[发明专利]一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法

权利要求书

1.一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据结构设计图纸建立三维空间轴网，并将建筑物梁柱节点区的钢筋与构件离散化表示；其中，所述钢筋包括x轴方向的梁钢筋、y轴方向的梁钢筋和z轴方向的柱内纵筋；所述构件包括预埋件、型钢和连接板；x轴方向表示结构设计图纸中的横向轴线方向，y轴方向表示结构设计图纸中的纵向轴线方向，z轴方向表示竖直方向；横向轴中的A轴与纵向轴中的1轴的交点作为全局坐标的原点；

2)根据离散化表示结果，将柱内纵筋及构件视为障碍物，使用人工势场法进行x轴方向钢筋智能排布；

3)将x轴方向钢筋的排布结果、柱内纵筋与原有构件视为障碍物，使用人工势场法进行y轴方向钢筋的智能排布；

4)将步骤2)和步骤3)所得的两个方向梁钢筋排布结果保存为钢筋中心线坐标；

5)基于设计规范和工程实际对钢筋中心线坐标进行调整；

6)输出调整后的钢筋中心线坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，其特征在于：将单个节点的柱底部中心点坐标作为局部坐标的原点，此点的全局坐标为(x_origin，y_origin，z_origin)；根据结构设计图纸，建立三维模型，并将三维模型离散化为以毫米为基本单位表示的坐标。

3.根据权利要求2所述的一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中，使用人工势场法将钢筋的排布表示为钢筋智能体的路径规划；钢筋智能体的路径坐标信息记为钢筋的中心线坐标；其中，钢筋智能体的位置坐标表示为：

x_after＝x_before-x_origin (1)

y_after＝y_before-y_origin (2)

z_after＝z_before-z_origin (3)

式中，x_before表示建模得到的三维空间的x轴方向的全局坐标；y_before表示建模得到的y轴方向的全局坐标；z_before表示建模得到的z方向的全局坐标；x_after表示离散化得到的x轴方向的局部坐标；y_after表示离散化得到的y轴方向的局部坐标；z_after表示离散化得到的在z方向的局部坐标。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，其特征在于：步骤2)中，预设x轴方向梁的钢筋中心线的起点及终点，并将钢筋中心线的起点及终点坐标离散化表示；钢筋智能体从起点出发，按照人工势场法进行智能排布。

5.根据权利要求4所述的一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，其特征在于，步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)将x轴方向钢筋的钢筋智能体分别置于各自的起点(x_st、y_st、z_st)；

2.2)计算终点(x_end、y_end、z_end)对钢筋智能体的吸引力的大小和方向；

2.3)将柱内纵筋及构件视为障碍物，计算障碍物对钢筋智能体的排斥力的大小和方向；

2.4)计算吸引力和排斥力的合力；钢筋智能体在合力的作用下，移动到下一个路径规划点(x_n、y_n、z_n)；

2.5)循环执行以下2.2)～2.4)，直至每个钢筋智能体都到达各自的终点；

2.6)保留满足终止条件的路径作为x轴方向钢筋的排布输出结果。

6.根据权利要求1所述的一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，其特征在于，步骤5)具体包括以下步骤：

5.1)对x轴方向钢筋每根钢筋的中心线坐标，循环如下：若钢筋中心线坐标的相邻a，b两个点的y坐标值相等，则两点坐标不变，若不相等，则选择与起点的y坐标值相差更大的值作为此钢筋所有中心线坐标的y坐标值；循环完成后，钢筋位置被调整且不发生弯折；

5.2)对y轴方向钢筋的中心线坐标进行下述操作：对于每根梁顶部钢筋的轨迹坐标，循环如下：若钢筋中心线坐标的相邻a，b两个点的x坐标值相等，则两点x坐标不变，若不相等，则选择与起点的x坐标值相差更大的值作为此钢筋所有中心线坐标的x坐标值；再比较两个点的z坐标值，若相等，则两点z坐标不变，若不相等，则选择与起点的z坐标值相差更大的值作为此钢筋所有中心线坐标的z坐标值；循环完成后，钢筋位置被调整且不发生弯折；对于每根梁底部钢筋的轨迹坐标，循环如下：若钢筋中心线坐标的相邻a，b两个点的x坐标值相等，则两点x坐标不变，若不相等，则选择与起点的x坐标值相差更大的值作为此钢筋所有中心线坐标的x坐标值；对于新的钢筋中心线坐标，若相邻a，b，c三个点不在同一直线上，且b点是钢筋的弯折点，找出钢筋的第一个弯折点，找到与起点的z坐标值相差最大的点e，将b和e连线，将直线内的坐标按照规范给出的角度进行调整，将发生弯折的底部钢筋进行关于节点中心线的对称调整；循环完成后，钢筋位置不变且钢筋只在节点区发生符合规范的对称弯折；

5.3)描画钢筋轨迹图像，将钢筋中心线坐标保留，等待输出。