CN110335356A - 一种星型材料的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星型材料的切割方法，包括：建立立方体对象；依据六角星与所述六角星的恒等角的关系初始化所述立方体对象，得到待切割立方体；定义管理所述待切割立方体的参数；依据所述参数对所述待切割立方体切割，得到所述星型材料。本发明割方法更简单，易于操作，对技术人员更友好，从而提高了工作效率，节省了人力成本；并且本切割方法的思维策略对所有星型都普适，为多角星形建模工具模型库的完善提供了技术支持；同时，采用此切割方法可以以自动化方式批量快速生成各种星型材料，极大的提高了生产效率。

Description

一种星型材料的切割方法

技术领域

本发明涉及建筑材料切割领域，特别是指一种星型材料的切割方法。

背景技术

星型材料在建筑中存在广泛的应用，但复杂的结构信息导致星型材料在生产过程中难以切割。目前主流的工具三维GIS主要使用于城市规整模型的构建平台CityEngine，对于星型材料没有对应的三维模型库，欠缺自动化生成的方法，进而也难以实现星型材料切割制作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能够实现星型材料的切割和自动化生成的方法。

基于上述目的，本发明提供了一种星型材料的切割方法，包括：

建立立方体对象；

依据六角星与所述六角星的恒等角的关系初始化所述立方体对象，得到待切割立方体；

定义管理所述待切割立方体的参数；

依据所述参数对所述待切割立方体切割，得到所述星型材料。

在一些实施方式中，所述六角星与所述六角星的恒等角的关系为：

所述六角星的高度等于所述六角星的恒等角高度的四倍，所述六角星的长度等于所述六角星的恒等角一边长度的三倍。

在一些实施方式中，所述依据所述参数对所述待切割立方体切割的过程具体包括：

步骤一：将所述待切割立方体在第二方向上切割为均等的第一上子块和第一下子块，得到由第一上子块和第一下子块由组成的第一切割体；

步骤二：将所述第一上子块在第二方向上切割为均等的第二上子块和第二下子块，得到由所述第一下子块和所述第二下子块组成的第二切割体；

步骤三：将所述第二下子块在第一方向上切割为均等的第二左子块、第二中子块和第二右子块，得到由所述第一下子块、所述第二左子块、所述第二中子块和所述第二右子块组成的第三切割体；

步骤四：对所述第二左子块、第二中子块和第二右子块进行切割，得到由所述第一下子块和半星型块组成的第四切割体；

步骤五：在第二方向上旋转复制所述第四切割体的半星型块到所述第一下子块，得到星型材料。

在一些实施方式中，所述参数具体包括：

切割角度为angle、定义切割高度为h、旋转后真或假信息为ori、显示类别为styletype、第一方向上星型数量为int_Hnum、第二方向上星型数量为int_Znum、拉伸高度为extrudeunit、内外侧显示为index_inner；

所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

在一些实施方式中，所述对第二左子块进行切割具体包括：

步骤1：旋转切割所述第二左子块，得到第二三角块；

步骤2：依据index_inner的判断结果切割所述第二三角块。

在一些实施方式中，所述步骤2具体包括：

如果index_inner为假，提取所述第二三角块外斜坡面，对所述外斜坡面执行side(num，index_inner，ori)规则，显示外表面尖角框架；

如果index_inner为真，提取所述第二三角块外斜坡面，复制所述斜坡面得到第一斜坡面和第二斜坡面，对所述第一斜坡面执行side(num，index_inner，ori)规则，保留外表面尖角框架，对所述第二斜坡面执行反向的side(num，index_inner，ori)规则，保留内侧尖角框架。

在一些实施方式中，所述side(num，index_inner，ori)规则具体为：

当num为2且index_inner为假时：执行将所述第二左子块切割为所述外表面尖角框架；

当num为2且index_inner为真时：执行将所述第二左子块切割为所述内侧尖角框架与所述外表面尖角框架；

当num为1且index_inner为假时：执行将所述第二中子块切割为所述外表面尖角框架；

当num为1且index_inner为真时：执行将所述第二中子块切割为所述内侧尖角框架与所述外表面尖角框架。

在一些实施方式中，对所述第二中子块的切割具体包括：

依据所述index_inner的判断结果切割所述第二中子块，提取所述第二中子块的顶部面，生成双坡顶。

在一些实施方式中，所述依据所述index_inner的判断结果切割所述第二中子块具体为：

如果index_inner为假，提取所述第二中子块的顶部表面，对所述顶部表面执行side(num，index_inner，ori)规则，生成外侧双坡顶；

如果index_inner为真，提取所述第二中子块的顶部表面，对所述顶部表面执行双侧side(num，index_inner，ori)规则，生成内外双侧所述双坡顶。

