[发明专利]一种圆管三通构建方法

说明书

本发明提出了一种圆管三通构建方法，包括以下步骤:步骤一、设定三通的三个方向、三通中心点SC以及三通各自的截面中心点S1、S2和S3，计算圆管三通的中心轴SCO；步骤二、根据中心轴SCO和三通的三个方向，分别计算每个方向的用来拟合断面圆的正多边形顶点，即断面特征点，以及特征点的法线；步骤三、计算三个管段的交点，即三通的衔接点，并计算衔接点的法线；步骤四、组装，根据计算出的断面特征点和衔接点，组装成三通模型。通过本发明的应用，能够建立形象、直观、合理的三通模型，实现圆管三通的快速、有效建模，提高了圆管三通的建模效率，可有力促进三维技术在管线三维建模及管线信息管理中的应用。

技术领域

本发明属于地理信息技术领域，特别涉及三维管线建模技术中的圆管三通构建方法。

背景技术

目前，相比于二维管线，三维管线更能直观表达管线的空间位置管线，特别是竖向分布，因此三维管线建模技术得到了广泛的研究，并开展了三维管线应用。

在管线的三维建模中，难点在于管线连通特征的建模。在管线的实际布设中，管线的衔接处通常使用标准的直通、三通等连通构件，，其两边之间通常成90度角或180度角，为固定的标准值。但在实际管线测量中，由于精度的原因或者测量综合取舍时，管线边之间的角度通常不是标准值，有时离标准值的差值很大，因此给三维管线衔接建模带来了困难。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种圆管三通构建方法，利用本发明，可以实现不同方向的圆管三通模型的自动构建。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种圆管三通构建方法，包括以下步骤：

步骤一、设定圆管三通的三个方向、圆管三通中心点SC以及圆管三通各自的截面中心点S1、S2和S3，计算圆管三通的中心轴SCO；

步骤二、根据中心轴SCO和圆管三通的三个方向，分别计算每个方向的用来拟合断面圆的正多边形顶点，即管段SCS1、管段SCS2和管段SCS3的断面特征点，以及特征点的法线；

步骤三、计算管段SCS1、管段SCS2和管段SCS3的交点，即三通的衔接点，并计算衔接点的法线；

步骤四、组装，根据计算出的断面特征点以及特征点的法线和衔接点以及衔接点的法线，组装成三通模型。

该圆管三通构建方法核心在于寻找三通管线的中心轴和中心点，利用中心轴求出管口断面特征点坐标后，基于射线求交得到各管段衔接处的交点坐标，最后构建管线三通。计算方法简单，通在较短的时间内快速并准确的对圆管三通进行三维建模。

进一步的，本方案还包括第五个步骤、根据步骤四中组装得到的三通模型进行圆管三通的生产。

进一步的，所述步骤一包括以下几个步骤：

根据点SC、点S1、点S2和点S3是否共面，分为两种情况：

S1-1，当点SC和点S1、点S2和点S3不共面时，取点S1(x1,y1,z1)、点S2(x2,y2,z2)和点S3(x3,y3,z3)与点SC距离相等，且该距离为SD，得到以下计算公式：

则求得方程一个解为SC，为已知坐标，另一个解为中心轴上另一与点S1(x1,y1,z1)、点S2(x2,y2,z2)和点S3(x3,y3,z3)距离相同且为SD的点O，连接点SC与点O，则得到中心轴SCO；

S1-2，当点SC和点S1、点S2和点S3共面时，取点SC和点S1、点S2和点S3四点所在平面的面法线方向上，距离为管段半径的两个点O1、O2为中心点，连接O1、O2构成中心轴O1O2，此时，取点O，令其与点O1重合；因点SC与点O的连线SCO与点O1与点O2的连线O1O2均为圆管三通的中心轴，则点O1、点O2在中心轴SCO上。