一种三维智能组装绝缘子串模型的方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其包括以下步骤：1)建立每一绝缘子串组装部件的三维模型；2)根据三维模型的尺寸数据确定每一绝缘子串组装部件模型各连接点的位置和类型；3)三维智能组装绝缘子串模型。本发明利用三维建模工具，对绝缘子串组装部件进行参数化建模，之后根据输电工程设计条件等参数选定所需的绝缘子串组装部件后，通过对绝缘子串组装部件所设定的连接关系等属性，自动判别绝缘子串组装部件之间是否存在可连接点及匹配方式，实现自动快速组装形成所需的绝缘子串模型。采用以上方法可以大大降低人力，缩短工程的设计周期，更快的进入实施环节。因此，本发明可以用于输电线路设计、施工和运维阶段的绝缘子串三维建模工作。
【专利说明】一种三维智能组装绝缘子串模型的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种组装绝缘子串模型的方法，特别是关于一种三维智能组装绝缘子串模型的方法。
【背景技术】
[0002]绝缘子串是在输电线路工程中使用最多的关键设备之一，由金具和绝缘子两大类部件通过特定方式连接而成，其主要用于导地线与杆塔之间的连接，并使导地线与杆塔之间保持绝缘。
[0003]在输电线路工程中，需要先对绝缘子串进行二维建模，之后再按照建模的数据生成相应的实物。在绝缘子串建模设计过程中:首先，需要根据输电工程设计条件等参数选定所需使用的金具和绝缘子型号。然后，根据实际工程情况对绝缘子片数、连接金具形态等进行调整。由于绝缘子串数量众多、类型繁复，且相同型号的绝缘子串在不同位置使用时也会有所不同，因此造成了重复劳动多、建模工作难度大的现状。若针对各绝缘子串进行精细化建模会耗费巨大的人力成本，从而大大延长工程的设计周期。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种降低建模工作难度以及避免重复建模，从而快速组装绝缘子串模型的三维智能组装绝缘子串模型的方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其包括以下步骤:1)建立每一绝缘子串组装部件的三维模型；2)根据三维模型的尺寸数据确定每一绝缘子串组装部件模型各连接点的位置和类型；3)三维智能组装绝缘子串模型；①选择待组装的两绝缘子串组装部件模型判断两绝缘子串组装部件模型的连接点类型是否匹配；若绝缘子串组装部件模型之间的连接点类型匹配，则进入下一步；若连接点类型不匹配，则放弃连接；③判断绝缘子串组装部件模型对应连接点尺寸是否符合要求；若满足对应连接点尺寸要求，则进入下一步；若不满足对应连接点尺寸要求，则放弃连接；④根据两绝缘子串组装部件模型的连接点类型，确定绝缘子串组装部件模型之间的连接方向和连接向量将绝缘子串组装部件模型进行连接，连接后对组装的绝缘子串组装部件模型进行碰撞检测，若绝缘子串组装部件模型除了对应连接点外没有碰撞，则完成绝缘子串组装部件模型之间的连接；若绝缘子串组装部件模型除了对应连接点外，还存在碰撞，则放弃连接；⑥根据输电线路工程需要判断是否需要再添加其他绝缘子串组装部件模型，若需要添加绝缘子串组装部件模型，则将已经连接为一体的绝缘子串组装部件设定为待组装绝缘子串组装部件模型之一，并回到步骤3)中①，与另一需要添加的绝缘子串组装部件进行下一步的智能组装；若不需要添加绝缘子串组装部件模型，则进入下一步?’⑦三维智能组装的绝缘子串模型完成。
[0006]所述步骤I)中使用三维建模工具，参照金具图册建立每一绝缘子串组装部件的三维模型，并将所建立的每一绝缘子串组装部件的三维模型存储在计算机的数据库中。[0007]所述步骤2)的②中连接点类型如下:a)单板:单板正面、单板侧面；b)双板:双板正面、双板侧面；c)球头；d)碗头；e)开档圆环:开档圆环正面、开档圆环侧面；f)闭合圆环:闭合圆环正面、闭合圆环侧面；g)线夹；h)导线；i)重锤片；j)重锤座。
[0008]所述步骤3)的②中判断匹配的原则如下:a)开档圆环正面与开档圆环正面匹配；
b)双板正面与单板侧面匹配；c)双板侧面与单板正面匹配；d)双板正面与闭合圆环正面匹配；e)双板正面与闭合圆环侧面匹配；f)双板侧面与闭合圆环正面匹配；g)双板侧面与闭合圆环侧面匹配；h)球头与碗头匹配；i)线夹与导线匹配；j)重锤片与重锤座匹配。
[0009]所述步骤3)的③中判断连接点尺寸的规则如下:a)当连接点类型分别为开档圆环和开档圆环时，圆环的孔径大于圆环的厚度；b)当连接点类型分别为双板和单板时，单板孔径大于双板螺栓直径、双板开档大于单板厚度；c)当连接点类型分别为双板和闭合圆环时，双板板间厚度大于圆环的板厚度；d)当连接点类型分别为碗头和球头时，碗头顶部宽度大于球头顶部宽度；e)当连接点类型分别为线夹和导线时，线夹的孔径大于导线直径；f)当连接点类型分别为重锤片和重锤座时，重锤片和重锤座匹配时无尺寸要求。