在一些实施方式中，对所述第二右子块的切割具体包括：

将所述第二右子块旋转切割成两部分，其中一部分为空，一部分非空，对所述非空部分同样执行所述步骤2。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种星型材料的切割方法，首次提出了星型材料科学完整的切割方案，解决了传统建模工具缺少星型材料模型库的问题，填补了这方面的空白并支持灵活地改变内侧尖角和外侧尖角显示，；该切割方法更简单，易于操作，对技术人员更友好，从而提高了工作效率，节省了人力成本；并且本切割方法的思维策略对所有星型都普适，为多角星形建模工具模型库的完善提供了技术支持；同时，采用此切割方法可以以自动化方式批量快速生成各种星型材料，极大的提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的核心切割策略示意图；

图2为本发明一个实施例的第一切割体示意图；

图3为本发明一个实施例的第二切割体意图；

图4为本发明一个实施例的第三切割体示意图；

图5为本发明一个实施例的第二左子块切割一图；

图6为本发明一个实施例的第二左子块切割二图；

图7为本发明一个实施例的第二左子块切割三图；

图8为本发明一个实施例的第二左子块切割四图；

图9为本发明一个实施例的第二左子块切割五图；

图10为本发明一个实施例的第二左子块切割六图；

图11为本发明一个实施例的第二左子块切割七图；

图12为本发明一个实施例的第二中子块切割一图；

图13为本发明一个实施例的第二中子块切割二图；

图14为本发明一个实施例的第二中子块切割三图；

图15为本发明一个实施例的第四切割体示意图；

图16为本发明一个实施例的多个外侧尖角星型材料示意图；

图17为本发明一个实施例的多个内侧尖角星型材料示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

在三维GIS中，为了提高三维建模的效率，提升批量、快速、支持三维参数交互规则建模操作，主要使用于城市规整模型的构建平台——CityEngine。它的用处不仅能够快速建模，同时支持新的WebGL三维模型的网络发布，为数据的传播与共享提供了有力的推广途径。星型材料在建筑中存在广泛的应用，但复杂的结构信息导致星型材料在生产过程中难以切割。目前主流的工具三维GIS主要使用于城市规整模型的构建平台CityEngine，对于星型材料没有对应的三维模型库，欠缺自动化生成的方法。

星型材料在建筑中存在广泛的应用，但复杂的结构信息导致星型材料在生产过程中难以切割。目前主流的工具三维GIS主要使用于城市规整模型的构建平台CityEngine，对于星型材料没有对应的三维模型库，欠缺自动化生成的方法，进而也难以实现星型材料切割制作。

本发明提供的一种星型材料的切割方法，首次提出了星型材料科学完整的切割方案，解决了传统建模工具缺少星型材料模型库的问题，填补了这方面的空白并支持灵活地改变内侧尖角和外侧尖角显示，；该切割方法更简单，易于操作，对技术人员更友好，从而提高了工作效率，节省了人力成本；并且本切割方法的思维策略对所有星型都普适，为多角星形建模工具模型库的完善提供了技术支持；同时，采用此切割方法可以以自动化方式批量快速生成各种星型材料，极大的提高了生产效率。

下面结合图1为本发明一个实施例的核心切割策略示意图、图2为本发明一个实施例的第一切割体示意图、图3为本发明一个实施例的第二切割体意图、图4为本发明一个实施例的第三切割体示意图、图5为本发明一个实施例的第二左子块切割一图、图6为本发明一个实施例的第二左子块切割二图、图7为本发明一个实施例的第二左子块切割三图、图8为本发明一个实施例的第二左子块切割四图、图9为本发明一个实施例的第二左子块切割五图、图10为本发明一个实施例的第二左子块切割六图、图11为本发明一个实施例的第二左子块切割七图、图12为本发明一个实施例的第二中子块切割一图、图13为本发明一个实施例的第二中子块切割二图、图14为本发明一个实施例的第二中子块切割三图、图15为本发明一个实施例的第四切割体示意图、图16为本发明一个实施例的多个外侧尖角星型材料示意图、图17为本发明一个实施例的多个内侧尖角星型材料示意图，对本发明作进一步的详细描述。

本发明的核心策略为：借助绘制的矩形或者正方形任意边的长度，获取到相应六角星表面恒等六个小等角三角形的高度单元h，依据该h执行模型的初始化六角星立方体的生成以及立方体的切割与管理，具体策略参照图1为本发明一个实施例的核心切割策略示意图。

