一种新的划分下钢结构节点图自动标注算法 3页

一种新的划分下钢结构节点图自动标注算法刘宝芹$施法中$唐卫清!黄永红!$（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京$"""%&）!（中国科学院计算技术研究所，北京$"""%"）’()*+,：-+./*01+234.,025#60)#62摘要文章介绍一种钢结构中节点图自动标注算法。首先介绍相关的背景知识，然后介绍节点图自动标注的关键技术及难点，接着提出对关键技术及难点的解决方案，是一种以符合工程需求为首要条件的基于区域划分的方案，最后给出算法实现的条件及实现过程。关键词钢结构节点图自动标注工程需求区域划分文章编号$""!(%&&$(（!""!）$!("!&$("&文献标识码7中图分类号89&:$#;!"!#$%&’$()*(&+",(%"!-.%/($0&1"2+/’3+45’/$($(%"6%/7%("$*/’4(".("8$++-8$/#)$#/+9!*8:,$+&;(#<’%=(">80(?’@0%".>A’".B+(=(".CD#’".E%".0%".C$（<=+>+25?2+@=AB+CD047=A02*.C+6B*2E7BCA02*.C+6B，<=+>+25$"""%&）!（F2BC+C.C=04G0)H.C+258=6I20,05D，GI+2=B=76*E=)D04J6+=26=B，<=+>+25$"""%"）!F,$/’)$：72*.C0)*C+6E+)=2B+02*,50A+CI)40A>0+2CEA*K+25+2BC==,BCA.6C.A=G7LBDBC=)+B+2CA0E.6=E+2CI+BH*MH=A#N+ABC，+CE=B6A+/=BB0)=/*6O5A0.2EO20K,=E5=#J=602E，CI=E+44+6.,CD04*.C0)*C+6E+)=2B+02+BHA=B=2C=E#8I=2，+CH.CB40AK*AE*B0,.C+0240ACI=E+44+6.,CD，KI+6I+B/*B=E02A=5+02H*AC+C+02*2EC*O=B02=25+2==A+25E=)*2E*B+CBHA=602ME+C+02#7C,*BC，CI=*,50A+CI)+BHA=B=2C=E#G+:4%/2,：BC==,BCA.6C.A=，>0+2CEA*K+25，*.C0)*C+6E+)=2B+02，=25+2==A+25E=)*2E，A=5+02H*AC+C+02$背景各种标注示例如图$所示。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的，通常由粱、桁架、柱、支撑、支架、楼板等构件组成，各部分之间用焊缝、螺栓或铆钉连接。钢结构中最常用的形式为钢构架，它是由柱、粱、撑组成的一般钢结构。钢结构节点，从逻辑意义上讲，就是空间中不少于两根杆件的交点；而从物理意义上来讲，它是由杆件、连接板和焊缝（螺栓）等组成的。由上述定义可知，钢结构节点图标注不同于一般的图纸标注，它相对来说更为复杂，根据节点处的结构特点，它分为尺寸标注、焊缝符号（螺栓）标注和零件编号及材料型号标注三部分。尺寸标注是指各零件在水平和垂直两个方向的平面投影尺寸、零件间的相互关系尺寸、定位线以及定位轴线等关系尺寸。当有斜杆件时，还要包括相应的斜向尺寸。焊缝符号标注指在图形中标记出焊缝的位置、形式、高度等施工信息。零件编号及材料型号标注：对于节点图中的所有零件，均需要标注其编号。编号从$开始，首先是杆件，之后依次是连接图$件（板、螺栓、加劲肋），焊缝。所有的编号在同一套节点图中是唯一的。材料型号在图旁的材料表中查得，不在图上标注。!关键技术和难点基金项目：国家自然科学基金“基于模板的可变异工厂建模技术的研究”（编号：P:%"&"$!），“工程G7L中多态模型的建模技术研究”项目资助（编号：P:%"&"$$）作者简介：刘宝芹，女，北京航空航天大学机械工程及自动化学院::级研究生，研究方向是计算机辅助设计与制造（G7LQG7R）。计算机工程与应用!""!#$!!&$\n节点图自动标注的关键技术和难点有两个：者最主要的目标是能够把零件的各种尺寸清楚的表达出来，并（$）标注的碰撞问题：碰撞包括尺寸线之间、焊缝符号之且实现了这一目标。但是，在后续的需求分析中，通过同工程人间、材料型号之间以及所有形式标注之间的碰撞，这是困扰自员的多次讨论，以及查阅各种图集和资料，对标注的需求有了动标注的最主要问题；新的认定，因此就需要对原有标注方式进行改进。下面详细介（!）标注布局：布局即各种标注的摆放问题。即如何合理地绍一下需要改进之处。安排标注，使其在符合工程标准的前提下，达到清晰、美观、一目了然的效果。%标注规则解决关键技术的方法是找到一个合理的区域划分方式，而区域划分是要依据一定的规则进行的，否则区域划分就失去了意义。