一种基于二维平面图的灌装间三维建模方法、系统及设备与流程

本发明涉及医药建筑建模领域，特别是涉及一种基于二维平面图的灌装间三维建模方法、系统及设备。

背景技术：

1、医药灌装间需持续控制室内温湿度与维持室内洁净度，因此设计过程中需针对不同工况下对室内气流组织进行一系列仿真计算工作，最终确定合适灌装间洁净空调方案。在灌装间内流场中，室内结构的微小尺寸变化都可能会对流场产生不容小觑的影响。可以说，几何结构是否精准一定程度上决定了本次模拟结果是否准确可靠。因此，在灌装间的仿真计算过程中，建模工作是最为复杂且工作量占比较大的工作。

2、灌装间内存在墙体、灌装设备、回风夹道、层流罩、扩展层流、高效风口、回风百叶等涉及多个专业的复杂结构，不同专业的平面图纸中包含不同结构的不同信息，如工作流线、墙体轮廓线、流量、标高以及尺寸标注线等。而对于仿真建模工作来说，仅涉及到模型轮廓线和标高等信息。目前医药灌装间三维建模通常是依靠人工读取不同专业的二维cad图纸信息，筛选记录下需要的信息，再重新进行手动描点，连线，画面来人为等效模型，建模速度较慢且存在人为等效过程中模型出错的可能；需要人工识别不同专业的图纸获取基本数据，并能熟练运用三维建模软件，识图效率较低、所需专业性较高且存在识别误差的可能；仿真计算过程与图纸设计过程相对独立，在三维建模的过程中对于平面模板图的利用程度较低，且不能协同设计准确反映室内模型结构状态。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种基于二维平面图的灌装间三维建模方法、系统及设备。

2、技术方案：本发明的一种基于二维平面图纸的灌装间三维建模方法，包括以下步骤：

3、s1、清理二维平面图纸：确定整个灌装间需要建模的几何元素类型与能够使用的高度参数信息，将灌装间的二维平面图纸中不需要建模的几何元素与相关标注删除，仅保留需要建立模型的几何元素与相关高度参数信息；

4、s2、重命名二维平面图纸中各图层：根据几何元素建模后的体素类型为体或面，确定几何元素是否处于合适的图层；并根据图层中的几何元素信息重命名图层，将图层命名为后续程序操作的标准形式；

5、s3、识别图层和图层中的几何元素：将图层名称进行拆分并获取相关信息，拆分图层名称后对该图层包含的几何元素进行读取识别，判断几何元素中是否包含文字高度参数信息；若有文字高度参数信息则用其替换图层名称拆分后获取的高度参数信息；

6、s4、获取操作参数：对步骤s3中拆分出的建模后体素类型信息进行判断，若体素类型为面，则执行获取面操作参数计算；若为体，则执行获取体操作参数计算；

7、s5、根据操作参数对几何元素进行处理，形成三维模型：在坐标系原点生成默认的标准单位体或面；然后根据步骤s4中计算出的参数，对单位面或体进行平移、拉伸和旋转，形成所需的生产设备三维体素模型；

8、s6、组合各三维体素模型并输出：将图层中不同几何元素生成的三维体素模型汇总在一个文件中，并以图层中的名称信息进行命输出。

9、进一步的，步骤s1中整个灌装间需要建模的几何元素类型包括生产设备、设备静压箱、设备玻璃窗、风口、回风百叶和隔墙。

10、进一步的，若几何元素建模后的体素类型为体，则步骤s1中高度参数信息内容形式为p5_p6，p5和p6分别为几何元素下表面和上表面的标高；若几何元素建模后的体素类型为面，则步骤s1中高度参数信息内容形式为p5，p5为建模后的相对标高；对应几何元素为多边形或圆；文本坐标包含在对应多边形或圆内部。

11、进一步的，步骤s2中图层命名为后续程序操作的标准形式为：p1_p2_p3_p4；

12、其中，p1为名称，为任意值；

13、p2为该图层中平面几何元素经建模成为三维体素的类型，如果体素类型为面，则该值为f，如果体素类型为体，则该值为b；

14、p3为建模后的体素与原平面几何元素间的关系，如果平面几何元素可通过拉伸成为建模后的体素，则该值为e；如果平面几何元素可通过平移成为建模后的体素，则该值为m；

15、p4为该图层的高度参数信息，如果p3为e，则该值应为两个值，分别为下表面和上表面的标高；如果p3为m，则该值应为一个值，指建模后的体素相对标高。

16、进一步的，步骤s3具体包括：

17、(1)拆分图层名称，获取名称、几何元素建模后的体素类型、建模后的体素与原几何元素间的关系、高度参数信息；

18、(2)读取该图层中的平面几何元素，若该平面几何元素中包含符合步骤s1中所述的文本形式高度参数信息，则替换高度参数信息，后续使用该文本形式的高度参数信息，否则使用图层名称中的高度参数信息；

