專利名稱：多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法
技術領域：
本發明涉及一種工程圖中全局坐標的定位方法，特別是一種多關聯工程圖環境下全 局坐標的自動定位方法。
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，用于對某 個工程對象作全局定位或全局坐標下的扣減計算。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工程圖坐標計算與定位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的自動定位方法。為了實現本發明所述的目的，本發明一種多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法，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 算初始閼值d; (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^ /1; (9)判斷判斷所述工程項目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iW2;生成 全局坐標系；(12)從上述全局坐標系中選定一張工程圖中的任一圖紙坐標(a,b); (13) 搜索該坐標所在的正交軸網，取其相對于該圖局部邏輯坐標系的變換矩陣i^; (14)取 該圖局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的變換矩陣iW2; (15)根據以下公式(a，，b，，l)T=M2 , (a,b，l)T 定位所述工程圖中的選定圖紙坐標(a, b)的全局坐標，并輸出定位的全局坐標；(16)判 斷是否需要選取另一張工程圖中的任一圖紙坐標(a， b)定位，如果判斷結果為是，則 返回步驟(12); (17)如果上述判斷結果為否，則結束程序。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法的步驟(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的自動定位方法的步驟(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或大 于3A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。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法的步驟(3)和步驟(4)中， 所述平行游離線條Vi和Vj的角度誤差閼值按如下公式計算'乂 max(min(/e"g// (v,),/ewg^z(v》),d) 其中length(v,)、 length(")為線條v;、"的長度。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法的步驟(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的自動定位方法的步驟(4)中，短斜線長度 應小于d且大于0.2c/。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法的步驟(8)中，3fi按如下公 式計算<formula>formula see original document page 5</formula> 其中(xc，》)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。在所述多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法的步驟(11)中，i^2按如下 公式計算Af =2sin5 co《 一 j^sin^ — jj[jski5 、00 1 j其中(W，力)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。有益效果在CAD環境中輸入一組以不同比例、方向繪制的關聯圖，將任一工程 圖中任一圖紙坐標自動精確轉換到其對應的全局邏輯坐標，可用于在全局環境下對任一 工程對象精確定位，從而節省大量人工計算開銷，有效提高計算機輔助設計效率，并可 進一步用于三維重建、各種工程數據精確計算等。該方法具有較高的通用性，可適用于 多種工程領域。


圖1: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
關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位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，然后接收任一圖紙坐標輸入，即可根據對應的變換矩陣計算得到多關聯圖整合條件 下的全局邏輯坐標。如圖1所示。圖1中的步驟1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c/，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均高 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0.5c/與3d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:
《 '7 max(min(/e"gf/z(v,.)"e"g^(v》),60 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0.2c/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10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<formula>formula see original document page 7</formula>
其中(W,^)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。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 8</formula>
其中(化力)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。
步驟13接收用戶的任一圖紙坐標輸入，比如用戶以鼠標點擊某一工程圖中某一位置 圖紙位置。在步驟14確定該圖紙坐標所屬工程圖，且步驟15確定該位置所位于的最小 的正交軸網后，步驟16按該正交軸網所記錄的變換矩陣，將該圖紙坐標變換為該圖的 局部邏輯坐標。最后步驟17按該圖的局部邏輯坐標系所記錄的變換矩陣，將該局部邏 輯坐標變換為全局邏輯坐標，具體按以下公式計算
(a，，b，,l)T=i f2 , (a，b,l)T 并輸出定位的全局坐標；該坐標即為考慮了多關聯圖全局整合條件下的、由尺寸標識長 度字符串所得到的惟一的全局邏輯坐標，可用于全局條件下的定位，且可進一步用戶各 種工程數據的精確計算。
步驟18，判斷是否需要選取另一張工程圖中的任一圖紙坐標(a， b)定位，如果判 斷結果為是，則返回步驟13;步驟19，如果上述判斷結果為否，則結束程序。
權利要求
1、 一種多關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法，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M;(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；(12) 從上述全局坐標系中選定一張工程圖中的任一圖紙坐標(a，b);(13) 搜索該坐標所在的正交軸網，取其相對于該圖局部邏輯坐標系的變換矩陣Ml;(14) 取該圖局部邏輯坐標系相對于全局邏輯坐標系的變換矩陣i^2;(15) 根據以下公式(a，，b，，l)T=M2 , (a，b,l)T 定位所述工程圖中的選定圖紙坐標(a， b)的全局坐標，并輸出定位的全局坐標；U6)判斷是否需要選取另一張工程圖中的任一圖紙坐標定位，如果判斷結果為是， 則返回步驟(12);(17)如果上述判斷結果為否，則結束程序。
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定位方法，其特征 是，步驟(1)中，閾值J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定位方法，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0.5A或大于3A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定位方法，其特征 是，步驟(3)和步驟(4)中所述平行游離線條v,和》的角度誤差閾值按如下公式計算:f ' 乂 max(min(/e"g^(")，/e"g^(v乂))，d) 其中length(v,)、 length(v》為線條v,、"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定位方法，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定位方法，其特征 是，在步驟(4)中，短斜線長度應小于d且大于0.2丄
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定位方法，其特征 是，在步驟(8)中，i^按如下公式計算<formula>formula see original document page 3</formula> '其中(W，W)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，e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定位方法，其特征是，在步驟(11)中，il/2按如下公式計算fco6 -sin3 -巧co6 +力sinS、 、00 1 j其中(&,力)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。
全文摘要
本發明提供了一種關聯工程圖環境下全局坐標的自動定位方法，該方法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，然后接收任一圖紙坐標輸入，即可根據對應的變換矩陣計算得到多關聯圖整合條件下的全局邏輯坐標。本發明的有益之處是，從CAD環境中輸入一組以不同比例、方向繪制的關聯圖，將任一工程圖中任一圖紙坐標自動精確轉換到其對應的全局邏輯坐標，可用于在全局環境下對任一工程對象精確定位，從而節省大量人工計算開銷，有效提高計算機輔助設計效率，并可進一步用于三維重建、各種工程數據精確計算等。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G01B21/00GK101144711SQ20071013400
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