用于分析和解释工程图的计算机自动处理制造技术

本发明专利技术是一种用于分析和解释采取数字形式的工程图的计算机自动处理过程。该过程是识别在任何类型的工程图中的符号和图形，随之分析图中这些符号和图形元素之间的关系以提供对该工程图的有意义的解释。工程图的解释可以以多种方式进行，包括对图的定量分析和／或图的３维重建。该处理过程需要一个计算机，它具有一个中央处理单元，该中央处理单元在操作上连接到存储设备、存储器设备、输入设备和输出设备。可以使用存储设备存储在图中会遇到的各种不同的符号的模板和预定的算法来确定和识别图中的图形元素。也可以使用该存储设备存储在分析和解释图时需要的任何其他数据和信息。图的分析按照一组预定的算法进行，这需要中央处理单元分析和解释图中采取数字形式的符号、图形和文字数据并处理这些信息以决定在这些符号、图形元素和文字数据之间的关系。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一个用于分析和解释以数字格式的工程图的计算机自动处理系统。
技术介绍
在建筑工业内的许多方面，诸如结构分析和图的制作，已经计算机化。然而，数量测量工作，诸如测量在加强的混凝土结构中要使用的钢筋的数量、要使用的型材和混凝土的量，仍然用手工计算。数量测量工作迄今尚未能够计算机化是由于在读图和解释图时的巨大的困难。数量测量员的工作是复杂的，它需要高度的技能和经验。数量测量员必须经历强化培训以获取必需的技能。使用某种形式的计算机辅助设计格式绘制工程图是普通的实践。然后把这些图由数量测量员打印出来以形成招标文件的一个必要部分用于招标。在建筑项目中开发者和承包者都花费相当多的时间和努力来决定项目的费用。开发者焦急地要与承包者查明和确定项目的费用，而承包者焦急地要保证他的投标是现实的，覆盖建设的所有方面，并且费用估计尽可能准确。笼统说，承包者审查和分析由开发者准备的项目的工程图以精确决定为完成该项目需要多少材料。在这一阶段，一个有经验的数量测量员必须投入4到5个人月来完成一个典型的高层(high rise)项目的测量工作。一旦材料总量确定，则承包者可以确定每项的费用，从而得出建设该项目的总费用。材料和费用的明细在一个称为数量清单(Bills of Quantity)的文件中发表。该文件通常有几百页。为准备数量清单，有资格的数量测量员必须审查和分析每一张工程图的所有方面来精确估计为完成如图所示的项目需要多少材料。必须审查的图的数量可能有几百张。一旦签订合同，则开发者通常将派它自己的数量测量员再次进行测量以发现在由两个单独的数量测量小组所做的测量记录之间是否有任何偏差。如果发现有偏差，则两个数量测量小组需要检查和改正这一偏差，因为一个小百分比差误可能意味着数百万美元。在测量和验证这一信息中花费的总时间可能到20个人月，因此是一个极端昂贵的过程。工程图的分析目前是一个很慢的手工过程，它非常耗时和非常昂贵。该任务也非常重复和繁琐，因此容易出现人的错误。
技术实现思路
本专利技术是一个计算机的自动处理过程，用于分析和解释数字格式的工程图。该过程基本上是对在任何类型工程图中的符号和图形的识别，然后对在该图中的符号和图形元素之间的关系进行分析以提供对该图有意义的解释。图的解释可以以多种方式进行，包括图的定量分析和/或图的3维重建。符号和图形元素的识别并不新。然而，迄今对图中符号和图形元素的识别仅限制在对这些项的静态识别，而且迄今还不可能分析在符号和图形元素之间的关系以提供有意义的结果。该过程需要计算机，所述计算机具有一个中央处理单元，该中央处理单元在操作上连接到一个存储设备，一个存储器设备，一个输入设备和一个输出设备。可以使用存储设备来存储将在图中遇到的各种不同符号的模板和预定的算法来确定和识别图中的图形元素。存储设备还可以用来存储任何在分析和解释图时所需要的其它数据或信息。图的分析按照一组预定的算法进行，这需要中央处理单元从图中分析和解释采取数字格式的符号、图形和文本数据，并处理该信息以确定在符号、图形元素和文本数据之间的关系。该过程可以用于分析和解释任何类型的工程图，然而，它特别适合用于用户必须处理大量复杂的图的建筑工业。因此，为方便和容易理解，下面参考建筑工程图说明本处理过程。在分析建筑工程图时，必须从两个主要源亦即结构平面图(framingplan)和详图提取信息。结构平面图表示建筑物逐层的总布局，而详图表示该建筑物逐层的各个结构元素，诸如圆柱、墙壁、梁、楼板和楼梯。元素的拓扑信息可以从结构平面图提取，而每一结构元素的实际数量和大小可以从相应详图中提取。