【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三维线束设计，涉及一种三维线缆通道重建方法，尤其涉及一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法及系统。
技术介绍
1、三维重建是指通过从多个视角或传感器中获取的图像或点云数据，恢复或创建出三维场景的过程。它在计算机视觉、计算机图形学、机器人技术、虚拟现实等领域具有广泛的应用。按照重建方法，可将其分为传统方法和深度学习方法两大类。传统方法主要是对于在不同视角获取的物体照片，利用相关算法，恢复其三维结构。深度学习方法是通过训练神经网络预测物体的三维模型。其中：传统的三维场景重建技术重建后的场景中会有纹理混叠、场景细节缺失等问题，只能粗略地重建场景，并且被遮挡区域无法重建，无法合成新视角，以及高质量和高还原度的图像。基于深度学习的三维重建技术数据需求量大，数据收集、标注过程和神经网络训练过程耗时长且昂贵，对算力要求高而且最终重建模型的质量难以保证。
2、飞机电气线束系统是飞机的生命线，连接并控制整机电子设备和各电气系统，飞机线缆设计是飞机设计中至关重要的组成部分。在目前国内航空器产品设计阶段，线束多被划分到不同的设计系统中，由于并行工作方式、专业分工、软件平台等限制，线束设计缺乏真实的装配设计环境，容易导致实际敷设过程中线束分叉位置、线束长度不符合要求，按照设计尺寸制造的线束在敷设过程中无法依靠标识准确定位，主干及分支长度均与机载成品位置不匹配，无法明确指导操作人员敷设，需要人工对其线束路径和长度进行反复修改等问题，造成系统装配工艺反复多、质量差、效率低，严重影响了飞机总装的装配效率，无法适应新机型和新系统的
3、现有的设计流程往往存在如：三维线缆模型仿真不够精确、工人敷设线缆需要补加工与线缆设计不符、实际敷设线缆与设计线缆模型不互通、线束图和敷设图的数据不实时互通、不利于进行虚拟装配技术及线缆受力仿真、调整线缆模型不方便等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法及系统，该方法是基于二维线缆敷设图纸（dxf文件）以及飞机的三维卡箍模型重建飞机的三维线缆通道模型，飞机的每个分区只有一张图纸，本专利技术对线缆重叠被遮挡区域进行了补全，且最终重建结果一定是符合已有三维卡箍模型的，避免了传统三维重建方法和基于深度学习的三维重建方法的各种问题。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，包括：
4、将二维线束敷设图中的线束信息进行补全处理；
5、处理后结合给定的三维框架将二维线束敷设图逆投影为三维立体线条；
6、将给定的三维卡箍模型与获得的三维立体线条进行匹配，即可得知每捆线束经过的卡箍，进而转化为卡箍之间的连接关系，得到卡箍图；
7、对卡箍图进行修正将卡箍图中的环转化为分岔点；
8、用深度优先搜索算法遍历创建分岔点之后得到的通道图，得到多分支线缆的通道数据；
9、最后调用catia二次开发程序，生成对应的三维通道模型；
10、上述技术方案中，进一步地，所述的对二维线束敷设图中的线束信息进行补全处理，具体包括：
11、读取二维线缆敷设图纸即dxf文件，其中线束信息包括通道信息和线束标注信息，进行初步补全：
12、dxf文件中通道图形由多根几何线条组成，直接读取到的几何线条彼此不连通，称为短线条，将短线条补全形成长线条，具体的：
13、首先合并重合部分长度不为0 的短线条，连接端点距离接近且方向相似度大于0.95的短线条，其余都是没有重合部分且间距较大、端点距离较大的线条，根据线条方向和位置连接剩下的这些线条，只连接彼此都是最佳匹配的线条，线条的每个端点最多只能连接另外一个端点。
14、更进一步地，所述的端点距离接近为两线条的端点距离小于0.5cm，所述方向相似度为两线条夹角的余弦值，所述重合部分的长度为方向相似度大于0.95的两线条中一线条在另一线条上的投影长度，所述最佳匹配的线条是指满足与当前线条端点的距离小于1厘米、方向相似度大于0.9且不互相重合、与当前线条的最短间距距离小于5厘米的所有线条中，间距最小的线条。
15、进一步地，在初步补全后，应结合线束标注信息进行检查，根据线束标注信息，如果两根线条有同一个线束标注，那么这两根线条也应该是连通的，对于初步补全结果中不满足该要求的线条，连接到最近的一个相同标注的线条上，并根据标注连接剩下的线条。
16、进一步地，所述结合给定的三维框架将二维线束敷设图逆投影为三维立体线条，具体包括如下：
17、对于飞机三维框架，可将每个舱段的三维框架按照前后上下左右进行划分，每个部分分别拟合成平面或柱面，当桁条和隔框的弯曲度近似为直线时，则拟合成平面，反之则拟合成柱面；飞机框架由许多根桁条和隔框组成，沿着飞机航向方向是桁条， 垂直于桁条的是隔框，桁条和隔框是紧密固定在一起的；
18、根据三维框架中已知点的坐标确定三维框架拟合平面或柱面的数学表达式，可使用数学表达式计算拟合面内每个点的三维坐标；
19、将补全后的二维线束敷设图上点与三维框架拟合面上的点一一对应，从而将补全后的线条展平到飞机框架面上，即将二维线条转化为三维立体线条。
