利用CATIA三维软件建立面板坝趾板参数化模型的方法与流程

本发明涉及水利水电工程，尤其涉及利用catia三维软件建立面板坝趾板参数化模型的方法。

背景技术：

1、目前面板堆石坝以其较好的适应性和经济性在水利水电工程中得到了广泛的应用。趾板作为面板坝最主要防渗结构之一，它是面板坝设计和施工的主要基准结构，设计质量的优劣和设计效率的高低直接关系着整个面板坝的质量、安全和经济性。

2、目前关于趾板的三维建模方法在水电工程领域尚无精确建模方法，一般都是分段建模，趾板在发生转折或断面发生变化处为断开状态，趾板沿整个周边缝不能封闭。第二，目前的趾板建模方法具有一次性，当趾板断面或趾板走向布置发生变化时，其三维模型需重新修改，重新创建，模型的重复利用率较低。第三，目前关于趾板的三维建模思路与方法尚停留在二维设计的阶段；通常在二维趾板布置确定后，根据趾板的二维设计来创建三维模型，不能直接进行趾板的三维设计。

3、公开号为cn107194074b的发明专利中公开了一种利用catia三维软件建立面板坝趾板参数化模型的方法，该方法按以下步骤建立面板坝趾板参数化模型→创建控制趾板走向、嵌深和趾板断面尺寸的参数→绘制趾板线→建立关联和约束→创建趾板典型断面草图支持面→创建各段趾板草图，并关联趾板走向、嵌深和趾板断面尺寸参数关联→创建各段规则趾板实体→创建过渡异型趾板实体→统计趾板工程量、尺寸信息→工程出图。本发明在趾板布置或趾板断面尺寸发生修改时，仅通过调整步骤2中创建的相应参数值，趾板三维模型、趾板工程量以及趾板结构图即可随之更新，避免重新建模浪费大量时间。但是该方法是利用翻模的方式进行趾板体型的创建，需要在存在设计图纸的基础上去创建，需要创建大量的趾板体型轮廓草图，然后利用catia中“多截面体型”命令去生成趾板体型，此过程中在每段趾板衔接部分处理不妥当，与实际工程不符，并且趾板参数发生改变时，需要依次调整每个草图得参数。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种利用catia三维软件建立面板坝趾板参数化模型的方法，以解决上述所述的现有设计中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、利用catia三维软件建立面板坝趾板参数化模型的方法，其特征在于，包括以下步骤，

4、s1：创建面板坝三维模型骨架；面板坝三维模型骨架包括坝轴线左端点、坝轴线右端点、坝轴线、防浪墙上游端面、防浪墙底平面、面板上表面平面、面板下表面平面和趾板坐标系；

5、s2：创建趾板线设计草图及相关参考元素，绘制并发布趾板线及趾板点；

6、s3：对每一段趾板线进行外插延伸和包络体拉伸，得到趾板包络体实例，并对趾板包络体实例进行切分；

7、s4：基于步骤s1中的面板上表面和步骤s3中的趾板包络体实例，构建各段趾板线对应的趾板中间体型，以及相应的分割曲面；

8、s5：对步骤s4中得到的趾板中间体型，利用各分割曲面/平面进行切割，得到各段趾板最终体型；

9、s6：基于所有切割后体型，构建最终完整趾板三维模型；

10、s7：创建各项尺寸参数和工程量参数，通过调整创建的参数值，更新趾板三维模型。

11、进一步的，步骤s2的具体操作包括以下步骤，

12、s201：根据地质模型成果，创建趾板定线三维骨架元素，将各地质层面转化为nurbs曲面；所述趾板定线三维骨架元素包括地形面、吕荣面、覆盖层底面、强风化分界面、弱风化分界面、微风化分界面、防浪墙底平面和面板下表面；