[0010]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明利用三维建模工具，对绝缘子串组装部件进行参数化建模，之后根据输电工程设计条件等参数选定所需的绝缘子串组装部件后，通过对绝缘子串组装部件所设定的连接关系等属性，自动判别绝缘子串组装部件之间是否存在可连接点及匹配方式，实现自动快速组装形成所需的绝缘子串模型。采用此种方法可以有效降低建模的工作难度和缩短工程的设计周期，更快的进入实施环节。2、本发明将所建立的每一绝缘子串组装部件模型存储在计算机的数据库中，以便进行三维智能组装绝缘子串模型时，根据输电线路工程需要调取所需绝缘子串组装部件模型，针对同一绝缘子串组装部件模型可以重复使用，不会像现存设计方法中使用某一绝缘子串组装部件时重复设计，以此大大降低人力成本。因此，本发明可以用于输电线路设计、施工和运维阶段的绝缘子串三维建模工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是智能组装绝缘子串模型流程示意图
[0012]图2是球头挂环Q-7的结构示意图
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0014]绝缘子串是由金具和绝缘子按照一定的连接规则连接而成，在本发明中采用绝缘子串组装部件表示金具和绝缘子。
[0015]本发明一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，包括以下步骤:
[0016]I)建立每一绝缘子串组装部件的三维模型
[0017]使用三维建模工具(如3DMax、SoildWorks等)，参照金具图册，如《国家电网公司输变电工程通用设计110(66)220kv输电线路金具图册》中金具和绝缘子的尺寸数据，在计算机中建立每一绝缘子串组装部件的三维模型。
[0018]上述实施例中，将所建立的每一绝缘子串组装部件模型存储在计算机的数据库中，以便进行三维智能组装绝缘子串模型时，根据输电线路工程需要调取所需绝缘子串组装部件模型。
[0019]2)根据三维模型的尺寸数据确定每一绝缘子串组装部件模型各连接点的位置和类型，其包括:
[0020]①根据建立绝缘子串组装部件模型时的尺寸数据，确定每一绝缘子串组装部件模型中各连接点的位置，通常每一绝缘子串组装部件模型的连接点位置是固定的；
[0021]②根据各绝缘子串组装部件的连接点属性进行分类，其包括:
[0022]a)单板:单板正面、单板侧面；
[0023]b)双板:双板正面、双板侧面；
[0024]c)球头；
[0025]d)碗头；
[0026]e)开档圆环:开档圆环正面、开档圆环侧面；
[0027]f)闭合圆环:闭合圆环正面、闭合圆环侧面；
[0028]g)线夹；
[0029]h)导线；
[0030]i)重锤片；
[0031]j)重锤座；
[0032]3)三维智能组装绝缘子串模型(如图1所示)
[0033]①选择待组装的两绝缘子串组装部件模型A、B，其中A为金具模型、或绝缘子模型或已组装成一体的金具和绝缘子模型，B为绝缘子模型或金具模型；
[0034]②判断两绝缘子串组装部件模型A、B的连接点类型是否匹配；判断匹配的原则如下:
[0035]a)开档圆环正面与开档圆环正面匹配；
[0036]b)双板正面与单板侧面匹配；
[0037]c)双板侧面与单板正面匹配；
[0038]d)双板正面与闭合圆环正面匹配；
[0039]e)双板正面与闭合圆环侧面匹配；
[0040]f)双板侧面与闭合圆环正面匹配；
[0041]g)双板侧面与闭合圆环侧面匹配；
[0042]h)球头与碗头匹配；
[0043]i)线夹与导线匹配；
[0044]j)重锤片与重锤座匹配；
[0045]若绝缘子串组装部件模型A与B之间的连接点类型匹配，则进入下一步；若连接点类型不匹配，则放弃连接；
[0046]③判断绝缘子串组装部件模型A与B对应连接点尺寸是否符合要求，以确保绝缘子串组装部件模型A与B之间相互连接的对应连接点能够紧密结合；判断连接点尺寸的规则如下:
[0047]a)当连接点类型分别为开档圆环和开档圆环时，圆环的孔径大于圆环的厚度；
[0048]b)当连接点类型分别为双板和单板时，单板孔径大于双板螺栓直径、双板开档大于单板厚度；[0049]c)当连接点类型分别为双板和闭合圆环时，双板板间厚度大于圆环的板厚度；
[0050]d)当连接点类型分别为Φτ?头和球头时，Φτ?头顶部览度大于球头顶部览度；
[0051]e)当连接点类型分别为线夹和导线时，线夹的孔径大于导线直径；
[0052]f)当连接点类型分别为重锤片和重锤座时，重锤片和重锤座匹配时无尺寸要求。
[0053]需要说明的是判断可连接的两绝缘子串组装部件模型之间对应连接点的尺寸是否符合要求，只需考虑连接点类型即可。
[0054]若满足对应连接点尺寸要求，则进入下一步；若不满足对应连接点尺寸要求，则放弃连接；
[0055]④根据两绝缘子串组装部件模型A、B的连接点类型，确定绝缘子串组装部件模型之间的连接方向和连接向量，以确保绝缘子串组装部件模型A与B以正确的方向和角度连接;
