基於組件的礦井巷道整體拼接算法的製作方法
2023-05-28 23:18:06
專利名稱：基於組件的礦井巷道整體拼接算法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種礦井巷道整體拼接算法，尤其是一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法。
背景技術：
礦井巷道的三維建模，是實現礦山信息化和可視化的重要手段，目前，國內外在此方面作出了大量研究，但是由於礦井巷道的複雜性，在對模型進行拼接時無法達到理想的拼接效果，模型之間易出現接縫。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，採用了面向對象的編程思想，參數化的實現了所有組件及各種連接算法，可以完全滿足截面完全不同的礦井巷道的建模需求，能夠實現整體巷道無縫拼接。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，把巷道抽象成巷道側面的點，通過對相應點進行組面形成巷道實體，在巷道之間，通過它們的拓撲關係，先建立巷道組件，然後在組件之間添加合適的巷道實體，實現整體巷道的無縫連接，其步驟為:(1)確認交叉點的特徵信息:讀取礦井巷道分布圖信息；根據讀取的信息，通過統計與某個交叉點相關的其它點的個數，確定每一個交叉點的特徵信息；(2)通過交叉點特徵信息構建組件:分析交叉點特徵信息，確認組件的尺寸規格；調用組件庫，以合適的尺寸規格、特徵類型，在交叉點的實際坐標位置，構建一個合適的巷道組件；(3)調整交叉點位置信息進行巷道整體拼接:根據交叉點的巷道組件信息，重定義礦井巷道分布圖中相關交叉點的位置信息；根據修改後的交叉點的位置信息，在各相關的巷道組件之間，採用L型拼接；(4)最終，在所有巷道盡頭添加I型單件，實現礦井巷道的整體拼接。所述巷道組件的建立算法，其步驟為:(I)對於相臨的兩個幾何體，求出對應交點的坐標:每個幾何體，以中軸線為基礎，可以將幾何體一分為二 ；根據相鄰幾何體的位置關係，分別選取每個幾何體中，重合區域的坐標點；對於選取出的每一個坐標點，在同一個幾何體上的另一面，都能找到等聞的一個坐標點，對於這等聞的兩點，可以確定一條空間直線，使用空間直線的參數方程進行表示；在另一個幾何體上，找出相關的等高的兩點，也用空間直線的參數方程進行表示；通過兩直線方程，計算出交點坐標；(2)將幾何體上相關點的坐標修改成交點的坐標。L型連接算法，其步驟為:(1)獲取L型連接的兩個單件的信息；(2)縮進兩單件相交端的長度，使單件實體無交匯；(3)以兩單件的縮進面為橫斷面，構建一個單件，實現兩單件的L型無縫連接。本發明的有益效果是:一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，採用了面向對象的編程思想，參數化的實現了所有組件及各種連接算法，可以完全滿足截面完全不同的礦井巷道的建模需求；如果兩條巷道的寬度或斷面形狀不同，在接口之處可以進行圓滑處理；算法中採用L型拼接實現；當巷道不在同一平面的情況下時(即需要連接的巷道之間有任意夾角或不共面)，算法仍然能完成無縫連接；多條巷道相接處的拼接可以使用組件方式實現，而且不受相接於一點的巷道數量的影響，都可以實現連接。
具體實施例方式附
圖1為本發明的算法流程圖。附圖2為本發明的數據流程圖。下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。結合附圖1和附圖2可以看出，一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，其步驟為:(1)讀取礦井巷道分布圖信息；根據讀取的信息，通過統計與某個交叉點相關的其它點的個數，確定每一個交叉點的特徵信息，即巷道的尺寸規格信息和交叉點的特徵類型，是屬於單通道、雙通道或多通道；(2)分析交叉點的特徵信息，確認組件的尺寸規格，從組件庫調用合適的模型，以合適的尺寸規格及特徵類型，在交叉點的實際坐標位置構建一個合適的巷道組件，如果是單巷道，調取I型模型建立符合尺寸的I型組件，如果是雙通道，調取L型模型建立符合尺寸的L型組件，如果是多通道，調用L型或I型模型進行組合，建立符合尺寸的巷道組件；(3)根據交叉點的巷道組件信息，重定義礦井巷道分布圖中相關交叉點的位置信息；根據修改後的交叉點的位置信息，在各相關的巷道組件之間採用L型拼接；
(4)最終，在所有巷道盡頭添加I型單件，實現礦井巷道的整體拼接。所述巷道組件的建立算法，其步驟為:(I)對於相臨的兩個幾何體，求出對應交點的坐標:每個幾何體，以中軸線為基礎，可以將幾何體一分為二 ；根據相鄰幾何體的位置關係，分別選取每個幾何體中，重合區域的坐標點；對於選取出的每一個坐標點，在同一個幾何體上的另一面，都能找到等聞的一個坐標點，對於這等聞的兩點，可以確定一條空間直線，使用空間直線的參數方程進行表示；在另一個幾何體上，找出相關的等高的兩點，也用空間直線的參數方程進行表示；通過兩直線方程，計算出交點坐標；(2)將幾何體上相關點的坐標修改成交點的坐標。幾何體單件構造方法，其步驟為:(I)定義幾何體橫斷面結構:
在底部設置兩個基準點，兩基準點之間的距離為幾何體的寬度；在兩基準點正上方，幾何體高度的1/2處，設置兩個點作為腰點；幾何體頂部點可以根據需要設置；(2)構造幾何體的每個面:幾何體的側面不設置顯示面，作為鏤空狀態；其它面的構造，在兩橫斷面上分別選取一個和兩個頂點，只要保證在三點構造的三角形之內，沒有其它點可以構造更小的
三角形即可；(3)旋轉幾何體:3)
