基于三维模型自动生成二维工程图纸的方法及系统与流程

1.本发明涉及智能构建模型视图技术领域，尤其涉及一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的方法及系统。


背景技术：

2.工程图是指根据投影法来表达物体的投影面，根据投影的方式的不同分为正投影和斜投影，工程图最常见的有一维投影、二维投影和立体投影即三维投影。工程图作为指导产品生产加工和检测的依据，是产品生产过程中必不可少的部分。目前，工程图是在三维模型设计完成的基础上，通过采用不同的投影方式获取的。而工程图纸不仅仅包括上述通过投影所得的三视图，还包括对三视图的说明，包括但不限于尺寸、标注、描述、表格、制造要求、图纸说明等。
3.目前，大多数三维建模软件不支持自动生成二维成品工程图纸，如三维建模软件cad虽然能够三维转二维，但是其仅是单纯的将三维图形转换为二维图形，而并非是转换为二维成品工程图纸。而且在转换过程中，虽然绝大部分成品的二维工程图在图形和比例上不会发生变化，但考虑到用户经常有定制化需求，例如产品参数、技术要求等发生变动，还需要对工程图进行相应的修改。为了满足不同用户的个性化需求，设计人员往往需要先构建三维模型，然后根据三维模型绘制二维工程图纸，如果用户需求发生变动，则需要再次打开相应文件，反复进行先三维模型后二维工程图纸的手工修改。设计人员需要多次重复三维建模和二维绘图的工作，不但生成二维成品工程图纸的效率低，同时耗费大量人力、物力和时间，而且手工搭建及修改的方式容易造成三维模型搭建错误或二维成品工程图纸标注错误、布局错误等问题。此外，上述问题也进一步导致纯三维建模软件难以推广。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的方法及系统，通过多种三维模型搭建方式实现三维模型的快速、正确搭建，在搭建过程的同时获取模型的相关出图数据，避免模型搭建存在逻辑错误以及获取模型相关出图数据效率低的问题，减少设计人员的参与过程，并通过自动布局快速生成二维工程图纸，避免人为进行视图说明标注以及人为布局的问题，提高生成效率。
5.第一方面，本公开提供了一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的方法，包括：快速搭建成品的初始三维模型；根据需求修改成品的初始三维模型，获得成品的目标三维模型；基于成品的目标三维模型，获取中间文件；所述中间文件包括基于目标三维模型转换得到的二维工程图以及目标三维模型的相关出图数据，所述相关出图数据包括成品信息、图纸信息、制造信息、节点图；根据成品的类型，调取预存的相应布局方式，在获取中间文件的基础上，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸。
6.进一步的技术方案，快速搭建初始三维模型包括以下步骤：拉取上游条件；所述上游条件包括名称、设备名称、工程名称、位号、工艺条件；根据上游条件判断是否存在与所述成品相似的案例，若与上游条件相似，则判定存在相似案例，选择并调取该相似案例，直接构建初始三维模型，若否，则重新搭建初始三维模型。
7.进一步的技术方案，重新搭建初始三维模型，包括：判断是否有搭建所述成品的搭建工具，若有，则以待搭建成品的三维模型各组成零件及其类型输入至搭建工具中，获得初始三维模型；否则，使用种子设备搭建初始三维模型。
8.进一步的技术方案，所述搭建工具包括用户界面、渲染逻辑模块和零件库；所述用户界面用于为用户输入提供界面窗口，获取用户输入的信息；所述零件库中预存有多种不同类型的零件，且每种零件均包含其形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色；所述渲染逻辑模块中预设有零件库中各零件之间的搭建逻辑，用于根据用户输入的零件类型，调取零件库中相应类型的零件，搜索匹配调取的零件之间的搭建逻辑，进行自动化搭建，输出搭建完成的三维模型。
9.进一步的技术方案，使用种子设备搭建初始三维模型，包括：选取种子设备中搭建待搭建成品的初始三维模型所需要的种子零件，调整种子零件的位置及尺寸，获取成品的初始三维模型。
10.进一步的技术方案，所述种子设备包含多种种子零件，所述种子零件包含构建三维模型的特定业务，所述特定业务为各种子零件在搭建、组合过程中种子零件之间存在的内在逻辑。
11.进一步的技术方案，所述种子零件还包含相应的坐标系、形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色，以及该种子零件与其他种子零件相搭配的节点图和该种子零件自身的节点图。