[0056]⑤将绝缘子串组装部件模型A与B进行连接，连接后对组装的绝缘子串组装部件模型A、B进行碰撞检测，若绝缘子串组装部件模型A、B除了对应连接点外没有碰撞，则完成绝缘子串组装部件模型A与B之间的连接；若绝缘子串组装部件模型A、B除了对应连接点外，还存在碰撞，则放弃连接；
[0057]需要说明的是碰撞检测为本领域技术人员在绝缘子串建模设计过程中常用的技术手段，故不再详述。
[0058]⑥根据输电线路工程需要判断是否需要再添加其他绝缘子串组装部件模型，若需要添加绝缘子串组装部件模型，则将已经连接为一体的绝缘子串组装部件设定为绝缘子串组装部件模型A，并回到步骤3)中①，与另一需要添加的绝缘子串组装部件B进行下一步的智能组装；若不需要添加绝缘子串组装部件模型，则进入下一步；
[0059]⑦三维智能组装的绝缘子串模型完成。
[0060]完成的本发明三维智能组装绝缘子串模型，可以用于对实际输电线路工程中绝缘子串的搭建进行指导。
[0061]实施例
[0062]下面以球头挂环Q-7模型为例进行说明三维智能组装绝缘子串模型的过程:
[0063]I)建立每一绝缘子串组装部件的三维模型
[0064]以球头挂环Q-7模型为例:使用3DMax参照金具图册里的尺寸:球头挂环Q_7在金具图册中的图号为310101，适用的绝缘子型号为XP-7和X-4.5，破坏荷重不小于20kN，重量为0.30kg，生成球头挂环Q-7的三维模型文件并存入计算机数据库中；
[0065]2)根据三维模型的尺寸数据确定每一绝缘子串组装部件模型各连接点的位置和类型，其包括:
[0066]①根据金具图册中的尺寸数据，如图2所示，球头挂环Q-7的连接点I的三维坐标为(0，0，0)，连接点2的三维坐标为(0，-61，0)；
[0067]②球头挂环Q-7连接点I的类型为闭合圆环正面，连接点2的类型为球头；
[0068]3)三维智能组装绝缘子串模型
[0069] ①选择球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型，球头挂环Q-7模型包括连接点类型为闭合圆环正面的连接点1，连接点类型为球头的连接点2 ;盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型包括连接点类型为碗头的连接点I和连接点类型为球头的连接点2 ；[0070]②对球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点类型进行匹配；
[0071]由于球头挂环Q-7模型的连接点2类型为球头，而盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点I的类型为碗头，因此球头挂环Q-7模型的连接点2与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点I相匹配，进入下一步；
[0072]③判断球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型对应连接点尺寸是否符合要求；
[0073]球头挂环Q-7模型的连接点2 (球头)的顶部宽度33.0Omm,而盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型连接点I (碗头)的顶部宽度33.30mm，两者满足对应连接点的尺寸要求，即盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型连接点I的顶部宽度大于球头挂环连接点2的顶部宽度，进入下一
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少；
[0074]④根据球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点类型确定两者之间的连接方向和连接向量；
[0075]①连接方向
[0076]球头挂环Q-7模型的连接点2的连接方向是向下连接；
[0077]盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点I的连接方向为向上连接；
[0078]②连接向量
[0079]如图2所示，以球头挂环Q-7模型的连接点I为坐标原点，以面向球头挂环Q-7模型为Z轴正向，以坐标原点右侧为X轴正向，以坐标原点上侧为Y轴正向。
[0080]因为球头挂环Q-7模型的连接点2类型为球头，盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点I的类型为碗头，球头和碗头连接时任一方向均可，因此球头挂环Q-7模型的连接点2与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型的连接点I连接时连接向量为任意方向；