繞 Z 車由旋轉，px=px*cos(unitz)-py*sin(unitz) ；py=px*sin(unitz)+py*cos(unitz)；
pz=pz,其中，px、py、pz為點的空間坐標，unitz表示幾何體在Z軸上的旋轉角度；(2.繞Y
車由旋轉，px=pz*sin(unity)+px*cos(unity) ；py=py ；pz=pz*cos (unity)-px*sin(unity),為點的空間坐標,unity表示幾何體在Y軸上的旋轉角度；(4)平移幾何體，px=px+ox ；py=py+oy ;pz=pz+oz,其中，px、py、pz為點的空間坐標，ox、oy、oz為幾何體底面中點在空間中的實際坐標。
L型連接算法，其步驟為:(1)獲取L型連接的兩個單件的信息；(2)縮進兩單件相交端的長度，使單件實體無交匯；(3)以兩單件的縮進面為橫斷面，構建一個單件，實現兩單件的L型無縫連接。其中，調整單件的長度，算法如下:
權利要求
1.一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，其特徵是:把巷道抽象成巷道側面的點，通過對相應點進行組面形成巷道實體，在巷道之間，通過它們的拓撲關係，先建立巷道組件，然後在組件之間添加合適的巷道實體，實現整體巷道的無縫連接，其步驟為:(I)確認交叉點的特徵信息:讀取礦井巷道分布圖信息；根據讀取的信息，通過統計與某個交叉點相關的其它點的個數，確定每一個交叉點的特徵信息；(2)通過交叉點特徵信息構建組件:分析交叉點特徵信息，確認組件的尺寸規格；調用組件庫，以合適的尺寸規格、特徵類型，在交叉點的實際坐標位置，構建一個合適的巷道組件；(3)調整交叉點位置信息進行巷道整體拼接:根據交叉點的巷道組件信息，重定義礦井巷道分布圖中相關交叉點的位置信息；根據修改後的交叉點的位置信息，在各相關的巷道組件之間，採用L型拼接；(4)最終，在所有巷道盡頭添加I型單件，實現礦井巷道的整體拼接。
2.根據權利要求1所述一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，其特徵是:所述巷道組件的建立算法，其步驟為:(1)對於相臨的兩個幾何體，求出對應交點的坐標:每個幾何體，以中軸線為基礎，可以將幾何體一分為二 ；根據相鄰幾何體的位置關係，分別選取每個幾何體中，重合區域的坐標點；對於選取出的每一個坐標點，在同一個幾何體上的另一面，都能找到等高的一個坐標點，對於這等高的兩點，可以確定一條空間直線，使用空間直線的參數方程進行表示；在另一個幾何體上，找出相關的等高的兩點，也用空間直線的參數方程進行表示；通過兩直線方程，計算出交點坐標；(2)將幾何體上相關點的坐標修改成交點的坐標。
3.根據權利要求2所述一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，其特徵是:幾何體單件構造方法，其步驟為:(1)定義幾何體橫斷面結構:在底部設置兩個基準點，兩基準點之間的距離為幾何體的寬度；在兩基準點正上方，幾何體高度的1/2處，設置兩個點作為腰點；幾何體頂部點可以根據需要設置；(2)構造幾何體的每個面:幾何體的側面不設置顯示面，作為鏤空狀態；其它面的構造，在兩橫斷面上分別選取一個和兩個頂點，只要保證在三點構造的三角形之內，沒有其它點可以構造更小的三角形即可；(3)旋轉幾何體:(T)繞 Z 軸旋轉,px=px*cos (unitz) -py*sin (unitz) ；py=px*sin (unitz) +py*cos (unitz)；pz=pz,其中，px、py、pz為點的空間坐標，unitz表示幾何體在Z軸上的旋轉角度；@繞Y 車由方i!轉，px=pz*sin (unity) +px*cos (unity) ；py=py ；pz=pz*cos (unity) -px*sin (unity),為點的空間坐標,unity表示幾何體在Y軸上的旋轉角度；(4)平移幾何體，px=px+ox ；py=py+oy ;pz=pz+oz,其中，px、py、pz為點的空間坐標，ox、oy、oz為幾何體底面中點在空間中的實際坐標。
4.根據權利要求1所述一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，其特徵是:L型連接算法，其步驟為:(1)獲取L型連接的兩個單件的信息；(2)縮進兩單件相交端的長度，使單件實體無交匯；(3)以兩單件的縮進面為橫斷面，構建一個單件，實現兩單件的L型無縫連接。
5.根據權利要求4所述一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，其特徵是:調整單件的長度，算法如下:當 dl< /2 且 d2 < Jr/21=(w/2/tan(dl)+w/2/sin (dl))*cos (d2);
全文摘要
本發明涉及一種基於組件的礦井巷道整體拼接算法，把巷道抽象成巷道側面的點，通過對相應點進行組面形成巷道實體，在巷道之間，通過它們的拓撲關係，先建立巷道組件，然後在組件之間添加合適的巷道實體，實現整體巷道的無縫連接，其步驟為(1)確認交叉點的特徵信息；(2)通過交叉點特徵信息構建組件；(3)調整交叉點位置信息進行巷道整體拼接；(4)最終，在所有巷道盡頭添加I型單件，實現礦井巷道的整體拼接，可以完全滿足截面完全不同的礦井巷道的建模需求，能夠實現整體巷道無縫拼接。
文檔編號G06F17/50GK103164586SQ20131012223
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者劉厚泉, 蔣琦 申請人:中國礦業大學