这些规则也即自动标注需求分析的一部分，通过和工程人员进行数次探讨，并查阅大量相关的图纸和资料，同时参考了前人总结的规则，在保留前人总结的若干规则基础上，修改或增加了以下标注规则：（$）对于材料型号和编号的标注，由于标注空间的限制，在图上只标出材料编号，型号根据编号可从材料表中查到。（!）截断杆的轴向尺寸不必标注，即不必标注截断处的轴向尺寸；图%（%）各种标注依据尽量靠近被标注对象的原则；（&）相邻编号标注或焊缝标注错开一段距离，以避免发生首先，在图纸布局方面，原有的区域划分方式对图纸空间干涉；利用得不够充分，在浪费了大量的图纸空间（矩形构件区内除（’）杆件的分尺寸标注以图形轴线为基准，一端为杆件端了构件所占区域之外的大量空白区）的同时，为了解决标注空点，另一端为主轴线上；板如果关于轴线对称，则其分尺寸标注间不足和碰撞问题，把尺寸标注归于右标注区和下标注区，构方法同杆件，否则以其自身的一端为基准进行分尺寸标注。件编号标注归于上标注区和左标注区，这种规定使在上和左标注区的被标注对象的尺寸标注，也被标注在下和右标注区，违&对关键技术和难点的解决方案：一种新的区域划背了就近标注的原则；分方法的提出其次，这种布局方法使焊缝标注不能与尺寸标注在同一张&#$原有的区域划分方法图上，通过对大量工程图的研究和总结，发现焊缝标注与尺寸在介绍新的区域划分方法之前，首先介绍一下原有的区域标注是应该标注在同一张图上；同时标注布局不均匀，有时候划分方法。容易发生碰撞，如图%所示；而且，由于找不到合适的标注位原有的划分，如图!所示，具有布局比较美观，在一定程度置，一些应该标注的焊缝并未标注在图纸上，可以与图’（同一上解决了碰撞问题等许多优点，图%是根据这种区域划分所出节点所出的节点详图）进行比较；的一个节点详图图块。但在充分认识并继承其优点的同时，这另外，尺寸标注中，所有分尺寸线排成一行，没有区分出每里主要说明为什么要对其进行改进。个零件的分尺寸，只是把所有的标注点依次相连，这种标注方式也是不符合现有对软件的需求。因此，经过对软件需求的重新分析，并通过对大量节点图的研究，作者提出了一种新的区域划分方法。&#!新的区域划分方法根据上面提出的标注规则以及节点详图图形轮廓特点，即它主要由几根相交的杆件及连接板组成，而外围轮廓主要由相交杆件的轮廓决定，为规则的多边形。因此，可将节点图形进行区域划分，如图&所示。图!在一个软件的生命周期中，在不同的阶段，对软件的需求会有相应的改变，它需要根据用户的需求不断地改进和完善，该文讨论的改变也是因此产生的。在该软件开发的初期，开发图&!%!!""!#$!计算机工程与应用\n图%中，$、!、&、%所示区域为零件编号及焊缝标注区域，上下左右四个尺寸标注区分别为水平尺寸和竖直尺寸标注区。该区域划分规则是根据节点图的特点，以各个杆件（包括柱和梁）远离节点图中心（指各杆件轴线的交点）一侧的端点作为顶点构造多边形作为构件区的轮廓，使构件区的轮廓非常贴近图形的真实轮廓，这样就留出大量的空间给标注区，使图纸空间得到较充分利用。以这种方案为基础的自动标注，不仅能够较好地满足工程上的要求，一定程度上地解决了标注的布局和碰撞问题，而且更加有效地利用了图纸空间。图’就是根据以上算法思路实现的一张节点详图的一个图块。图’图(’算法流程有了一个可行性解决方案，下面就是如何实现这个方案$#中国科学院计算技术研究所（北京中科辅龙公司），中国石化扬子石了。图(给出了实现此方案的算法流程。油化工设计院#技术报告)*+!#王福军，张志民，张师伟#,-./0,1!"""环境下02345-67088应用程序开发教程)9+#北京希望电子出版社(结论&#唐荣锡#0,120,9技术)9+#北京航空航天大学出版社该算法采纳了一种新的区域划分思想，划分区域时所用的%#段国林等#模拟退火法在钟手表机芯布局中的应用):+#计算机辅助设多边形轮廓比较接近图形自身的轮廓线，较充分地利用了图纸计与图形学学报，$;;;；$$（&）：!<(=!<;空间，对节点图自动标注中的碰撞和布局问题给予了较好的解’#饶上荣#工程图纸自动生成技术的研究与实现)1+#博士学位论文决。但是，对于节点图自动标注，在许多方面还有待进一步探(#金文华#面向工厂配管设计的平剖图纸自动处理技术的研究与实现索。如：划分区域时完全用图形自身的轮廓线来代替多边形轮)1+#博士学位论文廓，更有效地避免碰撞问题，使标注的布局更加合理、美观等。<#田景成#工程0,1中模板技术的研究与应用)1+#博士学位论文（收稿日期：!""$年$"月）>#刘晓平#模板技术和优化算法研究及在工程0,1中的应用)1+#博士学位论文#合肥工业大学，$;;>参考文献;#田景成，刘晓平，唐卫清#钢结构中节点图的自动标注算法计算机工程与应用!""!#$!!&&