[0081]⑤球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型进行连接，连接后对组装的球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型进行碰撞检测，除了对应连接点外没有碰撞，因此完成球头挂环Q-7模型与盘形悬式瓷绝缘子XP-7模型之间的连接；
[0082]⑥根据输电线路工程需要判断不再需要再添加其他绝缘子串组装部件模型，进入下一步；
[0083]⑦三维智能组装的绝缘子串模型完成。
[0084]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各步骤的实现方式是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其包括以下步骤: 1)建立每一绝缘子串组装部件的三维模型； 2)根据三维模型的尺寸数据确定每一绝缘子串组装部件模型各连接点的位置和类型； 3)三维智能组装绝缘子串模型； ①选择待组装的两绝缘子串组装部件模型； ②判断两绝缘子串组装部件模型的连接点类型是否匹配；若绝缘子串组装部件模型之间的连接点类型匹配，则进入下一步；若连接点类型不匹配，则放弃连接； ③判断绝缘子串组装部件模型对应连接点尺寸是否符合要求；若满足对应连接点尺寸要求，则进入下一步；若不满足对应连接点尺寸要求，则放弃连接； ④根据两绝缘子串组装部件模型的连接点类型，确定绝缘子串组装部件模型之间的连接方向和连接向量； ⑤将绝缘子串组装部件模型进行连接，连接后对组装的绝缘子串组装部件模型进行碰撞检测，若绝缘子串组装部件模型除了对应连接点外没有碰撞，则完成绝缘子串组装部件模型之间的连接；若绝缘子串组装部件模型除了对应连接点外，还存在碰撞，则放弃连接； ⑥根据输电线路工程需要判断是否需要再添加其他绝缘子串组装部件模型，若需要添加绝缘子串组装部件模型，则将已经连接为一体的绝缘子串组装部件设定为待组装绝缘子串组装部件模型之一，并回到步骤3)中①，与另一需要添加的绝缘子串组装部件进行下一步的智能组装；若不需要添加绝缘子串组装部件模型，则进入下一步； ⑦三维智能组装的绝缘子串模型完成。
2.如权例要求I所述的一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其特征在于:所述步骤I)中使用三维建模工具，参照金具图册建立每一绝缘子串组装部件的三维模型，并将所建立的每一绝缘子串组装部件的三维模型存储在计算机的数据库中。
3.如权利要求1所述的一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其特征在于:所述步骤2)的②中连接点类型如下: a)单板:单板正面、单板侧面； b)双板:双板正面、双板侧面； c)球头； d)桃头； e)开档圆环:开档圆环正面、开档圆环侧面； f)闭合圆环:闭合圆环正面、闭合圆环侧面； g)线夹； h)导线； i)重锤片； j)重锤座。
4.如权利要求2所述的一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其特征在于:所述步骤2)的②中连接点类型如下: a)单板:单板正面、单板侧面； b)双板:双板正面、双板侧面；c)球头； d)桃头； e)开档圆环:开档圆环正面、开档圆环侧面； f)闭合圆环:闭合圆环正面、闭合圆环侧面； g)线夹； h)导线； i)重锤片； j)重锤座。
5.如权利要求3或4所述的一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其特征在于:所述步骤3)的②中判断匹配的原则如下: a)开档圆环正面与开档圆环正面匹配； b)双板正面与单板 侧面匹配； c)双板侧面与单板正面匹配； d)双板正面与闭合圆环正面匹配； e)双板正面与闭合圆环侧面匹配； f)双板侧面与闭合圆环正面匹配； g)双板侧面与闭合圆环侧面匹配； h)球头与碗头匹配； i)线夹与导线匹配； j)重锤片与重锤座匹配。
6.如权利要求5所述的一种三维智能组装绝缘子串模型的方法，其特征在于:所述步骤3)的③中判断连接点尺寸的规则如下: a)当连接点类型分别为开档圆环和开档圆环时，圆环的孔径大于圆环的厚度； b)当连接点类型分别为双板和单板时，单板孔径大于双板螺栓直径、双板开档大于单板厚度； c)当连接点类型分别为双板和闭合圆环时，双板板间厚度大于圆环的板厚度； d)当连接点类型分别为碗头和球头时，碗头顶部宽度大于球头顶部宽度； e)当连接点类型分别为线夹和导线时，线夹的孔径大于导线直径； f)当连接点类型分别为重锤片和重锤座时，重锤片和重锤座匹配时无尺寸要求。
【文档编号】G06F17/50GK104021245SQ201410227001
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】盛大凯, 隗刚, 齐立忠, 胡劲松, 胡君慧, 郄鑫, 李晋, 韩念遐 申请人:国家电网公司, 国网北京经济技术研究院, 北京道亨时代科技有限公司