[发明专利]一种可控多边形参数的二维骨料生成投放方法

摘要

本发明公开了一种可控多边形参数的二维骨料生成投放方法，其特征在于：首先计算出每一个骨料的基本特征，然后根据这些基本特征控制骨料的生成和重叠判断；在生成多边形骨料时，根据多边形骨料的外径比和与基骨料的面积比实现多边形骨料形状的控制；在投放骨料时，使用背景网格方法，让标记点均匀填充骨料投放区域；每次投放时，骨料的形心位置都随机对应一个标记点，每次投放成功时，删除骨料内部的标记点；在判断骨料是否重叠时，首先判断两个骨料形心之间的距离，骨料之间的距离较远时，两多边形骨料必定相离，然后根据骨料之间的几何参数判断距离相近的骨料是否重叠，提高了判断效率。

主权项

1.一种可控多边形参数的二维骨料生成投放方法，其特征在于，包括以下步骤：1)生成背景网格，在目标区域均匀布满标记点；所述背景网络为网格状结构，每一个所述网格的精度为总区域的1/100、1/200…1/n，n＞200且为自然数；所述目标区域为混凝土模型的所在区域；所述标记点为背景网络中的网格线的交叉点；2)骨料的基础参数所述骨料为二维多边形骨料；所述二维多边形骨料的几何中心为多边形骨料的形心；所述形心到多边形的每个顶点之间的距离为外径，记为R；其中，长度最大的外径为最长外径，记为RMAX；长度最小的外径为最短外径，记为RMIN；以最长外径为半径，以形心为圆心画出的圆为最大外径圆,记为CR；所述形心到多边形的每条边的垂线距离为内径，记为r；其中，长度最小的内径为最短内径，记为rMIN；长度最大的内径为最长内径，记为rMAX；以最短内径为半径，以形心为圆心画出的圆为最小内径圆，记为Cr；3)可控骨料的生成3.1)按级配曲线生成椭圆基；3.2)在椭圆基中随机取点连接生成多边形骨料；3.3)计算多边形骨料的外径和内径长；3.4)根据骨料参数确定骨料是否满足要求；所述骨料参数包括外径比和面积比；所述外径比为多边形的最长外径与最短外径的比值，记为H，H＝RMAX/RMIN；所述面积比为多边形的面积与对应的基骨料的面积比，记为K，K＝S多边形/S基骨料；当外径比或面积比不满足要求时，重新在相应的椭圆基上取点生成多边形；当外径比和面积比同时满足要求后，进行下一步骤；3.5)放大多边形骨料，使多边形骨料与对应的椭圆基骨料面积相等；4)在步骤1)中的背景网格中，随机选取一个标记点作为第一个多边形骨料的形心位置，投放多边形骨料；5)进行多边形与多边形的重叠判断，判断多边形骨料是否在模型区域内，若在模型区域外，重新选取标记点进行投放，直到多边形骨料完全在模型区域内；所述多边形与多边形的重叠判断包括以下步骤：将两个多边形分别记为多边形a和多边形b，所述多边形a的顶点与多边形b的每一条边构成的三角形的面积之和为W；所述多边形b的面积为SB；当存在W＞SB时，多边形a的顶点位于多边形b外，多边形a没有完全在多边形b内部，重新投放多边形；当全部W＝SB时，多边形a的所有顶点位于多边形b内，多边形a完全在多边形b内部，投放的多边形完全位于模型区域内部；6)进行多边形与圆的重叠判断，判断多边形骨料是否在预留孔洞外部，若不在预留孔洞外部，程序退回步骤4)；若多边形骨料与预留孔洞相离，进行下一步；所述多边形与圆的重叠判断包括以下步骤：6.1)计算圆心与多边形形心的距离E，将圆的半径记为x；当E＞RMAX+x时，多边形与圆相离，投放成功；当E＜rMIN+x时，多边形与圆包含或相交，重新确定投放位置；当rMIN+x≤E≤RMAX+x时，进行下一步判断；6.2)通过两点间的距离公式计算多边形的每一个顶点与圆心之间的距离F；当存在F＜x的情况时，多边形的顶点位于圆内，多边形与圆相交，重新确定投放位置；当任一个F＞x时，多边形的所有顶点均位于圆外，进行下一步判断；6.3)通过点到直线间的距离公式计算圆心与多边形的每一条边的距离J；当任一个J＞x时，多边形与圆相离，投放成功；当存在J＜x的情况时，进行下一步判断；6.4)计算圆心到多边形每条边所对应直线的垂线的交点，将其中一条边所在直线与圆心的垂线交点为C点，多边形该边两个顶点为A和B；当时，多边形的边与圆相交，重新确定投放位置；当时，多边形的边与圆相离且位于圆外；当多边形的任一边都在圆外时，多边形与圆相离，进行下一步；7)进行多边形与多边形的重叠判断，判断该多边形骨料是否与已有多边形骨料重叠，若有重叠则退回步骤4)，若多边形骨料与所有已投放骨料相离，进行下一步；所述多边形与多边形的重叠判断包括以下步骤：7.1)计算两个多边形的形心距L和两个多边形的最短内径和当时，两个多边形相交，重新确定投放位置；当时，进行下一步判断；7.2)计算两个多边形的最长外径和当时，两个多边形相离；当时，进行下一步判断；7.3)将两个多边形分别记为多边形a和多边形b，所述多边形a的顶点与多边形b的每一条边构成的三角形的面积之和为W；所述多边形b的面积为SB；当W＝SB时，多边形a的顶点位于多边形b内，两个多边形相交，重新确定投放位置；当W＞SB时，多边形a的顶点位于多边形b外，进行下一步判断；7.4)画出两个多边形的所有外径；当两个多边形的任意两条外径相交时，两个多边形相交，重新确定投放位置；当两个多边形的任意两条外径没有相交时，两个多边形相离，投放成功；8)选取包含多边形骨料顶点坐标中最小的Xmin、Ymin值和最大的Xmax、Ymax值，选取该范围内的标记点，使用步骤7.3)中的方法判断该区域内的标记点是否在多边形内部，若标记点在多边形内部，删除该标记点，随后投放下一个骨料直到所有骨料投放完毕。