专利名称：基于组件的矿井巷道整体拼接算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿井巷道整体拼接算法，尤其是一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法。
背景技术：
矿井巷道的三维建模，是实现矿山信息化和可视化的重要手段，目前，国内外在此方面作出了大量研究，但是由于矿井巷道的复杂性，在对模型进行拼接时无法达到理想的拼接效果，模型之间易出现接缝。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，采用了面向对象的编程思想，参数化的实现了所有组件及各种连接算法，可以完全满足截面完全不同的矿井巷道的建模需求，能够实现整体巷道无缝拼接。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，把巷道抽象成巷道侧面的点，通过对相应点进行组面形成巷道实体，在巷道之间，通过它们的拓扑关系，先建立巷道组件，然后在组件之间添加合适的巷道实体，实现整体巷道的无缝连接，其步骤为:(1)确认交叉点的特征信息:读取矿井巷道分布图信息；根据读取的信息，通过统计与某个交叉点相关的其它点的个数，确定每一个交叉点的特征信息；(2)通过交叉点特征信息构建组件:分析交叉点特征信息，确认组件的尺寸规格；调用组件库，以合适的尺寸规格、特征类型，在交叉点的实际坐标位置，构建一个合适的巷道组件；(3)调整交叉点位置信息进行巷道整体拼接:根据交叉点的巷道组件信息，重定义矿井巷道分布图中相关交叉点的位置信息；根据修改后的交叉点的位置信息，在各相关的巷道组件之间，采用L型拼接；(4)最终，在所有巷道尽头添加I型单件，实现矿井巷道的整体拼接。所述巷道组件的建立算法，其步骤为:(I)对于相临的两个几何体，求出对应交点的坐标:每个几何体，以中轴线为基础，可以将几何体一分为二 ；根据相邻几何体的位置关系，分别选取每个几何体中，重合区域的坐标点；对于选取出的每一个坐标点，在同一个几何体上的另一面，都能找到等闻的一个坐标点，对于这等闻的两点，可以确定一条空间直线，使用空间直线的参数方程进行表示；在另一个几何体上，找出相关的等高的两点，也用空间直线的参数方程进行表示；通过两直线方程，计算出交点坐标；(2)将几何体上相关点的坐标修改成交点的坐标。L型连接算法，其步骤为:(1)获取L型连接的两个单件的信息；(2)缩进两单件相交端的长度，使单件实体无交汇；(3)以两单件的缩进面为横断面，构建一个单件，实现两单件的L型无缝连接。本发明的有益效果是:一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，采用了面向对象的编程思想，参数化的实现了所有组件及各种连接算法，可以完全满足截面完全不同的矿井巷道的建模需求；如果两条巷道的宽度或断面形状不同，在接口之处可以进行圆滑处理；算法中采用L型拼接实现；当巷道不在同一平面的情况下时(即需要连接的巷道之间有任意夹角或不共面)，算法仍然能完成无缝连接；多条巷道相接处的拼接可以使用组件方式实现，而且不受相接于一点的巷道数量的影响，都可以实现连接。
具体实施例方式附
图1为本发明的算法流程图。附图2为本发明的数据流程图。下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。结合附图1和附图2可以看出，一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，其步骤为:(1)读取矿井巷道分布图信息；根据读取的信息，通过统计与某个交叉点相关的其它点的个数，确定每一个交叉点的特征信息，即巷道的尺寸规格信息和交叉点的特征类型，是属于单通道、双通道或多通道；(2)分析交叉点的特征信息，确认组件的尺寸规格，从组件库调用合适的模型，以合适的尺寸规格及特征类型，在交叉点的实际坐标位置构建一个合适的巷道组件，如果是单巷道，调取I型模型建立符合尺寸的I型组件，如果是双通道，调取L型模型建立符合尺寸的L型组件，如果是多通道，调用L型或I型模型进行组合，建立符合尺寸的巷道组件；(3)根据交叉点的巷道组件信息，重定义矿井巷道分布图中相关交叉点的位置信息；根据修改后的交叉点的位置信息，在各相关的巷道组件之间采用L型拼接；
(4)最终，在所有巷道尽头添加I型单件，实现矿井巷道的整体拼接。所述巷道组件的建立算法，其步骤为:(I)对于相临的两个几何体，求出对应交点的坐标:每个几何体，以中轴线为基础，可以将几何体一分为二 ；根据相邻几何体的位置关系，分别选取每个几何体中，重合区域的坐标点；对于选取出的每一个坐标点，在同一个几何体上的另一面，都能找到等闻的一个坐标点，对于这等闻的两点，可以确定一条空间直线，使用空间直线的参数方程进行表示；在另一个几何体上，找出相关的等高的两点，也用空间直线的参数方程进行表示；通过两直线方程，计算出交点坐标；(2)将几何体上相关点的坐标修改成交点的坐标。几何体单件构造方法，其步骤为:(I)定义几何体横断面结构:
在底部设置两个基准点，两基准点之间的距离为几何体的宽度；在两基准点正上方，几何体高度的1/2处，设置两个点作为腰点；几何体顶部点可以根据需要设置；(2)构造几何体的每个面:几何体的侧面不设置显示面，作为镂空状态；其它面的构造，在两横断面上分别选取一个和两个顶点，只要保证在三点构造的三角形之内，没有其它点可以构造更小的
三角形即可；(3)旋转几何体:3)
