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一种适用于建筑CAD软件的模型焊缝自动坡口方法与流程

2022-05-18 03:09:16 来源:中国专利 TAG:
一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法
技术领域
1.本发明涉及建筑cad技术领域,具体为一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法。


背景技术:

2.在钢结构详细图纸设计领域,“细部设计”是必要的核心步骤,包括为虚拟bim模型添加螺栓、焊接和钢筋等。其中,焊接是占比最多且与零件交互最频繁的部分;对于部分常见类型的焊接,比如v形焊接,通常需要对焊接两侧的零件边缘进行预处理,这在实际施工中非常常见,但在电脑三维虚拟模型中,要表达这种预处理,则需对虚拟模型进行一定的切割,这种切割操作,在软件中通常称为“零件预备”或称“焊缝坡口”。
3.现有软件的通常做法,是由软件用户,手工创建一个满足焊接坡口形状的切割体,再指定零件进行切割,这大大增加了用户的编辑负担的问题,故此,提供一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法。


技术实现要素:

4.针对现有技术的不足,本发明提供了一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法,解决了上述背景技术中提出的问题。
5.为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法,包括以下步骤:s1、三维模型数据格式描述;s2、提取模型的轮廓线;s3、根据次零件模型的轮廓线提取焊缝所在的零件边;s4、生成主零件对边:若次零件为板,则焊缝的线下边,为板厚度方向上另一侧,正对着焊缝边的零件边缘;线下边需要用来判断板的厚度,同时探测线下边使得线下不需要另外创建焊缝即可实现自动坡口切割;s5、探测焊缝线下对边;s6、生成坡口切割体。
6.可选的,所述步骤s1中,进一步包括以下步骤:s11、模型基于三角面片形式,因实时cad设计软件最通用的三维模型表达形式为三角形面片,易于绘制和计算;s12、模型采用点、边、三角形、区域四级抽象结构组成;s13、每个模型要求是连接的、流型的、封闭的,cad设计软件中的零件模型表达现实世界物体,因此都应符合此规则;s14、通过点,可以访问到连接的所有边;s15、通过边,可以访问到两侧三角形;s16、通过三角形,可以访问到三个顶点,和三条边;
s17、每个三角形属于且仅属于一个区域,一条边两侧的三角形,若所属区域不同,则认为这条边为零件的一侧边缘。
7.可选的,所述步骤s2中,进一步包括以下步骤:s21、模型的面片由区域三角化而来,所以视觉上一条完整的边线;s22、在模型中,可能断裂为数段,为了提高几何模型的计算效率,采用预处理步骤,用于提取所有的模型轮廓线,每根轮廓线由共线的一根或多跟边组成。
8.可选的,所述步骤s3中,进一步包括以下步骤:s31、使用上一步骤的算法获得次零件模型的轮廓线;s32、对于每条焊缝线段w,遍历次零件的每条轮廓线l,检查l与w是否平行;s33、若l与w并行,检查l与w的间距,若小于等于焊缝最小间隙要求,则保留;s34、遍历保留的所有轮廓线,只保留与w距离最小的一条或多条线段;s35、将保留的次零件线段根据是否彼此共线合并成若干条长线段,选择其中长度最长的一条,作为焊缝边w的次零件对应边缘;s36、重复步骤s32、s33、s34和s35直到所有焊缝边都找到对应零件边缘;s37、若有焊缝边没有找到任何次零件边缘对应,则代表此焊缝边焊在零件表面或用户焊缝编辑错误,不做坡口。
9.可选的,所述步骤s4中,进一步包括以下步骤:s41、获得主零件模型轮廓线集合;s42、对于上一步骤得到的次零件边l,查找平行且距离小于等于焊缝最小间隙的主零件边m;s43、因符合要求s42的所有边m,至少属于一条主零件轮廓线q,因此可得到零件边两个顶点v0,v1在q上的线性参数t0,t1,将所有m按照min(t0,t1)排序;s44、将所有共线的m组合成一条线段e,按照步骤3的min(t0,t1)排序,可减少共线检测的计算开销,只需要o(n)即可完成;s45、将距离最小的e做为l在主零件上的对边;s46、若没有找到任何符合要求的e,则次零件边缘l在主零件上没有对边,坡口应为单边坡口。
