魏鴻

摘要：在對化工管道進(jìn)行平面圖的繪制時(shí)，常常包含有大量的閥門和管件，而這些系統(tǒng)構(gòu)件是實(shí)現(xiàn)化工圖三維重建的困難點(diǎn)。基于此，本文在單連通化工管道進(jìn)行三維重建的研究基礎(chǔ)上，對帶閥門和管件的化工管道圖的三維重建進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并提出了一種新的構(gòu)件表現(xiàn)方式，希望通過本文能夠盡快實(shí)現(xiàn)對于化工管道圖的準(zhǔn)確識(shí)別。

關(guān)鍵詞：閥門管件；化工管道圖；三維重建分析

1.對于單連通管道圖的識(shí)別與匹配

1.1識(shí)別與匹配原理

選擇一個(gè)具有代表意義的單連通管道圖例，其中應(yīng)當(dāng)包含有管段類型、管點(diǎn)方位坐標(biāo)。先對集合圖元的類別進(jìn)行區(qū)分，辨別是直線段圖元還是圓弧圖元，或者為點(diǎn)圖元。接著，任意選擇一個(gè)基本圖元，以直線型圖元為例，將通過該直線段的圖元起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行分量，并判斷該直線段為水平直線還是垂直直線。根據(jù)實(shí)際的判斷，在對應(yīng)的集合中尋找與之匹配的圖元或點(diǎn)位。

1.2單連通管道圖的識(shí)別與匹配方法改進(jìn)

對于大多數(shù)工業(yè)管道在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其管段都會(huì)選擇水平方位和垂直方位進(jìn)行布置。本文將工業(yè)管道的一般布置管段進(jìn)行識(shí)別和匹配后，其流程圖如圖2所示：

2.帶閥門和管件的化工管道圖的三維重建信息處理

2.1三維重建面臨的問題

其主要原因在于：第一，在實(shí)際的化工管道識(shí)別軟件中沒有對閥門和管件的基礎(chǔ)圖形進(jìn)行本質(zhì)上的區(qū)分。第二，由于閥門、管件的種類較多且結(jié)構(gòu)上有所不同，因此很難對閥門和管件進(jìn)行區(qū)分和匹配。第三，即使將管件和閥門通過軟件進(jìn)行識(shí)別和匹配后，也很難獲取到管件和閥門的三維數(shù)據(jù)，需要在預(yù)先建立好的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用，因此在進(jìn)行帶閥門和管件的化工管道圖的三維重建時(shí)，需要將該問題進(jìn)行解決。

2.2閥門、管件識(shí)別技術(shù)

化工管道管件主要是指連通管、法蘭、異形管，閥門主要有蝶閥、止回閥、球閥。在配有管件和閥門的管道圖中，對直線段和點(diǎn)位進(jìn)行等符號替換，在進(jìn)行管件識(shí)別和匹配的過程中，通過對圖層的顏色來進(jìn)行管道的區(qū)分和辨別，從而將三維數(shù)據(jù)信息進(jìn)行最終的儲(chǔ)存。

2.3三維管道圖的信息處理

想要更為高效的將化工管道的管件和閥門進(jìn)行識(shí)別，需要在CAD繪圖軟件中，將閥門和管件進(jìn)行單元圖塊的編輯和置換，并對主視圖和俯視圖中的閥門和管件進(jìn)行系統(tǒng)的識(shí)別，若存在不能識(shí)別的構(gòu)件，則需要建立單獨(dú)的數(shù)據(jù)構(gòu)件，手動(dòng)輸入管道及閥門的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行提取。

3.帶閥門和管件的化工管道圖的識(shí)別與匹配

3.1管道圖識(shí)別與匹配流程

對化工管道系統(tǒng)的管件和閥門進(jìn)行綜合考慮，通過提前對其信息進(jìn)行處理，將管件和閥門的管道圖進(jìn)行初步的識(shí)別和匹配，其流程如圖3所示。

3.2化工管道圖的三維數(shù)據(jù)處理

對系統(tǒng)管件和閥門進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別和匹配是進(jìn)行化工管道三維重建的主要影響因素，其目的在于將管道平面圖中各個(gè)單元圖例的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和收集，因此，當(dāng)管道在識(shí)別和匹配成功后，要將進(jìn)行三維重建所需要的圖元數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。

4.帶閥門和管件的化工管件圖的三維重建應(yīng)用實(shí)例分析

4.1三維數(shù)據(jù)信息的讀取

當(dāng)對化工管道進(jìn)行有效的識(shí)別和匹配后，所產(chǎn)生的管道三維數(shù)據(jù)會(huì)被系統(tǒng)存儲(chǔ)到制定的文件夾中，此后，便可以通過該三維數(shù)據(jù)庫對化工管道平面圖進(jìn)行三維重建。其具體的構(gòu)建方法為：利用AutoLISP語言，將一個(gè)文件以讀取的方式打開，并將對應(yīng)的文件數(shù)據(jù)讀取出來，通過上述方法可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的三維數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的讀取出來，從而進(jìn)行管道圖的三維重建。

4.2三維重建應(yīng)用實(shí)例

通過對管道和閥門的有效識(shí)別和匹配，在三維數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和讀取的協(xié)助下，完成了化工管道的三維重建。如圖4所示：

結(jié)束語

總的來說，本文主要對帶有管件和閥門的化工管道圖進(jìn)行三維重建進(jìn)行了全面的分析，其中包括對單連通管道的識(shí)別與匹配、改進(jìn)方法、信息處理、閥門和管件圖例的置換等幾部分加以驗(yàn)證。雖然在化工生產(chǎn)體系中有關(guān)管道設(shè)計(jì)的應(yīng)用較為廣泛，但是對于管道進(jìn)行三維設(shè)計(jì)仍舊存在一定缺陷，通過對管道進(jìn)行三維重建的研究，能夠在原有的基礎(chǔ)體系上，實(shí)現(xiàn)管段之間的控制和調(diào)節(jié)。在實(shí)際的化工管道中，將管段與管段之間利用閥門來進(jìn)行控制，能夠調(diào)節(jié)流量防止出現(xiàn)回流現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)運(yùn)作效率和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：南京太亞科技股份有限公司）