基于SolidWorks的巷道三维建模及距离计算和碰撞分析

    巷道是采矿生产中将煤炭从井下运输到地面，以及通风、安全输送工人的重要通道。对整个矿井而言，巷道是矿山活动中一个重要的实体，矿山信息化建设要求开发具有三维特性、适应于矿山与地质的GIS系统，其中“三维巷道”是MGIS研究中的一项重要内容，因此，建立巷道的三维模型对采矿有着重要的意义。本文以二次开发为基础，采用可视化编程语言Visual basic 6.0，结合SQL Server 2000数据库技术，根据巷道轴线信息，参数化按巷道节点坐标自动生成各种截面的三维巷道。同时还对已建和新建巷道之间进行了距离计算和碰撞分析。

1 巷道的三维建模

    1.1 建模的基本思想

    是机械领域常用的三维CAD软件，它提供了直接绘制3D草图的功能，在友好的用户界面下，像绘制框架线框图一样，不在局限予平面上，而是在空间直接绘制草图，这个功能为进行三维巷道建模提供有力而便捷的保证，此外，还具有曲面造型功能、参数化造型以及强大的二次开发能力，其提供的VBA接口，使用户可以很方便的对其进行二次开发。

    三维巷道建模包括既有巷道自动化建模以及新建巷道的优化设计。对于已有巷道，从数据库提取数据进行全自动建模；对于新建巷道，在设计出巷道的轴线数据的之后，可以人工输入新的截面形式，也可以从数据库提取既有的截面信息，进行巷道的优化设计。建模的基本思路和流程：绘制轴线3D草图，根据草图中巷道节点及轴线建立基准面，然后在基准面上绘制巷道截面形状，选着特征工具，进行建模。

    1.2 巷道数据模型

    巷道总体呈线状分布，相互连通，从而构成地下煤矿既独立又有区别的网络系统，因此，他们之间的相互关系与其体量和用途同样重要。在空间上将巷道分为巷道体和巷道节点。这样的分类方法不仅使得巷道三维模型易于建立，而且巷道之间的相互关系也易于表达。把巷道分为巷道体和巷道节点后，利用内外截面信息沿巷道轴线形成巷道三维实体模型。巷道实体可以抽象为轴线数据、截面数据以及其他附属设施数据。巷道模型几何要素分解，如图1所示。

图1 巷道模型分解图

    1.3 巷道轴线信息及截面参数设计

    巷道的轴线主要有直线和圆弧两种形式。根据轴线类型的不同，若为直线则圆心点为空，根据起始点和终止点确定一条空间直线，若为圆弧则根据起点坐标、终点坐标、圆心坐标以及根据过度圆弧圆心角不可能超过180度等等基本信息可以唯一确定一条空间圆弧。每条巷道可能包含多条巷道段，以轴线ID标识设计巷道轴线信息表，记录每条巷道轴线信息，包括编号（轴线ID）、起始坐标、终点坐标、轴线类型，圆心坐标等参数。这一数据结构记录参数比较丰富，可以描述各巷道不连续的情况，但如果巷道每段首尾相连则数据冗余。若将节点作为巷道轴线基本组成部分，每一段巷道轴线段由序列点组成，每一节点包括截面形式，轴线类型等控制信息。添加巷道段更为简便，新建巷道段是只需依次读入测量点数据即可。