[发明专利]一种电力铁塔三维实体模型生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实体模型生成方法，特别是关于一种电力铁塔三维实体模型生成方法。

背景技术

架空输电线路工程尤其是高压线路中通常使用电力铁塔作为主要的杆塔种类，铁塔实体模型包含了角钢、节点板、螺栓等各个铁塔组件的精细化模型。如果实体模型的精细程度较高则可以直接用于电力铁塔加工、优化下料。

现阶段由于铁塔实体模型构建难度大、工具少，这部分工作主要由铁塔加工厂商完成。铁塔加工厂商的结构设计人员主要对杆塔进行受力分析、杆件优化，得到的是杆塔大体结构的司令图，这类图纸无法考虑铁塔组件空间碰撞等问题，同时由于缺乏三维实体模型自动生成的方法，导致三维设计的实际应用价值大打折扣。目前对于输电线路铁塔实体模型只能采用人工建模手段构建三维模型，需要由专业的三维绘图人员根据铁塔设计图纸并利用3DMax等三维建模软件手工绘制模型，不仅耗时长，成本高，而且输电线路工程中相同型号的铁塔在不同杆塔位置都需要对杆件进行调整，导致了相同型号铁塔无法实现一次生成多次复用，因此采用人工建模方式实现对全线路铁塔的三维实体建模既浪费也不现实。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种采用人工智能进行空间结构运算产生符合设计要求并满足实际铁塔加工需要仿真模型的电力铁塔三维实体模型生成方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电力铁塔三维实体模型生成方法，其包括以下步骤：1)读取所需建立的铁塔设计成果，根据铁塔设计成果的有关数据构建三维铁塔单线模型，其中，铁塔设计成果包括构成铁塔所有杆件的空间位置、杆件规格、杆件数量、杆件串心数据以及杆件受力情况；2)读取建立的三维铁塔单线模型并对其进行修正，具体修正过程是：将统材号相同或相类似多段杆件的单线合并为一根，并使多段单线的中间点在同一直线上；3)根据塔身主材的串心数据进行塔身主材串心计算，得到各段塔身主材的上口宽、下口宽和坡度；4)根据塔身主材串心计算结果计算塔身主材两端的端点坐标，并将主材的端点坐标与杆件单线信息进行匹配，判断哪根单线是塔身主材；5)根据塔身所有杆件的点、线关系及主材参数生成连接面，并以连接面为单位确定铁塔杆件之间的搭接关系；6)对每一杆件的两肢方向进行分析，并确定所有杆件的肢方向；7)生成初步的三维角钢模型，即根据角钢之间的搭接关系，初步计算出三维空间中角钢的空间形态和位置关系；8)对所有角钢的节点进行设计，得到与节点相关的参数数据；9)根据杆件参数、杆件之间的搭接关系以及与节点相关的参数生成铁塔三维实体模型。

所述步骤8)对所有角钢的节点进行设计，得到与节点相关的参数数据，包括以下步骤：①收集节点单元；②分析节点单元生成初始节点设计单元；③对初始节点设计单元进行整理；④对一个节点单元中的节点设计单元排序；⑤根据节点设计单元排序结果对节点设计单元进行设计，即：计算角钢正负头和节点偏移，确定角钢上的螺栓大小，布置好角钢上的孔，并设计节点板。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明根据现有的铁塔设计成果构建三维铁塔单线模型，并通过单线模型的相关数据完成塔身主材的匹配以及铁塔杆件之间的搭接关系，进一步确定所有杆件的肢方向，生成初步的三维角钢模型；然后对所有角钢的节点进行设计，得到与节点相关的参数据，根据杆件参数、杆件之间的搭接关系以及与节点相关的参数生成铁塔三维实体模型，因此本发明采用人工智能方法生成三维铁塔模型，不仅节约了时间和成本，直接通过铁塔结构司令图等传统铁塔设计成果直接生成，采用本发明替代人工建模的工作方式，可以大幅度提高铁塔建模的效率，使得铁塔实体化模型不再依赖于手工建模人员，大大降低了生成铁塔实体模型工作的强度。2、由于输电线路铁塔使用情况的特殊性，铁塔三维模型复用性很差，采用人工建模无法保证所建铁塔模型与实际情况的吻合度，本发明在生成铁塔三维模型时考虑铁塔组件空间碰撞等问题，因此本发明生成的铁塔三维实体模型大大提高了设计精度，在工程设计阶段就可以对铁塔组装等复杂问题加以考虑。3、本发明生成的三维实体模型是带有矢量参数化信息，该模型除了用于效果展示还能够进行力学分析计算等工作，使得三维模型更具实用性，现场施工人员可以直接按照所生成的铁塔三维模型进行现场施工，大大提高了施工的效率。本发明可以广泛应用在电力铁塔的施工、运维等工作过程中。

附图说明

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

图1是本发明的角钢结构示意图；

图2是本发明流程示意图；