專利名稱：多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法
技術領域：
本發明涉及一種工程圖中全局坐標系的計算方法，特別是一種多關聯工程圖環境下 全局坐標系的自動計算方法。
技術背景CAD技術目前已廣泛應用到包括機械、制造、建筑、電子、化工、道路橋梁在內 的多個工程領域。在許多工程應用中(如概預算、招投標等工程數據計算)，經常需要 根據某一 CAD工程圖中的圖紙坐標計算出多關聯圖環境下的全局邏輯坐標。而一個工 程項目往往由多張關聯工程圖組成；同一張工程圖中也可能進一步劃分為若干圖形上獨 立、內容上關聯的區域，以描述不同側面。比如表示機械部件的三視圖描述(可在一張 工程圖的不同區域描述，也可分為三張工程圖描述)；而要完整描述一棟建筑外觀及其 內部設計，往往需要數十張相互關聯的工程圖。根據所描述的內容不同，這些關聯工程 圖可以分別采用不同的圖形尺寸與比例來繪制，如可在某張圖中以大比例詳細繪制某個 工程對象的細節部分，而在其它圖中該工程對象僅以較小的比例示意性表示其位置和輪 廓，也可能出現方向旋轉、位置偏移等。因此，給定一工程圖中的某一圖紙坐標，并不 能直接用于精確計算各種工程數據，必須轉換到多關聯工程圖整合條件下的、以尺寸線 長度標識字符串為依據的全局邏輯坐標。該轉換過程需要一系列的工程圖相互比較、參 考及坐標轉換，人工計算極易產生誤差，且效率較低。 發明內容本發明的目的是針對上述CAD工程圖坐標系計算方法的現有技術的缺陷，提供一 種多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法。為了實現本發明所述的目的，本發明提供的一種多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征是在輸入工程項目后，還包括以下步驟(1)取一張工程圖，并對該圖計算初始閾值A (2)計算該工程圖中所包含的游離標線；(3)對相互平行且投 影重疊的游離線條由左至右或由下至上排序；(4)若兩根相鄰的平行游離線條共享某中 部垂直線條，且在交點處可搜索到短斜線，則生成一個候選尺寸線；(5)由一組共享某 游離線條的候選尺寸線生成尺寸線組；(6)分別將尺寸線組與臨近的長度字符串配對； (7)對每一個尺寸線組，找到與其垂直的所有尺寸線組，并取離其最近的一個，按逆 時針次序生成一個正交軸網；(8)比較每個正交軸網，取其尺寸標識范圍最大的一個正 交軸網作為該工程圖的局部邏輯坐標系；記錄其它正交軸網相對于局部邏輯坐標系的平 移、旋轉和縮放變換矩陣i^; (9)判斷判斷所述工程項目中所有工程圖是否遍歷結束， 如果判斷結果為是，則跳至步驟(11); (10)若上述判斷結果為否，則返回步驟(1);(11)比較每個局部邏輯坐標系，取尺寸標識范圍最大的局部邏輯坐標系作為全局邏輯 坐標系；記錄其它局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的平移、旋轉和縮放變換矩陣 生成全局坐標系。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(1)中，閾值c/的 計算方法為該工程圖中字符串的平均高度。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(2)中，還進一步 包括以下步驟(a)在該工程圖中對直線段進行端點連接檢査，若兩端點處無相交線條， 則標記其為游離線條，否則標記為排除線條；(b)若某個游離線條長度小于0.5A或大 于則標記為排除線條；(c)若某個游離線條中部無垂直相交線條，則標為排除線 條。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(3)和步驟(4)中，所述平行游離線條Vi和力的角度誤差閾值按如下公式計算-
其中length(")、 length(")為線條v,、"的長度。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(3)中，兩根平行 線條的投影重疊定義為重疊長度占較短線條長度比例大于0.3且小于等于1。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(4)中，短斜線長 度應小于d且大于0.2d。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(8)中，3fi按如下 公式計算<formula>formula see original document page 5</formula>其中OCft^)為某一正交軸網在該圖局部邏輯坐標系中的原點定位點坐標，P是該正交軸網相對于該圖局部邏輯坐標系的逆時針旋轉角度。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的步驟(11)中，AO按如 下公式計算<formula>formula see original document page 5</formula>