13、s202：将转化为nurbs曲面的地形面、覆盖层底面、吕荣面、强风化分界面、弱风化分界面及微风化分界面与面板下表面相交形成各地质层线；

14、s203：创建多个高程平面，将防浪墙底平面及各控制点所在高程平面分别与面板下表面平面相交形成多条高程线；

15、s204：在面板下表面平面创建草图，根据各地质层线及高程线，在草图中指定初始位置，然后用多段线命令绘制趾板线；

16、s205：完成趾板线绘制后，将绘制的趾板线控制点从起始点到终止点按照x1～xn的方式命名，随后将趾板线控制点复制粘贴到“趾板定位元素”几何图形集中，并将绘制的趾板线从起始线段依次将各段直线命名为x1x2、x2x3、…、xn-1xn，然后同样复制粘贴于“趾板定位元素”几何图形集中，最后将“趾板定位元素”中的趾板控制点及趾板线创建发布；

17、s206：通过修改趾板控制点坐标，调整趾板线至合适位置。

18、进一步的，步骤s3的具体操作包括以下步骤，

19、s301：选择趾板线x1x2，将其两侧端点作为边界做外插延伸，得到外插延伸线；

20、s302：在外插延伸线的中点做法线平面，将该平面作为草图支持面，绘制趾板体型轮廓；

21、s303：退出草图支持面，以s301中得到的外插延伸线为轴，拉伸趾板体型轮廓，得到趾板包络体实例；

22、s304：重复步骤s302中绘制趾板体型轮廓的操作，分别输出趾板上表面平面，趾板中间面平面，趾板内立面平面，趾板外立面平面和趾板下表面平面；

23、s305：用趾板中间面平面和趾板上表面平面分别切分趾板包络体实例，得到趾板上部、中部和下部体型；

24、s306：将趾板内立面平面和趾板中间面平面作相交，获得相交线进行留用；

25、s307：依次取其他段趾板线，重复步骤s301～s306。

26、进一步的，步骤s4的具体操作包括以下步骤，

27、s401：用步骤s1中创建的面板上表面平面分割每一段趾板上部体型；

28、s402：将步骤s401分割后的结果与步骤s3中生成的趾板中部、下部包络体实例相结合，生成趾板中间体型1；

29、s403：对各段趾板的中间体型1下表面及内立面做提取和接合操作，并对接合面与趾板线相平行的边界进行外插延伸，生成各段趾板中间体型1的下表面及内立面的外插延伸面。

30、进一步的，步骤s5的操作包括以下步骤，

31、s501：以步骤s306成的相交线为旋转轴，将面板上表面旋转90°，生成周边缝平面；

32、s502：利用周边缝平面对各段趾板的中间体型1进行切割，得到各段趾板的中间体型2；

33、s503：对每一段趾板的中间体型2，依次用紧邻的下一段趾板中间体型1的下表面及内立面的外插延伸面、周边缝面和趾板内立面平面进行切割，得到各段趾板最终体型。

34、进一步的，一种catia三维软件设计系统，其特征在于：包含有趾板设计模块，所述趾板设计模块上存储有用于调用的绘图指令，以执行上述所述的建立面板坝趾板参数化模型的方法。

35、本发明的有益效果是：

36、1、本发明中利用catia三维软件建立面板坝趾板参数化模型的方法通过对工程区三维地质体模型进行剖切，辅助设计人员快速进行趾板定线操作，随后程序通过特定算法自动优化调整趾板线各控制点位置，并自动输出趾板线控制点坐标。与传统趾板定线方法相比，趾板定线设计的效率及准确性有效提升。

37、2、本发明通过结合ekl与caa二次开发技术封装趾板体型模板，通过统计大量实际工程项目案例，提供一系列常规趾板设计参数，自定义的设计参数合理性也可根据内嵌规则进行判断。依据设计参数、趾板线及预设修剪规则，一键生成趾板体型模型，并同步输出相关特征参数及工程量信息。与传统趾板设计方法相比，趾板体型设计的直观性、准确性、效率有效提升。