10.可选的,所述步骤s5中,进一步包括以下步骤:s51、遍历次零件的每条焊缝边l,设它的两侧三角形为tr0,tr1s52、设它主零件对边的两侧三角形为mr0,mr1s53、寻找一对tr,mr,使得满足dot(tr.normal,mr.normal)最接近于1,设满足此要求的tr为trx,另一三角形为try;s54、此处,我们采用射线探测法在板的深度方向探测线下边,但不使用trx的法线,而使用cross(trx,dir(l))作为探测方向,即次零件与主零件缝隙的延伸方向,这样对于非垂直的边缘,有更好的适用性;s55、在探测到的底边三角形中,找到与l平行,且与try距离最近的边,即为我们要寻找的线下边。
11.可选的,所述步骤s6中,进一步包括以下步骤:s61、设次零件焊缝的每条边缘为l,线下边为b,主零件对边为m;
s62、通过l和b可得到板焊缝延伸向距离为d=dist(l,b)s63、设焊缝钝边高度为rf,则坡口深度为d-rf(通常此处rf不会小于等于0,否则会穿透,不合常理)s64、得到深度后,在l的正交切面上,沿l和b得到的焊缝延伸方向,向下移动d-rf,得到坡口的底角点ws65、以w为原点,根据坡口形状,v或u,生成对应的探测射线r,r与次零件焊缝边trx的交点即为坡口上端端点s66、再根据最小间隙ro,将w,r都向try法线的反方向移动最小间隙距离ro,即为坡口边缘;s67、主零件坡口切割算法与次零件同理,唯一不同处在于,主零件不需要处理单边坡口情况。
12.本发明提供了一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法,具备以下有益效果:1、该适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法了一种新的完全基于自动化的零件坡口算法,基于常见的三角面片模型,只需要知道焊缝与零件的相对位置和焊接类型,即可自动产生正确的零件焊接坡口,不需用户指定焊接形状,也不需用户手工指定切割位置。
13.2、该适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法支持自动对焊缝板的线下部分(即板厚度方向的另一侧)进行自动探测和切割。
14.3、该适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法提出了一种新的全自动无人需人工编辑的生成精确焊缝坡口的算法,可支持各种常见焊缝类型、钝边高度、最小间隙、双边单边、线下自动坡口。
15.4、该适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法只需提供焊缝线段和零件模型即可,不需指定任何其它关联信息,自动程度最高;坡口形状自动生成,完全不需人工编辑和干预;可自动探测主次零件的缝隙是否相对,并自适应调整坡口的形状。
16.5、该适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法完全自动、无人工干预下生成的常见焊缝坡口,支持不同性质,不同角度,单双边,钝边,线上线下双侧,最小间隙;左侧线框部分为计算出的切割体,形状精准、位置精确、无漏切,无冗余。
附图说明
17.图1为本发明双面v形焊缝的结构示意图;图2为本发明单边v形焊缝的结构示意图;图3为本发明线上,线下,钝边v形焊缝的结构示意图;图4为本发明钝边u形焊缝的结构示意图;图5为本发明线上,线下,钝边,带间隙v形焊缝的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例
