基于带阀门和管件的化工管道图的三维重建分析

魏鸿

摘要：在对化工管道进行平面图的绘制时，常常包含有大量的阀门和管件，而这些系统构件是实现化工图三维重建的困难点。基于此，本文在单连通化工管道进行三维重建的研究基础上，对带阀门和管件的化工管道图的三维重建进行了系统的分析，并提出了一种新的构件表现方式，希望通过本文能够尽快实现对于化工管道图的准确识别。

关键词：阀门管件；化工管道图；三维重建分析

1.对于单连通管道图的识别与匹配

1.1识别与匹配原理

选择一个具有代表意义的单连通管道图例，其中应当包含有管段类型、管点方位坐标。先对集合图元的类别进行区分，辨别是直线段图元还是圆弧图元，或者为点图元。接着，任意选择一个基本图元，以直线型图元为例，将通过该直线段的图元起点和终点坐标进行分量，并判断该直线段为水平直线还是垂直直线。根据实际的判断，在对应的集合中寻找与之匹配的图元或点位。

1.2单连通管道图的识别与匹配方法改进

对于大多数工业管道在进行设计时，其管段都会选择水平方位和垂直方位进行布置。本文将工业管道的一般布置管段进行识别和匹配后，其流程图如图2所示：

2.带阀门和管件的化工管道图的三维重建信息处理

2.1三维重建面临的问题

其主要原因在于：第一，在实际的化工管道识别软件中没有对阀门和管件的基础图形进行本质上的区分。第二，由于阀门、管件的种类较多且结构上有所不同，因此很难对阀门和管件进行区分和匹配。第三，即使将管件和阀门通过软件进行识别和匹配后，也很难获取到管件和阀门的三维数据，需要在预先建立好的数据库中进行数据的调用，因此在进行带阀门和管件的化工管道图的三维重建时，需要将该问题进行解决。

2.2阀门、管件识别技术

化工管道管件主要是指连通管、法兰、异形管，阀门主要有蝶阀、止回阀、球阀。在配有管件和阀门的管道图中，对直线段和点位进行等符号替换，在进行管件识别和匹配的过程中，通过对图层的颜色来进行管道的区分和辨别，从而将三维数据信息进行最终的储存。

2.3三维管道图的信息处理

想要更为高效的将化工管道的管件和阀门进行识别，需要在CAD绘图软件中，将阀门和管件进行单元图块的编辑和置换，并对主视图和俯视图中的阀门和管件进行系统的识别，若存在不能识别的构件，则需要建立单独的数据构件，手动输入管道及阀门的基础数据，从系统的图形数据库中进行提取。

3.带阀门和管件的化工管道图的识别与匹配

3.1管道图识别与匹配流程

对化工管道系统的管件和阀门进行综合考虑，通过提前对其信息进行处理，将管件和阀门的管道图进行初步的识别和匹配，其流程如图3所示。

3.2化工管道图的三维数据处理

对系统管件和阀门进行准确的识别和匹配是进行化工管道三维重建的主要影响因素，其目的在于将管道平面图中各个单元图例的三维数据进行整理和收集，因此，當管道在识别和匹配成功后，要将进行三维重建所需要的图元数据进行储存。

4.带阀门和管件的化工管件图的三维重建应用实例分析

4.1三维数据信息的读取

当对化工管道进行有效的识别和匹配后，所产生的管道三维数据会被系统存储到制定的文件夹中，此后，便可以通过该三维数据库对化工管道平面图进行三维重建。其具体的构建方法为：利用AutoLISP语言，将一个文件以读取的方式打开，并将对应的文件数据读取出来，通过上述方法可以将系统数据库中的三维数据准确的读取出来，从而进行管道图的三维重建。

4.2三维重建应用实例

通过对管道和阀门的有效识别和匹配，在三维数据储存和读取的协助下，完成了化工管道的三维重建。如图4所示：

结束语

总的来说，本文主要对带有管件和阀门的化工管道图进行三维重建进行了全面的分析，其中包括对单连通管道的识别与匹配、改进方法、信息处理、阀门和管件图例的置换等几部分加以验证。虽然在化工生产体系中有关管道设计的应用较为广泛，但是对于管道进行三维设计仍旧存在一定缺陷，通过对管道进行三维重建的研究，能够在原有的基础体系上，实现管段之间的控制和调节。在实际的化工管道中，将管段与管段之间利用阀门来进行控制，能够调节流量防止出现回流现象，提高了系统运作效率和企业的生产经济效益。

参考文献

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（作者单位：南京太亚科技股份有限公司）