【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三维建模和虚拟仿真，具体涉及一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法与系统。
技术介绍
1、在电力行业和能源领域，变电设备在运行时不可避免地面临极端天气、外力等诸多危险因素的影响，需要不定时对现有变电设备进行维护与升级。如果施工现场环境较为恶劣，一些变电设备中含有陶瓷构件，这些陶瓷构件受到磕碰会碎裂，影响后续的正常使用，变电设备施工流程以文字描述为主，施工图纸以平面图为准，施工人员无法直观感受到整个施工流程及关注施工中的危险控制点。所以变电设备的设计、仿真和可视化应用的需求日益增长。为了进行电力系统规划、设备布局、操作培训等工作，需要准确的变电设备三维模型。传统的手工建模方法耗时费力且容易出现误差，因此需要更高效、准确的建模方法。而变电设备通常具有旋转对称性，即设备在某个旋转轴周围旋转一定角度后，仍然保持相同的形状和结构。这种特性可以用于简化建模过程，减少工作量和复杂度，提高建模效率。因此，将旋转对称性应用于变电设备建模成为一种有潜力的技术路径。
2、基于以上背景和技术条件，如何利用变电设备的旋转对称性来简化建模过程，并提高建模的效率和准确性。通过分析变电设备的特征和结构，确定旋转对称轴，并利用对称性进行模型的构建和复制。这种方法在变电设备三维模型构建领域具有很大的应用潜力，能够满足电力行业对高质量、准确性和可视化的变电设备模型的需求。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术的不足，提出一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法与系统，通过利用
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，包括以下步骤：
4、s1：采集变电设备数据；
5、s2：基于所述变电设备数据，分析变电设备的旋转对称性，获得旋转对称性分析结果；
6、s3：基于所述变电设备数据以及所述分析结果，建立第一基础模型；
7、s4：基于所述分析结果，将所述第一基础模型进行旋转对称复制，获得第二基础模型；
8、s5：基于所述变电设备数据，在所述第二基础模型上添加变电设备的外观特征，获得变电设备三维模型；
9、s6：对所述三维模型进行渲染，完成基于旋转对称性的变电设备三维模型的构建，基于所述三维模型，实现电力系统的布局规划。
10、优选的，步骤s1中，所述变电设备数据包括变电设备的几何形状数据、尺寸数据、结构数据、纹理数据以及材质数据。
11、优选的，步骤s2中，分析变电设备的旋转对称性的方法为：
12、在三维空间中，基于所述变电设备数据，对变电设备进行旋转变换；
13、基于旋转变换的旋转轴以及旋转角度，获得旋转矩阵；
14、将变电设备的三维点坐标乘以所述旋转矩阵，获得旋转后的坐标；
15、基于旋转后的坐标，获得变电设备旋转对称性的阶数；
16、基于所述阶数，获得所述旋转角度以及所述旋转轴之间的关系式，完成变电设备的旋转对称性分析。
17、优选的，绕以原点为中心的单位向量(u_x,u_y,u_z)旋转θ角度的变换，对应的所述旋转矩阵表示为：
18、
19、优选的，所述旋转角度以及所述旋转轴之间的关系式为：
20、θ＝2π/n，
21、式中，θ为旋转角度，n为旋转对称性阶数。
22、本专利技术还提供一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建系统，应用于所述三维模型构建方法，包括采集模块、分析模块、第一基础模型构建模块、第二基础模型构建模块、三维模型构建模块以及渲染模块；
23、所述采集模块，用于采集变电设备数据；
24、所述分析模块，用于基于所述变电设备数据，分析变电设备的旋转对称性，获得旋转对称性分析结果；
25、所述第一基础模型构建模块，用于基于所述变电设备数据以及所述分析结果，建立第一基础模型；
26、所述第二基础模型构建模块，用于基于所述分析结果，将所述第一基础模型进行旋转对称复制，获得第二基础模型；
27、所述三维模型构建模块，用于基于所述变电设备数据，在所述第二基础模型上添加变电设备的外观特征，获得变电设备三维模型；
28、所述渲染模块，用于对所述三维模型进行渲染，完成基于旋转对称性的变电设备三维模型的构建，基于所述三维模型，实现电力系统的布局规划。
29、优选的，所述分析模块，包括旋转变换单元、旋转矩阵获得单元、坐标获得单元、阶数获得单元以及关系式获得单元；
30、所述旋转变换单元，用于在三维空间中，基于所述变电设备数据，对变电设备进行旋转变换；
31、所述旋转矩阵获得单元，用于基于旋转变换的旋转轴以及旋转角度，获得旋转矩阵；
32、所述坐标获得单元，用于将变电设备的三维点坐标乘以所述旋转矩阵，获得旋转后的坐标；
33、所述阶数获得单元，用于基于旋转后的坐标，获得变电设备旋转对称性的阶数；
34、所述关系式获得单元，用于基于所述阶数，获得所述旋转角度以及所述旋转轴之间的关系式，完成变电设备的旋转对称性分析。
35、优选的，绕以原点为中心的单位向量(u_x,u_y,u_z)旋转θ角度的变换，对应的所述旋转矩阵表示为：
36、
37、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术利用变电设备的旋转对称性，通过分析设备的几何形状和结构，确定旋转对称轴，并利用此对称性来构建模型。本专利技术的优点在于，通过利用变电设备的旋转对称性，可以减少模型构建的工作量和复杂度，提高建模的效率和准确性。主要步骤包括数据采集、旋转对称性分析、建立基础模型、旋转对称复制、模型修正与合并、纹理和材质添加、渲染和优化、模型验证和优化等。能够生成具有准确形状和结构的变电设备的三维模型，可用于仿真、设计和可视化等应用。通过利用旋转对称性，减少了模型构建的工作量和复杂度，提高了模型的建立效率和准确性。
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1.一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，步骤S1中，所述变电设备数据包括变电设备的几何形状数据、尺寸数据、结构数据、纹理数据以及材质数据。
3.根据权利要求1所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，步骤S2中，分析变电设备的旋转对称性的方法为：
4.根据权利要求3所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，绕以原点为中心的单位向量(u_x,u_y,u_z)旋转θ角度的变换，对应的所述旋转矩阵表示为：
5.根据权利要求3所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，所述旋转角度以及所述旋转轴之间的关系式为：
6.一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建系统，应用于权利要求1-5任一项所述三维模型构建方法，其特征在于，包括采集模块、分析模块、第一基础模型构建模块、第二基础模型构建模块、三维模型构建模块以及渲染模块；
7.根据权利要求6所述的基于旋转对
8.根据权利要求6所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建系统，其特征在于，绕以原点为中心的单位向量(u_x,u_y,u_z)旋转θ角度的变换，对应的所述旋转矩阵表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，步骤s1中，所述变电设备数据包括变电设备的几何形状数据、尺寸数据、结构数据、纹理数据以及材质数据。
3.根据权利要求1所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，步骤s2中，分析变电设备的旋转对称性的方法为：
4.根据权利要求3所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型构建方法，其特征在于，绕以原点为中心的单位向量(u_x,u_y,u_z)旋转θ角度的变换，对应的所述旋转矩阵表示为：
5.根据权利要求3所述的基于旋转对称性的变电设备三维模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文，王身丽，王骞，孙继雄，罗志伟，张毅，段鹏，吴军，魏晓晖，赵威，林磊，赵海峰，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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