19、(3)识别图层中的平面几何元素，并读取几何元素的平面角点坐标。

20、进一步的，步骤s4中获取体操作参数计算流程具体为：

21、(1)结合几何元素平面角点坐标与高度参数信息，得出建模后体素角点的空间坐标参数；

22、(2)根据建模后体素的角点空间坐标参数，计算出体素的长宽、半径、高特征尺寸；

23、(3)根据建模后体素的角点空间坐标参数，计算出体素边与标准笛卡尔坐标轴的角度差值。

24、进一步的，步骤s4中获取面操作参数计算流程具体为：判断其建模后的体素与原平面几何元素间的关系，若为平移，则执行平移面的操作参数计算流程；若为拉伸，则执行拉伸面的操作参数计算流程；

25、平移面的操作参数计算流程具体为：

26、(1)结合几何元素平面角点坐标与高度参数信息，得出建模后体素各角点的空间坐标参数；

27、(2)根据建模后体素的角点空间坐标参数，计算出体素的长、宽、半径特征尺寸；

28、(3)根据建模后体素的角点空间坐标参数，计算出体素边与标准笛卡尔坐标轴的角度差值；

29、拉伸面的操作参数计算流程具体为：

30、(1)结合几何元素平面角点坐标与高度参数信息，得出建模后体素各角点的空间坐标参数；

31、(2)根据建模后体素的角点空间坐标参数，计算出体素的长、高、半径特征尺寸；

32、(3)根据建模后体素的角点空间坐标参数，计算出体素边与标准笛卡尔坐标轴的角度差值。

33、进一步的，步骤s5具体包括：

34、(1)在标准笛卡尔坐标系原点生成体素类型对应的标准面或体；

35、(2)将标准面或体移动到步骤s4计算出的体素角点的空间坐标参数上；

36、(3)将标准面或体的边进行对应拉伸、缩放至步骤s4计算出的体素特征尺寸；

37、(4)将标准面或体旋转步骤s4计算出的角度差值。

38、本发明的一个实施例中，一种基于二维平面图纸的灌装间三维建模系统，包括：

39、二维平面图纸清理模块，用于清理二维平面图纸；确定整个灌装间需要建模的几何元素类型与能够使用的高度参数信息，将灌装间的二维平面图纸中不需要建模的几何元素与相关标注删除，仅保留需要建立模型的几何元素与相关高度参数信息；

40、图层重命名模块，用于重命名二维平面图纸中各图层；根据几何元素建模后的体素类型为体或面，确定几何元素是否处于合适的图层；并根据图层中的几何元素信息重命名图层，将图层命名为后续程序操作的标准形式；

41、图层拆分模块，用于将各图层名称进行拆分并获取相关信息；

42、轮廓线处理模块，用于对各图层中的平面几何元素进行识别及判断几何元素中是否包含文字高度参数信息；若有文字高度参数信息则用其替换图层拆分模块中的高度参数信息；

43、计算模块，用于计算建模后体素的空间角点坐标、各边尺寸、边与标准笛卡尔坐标轴的角度之差；

44、成型模块，用于在坐标系原点生成默认的标准单位体或面后，根据计算建模后空间角点坐标、各边尺寸、边与标准笛卡尔坐标轴的角度之差，对单位面或体进行平移、拉伸和旋转，形成三维体素模型；

45、输出模块，用于将图层中不同几何元素生成的三维体素模型汇总在一个文件中，并以图层中的名称信息进行命并输出。

46、本发明的一个实施例中，一种计算机设备，所述设备包括：

47、存储有可执行程序代码的存储器；

48、与所述存储器耦合的处理器；

49、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-8任一项所述的基于二维平面图纸的灌装间三维建模方法的步骤。

50、有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：(1)可以自动读取二维平面图纸相关信息，自动生成对应三维模型，实现对灌装间快速建模；(2)通过图层拆分、轮廓线处理与计算模块，可以自动读取图层名称与图纸中的各类所需信息，计算获取基本数据；(3)通过轮廓线处理、计算模块与成型模块，可以自动识别需要建模的二维几何元素，计算获取所需基本数据，自动对单位面/体进行平移、拉伸和旋转，形成三维体素模型；可使建模变得更加快速，且在建模过程中减少了人为等效模型的过程，减少了模型出错的概率；(4)在二维平面图纸上修改几何元素轮廓及高度参数等信息，可将二维平面设计图纸融入仿真计算之中，可自动生成对应三维体素模型，随着图纸参数的更改快速准确反映设计过程中室内模型的真实状态；(5)形成的一套从平面图纸获取数据，批量化处理建模方法，可以通过系统自动操作，未来可以用于灌装间数字化协同设计平台之中。