计X轴和Y轴上的分离区间个数，即可判断该工程图纸投影类型；S2.3.5，根据Y投影区间一的最大Y值和Y投影区间二的最小Y值，可以得到区间距离DIS,通过DIS/2点处做一条平行于X轴向的辅助线Tlx，然后根据X投影区间二最小值，沿X轴向原点平移DIS/2，通过该点做一条平行于Y轴向的辅助线Tly，则辅助线Tlx与Tly的交点即为视图新切分原点O；S2.3.6，辅助线Tlx与Tly将整个图元区域划分为四个区间，然后进行二维视图坐标变换；S2.3.7，利用改进的基于面向线框的重建算法，综合构建三维信息；S2.3.8，在获得各视图外轮廓图元链表PLV[...],PLH[...],PLW[...]及对应缺失维度拉伸值Wl的基础上，利用OpenGL渲染构建出三维实体。

本发明工程图纸三维重构及可视化方法通过对图纸图元的预处理，以及对视图分离算法及面向线框的重建算法的改进，提高了图元提取的准确率和处理速度；同时通过改进的基于线框轮廓拉伸的三维重建算法，运行速度及重构结果的正确性有了较大提高，并能处理部分贯穿孔柱的图纸，最终为三维重建后的数据复用提供了较好的数据基础。

附图说明

图1为本发明工程图纸三维重构及可视化方法三维重构处理流程图；

图2为本发明工程图纸三维重构及可视化方法XML数据交换流程图；

图3为本发明工程图纸三维重构及可视化方法DXF文件生成流程图；

图4为本发明工程图纸三维重构及可视化方法DXF解析识别流程图；