其中(w,")為某一局部邏輯坐標系的原點相對于全局邏輯坐標系原點的相對坐標，0 是該局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的逆時針旋轉角度。有益效果本發明在CAD環境中輸入一組以不同比例、方向繪制的關聯圖，并根據要求生成便于識別和計算的工程項目的全局坐標系，節省大量人工計算開銷，減少了 人工計算坐標系帶來的誤差。有效提高計算機輔助設計效率。該方法具有較高的通用性， 可適用于多種工程領域。


圖l:本發明的工作流程圖。圖2:本發明檢測出的兩個尺寸線組的示例圖。 圖3:尺寸線組中尺寸線和尺寸標識長度字符串配對示例圖。 圖4: 一張實際工程圖的示例圖。 圖5:對圖4局部邏輯坐標系識別后的結果圖。
具體實施方式
多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法的基本出發點是通過自動識別工 程圖中的尺寸線，逐步組合成正交軸網、局部邏輯坐標系和全局邏輯坐標系并記錄相應 變換矩陣，最后生成全局坐標。下面結合附圖對本發明做更加詳細的解釋如圖1所示。圖1中的步驟l是初始動作。步驟2輸入一工程項目，其中包含一組 關聯圖。步驟3取其中一張工程圖。步驟4由給定工程圖計算本圖閾值A該閾值計算方法是取本圖中所有字符串，統計其平均高度。各工程圖繪制比例、尺寸可能不同，其中一張工程圖中的字符串平l高 度可用于表征本圖與距離相關的閾值。步驟5在給定工程圖中檢測游離線條。游離線條定義為兩端點處無連接或以任意形 狀相交的直線段，但其中間位置可以有垂直相交的直線段。游離線條長度范圍必須在 3c/之間，以排除過短或過長的直線段。所得游離線條作為候選尺寸線的邊界線， 因此步驟6將平行且投影重疊的一組游離線條按從左至右(對非豎直線段)或從下至上 (對豎直線段)依次排序。在判斷兩條平行游離線時，所用的角度閾值按如下公式計算<formula>formula see original document page 6</formula>該公式考慮了游離線段長度及本圖平均字符串高度對平行角度閾值的影響，其中的3為初始閾值(單位度)。投影重疊的判斷方法是取平行游離線條的重疊長度，除以兩 條平行游離線條中較短線條長度，若所得比例大于0.3且小于等于1，則為投影重疊，否則予以排除。步驟7在步驟6所得的一組相關平行游離線條中搜索中間位置的共享垂直線，且從 其交點處進一步檢測是否有短斜線存在，若成功則生成候選尺寸線。其中短斜線定義為 長度小于d且大于0.2d的直線段。在所得候選尺寸線基礎上，步驟8將共享中部垂直線 的一組互相連接的候選尺寸線組合為一個尺寸線組，然后以該共享中部垂直線為基準， 在垂直距離閾值1.5*^范圍內搜索距離最短的長度標識字符串，并逐一與該尺寸線組中 的尺寸線配對。圖2給出了自動檢測出的兩個尺寸線組，其中尺寸標識長度字符串尚未 配對。圖3在圖2基礎上完成了尺寸線組中尺寸線和尺寸標識長度字符串配對。尺寸標 識長度字符串用于描述邏輯上的全局長度，而非圖紙坐標長度。圖1的步驟9在該工程圖中以逆時針次序遍歷所得尺寸線組，并由兩個正交且靠近 的尺寸線組生成一個正交軸網。圖4表示一張實際工程圖的示例圖，具體是結構工程圖 中的板平面圖。步驟IO生成該工程圖的局部邏輯坐標系，方法是:遍歷該圖所有已識別的正交軸網， 對該正交軸網中的尺寸標識長度字符串累加，取標識范圍最大的一個作為該工程圖的局 部邏輯坐標系。其它各正交軸網按相對于該局部邏輯坐標系的相對平移、旋轉及縮放關 系，記錄其變換矩陣。該變換矩陣可表示為1 sing co- - 4sinS-力sinS 、00 1 )其中(&，力)為某一正交軸網在該圖局部邏輯坐標系中的原點定位點坐標，^是該正交 軸網相對于該圖局部邏輯坐標系的逆時針旋轉角度。圖5在局部邏輯坐標系識別后的結果圖；單擊可選中整個局部邏輯坐標系(其中對應尺寸線、尺寸線組、正交軸網均呈選 中狀態)。重復步驟3至步驟10，直至所有工程圖被處理，并生成各自的局部邏輯坐標系。然 后步驟11判斷是否遍歷了所有關聯工程圖，如果判斷結果為否，則繼續遍歷下一張關 聯工程圖；如果判斷結果為是，進行步驟12，取其中表示范圍最大的一個局部邏輯坐標系作為全局邏輯坐標系，其它各圖的局部邏輯坐標系按相對于該全局邏輯坐標系的平移、旋轉和縮放關系記錄相應變換矩陣。該矩陣可按下式計算<formula>formula see original document page 7</formula>
其中(M W)為某一局部邏輯坐標系的原點相對于全局邏輯坐標系原點的相對坐標，0 是該局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的逆時針旋轉角度。以此生成多關聯工程圖 環境下工程項目的全局坐標系。