12.第二方面，本公开提供了一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的系统，包括：三维模型搭建模块，用于快速搭建成品的初始三维模型，根据需求修改成品的初始三维模型，获得成品的目标三维模型；三维模型转换二维工程图纸模块，用于基于成品的目标三维模型，获取中间文件；根据成品的类型，调取预存的相应布局方式，在获取中间文件的基础上，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸；所述中间文件包括基于目标三维模型转换得到的二维工程图以及目标三维模型的相关出图数据，所述相关出图数据包括成品信息、图纸信息、制造信息、节点图。
13.进一步的技术方案，所述三维模型转换二维工程图纸模块包括数据提取模块、自动布局模块和渲染出图模块，所述数据提取模块用于基于成品的目标三维模型，提取转换所需的中间文件；所述自动布局模块用于根据成品的类型，调取预存的相应布局方式，在获取中间文件的基础上，结合选择的出图节点，进行自动布局；所述渲染出图模块用于渲染生成二维工程图纸。
14.进一步的技术方案，所述三维模型搭建模块包括案例选择模块和案例存储模块，所述三维模型搭建模块包括案例选择模块和案例存储模块，所述案例存储模块用于存储多
种不同成品的三维模型案例，存储案例的相关信息以上游条件的格式进行存储；所述案例选择模块用于根据存储的三维模型案例的上游条件选择与待搭建成品相似的案例，调取相似案例，直接构建初始三维模型。
15.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：1、本发明提供了一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的方法及系统，能快速高效地从三维模型自动生成二维工程图纸，效率高，减少设计人员的参与过程，提升人力、物力和时间的利用率，促进纯三维建模软件使用的推广。
16.2、本发明中，一方面可通过比较选取预存储的相似成品三维模型案例，直接完成三维模型的搭建，一方面可借助搭建工具，快速生成三维模型，另一方面可使用种子设备搭建三维模型，相比于单纯利用现有软件，如cad，直接搭建三维模型，效率更高，而且在搭建的过程中，搭建工具和种子零件中均预设有搭建逻辑，相比于现有的不设有搭建逻辑的三维制图软件，能够减少设计人员的参数过程，且能够避免三维制图时由于不了解该成品而造成制图错误的问题。
17.3、本发明中，在构建成品三维模型的同时获取该成品的相关出图数据，避免先构建三维模型再根据三维模型进行零件的遍历才能获取相关出图数据而造成的出图效率降低的问题，提升出图效率。
18.4、本发明还给出了一种二维工程图纸自动生成的方案，基于获取的中间文件，即视图、节点图、成品信息、图纸信息、制造信息等，根据成品的类型，自动调取相应的布局方式，结合给定的出图节点，自动布局，生成二维工程图纸，避免人为进行对视图说明的标注以及人为布局的问题，进而提升二维工程图纸的生成效率，提升人力、物力和时间的利用率。
19.5、在现有的纯三维建模软件中搭载本发明所提出的系统，能够实现基于三维模型自动生成二维工程图纸，便于纯三维建模软件的推广。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为本发明实施例一所述基于三维模型自动生成二维工程图纸方法的整体流程图。
具体实施方式
22.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
24.实施例一
本实施例提供了一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的方法，如图1所示，包括：步骤s1、快速搭建成品的初始三维模型；步骤s2、根据需求修改成品的初始三维模型，获得成品的目标三维模型；步骤s3、基于成品的目标三维模型，获取中间文件；步骤s4、根据所述中间文件，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸。
25.进一步的，还包括步骤s5，检验二维工程图纸是否符合目标二维工程图纸的要求，若符合，则以该图纸作为目标二维工程图纸输出，否则进行人工微调，直至符合目标二维工程图纸的要求。