19.请参阅图1至图5,本发明提供一种技术方案:一种适用于建筑cad软件的模型焊缝自动坡口方法,包括以下步骤:s1、三维模型数据格式描述:s11、模型基于三角面片形式,因实时cad设计软件最通用的三维模型表达形式为三角形面片,易于绘制和计算;s12、模型采用点、边、三角形、区域四级抽象结构组成;s13、每个模型要求是连接的(非断裂的),流型的(每条边只有不超过两个临近三角形),封闭的(没有单侧三角形的边),cad设计软件中的零件模型表达现实世界物体,因此都应符合此规则;s14、通过点,可以访问到连接的所有边;s15、通过边,可以访问到两侧三角形;s16、通过三角形,可以访问到三个顶点,和三条边;s17、每个三角形属于且仅属于一个区域,一条边两侧的三角形,若所属区域不同,则认为这条边为零件的一侧边缘;s2、提取模型的轮廓线:s21、模型的面片由区域三角化而来,所以视觉上一条完整的边线;s22、在模型中,可能断裂为数段,为了提高几何模型的计算效率,采用预处理步骤,用于提取所有的模型轮廓线,每根轮廓线由共线的一根或多跟边组成;s3、根据次零件模型的轮廓线提取焊缝所在的零件边;s31、使用上一步骤的算法获得次零件模型的轮廓线;s32、对于每条焊缝线段w,遍历次零件的每条轮廓线l,检查l与w是否平行;s33、若l与w并行,检查l与w的间距,若小于等于焊缝最小间隙要求,则保留;s34、遍历保留的所有轮廓线,只保留与w距离最小的一条或多条线段;s35、将保留的次零件线段根据是否彼此共线合并成若干条长线段,选择其中长度最长的一条,作为焊缝边w的次零件对应边缘;s36、重复步骤s32、s33、s34和s35直到所有焊缝边都找到对应零件边缘;s37、若有焊缝边没有找到任何次零件边缘对应,则代表此焊缝边焊在零件表面或用户焊缝编辑错误,不做坡口;s4、生成主零件对边:若次零件为板,则焊缝的线下边,为板厚度方向上另一侧,正对着焊缝边的零件边缘;线下边需要用来判断板的厚度,同时探测线下边使得线下不需要另外创建焊缝即可实现自动坡口切割;s41、获得主零件模型轮廓线集合;s42、对于上一步骤得到的次零件边l,查找平行且距离小于等于焊缝最小间隙的主零件边m;s43、因符合要求s42的所有边m,至少属于一条主零件轮廓线q,因此可得到零件边两个顶点v0,v1在q上的线性参数t0,t1,将所有m按照min(t0,t1)排序;s44、将所有共线的m组合成一条线段e,按照步骤3的min(t0,t1)排序,可减少共线检测的计算开销,只需要o(n)即可完成;
s45、将距离最小的e做为l在主零件上的对边;s46、若没有找到任何符合要求的e,则次零件边缘l在主零件上没有对边,坡口应为单边坡口;s5、探测焊缝线下对边:s51、遍历次零件的每条焊缝边l,设它的两侧三角形为tr0,tr1s52、设它主零件对边的两侧三角形为mr0,mr1s53、寻找一对tr,mr,使得满足dot(tr.normal,mr.normal)最接近于1,设满足此要求的tr为trx,另一三角形为try;s54、此处,我们采用射线探测法在板的深度方向探测线下边,但不使用trx的法线,而使用cross(trx,dir(l))作为探测方向,即次零件与主零件缝隙的延伸方向,这样对于非垂直的边缘,有更好的适用性;s55、在探测到的底边三角形中,找到与l平行,且与try距离最近的边,即为我们要寻找的线下边;s6、生成坡口切割体:s61、设次零件焊缝的每条边缘为l,线下边为b,主零件对边为m;s62、通过l和b可得到板焊缝延伸向距离为d=dist(l,b)s63、设焊缝钝边高度为rf,则坡口深度为d-rf(通常此处rf不会小于等于0,否则会穿透,不合常理)s64、得到深度后,在l的正交切面上,沿l和b得到的焊缝延伸方向,向下移动d-rf,得到坡口的底角点ws65、以w为原点,根据坡口形状,v或u,生成对应的探测射线r,r与次零件焊缝边trx的交点即为坡口上端端点s66、再根据最小间隙ro,将w,r都向try法线的反方向移动最小间隙距离ro,即为坡口边缘;s67、主零件坡口切割算法与次零件同理,唯一不同处在于,主零件不需要处理单边坡口情况。
20.以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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