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1、建立矿体三维实体模型的研究孙豁然许德明 于培言(东北大学,沈阳,110006)摘 要 提出了基于SolidWorks软件建立矿体三维实体模型的观点,并论述了建立 矿体三维实体模型的过程。矿体三维实体模型的建立,促进了CAD图形处理的可视化和集成化,有助于扩大CAD技术在矿山的应用范围。 关键词 矿体 三维实体模型 SolidWorks Research on the Creation of Three Dimensional Body Model of OrebodySun Huoran Xu Deming Yu Peiyan (Northeastern University , Shenya
2、ng , 110006)Abstract The authors put forward the viewpoint that the three dimensional body model of ore2body can be created based on solidworks software ,and discusse the process of creating thismodel. The creation of the three dimensional body model of orebody improves the visualizationand intergra
3、tion of graphic processing in CAD and will contribute to extending the application ofCAD technique in mines.Key Words Orebody , Three dimensional substance model , SolidWorks1 前 言随着计算机技术在采矿业的不断应用, 采矿业正由经验型、 传统型向科学型、 定量分 析与处理、 自动化方向发展。矿业图件的生 成与处理是矿山设计工作的重要内容,传统手工绘制的与国内应用CAD系统绘制的图 形大部分是二维平面图。用二维的图件来描
4、述三维空间的矿体,可视性差,缺乏立体感, 容易产生一些误解,并且难于向非专业技术 人员展示自己的设计,因此迫切需要建立三维实体模型。实体模型是CAD系统中使用 的最完善的模型,它包含了线框和平面几何, 这对于描述模型的边和面是必要的,除了几 何信息,它还包含有与几何联系在一起的拓扑关系。它能很好地模拟矿体形态,计算体积,而且实体模型一旦形成,可以任意剖切、 投影,可以在任意角度观察实体,制做三维工 程图,从而可大大提高矿山设计速度与质量。 近年来,出现了一些具有三维绘图功能的软 件,但由于矿体形态比较复杂,加之软件本身还存在很多不足之处,很少能在矿山得到实 际应用。因此,研制实用的矿体三维实体
5、模 型具有重大意义。 实体模型构模技术是近些年来发展起来 的,它是用一些元件(如立方体、 圆柱体、 锥体等) ,经过布尔运算,构造成所需要的复杂形 体。SolidWorks就是基于特征式的一种参数 实体模型设计工具,它利用了SolidWorks图 形用户接口易学的优点,可以使用自动的或第19卷 第5期 1 9 9 9年 1 0月矿 业 研 究 与 开 发 MININGR收稿日期:1999 - 05 - 07 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.用户定义的关系来约束或无约束地去创建完全相关的
6、三维实体模型,从而实现设计目的。SolidWorks使用的特征分为图形特征和应用型特征两类,图形特征是以二维平面图为基础,这种平面图可通过拉伸、 旋转、 扫过或层叠转化为三维实体;应用型特征是直接在已有的三维实体上生成,这种类型的例子有各种开挖工程、 充填工程、 局部处理(巷道交汇处、 拐弯处等)等。实体模型克服了线框模型和块段模型的固有缺点,并且方便了采矿工程设计的构思、 设计和展示,减少了工作环节,提高了矿山设计的精度与速度。2 矿体三维实体模型的建立及 其主要功能2. 1 矿体三维实体模型的形成过程基于SolidWorks建立矿体实体模型的过程如附图所示。编辑准备 地质勘探资料与信息的输
7、入 形成地质剖面图 推断所需的矿体剖面图 叠层拉伸形成矿体三维实体模型 修改矿体三维实体模型附图 矿体三维实体模型的形成过程(1)编辑准备。这一阶段主要是根据设计要求搜集、 分析、 选择资料,确定图形内容及表达方式,确定图形资源的数字化方法,进行数字化前的编辑准备工作,制定矿体三维实体模型构造的编辑计划。(2)地质勘探资料与信息的输入。矿山设计的最重要依据是地质剖面图和一些实测数据,剖面图可用数字化仪或扫描仪输入到计算机中,实测数据可以直接输入。(3)推断所需的矿体剖面图。当矿体剖面图边界特别复杂或相邻剖面图相似性较差 时,利用SolidWorks软件生成矿体三维实体 模型易出现 “自相交错的
