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航空结构件快速建模的CATIA知识工程方法

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机械设计 2023年第1期40卷 113-118页

作者：张航陈晓峰王旋王玖成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心四川成都610000

针对航空结构件存在大量相似特征、现有实体布尔减材法建模步骤繁琐且容易发生错误、设计知识与经验无法重用的问题,提出了一种航空结构件快速建模方法。通过对典型航空结构件的结构功能的实现进行设计特征分解,并基于结构稳健性方法创... 详细信息

针对航空结构件存在大量相似特征、现有实体布尔减材法建模步骤繁琐且容易发生错误、设计知识与经验无法重用的问题,提出了一种航空结构件快速建模方法。通过对典型航空结构件的结构功能的实现进行设计特征分解,并基于结构稳健性方法创建设计特征。采用CATIA知识工程方法将设计特征封装为知识模板,并确保模板实例化时不发生错误。运用系统工程方法组合知识模板,通过曲面分割代替实体布尔,实现航空结构件快速稳健建模。工程应用验证了文中所提方法的可靠性和实用性。

关键词：航空结构件相似特征典型结构知识模板快速建模

基于无人机摄像技术的水电工程库区国土空间快速建模及数值分析

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高校地质学报 2023年第6期29卷 902-907页

作者：钱庭青张迁徐洪钟毕港朱焕江苏省地质工程勘察院南京211102 南京工业大学交通运输工程学院南京211816

无人机摄像技术能快速便捷地构建水电工程库区国土空间数值高程模型(DEM),但目前对DEM的后续优化应用的相关研究较少。文章依托于某抽水蓄能水电工程,探讨了基于无人机摄像技术在水电工程库区国土空间生态快速建模和数值分析中的应用,在... 详细信息

无人机摄像技术能快速便捷地构建水电工程库区国土空间数值高程模型(DEM),但目前对DEM的后续优化应用的相关研究较少。文章依托于某抽水蓄能水电工程,探讨了基于无人机摄像技术在水电工程库区国土空间生态快速建模和数值分析中的应用,在DEM基础上,提取地形等高线图,通过编程构建三维数值分析模型,使用专业数值软件开展了强度及稳定性分析。结果显示:无人机摄像技术建构的三维数字高程模型高度还原现场,方便于科研工作和工程设计的后续数值分析;无人机定期飞行,实现了用低成本获取不同时期水电工程库区国土空间生态的时空状态,进而达到长期动态的健康监测的目标。

关键词：无人机摄像技术快速建模数值分析国土空间生态

数据驱动的装配式BIM构件快速建模设计与应用

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实验室研究与探索 2023年第1期42卷 36-42页

作者：邹贻权董道德潘寒叶雄进湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068 中建三局科创产业发展有限公司武汉430056 北京橄榄山软件有限公司北京100095

研究并设计了基于数据驱动的装配式建筑预制构件的快速建模。该方法通过对积累的6万多张深化图纸梳理分析、提取验证的构件设计数据,形成构件生产标准;开发了基于Revit的BIM构件快速建模工具与出图工具,并将生产标准内置到建模工具中,... 详细信息

研究并设计了基于数据驱动的装配式建筑预制构件的快速建模。该方法通过对积累的6万多张深化图纸梳理分析、提取验证的构件设计数据,形成构件生产标准;开发了基于Revit的BIM构件快速建模工具与出图工具,并将生产标准内置到建模工具中,快速创建BIM构件;开发了精确到生产工位层级的图形及数据信息标准,使工位层级的生产、加工与安装的深化设计图纸与工程量清单能精确创建,打通设计-生产的数据链。同时,进一步在装配式建筑项目中进行了对比测试,结果表明,实现了预制构件的快速与精细化建模,该成果大大提高了装配式构件深化设计效率,有利于加强设计到生产的数据联系,有助于构建装配式建筑标准化设计和生产体系,推动设计和生产的智能化升级,提高装配式建筑的综合效益。

关键词：装配式梁板建筑信息模型快速建模标准化数据驱动

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大规模交直流混联电网RTDS快速建模方法

电力自动化设备 2019年第9期39卷 192-198页

作者：杨林超应超楠徐政楼伯良董炜华文浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014

为提高大规模交直流系统实时数字仿真器(RTDS)建模的效率,提出了一套将各种常用机电暂态数据文件统一转换为RTDS模型的成套流程方法。对PSS/E-RSCAD数据转换时关键元件的模型对应关系及存在的问题进行了对比分析,从电力系统抽象建模、... 详细信息