26.在本实施例中，步骤s1中，基于三维建模软件快速搭建成品的初始三维模型，该快速搭建初始三维模型的步骤包括：拉取上游条件；根据上游条件判断是否存在与所述成品相似的案例，若与上游条件相似，则判定存在相似案例，选择并调取该相似案例，直接构建初始三维模型，若否，则重新搭建初始三维模型。
27.具体的，三维建模软件中预存有多种成品的三维模型案例，其存储的这些三维模型案例的相关信息以上游条件的格式进行存储，该上游条件包括名称、设备名称、工程名称、位号、工艺条件等等，举例如下表1所示。
28.表1 某一产品的上游条件也就是说，上述拉取上游条件是指，在三维建模软件预存储案件的存储列表中，根据名称、设备名称、工程名称、位号等进行选取，选中如上表1所示的预存储案例的上游条件（名称、设备名称、工程名称、位号、工艺条件等）后，显示对应案例的详细设计条件，即每一上游条件下的案例相对应的相关信息，如选中“位号”显示“酸性气体脱除（1100）”，选中“设
备名称”显示“循环甲醇冷却器”，......，该“酸性气体脱除（1100）”、“循环甲醇冷却器”即详细设计条件。基于详细设计条件判断预存储案例是否与待建模案例相似，即，将通过选择上游条件而显示的预存储案例的详细设计条件与待建模成品案例的详细设计条件进行比较，若每一上游条件下的详细设计条件均相同，则认为该选取的预存储案例与待建模成品案例相似，选择该相似案例，读取该三维模型案例，直接获取初始三维模型；否则需要重新搭建初始三维模型。
29.进一步的，三维建模软件预存储的案件除了包含成品的三维模型，还包括该三维模型的相关出图数据，包括成品信息、图纸信息、制造信息、节点图等，其中，成品信息和制造信息是指三维模型各组成零件的形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色等参数信息，节点图是指两个以上装饰面的汇交点，把在整图当中无法表示清楚的某一个部分单独拿出来表现其的具体构造的，一种表明成品构造细部的图。
30.在重新搭建初始三维模型的过程中，首先判断是否有搭建所述成品的搭建工具，若有，则以待搭建成品的三维模型各组成零件的类型输入至搭建工具中，获得初始三维模型；否则，使用种子设备搭建初始三维模型，即选取种子设备中搭建待搭建成品的初始三维模型所需要的种子零件，调整种子零件的位置及尺寸，获取成品的初始三维模型。
31.上述搭建工具指的是具备针对不同设备类型、不同业务场景而使用的方便搭建三维模型功能的工具，该搭建工具依托于本实施例所述方法的应用软件而设计，基于现有的计算机程序生成，包括用户界面、渲染逻辑模块（即搭建模块）和零件库。
32.具体的，用户界面用于为用户输入提供界面窗口，获取用户输入的信息；零件库中预存有多种不同类型的零件，且每种零件均包含其形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色等参数信息；渲染逻辑模块中预设有零件库中各零件之间的搭建逻辑，用于根据用户输入的零件类型，调取零件库中相应类型的零件，搜索匹配调取的零件之间的搭建逻辑，进行自动化搭建，输出搭建完成的三维模型。
33.搭建工具是构建三维模型的工具，因此，判断三维建模软件是否搭载搭建工具，这一步骤只需要查看是否有搭建所述成品的搭建工具即可。在本实施例中，包括杯子、花瓶、茶壶等通用产品的搭建工具。举例来说，如在搭建“茶杯”的三维模型时，在用户界面输入“杯盖1 杯体1 把手2”，该渲染逻辑模块读取输入信息，根据用户输入的零件类型，调取零件库中类型为1的杯盖、类型为1的杯体、类型为2的把手，基于该渲染逻辑模块中预设的各零件之间的搭建逻辑，自动搭建“杯盖1位于杯体1上、把手2位于杯体1侧面”的三维模型。
34.进一步的，上述搭建工具还能够根据用户的输入，自动化完成对三维模型“增删改”的过程。在上述完成“茶杯”的三维模型的搭建后，再在用户输入界面输入
“‑
杯盖1”，将上述构建的三维模型中的杯盖删除。
35.优选的，所述渲染逻辑模块中还预存有各组成零件两两进行搭建的节点图，用于更清楚的描述两组成零件之间是如何搭建的，该渲染逻辑模块输出搭建完成的三维模型中包含其组成零件的节点图。
36.上述种子设备包含多种种子零件，其中，种子零件作为构成成品的最基本的结构，包含构建三维模型的特定业务，每个种子零件还包含相应的坐标系（如以种子零件中点为原点的三维坐标系）、形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色等参数信息，以及该种子零件与其他种子零件相搭配的节点图、该种子零件自身的节点图。