8、图形” 错误,从而导 致生成矿体实体模型的失败。为了防止出现 上述错误,在遇到矿体剖面图边界特别复杂或相邻剖面图相似性较差时,先推测一些位 于已知剖面图之间的剖面图,使剖面图之间 具有更大的相似性。(4)叠层拉伸形成矿体三维实体。根据已知的剖面图和增补的剖面图,利用Soild2Works软件,经叠层拉伸就可形成矿体三维 实体模型。(5)修改矿体三维实体模型。由于矿体深藏于地下,形状复杂多变,人们不可能完全 了解它的信息,地质资料反映的矿体信息有限,而且精度也有限,建立的矿体三维实体模 型与真实的矿体有一定的误差,因此,要求能 够及时、 方便地修改矿体模型。随着采矿和 探矿工程的开挖,人们会对矿
9、体有进一步的 认识,可以通过 “拉出” 或 “挖去” 的方式修改矿体三维实体模型。2. 2 矿体三维实体模型的主要功能 基于SolidWorks软件进行二次开发,建 立的矿体三维实体模型具有以下的主要功 能。(1)可以在任意位置形成实体的水平剖面、 横剖面、 纵剖面、 斜剖面图。 (2)编辑、 旋转、 缩放、 移动、 复制等。(3)察看三维实体的线框结构可以对它做进一步了解,通过选择不同方式,可显示带隐藏线的线框结构,也可消除隐藏线。 (4)标注尺寸、 绘制坐标网络。(5)在给定平面后,就可在该平面上绘制图形,也可以 “拖拉” 的方式将三维实体拉 到工程三视图面板上,系统自动形成平面图、横剖面
10、图、 纵投影图。 (6)采矿中的巷道、 竖井、 斜井和斜坡道等可很简单的形成圆形井巷,只需给出基准2矿 业 研 究 与 开 发 第19卷 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.面、 开挖中心、 半径、 方向和长度就可自动生 成;对任意断面形状的井巷,先画出断面图, 再给出长度和方向就可生成。(7)可以计算矿石储量、 开采量、 开挖工程量、 量测任意线、 面、 部分实体等的特征。(8)矿体实体模型一旦形成,就可以很方便地形成各个角度的平面投影图。另外, 由于矿体三维实体模型与绘图和参照绘图的
11、工程和部位是相关联的,所以改变了模型,就 会自动的反映在与之有关联的图形和工程上。这有利于及时调整工程设计。3 软硬件环境(1)硬件环境。主机:486以上微机;数字化仪:3号以上数字化仪; 绘图仪:3号以上绘图仪; 打印机:宽行打印机。(2)软件环境。在进行软件开发时,应安装Windows NT4.0、SolidWorks和VC;软件运行时需要Win2dows NT 4.0和SolidWorks。4 结 语(1)基于SolidWorks建立矿体三维实体模型是可行的,而且建立的实体模型能满足矿山生产设计的需要。 (2)矿体三维实体模型的建立,便于将地、 测、 采三者有机地结合在一起,为实现CAD
12、系统的可视化、 集成化打下了基础。(3)矿体三维实体模型的建立大大提高了矿山设计的速度与精度。 (4)对于矿体赋存条件特别复杂的矿山,基于SolidWorks软件进行二次开发来建 立矿体三维实体模型仍然比较困难,有待于 进一步研究,但利用这种方法来建立矿体三维实体模型为广大矿山科技人员提供了一个 新思路。参考文献1杨晓雷,童光煦.实体矿化模型及其估值方法.中国矿业,1993(5)2侯运炳,童光煦.矿化模型及其应用.国外金属矿山,1993(7)矿业研究与开发 杂志被评为 湖南省一级期刊根据湖南省委宣传部、 省新闻出版局、 省科委的有关指示精神,继1997年湖南省开展第一次期刊等级评定工作之后,今
13、年5月又组织开展了湖南省科技期刊第二次等级评定工作。在这次评定活动中,矿业研究与开发 杂志被评为湖南省一级期刊。这次评定工作具有以下几个方面的特点:一是参评面大,本省内共有106种科技期刊参评;二是本次评定采取先分散由专家审读,再集中评审定级的办法,在审读的基础上根据标准逐项打分、 评议、 定级;三是分政治、 技术、 编辑、 出版、 管理及办刊条件等5项标准计分,采用高考阅卷方式,分组分段打分;四是坚持公平、 公证、 合理的原则,评审委员会坚持以国家标准为 “尺子” 去衡量刊物,严肃评审纪律,做到实事求是,客观公正,以集体意见为准。在这次评定工作中,矿业研究与开发 杂志被认为有以下特点:一是该刊能以邓小平理论为指导,政治标准坚持好,认真贯彻执行了国家有关出版方面的政策、 法律和条例,办刊方针明确,技术质量较高,编排设计、 执行标准和规范较好,差错率较低,信息密度、 报道时差、 版式设计、 印刷装订优良等。3第5期 孙豁然等 建立矿体三维实体模型的研究 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