为提高大规模交直流系统实时数字仿真器(RTDS)建模的效率,提出了一套将各种常用机电暂态数据文件统一转换为RTDS模型的成套流程方法。对PSS/E-RSCAD数据转换时关键元件的模型对应关系及存在的问题进行了对比分析,从电力系统抽象建模、动态等值、数据预处理和数据转换等方面详细介绍了大规模交直流系统RTDS建模的关键技术。开发了一套常用机电暂态软件至RTDS的数据移植软件,并成功应用于浙江电网的RTDS快速建模研究。对称故障下的仿真结果表明,系统转换前后稳态和暂态特性相一致,验证了RTDS快速建模方法的有效性。

关键词：大规模交直流混联电网 RTDS 快速建模数据转换电磁暂态仿真

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基于计算机视觉的复杂结构快速建模方法研究

基于计算机视觉的复杂结构快速建模方法研究

作者：李策青岛理工大学

学位级别：硕士

优质的几何模型是科学研究和工业生产中十分重要的一部分,是保证工作顺利开展的前提。目前,建立复杂结构的模型时,通常需要先完成测量,然后借助建模软件建立二维模型或三维模型。当结构中包含较多零部件或形状不规则时,建模工作量十分庞... 详细信息

优质的几何模型是科学研究和工业生产中十分重要的一部分,是保证工作顺利开展的前提。目前,建立复杂结构的模型时,通常需要先完成测量,然后借助建模软件建立二维模型或三维模型。当结构中包含较多零部件或形状不规则时,建模工作量十分庞大,人工建模效率低下。因此,研究快速、高效、准确、可靠的复杂结构、复杂断面的快速建模方法,将所有模型的尺寸信息数字化、参数化,既符合当前国家数字化的大趋势,也能跟提高企业的设计研发效率,具有重要的工程意义。本文综合计算机视觉技术,Auto CAD软件和Abaqus软件的二次开发技术、深度学习算法和图像匹配算法,提出了针对复杂二维断面(选取齿轮、轮胎断面做为实例)和复杂三维模型(选取汽车、电动自行车、笔记本电脑作为实例)的快速建模方法,搭建了完整的建模流程框架,实现了二维模型和三维模型的高效准确建模。主要研究内容包括:(1)对二维复杂模型,提出了基于计算机视觉技术中边缘识别的快速建模方法。搭建了光学成像系统完成图像采集,借助图像处理技术,对拍摄的图片进行图像增强,比较研究后选择Canny边缘检测算子来提取复杂二维断面的轮廓特征,通过相机标定与相机成像模型获取准确的尺寸,基于建模软件提供的二次开发技术,开发了专门的复杂断面快速建模程序。(2)基于Abaqus软件的二次开发技术完成了2模24齿的渐开线齿轮快速建模,用时为5.6s,效率比手动在三维CAD软件提高了约50倍。与标准齿轮模型对比,基于计算机视觉的快速建模方法获得的内孔直径、齿根圆直径、齿顶圆直径等关键特征的绝对误差均小于1%,最大应力的绝对误差为3.5%。基于Auto CAD软件的二次开发技术完成了轮胎断面快速建模程序,在1分钟之内即可完成快速建模,同样型号的轮胎,则至少需要1个小时才能完成建模,效率提升了约60倍。(3)对于三维复杂模型,提出了以多方法融合的图像匹配算法为基础的快速建模方法。该方法综合了两阶段图像匹配算法(SIFT、Super Point+Super Glue)和端到端图像匹配算法(Patch2Pix)的优势和特点,对算法进行组合(SIFT+Super Point+Super Glue、SIFT+Patch2Pix、SIFT+Super Point+Super Glue+Patch2Pix、多算法多尺度融合),探究提升图像匹配性能和提高建模精度的方法,并在Hpatches公开数据集上完成平均匹配精度验证和单应性估计验证。研究结果表明:将不同的图像匹配算法进行合理的组合,可以提高匹配性能。以本文中第二种方法融合的算法,匹配性能达到最高,为三维模型重建提供扎实的基础。(4)将COLMAP三维重建框架中的SIFT替换为本文提出的匹配算法,对汽车、电动自行车和笔记本电脑在工作站上进行快速建模。使用的图片分别为17张、18张、15张,用时分别为20分钟、26分钟、13分钟,点云数量提升209%、134%、131%。将一天甚至几天才能完成的三维复杂模型的建模工作缩短至1小时之内完成,大大缩短了产品的建模时间,提高了产品的研发效率。

关键词：快速建模计算机视觉边缘识别轮胎断面图像匹配

城市轨道交通线路的CPU/GPU协同快速建模方法

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图学学报 2019年第4期40卷 644-650页

作者：李鸣魏庆朝吕希奎北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043

城市轨道交通线路三维可视化设计能有效地改进设计质量。针对传统基于CPU的线路三维建模方法存在着建模速度慢、等待设计成果时间长、渲染效率低、场景优化困难等问题,提出一种基于CPU离散-GPU建模的城市轨道交通线路三维模型快速建模... 详细信息

