專利名稱：工程圖紙圖框精細匹配方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及制圖技術領域，尤其涉及一種工程圖紙圖框精細匹配方法以及一種工程圖紙圖框精細匹配系統。
背景技術：
現有設計圖紙中都需要繪制圖框，在部分行業中如圖I所示采用圖紙側邊或是底邊作為圖件的標題欄繪制簽署標簽、圖件版本、圖紙編號等信息，因而在圖框內形成了一個規則的矩形繪圖區域。傳統的工程圖紙圖框匹配方法，通過設計圖形的最大高度和最大寬度來計算適配圖框，可以很好解決上述圖框匹配問題。但是，在現有多數行業制圖規范中，采用如圖2中形式的標準圖框，即采用在圖框的右下角繪制一專屬的標題欄(11)或是會簽欄等內容，因而將圖紙可用繪圖區域切割成非規則的一個凹多邊形。上述情況中，如果仍然采用傳統的工程圖紙圖框匹配方法，簡單以設計圖形的最 大高度和最大寬度來計算適配圖框，則如圖2中所示，容易導致繪制圖形對象(10)與圖框中的標題欄(11)發生沖突的情況。當然，如果考慮標題欄所占的空間，將設計圖形的最大高度加上標題欄的高度以及設計圖形最大寬度加上標題欄的寬度來計算適配圖框，仍采用傳統的工程圖紙圖框匹配方法進行繪制，是不會出現上述沖突的情況的，但是，如圖3所示情形，設計對象(10)匹配了過大的圖框，會造成圖紙留白過大以及圖紙浪費的情況，而最優圖框應為如圖4中所示圖框。針對以上所述問題，更一般的情況是如圖5中所示，在一張圖紙上，少者僅有一個視圖，多者有幾個視圖(主視圖-20、輔視圖-30、輔視圖-40)，指北針框(50)，另外還有說明文字區域或是圖例區域(60)、圖紙會簽框(12)以及標題欄(11)等。在此種復雜情況下，采用傳統的工程圖紙圖框匹配方法已經遠遠不能勝任需求，往往只能采用人工多次手工操作過程進行試配，才能獲取較優的圖幅匹配結果。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種工程圖紙圖框精細匹配方法及系統，能夠自適應匹配相應大小的圖紙圖幅，不需要人工手動處理。為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案一種工程圖紙圖框精細匹配方法，包括如下步驟遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集；計算設計圖形的凸包；根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框；計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，并根據所述內含區域得到最優布局。本發明還提供一種工程圖紙圖框精細匹配系統，包括構圖要素點集獲取模塊，用于遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集；
圖形凸包計算模塊，用于計算設計圖形的凸包；初步匹配計算模塊，用于根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框；優化匹配計算模塊，用于計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，并根據所述內含區域得到最優布局。由以上方案可以看出，本發明的工程圖紙圖框精細匹配方法及系統，通過計算內含區域的方式來得到圖紙中設計圖形的最優布局和選取最適宜圖框，實現了在計算機中全程自動繪制，不需要人工對圖件后期的手動處理，大大減少了對人工后期的處理和避免了人工選取圖幅的種種問題；而且本發明的工程圖紙圖框精細匹配方法及系統自動化程度高，得到的圖框大小合適，生成的圖幅規范、整齊、美觀，適用于各行業設計制圖中的圖框繪制。·
圖I為采用右側條狀標題欄的設計圖件示意圖；圖2為圖幅的設計圖形與標題欄發生沖突的情況示意圖；圖3為簡單采用最大寬度加標題欄寬度得到的圖框示意圖；圖4為一種設計圖形的最優適配圖框示意圖；圖5為一張圖紙上可能出現的各種構圖要素示意圖；圖6為本發明一種工程圖紙圖框精細匹配方法的流程示意圖；圖7為一張工程地質剖面圖和其凸包及優選圖框示意圖；圖8為圖框與設計圖形的Minkowski差運算及內含區域示意圖；圖9為一張工程地質剖面圖和其優選圖框的內含區域示意圖；圖10為最終優選圖框和繪制效果示意圖；圖11為本發明一種工程圖紙圖框精細匹配系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體的實施例，對本發明的技術方案作進一步的詳細描述。如圖6所示，一種工程圖紙圖框精細匹配方法，包括以下步驟步驟SI，遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集。以AutoCAD為例來進行說明在AutoCAD中選擇繪制的設計實體圖形，如圖7中的多邊形框中的圖形(13)，通過程序遍歷獲取所有設計圖形構圖要素點集，如果構圖元素為直線，則取直線的起點和終點坐標；如果是文字的話，取文字的四角；如果是曲線的話，記錄曲線各節點；如果是填充圖案，則取填充圖案的角點，并將這些獲取的點構成一個點集。步驟S2，計算設計圖形的凸包。上一步驟中獲取了設計圖形構圖元素的點集，通過凸包計算可以得到設計圖形的邊界輪廓點，作為一個較好的實施例，本步驟中可以采用Graham掃描算法來計算得到設計圖形的凸包(Convex hull)。在圖7中，設計圖形(13)的邊框即為計算得到的凸包，可以直觀地看到圖7中所有設計圖形構圖元素都處于圖7中的凸包(也就是邊界)以內，以此凸包求取的圖框肯定也是設計圖形的優選圖框。步驟S3，根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框。