具体步骤如下：

S101：建立立方体对象：

(1)定义一个六角星的每一个小等角三角形的高度为h变量，初始化为3；

(2)如图2所示，在底面绘制一个矩形或者正方形；

(3)如图3所示，拉伸一个高度10米，形成一个立方体对象。

S102：依据六角星与所述六角星的恒等角的关系初始化所述立方体对象，得到待切割立方体：

六角星与六角星的恒等角的关系为：六角星的高度等于六角星的恒等角高度的四倍，六角星的长度等于六角星的恒等角一边长度的三倍。

(1)***根据指定矩形或正方形的x轴方向获取其边长，作为六角星的长度L，且该长度为三个小的等角三角形构成。而对应y轴方向为其六角星宽度，六角星的高度需要借助L进行换算；

(2)更新小等角三角形的高度为h＝L/3*cos(30)；

(3)进而更新初始化的立方体高度为六角星高度h*4，其余保存不变。形成一个符合六角星待切割的外包围立方体模型。

S103：定义管理所述待切割立方体的参数：

所述参数包括：

切割角度为angle、定义切割高度为h、旋转后真或假信息为ori、显示类别为styletype、第一方向上星型数量为int_Hnum、第二方向上星型数量为int_Znum、拉伸高度为extrudeunit、内外侧显示为index_inner；

第二方向平行于Y轴与第一方向相互垂直。

在本实施例中具体为：

默认angle＝60，如果要切割其他星形，需要对应切割对象；高度h＝3；ori初始默认设定为假即ori＝false，定义六角星旋转90度方向的真或假信息；styletype＝1时显示恒等方式拼接，styletype＝2时为不同层次组合排列等半分割；int_Znum＝1，默认设定纵轴为1，int_Hnum＝1默认设定横轴为1，extrudeunit定义拉伸的一小段高度，默认为0.02即extrudeunit＝0.02；index_inner默认为假即index_inner＝false，定义内侧显示控制，反之为真时定义外侧显示控制。

S104：依据所述参数对所述待切割立方体切割，得到所述星型材料：

(1)首先，调整待切割立方体尺寸大小以及方向

设置待切割立方体X轴大小为h*6*tan(30)*int_Hnum；Y轴大小为4*h*int_Znum，Z轴默认宽度(可以调整为任意值)；

执行六角星切割X轴指令函数Qmodel(ori)，ori即六角星旋转90度方向的真或假信息，主要迭代按照X轴方向，尺寸大小为h*6*tan(30)，均匀等量切割六角星对象，对象内容存储在innerdoubleTri(styletype,split.index,ori)规则函数中，其中styletype执行样式的不同管理，split.index记录每层切割次数(从0开始)即为对应多层的出现，ori为控制方向信息。

(2)针对边界表面实体切割和绘制，区分奇数层和偶数层确定具体的切割方案：

如果是奇数层，按照Y轴方向切割3个单元，其中第一个单元，切割尺寸为2*h，形状为六角星一半的边界对象R_halfinnerdoubleTri(ori)模板，传入方向控制参数；第二个单元，是迭代均等的4*h立方体，形状为六角星整体边界对象innerdoubleTri(ori)，且同样传入方向控制参数；第三个单元，切割尺寸为2*h，形状为之前的六角星一半的边界对象R_halfinnerdoubleTri(ori)模板按照中心对称方法且Z轴旋转180度，同样传入方向控制参数；反之，如果是偶数层，直接按照Y轴4*h大小迭代形状对象innerdoubleTri(ori)。

(3)开始切割：

步骤一：参照图2为本发明一个实施例的第一切割体示意图，将待切割立方体在第二方向上切割为均等的第一上子块和第一下子块，得到由第一上子块和第一下子块由组成的第一切割体：

按照Y轴切割成上下均等的两部分，第一上子块为R_halfinnerdoubleTri(ori)，因为上部分和下部分相同所以第一下子块可通过第一上子块按照中心Z轴旋转180度得到。

步骤二：参照图3为本发明一个实施例的第二切割体意图，将第一上子块在第二方向上切割为均等的第二上子块和第二下子块，得到由所述第一下子块和所述第二下子块组成的第二切割体：

将R_halfinnerdoubleTri(ori)沿Y轴方向再次均等切割两部分，第一部分为halfmodel(ori)即第二下子块，第二部分为空值即第二上子块。

步骤三：参照图4为本发明一个实施例的第三切割体示意图，将第二下子块在第一方向上切割为均等的第二左子块、第二中子块和第二右子块，得到由所述第一下子块、所述第二左子块、所述第二中子块和所述第二右子块组成的第三切割体：