城市轨道交通线路三维可视化设计能有效地改进设计质量。针对传统基于CPU的线路三维建模方法存在着建模速度慢、等待设计成果时间长、渲染效率低、场景优化困难等问题,提出一种基于CPU离散-GPU建模的城市轨道交通线路三维模型快速建模方法。首先,将线路分为线状模型和点状模型,然后根据线形设计成果利用CPU分解线状模型得到离散化的边界条件,解析点状模型得到空间信息参数,分别形成独立的、数据量极小的离散数据包;然后利用GPU的并行计算能力通过离散数据包实现线路三维模型的快速建立;联合CPU的场景拣选能力和GPU的顶点扩展能力,建立了一种用于长线状模型显示的场景优化方法。研究结果显示:①该方法建模耗时仅为传统方法的0.55%~1.30%;②浏览体验相比基于传统CPU建模和场景管理的方法显著提升,最小帧数在70帧以上;③可有效降低内存及CPU占用率等性能指标,释放设计平台计算压力;④为线路三维可视化设计实用化提供了一种可借鉴的方法和思路。

关键词：城市轨道交通线路设计三维线路建模快速建模

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基于有限外观信息的桥梁BIM快速建模

基于有限外观信息的桥梁BIM快速建模

作者：朱迪重庆交通大学

学位级别：硕士

桥梁工程是建筑领域内极其重要的分支领域,近年来随着建筑信息化的狂潮,BIM软件也在桥梁工程的整个生命周期内扮演着重要的角色。然而,针对部分情况BIM建模还存在着一定的问题,在新桥的设计与施工时建模工作多、效率低。在旧桥的运维和... 详细信息

桥梁工程是建筑领域内极其重要的分支领域,近年来随着建筑信息化的狂潮,BIM软件也在桥梁工程的整个生命周期内扮演着重要的角色。然而,针对部分情况BIM建模还存在着一定的问题,在新桥的设计与施工时建模工作多、效率低。在旧桥的运维和养护时,对于缺少图纸、尺寸和施工资料的桥梁模型建立困难。通用的BIM功能并不能完全满足项目的特定需求,进行二次开发已成为行业内的刚需。本文基于桥梁工程BIM建模领域进行探索,运用参数化建模法创建桥梁构件预制模型,针对不同的桥梁类型与桥梁外观进行建模时,通过调用桥梁构件预制模型并修改其特征参数,来完成与当前桥梁的适配。进一步对Revit进行二次开发,建立友好交互界面,创建桥梁快速建模程序,通过对各个构件模型几何拓扑关系的研究,完成参数化桥梁构件在三维空间中的自动搭接。本文将利用倾斜摄影技术获取的桥梁的特征外观信息,结合已创建的桥梁构件参数化族库与快速建模程序,完成实桥BIM模型的快速建立。对于建模困难的桥梁提供建模方法的同时提升了建模效率。具体研究工作有以下几个方面:(1)研究了二次开发原理与框架,选定Revit为此次开发的核心软件,探究倾斜摄影关键技术,通过影像区域网联合平差、获取稠密三维点云、表面网格重建以及纹理映射还原实桥的三维模型,探究特征建模原理,并将其运用到桥梁工程参数化建模之中。(2)对Revit的族与参数化的特性进行探索,运用其特性,使得族属性可以根据参数的变化而自动调整,实现族的灵活性和可重用性。针对桥梁工程创建桥梁构件参数化族库,通过族样板绘出各个桥梁构件的三维模型,并对其外观尺寸进行参数化控制。(3)研究基于无人机倾斜摄影测量和ContextCapture软件还原了沱江四美大桥三段引桥与綦江城北大桥的实桥模型,使用Context Capture软件测量出大部分桥梁外观特征信息,通过调用预制模型修改外观参数完成对四美大桥引桥部分模型建立。(4)基于桥梁工程领域对Revit进行二次开发,利用Revit API的功能研究其开发方法。建立UIRibbon交互界面,创建WPF参数对话框,编写外部命令程序,达到输入构件外观信息便能快速生成相应构件模型的目的。进一步为桥梁各个构件设置参数变化时的基准点与基准线,通过编写程序在空间中构造出各个构件的空间位置参数,完成简支梁桥的快速自动搭接。(5)基于拱式桥对本文研究进行验证。结合已创建的桥梁构件参数化族库、倾斜摄影技术获取的有限外观信息以及Revit二次开发的快速建模程序,完成綦江城北大桥三维BIM模型的快速建模。

关键词： Revit二次开发桥梁构件参数化族库外观特征信息快速建模

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建筑装饰工程快速建模方法及应用研究

建筑装饰工程快速建模方法及应用研究

作者：赵冰珂广东工业大学

学位级别：硕士

“十四五”规划指出,要以数字化转型推进生产、生活模式的革新,坚持创新发展,以创新驱动、引领和创造新的需求。建筑装饰领域也应顺应时代发展要求,坚持以改革创新为动力,推广大数据、BIM、装配式装饰等新技术的使用,实现高质量发展。... 详细信息