绕 Z 车由旋转，px=px*cos(unitz)-py*sin(unitz) ；py=px*sin(unitz)+py*cos(unitz)；
pz=pz,其中，px、py、pz为点的空间坐标，unitz表示几何体在Z轴上的旋转角度；(2.绕Y
车由旋转，px=pz*sin(unity)+px*cos(unity) ；py=py ；pz=pz*cos (unity)-px*sin(unity),为点的空间坐标,unity表示几何体在Y轴上的旋转角度；(4)平移几何体，px=px+ox ；py=py+oy ;pz=pz+oz,其中，px、py、pz为点的空间坐标，ox、oy、oz为几何体底面中点在空间中的实际坐标。
L型连接算法，其步骤为:(1)获取L型连接的两个单件的信息；(2)缩进两单件相交端的长度，使单件实体无交汇；(3)以两单件的缩进面为横断面，构建一个单件，实现两单件的L型无缝连接。其中，调整单件的长度，算法如下:
权利要求
1.一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，其特征是:把巷道抽象成巷道侧面的点，通过对相应点进行组面形成巷道实体，在巷道之间，通过它们的拓扑关系，先建立巷道组件，然后在组件之间添加合适的巷道实体，实现整体巷道的无缝连接，其步骤为:(I)确认交叉点的特征信息:读取矿井巷道分布图信息；根据读取的信息，通过统计与某个交叉点相关的其它点的个数，确定每一个交叉点的特征信息；(2)通过交叉点特征信息构建组件:分析交叉点特征信息，确认组件的尺寸规格；调用组件库，以合适的尺寸规格、特征类型，在交叉点的实际坐标位置，构建一个合适的巷道组件；(3)调整交叉点位置信息进行巷道整体拼接:根据交叉点的巷道组件信息，重定义矿井巷道分布图中相关交叉点的位置信息；根据修改后的交叉点的位置信息，在各相关的巷道组件之间，采用L型拼接；(4)最终，在所有巷道尽头添加I型单件，实现矿井巷道的整体拼接。
2.根据权利要求1所述一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，其特征是:所述巷道组件的建立算法，其步骤为:(1)对于相临的两个几何体，求出对应交点的坐标:每个几何体，以中轴线为基础，可以将几何体一分为二 ；根据相邻几何体的位置关系，分别选取每个几何体中，重合区域的坐标点；对于选取出的每一个坐标点，在同一个几何体上的另一面，都能找到等高的一个坐标点，对于这等高的两点，可以确定一条空间直线，使用空间直线的参数方程进行表示；在另一个几何体上，找出相关的等高的两点，也用空间直线的参数方程进行表示；通过两直线方程，计算出交点坐标；(2)将几何体上相关点的坐标修改成交点的坐标。
3.根据权利要求2所述一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，其特征是:几何体单件构造方法，其步骤为:(1)定义几何体横断面结构:在底部设置两个基准点，两基准点之间的距离为几何体的宽度；在两基准点正上方，几何体高度的1/2处，设置两个点作为腰点；几何体顶部点可以根据需要设置；(2)构造几何体的每个面:几何体的侧面不设置显示面，作为镂空状态；其它面的构造，在两横断面上分别选取一个和两个顶点，只要保证在三点构造的三角形之内，没有其它点可以构造更小的三角形即可；(3)旋转几何体:(T)绕 Z 轴旋转,px=px*cos (unitz) -py*sin (unitz) ；py=px*sin (unitz) +py*cos (unitz)；pz=pz,其中，px、py、pz为点的空间坐标，unitz表示几何体在Z轴上的旋转角度；@绕Y 车由方i!转，px=pz*sin (unity) +px*cos (unity) ；py=py ；pz=pz*cos (unity) -px*sin (unity),为点的空间坐标,unity表示几何体在Y轴上的旋转角度；(4)平移几何体，px=px+ox ；py=py+oy ;pz=pz+oz,其中，px、py、pz为点的空间坐标，ox、oy、oz为几何体底面中点在空间中的实际坐标。
4.根据权利要求1所述一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，其特征是:L型连接算法，其步骤为:(1)获取L型连接的两个单件的信息；(2)缩进两单件相交端的长度，使单件实体无交汇；(3)以两单件的缩进面为横断面，构建一个单件，实现两单件的L型无缝连接。
5.根据权利要求4所述一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，其特征是:调整单件的长度，算法如下:当 dl< /2 且 d2 < Jr/21=(w/2/tan(dl)+w/2/sin (dl))*cos (d2);
全文摘要
本发明涉及一种基于组件的矿井巷道整体拼接算法，把巷道抽象成巷道侧面的点，通过对相应点进行组面形成巷道实体，在巷道之间，通过它们的拓扑关系，先建立巷道组件，然后在组件之间添加合适的巷道实体，实现整体巷道的无缝连接，其步骤为(1)确认交叉点的特征信息；(2)通过交叉点特征信息构建组件；(3)调整交叉点位置信息进行巷道整体拼接；(4)最终，在所有巷道尽头添加I型单件，实现矿井巷道的整体拼接，可以完全满足截面完全不同的矿井巷道的建模需求，能够实现整体巷道无缝拼接。
文档编号G06F17/50GK103164586SQ20131012223
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者刘厚泉, 蒋琦 申请人:中国矿业大学