37.具体的，每个产品都包含多种结构，而各结构在搭建、组合的过程中其之间存在一定的内在逻辑，该内在逻辑就是上述特定业务。举例来说，对于包含杯体、杯盖、把手的茶杯这一成品，其各结构之间存在一定的内在逻辑：杯盖是设计在杯体之上，把手设置在杯体侧面，而此时将茶杯抽象为一个种子设备，其内在的杯体、杯盖、把手之间的逻辑不需要向外暴露，该逻辑即特定业务知识，设置在各种子零件中。
38.种子设备也是搭建三维模型的工具，选用种子设备，种子设备包括多种种子零件，该种子零件作为构成成品的最基本的结构，包含构建三维模型的特定业务，该特定业务即是指种子零件之间的内在逻辑。包含特定业务的种子零件是预设的，并非是自动生成的，其作为构建产品三维模型的最基本的结构，可在操作人员构建三维模型时提供便利：种子零件中设有逻辑，当逻辑错误时，种子零件之间的搭建不能成立，避免人为搭建产生错误。
39.在构建种子零件的过程中，该种子零件通过三维或二维软件绘制获得，在绘制过程中根据该种子零件的特点设置坐标系。同时，限定该种子零件的约束（如对形状的约束等），定义其尺寸，描述其材料、加工工艺、涂抹颜色等参数信息。
40.上述搭建工具和种子设备是搭建三维模型的工具，相较于根据相似案例直接生成三维模型方案，利用搭建工具和种子设备搭建三维模型，需要输入成品的相应组成零件进行搭建，而根据相似案例直接获取三维模型，能够提高三维模型的生成效率。
41.通过上述方式实现快速搭建三维模型，相当于提供了一个最接近成品三维图的“模板”。在获取成品初始三维模型的基础上，执行步骤s2，即根据需求修改该初始三维模型，获得成品的目标三维模型，该修改包括对初始三维模型进行零件的增加或删除、修改零件及其信息等操作，如根据输入的某一零件尺寸（如：零件a：20
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50）实现对该零件尺寸的修改、根据输入的零件（如： 零件b）进行零件调取以实现该零件的添加等。需要说明的是，其在修改过程中，三维模型的相关出图数据也随之变化。也就是说，该步骤s2是在“模板”模型上修改细节，以达到设计要求。
42.步骤s3和s4中，基于成品的目标三维模型，获取中间文件，根据所述中间文件，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸。
43.具体的，考虑到工程图纸用于指导产品的制造，其不但包括三视图，还包括对三视图的说明，因此，本实施例基于上述构建的成品目标三维模型，获取该目标三维模型的中间文件，该中间文件既包括基于目标三维模型转换得到的二维工程图（如三视图），还包括该目标三维模型的相关出图数据，具体包括成品信息、图纸信息、制造信息、节点图等。
44.进一步的，根据相似案例构建的成品三维模型，由于案例本身预存有相关出图数据，直接调取即可获取该成品的中间文件；搭建工具和种子零件是本系统中固有的，因此，在搭建完成三维模型的同时，获取该三维模型的相关出图数据。
45.上述基于目标三维模型转换得到二维工程图是指，基于成品的目标三维模型，考虑到该三维模型包含各组成零件的三维坐标信息，因此，将该三维坐标通过矩阵转换，转换为相应视图下的二维坐标，即可获取该成品的二维工程图。具体的，统一三维模型中各组成零件的三维坐标系，根据各组成零件的坐标，获取描述三维模型的三维坐标矩阵，根据预设的出图视角，在本实施例中该出图视角设置为左视、主视和俯视，进行三维坐标矩阵变换，得到相应视图下的二维坐标矩阵，用以描述该成品的二维视图，进而得到该成品的二维工程图，完成转换。
46.进一步的，以长方体三维模型为例，其有8个三维顶点坐标，用坐标的矩阵形式表示该长方体，在明确出图视角（如俯视图）的前提下，将三维坐标系坐标转换为二维坐标系坐标，即获取长方体在俯视的角度下8个顶点的二维坐标，该坐标仍旧以矩阵的形式表示，通过上述矩阵变换即可获取产品的二维坐标信息，根据二维坐标即可获取二维俯视图。
47.作为另一种实施方式，也可以采用现有的三维模型转换二维工程图的方案实现成品二维工程图的获取。
48.基于上述方法，获取中间文件，该中间文件用于描述三维模型关系，包括二维工程图和相关出图数据。之后，基于该中间文件进行自动布局，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸。具体的，自动布局模块根据成品的类型，调取相应的布局方式，在获取中间文件的基础上，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸。