20、更进一步地，拟合平面的方法具体为：取桁条或隔框上3个不共线点的坐标，为了减少误差，取两两之间距离尽量大的三点，根据这3点坐标计算平面法向量，从而确定平面数学表达式；
21、拟合柱面的方法具体为：将飞机航向方向作为x轴正方向，在框架的每根桁条上取相同x轴坐标的一点，用最小二乘法拟合为圆，圆的圆心位置和半径大小随着x轴近似线性变化，取每根桁条最左点和最右点分别拟合成一个圆，可插值得到这些桁条在任一x坐标的点拟合成圆的圆心位置和半径大小。
22、进一步地，所述的将给定的三维卡箍模型与获得的三维立体线条进行匹配，即可得知每捆线束经过的卡箍，进而转化为卡箍之间的连接关系，得到卡箍图，具体包括：将卡箍与三维立体线条进行匹配，对于每个卡箍，寻找最近的两条线条作为通道的两条边，分别连接卡箍与这两个线条上最近的点，且应保证卡箍到两点的向量的点乘值为负，匹配后按照线条与卡箍的连接关系将卡箍进行连接，得到卡箍图。
23、进一步地，由于线束设计要求中应满足卡箍不能作为分岔点，因此需对卡箍图进行修正，具体包括：首先找到卡箍图中的所有环，对于每个环创建一个分岔点，删掉构成这个小环的边并连接这个分岔点和该小环内的每个卡箍，这样就将卡箍之间的连接关系转换为卡箍与分岔点的连接关系；
24、最后使用深度优先搜索算法遍历修正后得到的卡箍图即通道图，得到通道数据即通道数量及各通道走向。
25、本专利技术还提供一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建系统，包括：
26、线束补全模块，用于将二维线束敷设图中的线束信息进行补全处理；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，所述的对二维线束敷设图中的线束信息进行补全处理，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，所述的端点距离接近为两线条的端点距离小于0.5cm，所述方向相似度为两线条夹角的余弦值，所述重合部分的长度为方向相似度大于0.95的两线条中一线条在另一线条上的投影长度，所述最佳匹配的线条是指满足与当前线条端点的距离小于1厘米、方向相似度大于0.9且不互相重合、与当前线条的最短间距距离小于5厘米的所有线条中，间距最小的线条。
4.根据权利要求2所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，在初步补全后，应结合线束标注信息进行检查，根据线束标注信息，如果两根线条有同一个线束标注，那么这两根线条也应该是连通的，对于初步补全结果中不满足该要求的线条，连接到最近的一个相同标注的线条上，并根据标注连接剩下的线条。
5.根据权利要求1所述的基于二维图纸的三维
6.根据权利要求5所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，拟合平面的方法具体为：取桁条或隔框上3个不共线点的坐标，取两两之间距离尽量大的三点，根据这3点坐标计算平面法向量，从而确定平面数学表达式；
7.根据权利要求1所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，所述的将给定的三维卡箍模型与获得的三维立体线条进行匹配，即可得知每捆线束经过的卡箍，进而转化为卡箍之间的连接关系，得到卡箍图，具体包括：
8.根据权利要求1所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，由于线束设计要求中应满足卡箍不能作为分岔点，因此需对卡箍图进行修正，具体包括：首先找到卡箍图中的所有环，对于每个环创建一个分岔点，删掉构成这个小环的边并连接这个分岔点和该小环内的每个卡箍，这样就将卡箍之间的连接关系转换为卡箍与分岔点的连接关系；
9.一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，所述的对二维线束敷设图中的线束信息进行补全处理，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，所述的端点距离接近为两线条的端点距离小于0.5cm，所述方向相似度为两线条夹角的余弦值，所述重合部分的长度为方向相似度大于0.95的两线条中一线条在另一线条上的投影长度，所述最佳匹配的线条是指满足与当前线条端点的距离小于1厘米、方向相似度大于0.9且不互相重合、与当前线条的最短间距距离小于5厘米的所有线条中，间距最小的线条。
4.根据权利要求2所述的基于二维图纸的三维机载线缆通道重建方法，其特征在于，在初步补全后，应结合线束标注信息进行检查，根据线束标注信息，如果两根线条有同一个线束标注，那么这两根线条也应该是连通的，对于初步补全结果中不满足该要求的线条，连接到最近的一个相同标注的线条上，并根据标注连接剩下的线条。
5.根据权利要求1所述的基于二维图...
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