将halfmodel(ori)按照X轴等分成3部分分别为hexagonZx(ori)即第二左子块、halfB(ori)即第二中子块、hexagonZs(ori)即第二右子块。

步骤四：对第二左子块、第二中子块和第二右子块进行切割，得到由所述第一下子块和半星型块组成的第四切割体：

首先，对第二左子块进行切割，参照图5为本发明一个实施例的第二左子块切割一图、图6为本发明一个实施例的第二左子块切割二图、图7为本发明一个实施例的第二左子块切割三图、图8为本发明一个实施例的第二左子块切割四图、图9为本发明一个实施例的第二左子块切割五图、图10为本发明一个实施例的第二左子块切割六图、图11为本发明一个实施例的第二左子块切割七图：

a)旋转切割所述第二左子块，得到第二三角块：

将hexagonZx(ori)按照外接矩形方式Z轴旋转150度，生成hexagonZxr(ori)；将hexagonZxr(ori)对象按照X轴切割为两部分，第一部分切割h大小，为空；第二部分保留剩余部分scope.sx-h即第二三角块，生成对应的VN(ori，index_inner)来实现六角星角度边界的内外侧控制。

b)依据index_inner的判断结果切割所述第二三角块：

如果index_inner为假，对其三角立方体提取外斜坡面，并对该表面执行side(2，index_inner，ori)规则，仅仅显示外表面尖角框架；

反之为真，对其三角立方体同样提取该外斜坡面，复制这个斜坡面，一个表面分别执行保留外表面尖角框架side(2，index_inner，ori)，另一个表面执行反向的内侧尖角框架side(2，！index_inner，ori)

针对外斜坡面执行生成的尖角边界side(num，index_inner，ori)，先进行多层次多条件的判读，先要判读num再判读index_inner，最终判读ori。num控制中间层提取表面和两侧提取表面；index_inner控制内外扩张方向性，一旦index_inner为真，必然需要调整表面法向量相反方向，使之生成向内侧扩张；ori控制六角星整体是立式还是躺式。

当num为2且index_inner为假时：执行将所述第二左子块切割为所述外表面尖角框架：

针对外侧斜坡表面执行双坡顶屋顶规则，角度为angle＝30，且调整索引的方向为3。即向内侧生成三角立体面。

拆分该三角立面体，提取出外侧尖角的表面，通过索引1和3找到对应表面edgeside。针对edgeside拉伸extrudeunit单元对象，此参数可调整，假如为0，不拉伸。

当num为2且index_inner为真时：执行将所述第二左子块切割为所述内侧尖角框架：

先方向变换表面，针对外侧斜坡表面执行双坡顶屋顶规则，角度为angle＝30，且调整索引的方向为3，即向内侧生成三角三角立面体。拆分该三角立面体，提取出外侧尖角的表面，通过索引1和3找到对应表面edgeside。

当num为1且index_inner为假时：执行将所述第二中子块切割为所述外表面尖角框架；当num为1且index_inner为真时：执行将所述第二中子块切割为所述内侧尖角框架：

如果num＝＝1，需要补充index_inner和ori两个条件分类，主要步骤：

当index_inner为真时，需要首先反向表面，然后将该反向的表面按照ori的不同，执行不一样的尖角边界表面提取：

如果ori为真，针对该面执行双坡顶屋顶规则，角度为angle＝30，且调整索引的方向为1。同类拆分该三角立面体，提取出外侧尖角的表面，通过索引1和3找到对应表面edgeside。

如果ori为假，针对该面执行双坡顶屋顶规则，角度为angle＝30，且调整索引的方向为0。同类拆分该三角立面体，提取出外侧尖角的表面，通过索引2和4找到对应表面edgeside。

当index_inner为假时，直接针对外斜坡面按照ori的不同，执行不一样的尖角边界表面提取，同上述ori真假操作。

其次，对第二中子块进行切割，参照图12为本发明一个实施例的第二中子块切割一图、图13为本发明一个实施例的第二中子块切割二图、图14为本发明一个实施例的第二中子块切割三图：

针对halfB(ori)对象，主要针对该矩形提取顶部面，生成对应的双坡顶，然后同类提取尖角边界。

如果index_inner为假时，提取矩形的顶部表面，然后该顶部面，执行side(1，index_inner，ori)，按照对应num＝1、index_inner＝false、ori＝false时，生成对应angle角度为30的双坡顶，提取斜坡面；

如果index_inner为真时，同类提取矩形的顶部表面，执行对该表面既含内侧又含外侧，side(1，index_inner，ori)、side(1，！index_inner，ori)。