49.考虑到不同类型的产品/设备需要出图的内容是不同的，需要根据用户所需进行出图，因此，在获取中间文件的基础上，自动布局模块根据二维工程图纸的出图规则进行自动布局。工程图纸中包含的内容很多，包括二维工程图（三视图）、成品信息、图纸信息、制造信息、节点图等，不同类型成品的中间文件的摆放位置是不一样的，一种符合行业要求的摆放方式就是一种布局方式。在这一自动布局的过程中，选择出图节点，出图节点即是产品/设备的出图位置；而且自动布局模块中预设有多种不同类型成品的布局方式，即二维工程图纸的出图规则，即是对应的符合行业要求的摆放方式。
50.作为另一种实施方式，执行步骤s5，检验二维工程图纸是否符合目标二维工程图纸的要求，若符合，则以该图纸作为目标二维工程图纸输出，否则进行人工微调，直至符合目标二维工程图纸的要求。
51.具体的，由于二维工程图纸除了包括视图外，还包括对视图的说明，具体包括节点图、成品信息、图纸信息、制造信息等，而且工程图中包含的内容很多，不同内容的摆放位置是不一样的，一种符合行业要求的摆放方式就是一种布局方式，此处的检验二维工程图纸是否符合目标二维工程图纸的要求，就是判断该产品的二维工程图纸中是否包括上述视图、节点图、成品信息、图纸信息、制造信息等各部分，以及判断该二维工程图纸的布局方式是否符合行业要求。根据该类型成品二维工程图纸的符合行业要求的绘制方式，如视图位于图纸的中间部位、节点图位于图纸的底部、成品信息、制造信息和图纸信息依次从上至下位于图纸的右侧，人工判断所述二维工程图纸的布局方式是否是上述的绘制方式。通过上述判断，进一步保证形成的目标二维工程图纸正确。
52.在获取二维工程图纸的基础上，进行上述判断，若不符合要求，则进行人工调整，如增减相关信息、调整布局对象的位置等，使调整后的二维工程图纸符合行业要求。
53.实施例二本实施例提供了一种基于三维模型自动生成二维工程图纸的系统，包括：三维模型搭建模块，用于快速搭建成品的初始三维模型，根据需求修改成品的初始三维模型，获得成品的目标三维模型；三维模型转换二维工程图纸模块，用于基于成品的目标三维模型，获取中间文件；根据成品的类型，调取预存的相应布局方式，在获取中间文件的基础上，结合选择的出图节点，进行自动布局，获得二维工程图纸；其中，所述中间文件包括基于目标三维模型转换得到的二维工程图以及目标三维
模型的相关出图数据，所述相关出图数据包括成品信息、图纸信息、制造信息、节点图。
54.进一步的，所述三维模型转换二维工程图纸模块包括数据提取模块、自动布局模块和渲染出图模块，所述数据提取模块用于基于成品的目标三维模型，提取转换所需的中间文件；所述自动布局模块用于根据成品的类型，调取预存的相应布局方式，在获取中间文件的基础上，结合选择的出图节点，进行自动布局；所述渲染出图模块用于渲染生成二维工程图纸。
55.进一步的，所述三维模型搭建模块包括案例选择模块和案例存储模块，所述案例存储模块用于存储多种不同成品的三维模型案例，存储案例的相关信息以上游条件的格式进行存储；所述案例选择模块用于根据存储的三维模型案例的上游条件选择与待搭建成品相似的案例，调取相似案例，直接构建初始三维模型。
56.上述三维模型搭建模块还包括搭建工具和种子设备，该搭建工具包括用户界面、渲染逻辑模块和零件库；具体的，用户界面用于为用户输入提供界面窗口，获取用户输入的信息；零件库中预存有多种不同类型的零件，且每种零件均包含其形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色等参数信息；渲染逻辑模块中预设有零件库中各零件之间的搭建逻辑，用于根据用户输入的零件类型，调取零件库中相应类型的零件，搜索匹配调取的零件之间的搭建逻辑，进行自动化搭建，输出搭建完成的三维模型。
57.上述种子设备包含多种种子零件，其中，种子零件作为构成成品的最基本的结构，包含构建三维模型的特定业务，每个种子零件还包含相应的坐标系（如以种子零件中点为原点的三维坐标系）、形状、尺寸、材料、加工工艺、涂抹颜色等参数信息，以及该种子零件与其他种子零件相搭配的节点图、该种子零件自身的节点图。
58.以上实施例二中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。
59.本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
60.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
61.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。