每一图中的所有元素按照工业标准约定加标签，以便数量测量员可以精确确定每一项由什么组成。于是，例如对于一个柱平面图，数量测量员将能够查明在该柱内确切数目的钢筋，每一钢筋的大小，在两个相邻柱之间的钢筋重叠的程度。数量测量员必须通过解释该图确定所需要的材料数量。结构平面图给出建筑物中一层的一个平面视图。该图包括线、弧线、文字等，来表示或隐含部件的位置、大小和它们之间的关系的信息。在结构平面图和详图中有5种主要类型的部件。这些部件中的某些部件以轮廓形式的正视图表示，而其它的以平面视图表示和一些以表格表示。5类部件是1.柱-这些在平面图中作为闭合的圆、矩形或多边形表示。2.梁-用两组分开的平行线表示边界。拱形梁用同心弧表示。3.墙壁-形成一个闭合多边形的一组线表示墙壁的基，两组线(其中大多数线是竖直的)表示墙壁的左或右边缘，两组平行线表示墙壁的顶。4.楼梯-在平面图中作为一组或多组平行短线表示，在每两个短线之间有同样的距离。其形状可以是矩形或不规则多边形，但是其边界总是墙壁。在剖面图中每一台阶由两个连接的线组成，其中一根是水平的，一根是垂直的，每一台阶面由两个平行线组成。5.楼板-由梁和墙壁围绕的区域，每一个具有作为字符串表示的名字和一个楼板标志，它指示该楼板的位置和方向。该过程可以总结如下(i)中央处理单元读图中所有的图形基元，诸如线、文字、弧、虚线，并把这些信息存储在各种阵列中为将来分析用。也查明在整个平面图内的图的空间位置，诸如如果该图是一个柱，则中央处理单元将确定该柱位于的楼层和该柱在该特定楼层上的位置。(ii)然后中央处理单元通过将图中的符号与存储在存储设备中的模板进行比较识别在图中发现的工程符号。符号的识别便利了图中图形元素的识别。(iii)然后中央处理单元借助预定的算法识别图中表示的诸如柱、梁、墙壁、楼板和楼梯的图形元素，并决定每一元素的大小和形状。(iv)然后中央处理单元使用每一图形元素的值使得能够建立该图的一个3维模型和/或按照一个数学公式量化每一元素。从而例如能够量化在建设中需要的钢筋的数量、混凝土的体积和/或型材(formwork)的数量。现在说明该过程的每一阶段。读图形基元在该过程开始时中央处理单元读所有图形基元，诸如线、文字等，并记录和存储这些值。在记录和存储每一图形基元的值之外，中央处理单元记录在每一图中的每一图形基元的空间位置。符号识别为识别图中的元素，首先必须识别标识这些元素的符号，诸如楼板标志。每一符号有一个模板，它可以用4个方面说明；1.组成符号的实体；2.每一实体必须满足的条件；3.在不同实体之间的关系；4.说明该关系的阈值。模板存储在存储设备中，需要时由中央处理单元访问。识别符号的过程在图1所示流程图中说明。然后使保存在各种阵列中的所有图形基元的值经历符号识别分析。符号识别需要中央处理单元比较在每一阵列中的每一图形基元的值与在存储设备中保存的已知符号的值。如果图形基元的值与在存储设备中保存的已知值的预定范围相同或在其内，则该基元被识别为合适的符号。一旦识别了图中的符号，则可能识别图中的所有部件。从效率考虑对各种部件的识别顺序进行。该顺序是首先识别格子系统，以便对在该图中的部件的位置和大小有一个参考。在这之后识别柱，因为这些柱子位于两个垂直的格子线的相交处。接着识别梁，因为它们架在柱上。下一个要识别的部件是墙壁，随后是楼梯和楼板。柱识别图中的每一个柱用一个名字标识。为识别柱，中央处理单元通过调用一个预定的算法分析该图。用于识别一个柱的算法可以说明如下1.识别所有格子位置和计算每两个垂直格子的所有交点；2.在每一格子交点附近寻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为分析和解释ＣＡＤ文件格式的工程图的计算机辅助处理过程，其中，一个在操作上与存储设备、存储器设备、输入设备和输出设备连接的中央处理单元按照一个预定的指令集合来操作，分析图和解释图中的符号、图形元素和文字信息来确定这些符号、图形元素和文字信息之间的关系以提供这些图形元素的数量分析和另外提供该图的３维重建，以及按照一个预定的公式进一步提供对图中数据的解释，其中，操作中央处理单元的所有预定义的指令和分析和解释工程图的所有预定义的算法、指令和公式都存储在该存储设备中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TCC王，
申请(专利权)人：纬衡知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]