基于帶閥門和管件的化工管道圖的三維重建分析

魏鴻

摘要：在對化工管道進行平面圖的繪制時，常常包含有大量的閥門和管件，而這些系統(tǒng)構件是實現化工圖三維重建的困難點?；诖耍疚脑趩芜B通化工管道進行三維重建的研究基礎上，對帶閥門和管件的化工管道圖的三維重建進行了系統(tǒng)的分析，并提出了一種新的構件表現方式，希望通過本文能夠盡快實現對于化工管道圖的準確識別。

關鍵詞：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別與匹配

1.1識別與匹配原理

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

1.2單連通管道圖的識別與匹配方法改進

對于大多數工業(yè)管道在進行設計時，其管段都會選擇水平方位和垂直方位進行布置。本文將工業(yè)管道的一般布置管段進行識別和匹配后，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，在實際的化工管道識別軟件中沒有對閥門和管件的基礎圖形進行本質上的區(qū)分。第二，由于閥門、管件的種類較多且結構上有所不同，因此很難對閥門和管件進行區(qū)分和匹配。第三，即使將管件和閥門通過軟件進行識別和匹配后，也很難獲取到管件和閥門的三維數據，需要在預先建立好的數據庫中進行數據的調用，因此在進行帶閥門和管件的化工管道圖的三維重建時，需要將該問題進行解決。

2.2閥門、管件識別技術

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，對直線段和點位進行等符號替換，在進行管件識別和匹配的過程中，通過對圖層的顏色來進行管道的區(qū)分和辨別，從而將三維數據信息進行最終的儲存。

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行識別，需要在CAD繪圖軟件中，將閥門和管件進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行系統(tǒng)的識別，若存在不能識別的構件，則需要建立單獨的數據構件，手動輸入管道及閥門的基礎數據，從系統(tǒng)的圖形數據庫中進行提取。

3.帶閥門和管件的化工管道圖的識別與匹配

3.1管道圖識別與匹配流程

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

3.2化工管道圖的三維數據處理

對系統(tǒng)管件和閥門進行準確的識別和匹配是進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單元圖例的三維數據進行整理和收集，因此，當管道在識別和匹配成功后，要將進行三維重建所需要的圖元數據進行儲存。

4.帶閥門和管件的化工管件圖的三維重建應用實例分析

4.1三維數據信息的讀取

當對化工管道進行有效的識別和匹配后，所產生的管道三維數據會被系統(tǒng)存儲到制定的文件夾中，此后，便可以通過該三維數據庫對化工管道平面圖進行三維重建。其具體的構建方法為：利用AutoLISP語言，將一個文件以讀取的方式打開，并將對應的文件數據讀取出來，通過上述方法可以將系統(tǒng)數據庫中的三維數據準確的讀取出來，從而進行管道圖的三維重建。

4.2三維重建應用實例

通過對管道和閥門的有效識別和匹配，在三維數據儲存和讀取的協助下，完成了化工管道的三維重建。如圖4所示：

結束語

總的來說，本文主要對帶有管件和閥門的化工管道圖進行三維重建進行了全面的分析，其中包括對單連通管道的識別與匹配、改進方法、信息處理、閥門和管件圖例的置換等幾部分加以驗證。雖然在化工生產體系中有關管道設計的應用較為廣泛，但是對于管道進行三維設計仍舊存在一定缺陷，通過對管道進行三維重建的研究，能夠在原有的基礎體系上，實現管段之間的控制和調節(jié)。在實際的化工管道中，將管段與管段之間利用閥門來進行控制，能夠調節(jié)流量防止出現回流現象，提高了系統(tǒng)運作效率和企業(yè)的生產經濟效益。

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（作者單位：南京太亞科技股份有限公司）