規范《電力工程制圖標準(DL 5028)》中規定圖紙可采用橫式幅面或立式幅面。因此在得到設計圖形的凸包后，計算凸包的最大高度和最大寬度。如果設計圖形的凸包的最大高度大于其最大寬度，則采用立式圖幅并采用寬度來選擇初步選擇相應的圖框；反之，采用橫式圖幅并采用高度來選擇相應的圖框，如圖7所示，所得的設計圖形(13)的最大高度為243mm，最大寬度為407mm，因此設計圖形(13)的最大寬度值大于最大高度值，因此選擇橫式圖幅。在《電力工程制圖標準(DL 5028)》中規定“圖幅的短邊不應加長，長邊可加長幅面。A0、A2和A4的加長量應為幅面AO長邊1/8的倍數。幅面Al和A3的加長量應為幅面AO短邊1/4的倍數。”由于圖框的長邊可以加長，因此應采用設計圖形的短邊來進行圖框的初選，而在長邊放不下的情況，采用加長圖紙的策略進行解決問題。如圖7中所示，·因采用橫式圖幅,應以設計圖形的最大高度來初選圖框，由規范知道A0-A4標準圖框的高度分別為841mm、594mm、420mm、297mm、210mm,而設計圖形的最大高度為243mm，因此選擇A3圖框，作為初步選擇圖框。步驟S4,計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域(inner-fit region),以此獲取各設計圖形與圖幅圖框之間的平面關系，并根據所述內含區域得到最優布局。在初步選擇圖框后，需要進行圖框的另一邊的匹配檢驗，首先以標準圖框進行試配，如果兩者可以容納，則程序終止；如果不能容納，則采用上述規范要求，進行相應的圖紙加長，那么如何判定圖框能夠容納設計圖形？以及如不能容納，如何計算圖框的加長值，確定設計圖形與圖紙的相對位置關系？作為一個較好的實施例，本發明采用Minkowski差運算及內含區域來精確解決上述問題，即采用Minkowski差運算得到各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，具體計算過程如下多邊形A和多邊形B的Minkowski差運算如下式(I)表示A! 5 = p|Afe(I)
beB多邊形A和多邊形B的內含區域可以通過下式(2)得到Vab = A ! (-B)(2)圖中設計圖形為一個凸多邊形B，而邊框為一個凹多邊形A，設CH(A)為圖框的凸包，A的凸包減去A部分為A* = CH(A) \A，那么Vab=A! (-B)=flA6 = D(CH(A)\AY
beBbeB=f](Q1(A)h\(A,)h)(3)
beB=f]W^h\\J(Ay
beBbeB=(CH(A)” B)\(A* 十B)圖8中填充區域(70)為圖框和一個設計圖形的內含區域計算結果，可以看到通過計算內含區域可以判別多邊形B的質心點位于A區域內什么位置時，兩者正好重疊。通過Minkowski差運算得到設計實體圖形與圖框之間的內含區域后，如果判斷得出計算得到的內含區域為0，那么表示為圖幅尺寸不能滿足圖紙的盛放，此時可以增長一個圖紙尺寸，重新計算新的內含區域直至內含區域面積大于O。依據規范，采用A0、A2和A4的加長量應為幅面AO長邊1/8的倍數；幅面Al和A3的加長量應為幅面AO短邊1/4的倍數的方法加大圖紙。圖7中，采用初選A3圖框進行計算內含區域面積為0，然后對長邊由現有長度420mm加大為630mm,如圖9所示,再次計算得到內含區域面積(70)大于O。設計實體圖形的質心點在內含區域的任何位置都可以滿足要求圖框容納設計對象的要求，為了滿足在對稱和美觀上的要求，可以將設計實體的凸包多邊形(10)的質心點放置在內含區域(70)的質心上，即以所述內含區域的質心作為設計圖形的布置中心，從而得到設計圖形在圖框中的最優布局，最終的繪制結果如圖10所示。與上述一種工程圖紙圖框精細匹配方法相對應的，本發明還提供一種工程圖紙圖框精細匹配系統，如圖11所示，包括構圖要素點集獲取模塊，用于遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集； 圖形凸包計算模塊，用于計算設計圖形的凸包；初步匹配計算模塊，用于根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框；優化匹配計算模塊，用于計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，并根據所述內含區域得到最優布局。 優選的，所述優化匹配計算模塊可以包括Minkowski差計算模塊，用于采用Minkowski差運算得到各設計圖形與圖幅邊框的內含區域。