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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 地下管網(wǎng)無損測繪三維建模成型技術(shù)研究
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 在無圖紙情況下，本項(xiàng)目創(chuàng)新的“探測—信號轉(zhuǎn)化—建模—成型—拼裝”方法：即通過地面與地下儀器無損測繪，獲得地面場景數(shù)據(jù)和地下各種（金屬管、電纜）管網(wǎng)對應(yīng)數(shù)據(jù)，將測繪到的信息轉(zhuǎn)化為建模數(shù)據(jù)，通過快速三維軟件進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)，確立各綜合管道坐標(biāo)，快速建立地面與地下管網(wǎng)相結(jié)合的三維實(shí)體分布模型。在行業(yè)內(nèi)采用二維圖紙的狀態(tài)下，本項(xiàng)目具有更直觀、更便捷、交互性好、通用性強(qiáng)、一次性投入多次使用的優(yōu)勢。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過二個案例的研究： 1、無圖紙情況下，通過經(jīng)緯儀對地面數(shù)據(jù)采集，管線儀對地下金屬管、電纜無損測繪，將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，通過快速自由形三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)在電腦中進(jìn)行地面和地下綜合管網(wǎng)建模，確立管道坐標(biāo)位置，打印地下管網(wǎng)三維實(shí)體模型，與二維地面場景雕刻板拼裝成模型。 2、有復(fù)雜的住宅小區(qū)二維圖紙情況下，進(jìn)行圖紙縮放到合適比例后篩減，將地面場景與地下管道圖形分離。地面場景圖形分析后，利用雕刻系統(tǒng)將地面場景以透明形式表現(xiàn)。地下綜合管道根據(jù)成型范圍分別建模、著色、添加管道模型支撐件，不同類型管道采用不同的顏色，通過不同形狀支撐件研究采用研究后采用降低成本的形狀。模型彩色成型后采用不同粘合劑研究成果進(jìn)行固化。將地下管道拼接與透明的地面二維圖形相對應(yīng)，形成住宅小區(qū)比例地下管網(wǎng)分布模型。 經(jīng)過兩個案例的研究，形成全新的“探測—信號轉(zhuǎn)化—建?！尚汀囱b”方法。決策和施工者能通過這種方法準(zhǔn)確直觀了解管道分布情況，減少不必要的開挖事故；同時可打破目前管道管理各自為政的局面，提高城市市政科學(xué)管理水平。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)發(fā)明目的:將無損探測與三維建模和三維快速實(shí)體成型有機(jī)結(jié)合;通過雕有地面二維圖像透明材料,清晰直觀地下三維綜合管道分布,有效解決施工中綜合管線管理問題。 基本思路:通過案例實(shí)踐驗(yàn)證儀器探測將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化到三維建模,實(shí)現(xiàn)快速實(shí)物成型方法;通過某小區(qū)二維圖規(guī)劃建立地面二維景觀信息與地下三維模型對應(yīng),實(shí)現(xiàn)單個模型與多個模型之間平衡協(xié)調(diào)方法。 創(chuàng)新點(diǎn): (1)無損探測與三維建模、成型相結(jié)合 (2)立體模型一次性成型 (3)地面透明二維圖形與地下三維模型相結(jié)合 技術(shù)關(guān)鍵: (1)實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)無損測繪 (2)探測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為建模數(shù)據(jù) (3)電腦三維模型建立 (4)一次性模型打印成型 (5)二維地面圖形與三維打印模型結(jié)合 主要技術(shù)指標(biāo): (1)探測 RD8000設(shè)備: 靈敏度:6E-15 Tesla, 5μA 1m處(33Hz) 動態(tài)范圍:140dBrms/Hz 選擇性:120dB/Hz 深度準(zhǔn)確度:直連:0.1-3m誤差為±2.5% 探棒:0.1-7m誤差為2.5% 最大深度:管線6m,探棒18m 定位精度:±2.5% 動態(tài)過載保護(hù):30dB(自動) (2)建模 管道壁厚:2mm;表面精度:≥0.2mm (3)雕刻 支撐架高度:≤3.81mm 厚度:≥1.78mm 雕刻速度:30mm/s(不擊穿);0.2mm/s(擊穿);能量:30%(不擊穿);100%(擊穿);精度:≤800dpi(不擊穿);1000dpi(擊穿)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、已有地下管網(wǎng)測繪主要依據(jù)二維視圖作為人們認(rèn)識空間信息的工具，同時測繪圖復(fù)雜，計(jì)算慢，不能快速直接感官地下空間位置；本作品以三維實(shí)物模型體現(xiàn)，能直觀、清晰各管道所在空間位置； 2、已有地下探測與二維圖紙繪制是分別進(jìn)行，本作品將無損探測與電腦三維建模有機(jī)結(jié)合； 3、已有地下管網(wǎng)分布與地面景觀圖紙不關(guān)聯(lián)，不能通過地面景觀快速找到所在地下管道的位置，本作品將地面景觀二維圖形與地下三維綜合管網(wǎng)結(jié)合，通過地面景物二維視圖能準(zhǔn)確的找到所在三維地下管道的分布，地下管道發(fā)生故障可以找到地面位置； 4、本作品模型一次快速成型，一次投入可多次使用。 5、已有地下管網(wǎng)是各自為政，互不關(guān)聯(lián)，經(jīng)常為埋設(shè)自家管道，而挖破別家管道，本作品將各管道綜合起來，施工單位可參考鄰近管道鋪設(shè)情況。 6、可為政府規(guī)劃決策、市政管理部門科學(xué)管理、施工單位文明施工提供有效的技術(shù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年浙江理工大學(xué)挑戰(zhàn)杯課外學(xué)術(shù)科技作品競賽校決賽三等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利使用權(quán)轉(zhuǎn)讓，合作開發(fā)。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；模型
