[发明专利]一种根据三维可行路径生成三维管道的方法

权利要求书

1.一种根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、可行路径的离散化，得到一系列的路径单元；

S2、管道的离散化，根据每个路径单元建立管道单元；

S3、建立管道单元；

S4、根据路径上的离散点和路径单元，通过向量运算，得到一系列点集，生成三角片从而生成管道单元；

S5、对不同管道口形状的管道进行拼接。

2.根据权利要求1所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：利用离散的方法对路径进行拟合，得到一系列的路径单元和离散点，路径单元长度τ根据拟合的精确度进行设定，其中路径的形式是确定路径的起点和终点，路径形状能动态调整。

3.根据权利要求1所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：根据可行路径中的路径单元进行管道离散化，在每个路径单元中建立一个管道单元，该管道单元以路径单元为轴，包围路径单元。

4.根据权利要求1所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、根据路径上的离散点、路径单元和管道半径，运用向量运算，得到管道横截面上的始点；

S32、对始点绕路径单元旋转，得到管道横截面上的其他点，构造正多边形；

S33、运用相邻两个管道横截面上的顶点生成三角片，构造成柱面，从而生成管道单元。

5.根据权利要求4所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，步骤S31中，原点到路径单元起点P的向量为当前路径单元的向量为利用向量和向量的差乘，得到与向量和向量都垂直的向量

Q→=OP→*L→]]>

对向量单位化得到管道横截面上的始点S的确定为从点P出发，沿着的方向取r长度：

S→=P→+nQ→*r.]]>

6.根据权利要求4所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，步骤S32中多边形的构造在于多边形顶点的确定，假设需要构造n边形，那么两相邻顶点所对应的半径夹角为：

θ＝2*π/n

当确定了始点与中心轴后，第二个点的确定通过对始点绕中心轴旋转θ角度后得到；

设任意轴的始点为Q(Q1，Q2，Q3)，方向为q(q1，q2，q3)，则绕任意轴旋转是先把需要旋转的点p平移到原点，然后在绕单位方向q(q1，q2，q3)旋转θ，再进行反平移；

对始点绕其所在的路径单元旋转，得到管道横截面上的其他点；按上述步骤进行了第二个顶点的计算后，后面的顶点只需要以前一个顶点为参考点绕中心轴旋转θ角度后得到。

7.根据权利要求4所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，步骤S33中运用步骤S32得到的管道横截面上的点集，每相邻的两个管道横截面上的点集为一对，根据这些点生成三角片，从而生成管道。

8.根据权利要求1所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：根据路径起点和终点，利用生成的管道单元即能构造管道。

9.根据权利要求1所述的根据三维可行路径生成三维管道的方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：

S51、管道pipe1拼接管道pipe2，首先根据管道pipe1对应的路径的终点和管道pipe2对应的路径的起点，得到一条路径，运用步骤S4，生成管道pipe3；管道pipe3管道口的形状根据管道pipe1和管道pipe2的管道口形状确定，管道pipe3管道口的边数为管道pipe1和管道pipe2的管道口边数的最小公倍数；

S52、根据管道pipe1终点前一个离散点对应的管道横截面上的点集和管道pipe3起点对应的管道横截面上的点集，无缝连接管道pipe1和管道pipe3；由步骤S51得知，管道pipe3起点对应的管道横截面上的点集个数是管道pipe1终点前一个离散点对应的管道横截面上的点集个数的整数倍，设为time倍；重复利用time倍管道pipe1对应的管道横截面上的点集，运用这些点，生成三角片，从而连接管道pipe1和管道pipe3；

S53、根据管道pipe3终点前一个离散点对应的管道横截面上的点集和管道pipe2起点对应的管道横截面上的点集，拼接管道pipe3和管道pipe2；由步骤S52得知，管道pipe3终点前一个离散点对应的管道横截面上的点集个数是管道pipe2起点对应的管道横截面上的点集个数的整数倍，设为time倍；重复利用time倍管道pipe2对应的管道横截面上的点集，运用这些点，生成三角片，从而拼接管道pipe3和管道pipe2。