權利要求
1、 一種多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征是在輸入工程項 目后，還包括以下步驟(1) 取一張工程圖，并對該圖計算初始閾值A(2) 計算該工程圖中所包含的游離標線；(3) 對相互平行且投影重疊的游離線條由左至右或由下至上排序；(4) 若兩根相鄰的平行游離線條共享某中部垂直線條，且在交點處可搜索到短斜 線，則生成一個候選尺寸線；(5) 由一組共享某游離線條的候選尺寸線生成尺寸線組；(6) 分別將尺寸線組與臨近的長度字符串配對；(7) 對每一個尺寸線組，找到與其垂直的所有尺寸線組，并取離其最近的一個， 按逆時針次序生成一個正交軸網；(8) 比較每個正交軸網，取其尺寸標識范圍最大的一個正交軸網作為該工程圖的 局部邏輯坐標系；記錄其它正交軸網相對于局部邏輯坐標系的平移、旋轉和縮放變換矩 陣械；(9) 判斷判斷所述工程項目中所有工程圖是否遍歷結束，如果判斷結果為是，則 跳至步驟(11);(10) 若上述判斷結果為否，則返回步驟(1);(11) 比較每個局部邏輯坐標系，取尺寸標識范圍最大的局部邏輯坐標系作為全局 邏輯坐標系；記錄其它局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的平移、旋轉和縮放變換 矩陣iJ/2;生成全局坐標系。
2、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，步驟(1)中，閾值c/為該工程圖中字符串的平均高度。
3、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，步驟(2)還進一步包括以下步驟(a)在該工程圖中對直線段進行端點連接檢査, 若兩端點處無相交線條，則標記其為游離線條，否則標記為排除線條；(b)若某個游離 線條長度小于或大于3d,則標記為排除線條；(C)若某個游離線條中部無垂直相 交線條，則標記為排除線條。
4、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，步驟(3)和步驟(4)中所述平行游離線條"和y/的角度誤差閾值按如下公式計算:<formula>formula see original document page 2</formula>)其中length(v,)、 length(力)為線條v,、力的長度。
5、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，在步驟(3)中，兩根平行線條的投影重疊定義為重疊長度占較短線條長度比例大 于0.3且小于等于l。
6、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，在步驟(4)中，短斜線長度應小于c/且大于0.2d。
7、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，在步驟(8)中，Jlf/按如下公式計算<formula>formula see original document page 3</formula>其中(XftW)為某一正交軸網在該圖局部邏輯坐標系中的原點定位點坐標，0是該正 交軸網相對于該圖局部邏輯坐標系的逆時針旋轉角度。
8、 如權利要求l所述的多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其特征 是，在步驟(11)中，A/^按如下公式計算<formula>formula see original document page 3</formula>其中(化w)為某一局部邏輯坐標系的原點相對于全局邏輯坐標系原點的相對坐標，6 是該局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的逆時針旋轉角度。
全文摘要
本發明提供了一種多關聯工程圖環境下全局坐標系的自動計算方法，其基本出發點是通過自動識別工程圖中的尺寸線，逐步組合成正交軸網、局部邏輯坐標系和全局邏輯坐標系并記錄相應變換矩陣，最后生成全局坐標系。本發明的有益效果在于，在CAD環境中輸入一組以不同比例、方向繪制的關聯圖，可自動生成工程項目的全局坐標系；而該全局坐標系是精確計算各種工程數據及其它相關工程應用的前提條件，本方法可以節省大量人工計算費用，并有效減少人工計算帶來的誤差，從而提高計算機輔助設計效率。該方法具有較高的通用性，可適用于多種工程領域。
文檔編號G01B21/00GK101144710SQ20071013400
公開日2008年3月19日 申請日期2007年10月17日 優先權日2007年10月17日
發明者楊若瑜, 豐 蘇, 蔡士杰, 通 路 申請人:南京大學