最后，对第二右子块进行切割，参照图15为本发明一个实施例的第四切割体示意图：

将hexagonZs(ori)先按照外接矩形方式Z轴旋转30度，生成hexagonZsr(ori)，之后将hexagonZsr(ori)按照X轴切割为两部分，第一部分切割scope.sx-h大小，执行VN(ori,index_inner)；第二部分保留剩余部分h，为空，后续操作与切割第二左子块中的b)步骤相同。

步骤五：在第二方向上旋转复制所述第四切割体的半星型块到所述第一下子块，得到星型材料，参照图16为本发明一个实施例的多个外侧尖角星型材料示意图、图17为本发明一个实施例的多个内侧尖角星型材料示意图。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种星型材料的切割方法，其特征在于，包括：

建立立方体对象；

依据六角星与所述六角星的恒等角的关系初始化所述立方体对象，得到待切割立方体；

定义管理所述待切割立方体的参数；

依据所述参数对所述待切割立方体切割，得到所述星型材料。

2.根据权利要求1所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述六角星与所述六角星的恒等角的关系为：

所述六角星的高度等于所述六角星的恒等角高度的四倍，所述六角星的长度等于所述六角星的恒等角一边长度的三倍。

3.根据权利要求1所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述依据所述参数对所述待切割立方体切割的过程具体包括：

步骤一：将所述待切割立方体在第二方向上切割为均等的第一上子块和第一下子块，得到由第一上子块和第一下子块由组成的第一切割体；

步骤二：将所述第一上子块在第二方向上切割为均等的第二上子块和第二下子块，得到由所述第一下子块和所述第二下子块组成的第二切割体；

步骤三：将所述第二下子块在第一方向上切割为均等的第二左子块、第二中子块和第二右子块，得到由所述第一下子块、所述第二左子块、所述第二中子块和所述第二右子块组成的第三切割体；

步骤四：对所述第二左子块、第二中子块和第二右子块进行切割，得到由所述第一下子块和半星型块组成的第四切割体；

步骤五：在第二方向上旋转复制所述第四切割体的半星型块到所述第一下子块，得到星型材料。

4.根据权利要求3所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述参数具体包括：

切割角度为angle、定义切割高度为h、旋转后真或假信息为ori、显示类别为styletype、第一方向上星型数量为int_Hnum、第二方向上星型数量为int_Znum、拉伸高度为extrudeunit、内外侧显示为index_inner；

所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

5.根据权利要求4所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述对第二左子块进行切割具体包括：

步骤1：旋转切割所述第二左子块，得到第二三角块；

步骤2：依据index_inner的判断结果切割所述第二三角块。

6.根据权利要求5所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

如果index_inner为假，提取所述第二三角块外斜坡面，对所述外斜坡面执行side(num，index_inner，ori)规则，显示外表面尖角框架；

如果index_inner为真，提取所述第二三角块外斜坡面，复制所述斜坡面得到第一斜坡面和第二斜坡面，对所述第一斜坡面执行side(num，index_inner，ori)规则，保留外表面尖角框架，对所述第二斜坡面执行反向的side(num，index_inner，ori)规则，保留内侧尖角框架。

7.根据权利要求6所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述side(num，index_inner，ori)规则具体为：

当num为2且index_inner为假时：执行将所述第二左子块切割为所述外表面尖角框架；

当num为2且index_inner为真时：执行将所述第二左子块切割为所述内侧尖角框架与所述外表面尖角框架；

当num为1且index_inner为假时：执行将所述第二中子块切割为所述外表面尖角框架；

当num为1且index_inner为真时：执行将所述第二中子块切割为所述内侧尖角框架与所述外表面尖角框架。

8.根据权利要求4所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，对所述第二中子块的切割具体包括：

依据所述index_inner的判断结果切割所述第二中子块，提取所述第二中子块的顶部面，生成双坡顶。

9.根据权利要求8所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，所述依据所述index_inner的判断结果切割所述第二中子块具体为：

如果index_inner为假，提取所述第二中子块的顶部表面，对所述顶部表面执行side(num，index_inner，ori)规则，生成外侧双坡顶；

如果index_inner为真，提取所述第二中子块的顶部表面，对所述顶部表面执行双侧side(num，index_inner，ori)规则，生成内外双侧所述双坡顶。

10.根据权利要求5所述的一种星型材料的切割方法，其特征在于，对所述第二右子块的切割具体包括：

将所述第二右子块旋转切割成两部分，其中一部分为空，一部分非空，对所述非空部分同样执行所述步骤2。