優選的，所述優化匹配計算模塊還可以包括判斷與重新計算模塊，用于當判斷得出所述計算得出的內含區域面積為0時，則增長一個圖紙尺寸，并重新計算新的內含區域直至內含區域面積大于O。優選的，所述優化匹配計算模塊還可以包括質心獲取模塊，用于獲取所述內含區域的質心，并以該質心作為設計圖形的布置中心，從而得到設計圖形在圖框中的最優布局。優選的,所述圖形凸包計算模塊可以包括Graham掃描計算模塊,用于采用Graham掃描算法計算設計圖形的凸包。本發明的一種工程圖紙圖框精細匹配系統中的其它技術特征與上述一種工程圖紙圖框精細匹配方法相同，此處不予贅述。通過以上方案可以看出，本發明的工程圖紙圖框精細匹配方法及系統，通過計算內含區域的方式來得到圖紙中設計圖形的最優布局和選取最適宜圖框，實現了在計算機中全程自動繪制，不需要人工對圖件后期的手動處理，大大減少了對人工后期的處理和避免了人工選取圖幅的種種問題；而且本發明的工程圖紙圖框精細匹配方法及系統自動化程度高，得到的圖框大小合適，生成的圖幅規范、整齊、美觀，適用于各行業設計制圖中的圖框繪制。以上所述的本發明實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.一種工程圖紙圖框精細匹配方法，其特征在于，包括以下步驟 遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集； 計算設計圖形的凸包； 根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框； 計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，并根據所述內含區域得到最優布局。
2.根據權利要求I所述的工程圖紙圖框精細匹配方法，其特征在于，所述計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域的過程具體為采用Minkowski差運算得到各設計圖形與圖幅邊框的內含區域。
3.根據權利要求2所述的工程圖紙圖框精細匹配方法，其特征在于，若所述計算得出的內含區域面積為0，則增長一個圖紙尺寸，重新計算新的內含區域直至內含區域面積大于O0
4.根據權利要求I或2或3所述的工程圖紙圖框精細匹配方法，其特征在于，所述根據所述內含區域得到最優布局的過程具體為以所述內含區域的質心作為設計圖形的布置中心，從而得到設計圖形在圖框中的最優布局。
5.根據權利要求I或2或3所述的工程圖紙圖框精細匹配方法，其特征在于，所述計算設計圖形的凸包的過程具體為采用Graham掃描算法計算設計圖形的凸包。
6.一種工程圖紙圖框精細匹配系統，其特征在于，包括 構圖要素點集獲取模塊，用于遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集； 圖形凸包計算模塊，用于計算設計圖形的凸包； 初步匹配計算模塊，用于根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框； 優化匹配計算模塊，用于計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，并根據所述內含區域得到最優布局。
7.根據權利要求6所述的工程圖紙圖框精細匹配系統，其特征在于，所述優化匹配計算模塊包括Minkowski差計算模塊，用于采用Minkowski差運算得到各設計圖形與圖幅邊框的內含區域。
8.根據權利要求7所述的工程圖紙圖框精細匹配系統，其特征在于，所述優化匹配計算模塊還包括判斷與重新計算模塊，用于當判斷得出所述計算得出的內含區域面積為0，則增長一個圖紙尺寸，并重新計算新的內含區域直至內含區域面積大于O。
9.根據權利要求6或7或8所述的工程圖紙圖框精細匹配系統，其特征在于，所述優化匹配計算模塊包括質心獲取模塊，用于獲取所述內含區域的質心，并以該質心作為設計圖形的布置中心，從而得到設計圖形在圖框中的最優布局。
10.根據權利要求6或7或8所述的工程圖紙圖框精細匹配系統，其特征在于，所述圖形凸包計算模塊包括Graham掃描計算模塊，用于采用Graham掃描算法計算設計圖形的凸包。
全文摘要
本發明提供一種工程圖紙圖框精細匹配方法及系統，本發明的方法包括如下步驟遍歷設計圖形的所有邊界點，獲取構圖要素點集；計算設計圖形的凸包；根據所述設計圖形的凸包邊界初步選取適應圖框；計算各設計圖形與圖幅邊框的內含區域，并根據所述內含區域得到最優布局。本發明的系統包括構圖要素點集獲取模塊、圖形凸包計算模塊、初步匹配計算模塊以及優化匹配計算模塊。本發明的方法及系統實現了在計算機中全程自動繪制，不需要人工對圖件后期的手動處理，大大減少了對人工后期的處理和避免了人工選取圖幅的種種問題；而且本發明的方法及系統自動化程度高，得到的圖框大小合適，生成的圖幅規范、整齊、美觀，適用于各行業設計制圖中的圖框繪制。
文檔編號G06F17/50GK102760178SQ20121004909
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者何寶石, 張敏, 徐曉斌, 曾強, 汪華安, 王東甫, 程小久, 羅本韜, 趙理政, 馬海毅 申請人:廣東省電力設計研究院