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- ◆使用說明:根據(jù)不同比例的地面場景，使用者通過透明的地面場景材料，可看到地下空間不同位置不同類型的管道分布。 ◆技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢: (1)地下管網(wǎng)無損測繪 (2)探測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為建模數(shù)據(jù)快捷 (3)電腦三維模型建立,速度快,交互性更強(qiáng) (4)一次性模型打印成型 (5)二維地面圖形與三維打印模型結(jié)合可視直觀 ◆適應(yīng)范圍:地下金屬管網(wǎng)或電纜可探測區(qū)域(有檢修井) ◆推廣技術(shù)性說明:需操作人員掌握相關(guān)探測、電腦建模、打印技術(shù)。 ◆市場分析:目前舊小區(qū)管網(wǎng)開挖圖紙缺省等原因極易發(fā)生事故,本項(xiàng)目能為此提供服務(wù),有市場空間;新小區(qū)管道設(shè)計(jì)和備份利用本項(xiàng)目技術(shù)能更科學(xué)設(shè)計(jì)管理,市場前景遠(yuǎn)大;公共場所開挖通過本項(xiàng)目模型能更直觀進(jìn)行現(xiàn)場指揮,推廣性強(qiáng)。 ◆經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測:已與建筑景觀類設(shè)計(jì)公司簽訂合作意向書,服務(wù)于他們項(xiàng)目,經(jīng)濟(jì)收益穩(wěn)定?？杉ぴ銎渌艿拦緲I(yè)務(wù),本項(xiàng)目能定期獲利,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步增長。
同類課題研究水平概述
- 目前地下管網(wǎng)測繪主要是人工測量及二維平面圖紙繪制，具有制圖復(fù)雜，計(jì)算慢，不能直接感官地下空間位置的缺點(diǎn)；同時國家政策不開挖地面測繪也開始了使用儀器進(jìn)行測量，如：管線儀、經(jīng)緯儀、紅外探測、雷達(dá)探測等；開始進(jìn)行數(shù)字化地下管網(wǎng)的建設(shè)，主要是進(jìn)行儀器測試后再進(jìn)行二維圖紙繪制和一些單項(xiàng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。 目前在景觀設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)主要有3D MAX、Sketch Up，pro-e，freeform等三維建模軟件。快速成型設(shè)備是可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵Ｄ壳翱焖俪尚图夹g(shù)主要用在航空、機(jī)械、家電、建筑、醫(yī)療等各個領(lǐng)域，而在市政管網(wǎng)方面，沒有利用。 無損測繪與三維建模在地下探測和工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域有一定的發(fā)展，但是利用最新設(shè)備和技術(shù)將兩者結(jié)合開發(fā)和使用仍無先例。 專利方面：公開號為CN101630419的中國專利申請公開了一種用于城市綜合管網(wǎng)三維可視化系統(tǒng)的架構(gòu)方法，該方法包括如下步驟：（1）建立城市綜合管網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫、三維紋理數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)引擎；（2）通過空間數(shù)據(jù)引擎，對中心數(shù)據(jù)庫、紋理數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀取建模從而構(gòu)建地上、地下的二維視圖與三維可視化場景；（3）建立二三維數(shù)據(jù)層面與可視化層面的對應(yīng),數(shù)據(jù)層面的對應(yīng)為系統(tǒng)的二維視圖和三維場景的地理坐標(biāo)對應(yīng)，可視化層面的對應(yīng)為三維場景中各種空間地物模型與二維視圖的地圖符號相對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二、三維聯(lián)動；（4）設(shè)定交互界面，實(shí)現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的應(yīng)用。使在三維場景中難以實(shí)現(xiàn)或宏觀性的功能通過二維視圖實(shí)現(xiàn),而在二維中不能實(shí)現(xiàn)或不夠真實(shí)性的功能通過三維場景實(shí)現(xiàn),達(dá)到兩者優(yōu)勢互補(bǔ),從而可實(shí)現(xiàn)城市綜合管網(wǎng)的高效管理。但是，應(yīng)用這種方法建立的三維可視化信息，必須首先建立大量數(shù)據(jù)庫，通過應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)再進(jìn)行建模，即地面與地下管線建模；二維、三維數(shù)據(jù)，必須與三維可視化層面對應(yīng)，在電腦顯示界面時，三維管網(wǎng)視圖容易迷失方向，必須要二維建模與三維建模一起看，才能分析清楚；此外，管網(wǎng)計(jì)算復(fù)雜，不利于施工隊(duì)不同文化程度人員看懂。