“十四五”规划指出,要以数字化转型推进生产、生活模式的革新,坚持创新发展,以创新驱动、引领和创造新的需求。建筑装饰领域也应顺应时代发展要求,坚持以改革创新为动力,推广大数据、BIM、装配式装饰等新技术的使用,实现高质量发展。目前建筑装饰工程存在如下问题:装修模型构件的材料种类多,且施工工艺复杂;建模方式单一、效率低下;构件拆分不合理及深化设计程度不够;对于参数化构件库的建立和统一材料编码难度大;设计阶段与施工阶段各参与方不协同等,这些问题影响了建筑装饰装修工程的建模效率,阻碍了建筑装饰行业高质量发展。因此,探索如何实现建筑装饰工程施工的数字化表达,使其涵盖全部信息资源;实现可视化、自动化,提高效率,节约成本;实现通过模型达到工程建造与管理协同应用,为全生命周期提供支持;实现三维模型包含项目参数信息并在项目各个阶段实现信息共享和传递,为各专业方协同工作提供解决问题的方案,是目前面临的重要科学问题和工程问题。本研究提出了一种基于数据驱动的快速建模与信息化协同管理的全过程解决方案,用于优化土建施工与装饰工程间的施工衔接,充分发挥BIM、数据驱动、构件标准库等技术优势,切实提高建模效率,实现协同管理。本文根据国内外BIM技术建模发展现状以及建筑装饰工程模型需求分析的基础上,综合应用理论分析、对比分析和模型分析,提出了适用于建筑装饰工程需求的模型建立方法,实现建筑工程施工的数字化表达,提高效率,节约成本,实现了模型的专业应用、工程量的自动导出、进度计划模拟与信息化的竣工交付。并结合实际项目进行实证研究,分析应用效果。本文的主要研究内容如下:(1)建模方法确立。分析国内外研究中不同BIM建模软件在建筑行业中的应用与侧重,选择Archi CAD作为本文研究的建模软件,根据建筑装饰装修模型的施工特点进行分类,对构件与构件之间、构件与自身之间的关系进行变量关联,用脚本代码驱动模型的创建和修改。(2)体系分解与方案比选。对分类后的工程项目进行模块化拆分,减少构件的多样性与模型建立过程的重复性修改工作,同时在设计过程中对模块进行参数化处理,赋予更多的信息属性,对构件的模型建立进行方案比选,根据比选标准选择最优方案建模。(3)标准图元设计。对同一构件赋予不同的参数值,能够多次载入项目中使用,达到快速完成三维模型的建立和载入施工项目中使用的目的,降低了重复建模工作量,建立可管理的标准化图库体系,对前期需手动处理的工作实现简化,采用参数化程序传递数据以实现构件的生成与修改。(4)模型的应用。对已建模型进行分析应用,快速导出工程量、精准控制成本、模拟施工进度,通过模型的属性实现信息化的系统关联,便于交付评估验收,实现后期运营中的智能化、一体化协同管理。

关键词： BIM 快速建模建筑装饰工程模型应用

Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法（英文）

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红外与激光工程 2015年第9期44卷 2690-2695页

作者：戴艺丹屈恩世任立勇中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

传统的自由曲面透镜建模通常需要多个软件共同协作完成,其建模过程繁琐,且由于不同软件之间的不兼容会导致模型在导入光学仿真软件时出现微小形变。提出一种在光学仿真软件中利用Scheme语言直接进行快速建模的LED自由曲面透镜建模方法... 详细信息

传统的自由曲面透镜建模通常需要多个软件共同协作完成,其建模过程繁琐,且由于不同软件之间的不兼容会导致模型在导入光学仿真软件时出现微小形变。提出一种在光学仿真软件中利用Scheme语言直接进行快速建模的LED自由曲面透镜建模方法。根据光源辐射特性和需要实现的照明面上的能量分布,采用划分网格法,利用Snell方程和能量守恒定律,沿经纬方向分别迭代求解,在得到自由曲面各节点坐标后,分别采用3D建模软件和Scheme语言编程构建透镜模型。通过光学仿真软件,模拟计算了100万条光线,直径1mm的光源在距离地面10 m、面积为40 m×10 m的照明区域内的照度分布。结果表明:利用Scheme语言在光学仿真软件中直接快速建模避免了模型从3D软件导入光学仿真软件时产生的微小形变从而使光照均匀度由67%提升到93.5%。同时Scheme语言编程建模仅需5 s,建模速度远高于3D建模软件。

关键词： Scheme语言 LED道路照明快速建模自由曲面透镜二次光学设计