本發(fā)明涉及智能交通，尤其涉及一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在道路工程的銑刨施工中，設(shè)計(jì)線是關(guān)鍵的參考線，用于指導(dǎo)銑刨設(shè)備的運(yùn)行，確保施工精度和質(zhì)量。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)線繪制方法主要依賴于人工測(cè)量和手工繪圖，不僅耗時(shí)費(fèi)力，還在精度和效率方面存在不足，難以滿足現(xiàn)代道路施工的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、目前，銑刨設(shè)計(jì)線的繪制和調(diào)整大多依賴于軟件中的手動(dòng)平移操作。這種方法雖然能夠在一定程度上滿足施工需求，但手動(dòng)平移過程繁瑣，且容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)線的精度和一致性難以保證。此外，手動(dòng)平移方式難以適應(yīng)復(fù)雜道路環(huán)境和多變的施工條件，在高效性和精確性方面存在明顯不足。

3、在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)線繪制和偏移過程中，設(shè)計(jì)人員通常需要根據(jù)路面情況進(jìn)行多次偏移操作。每次偏移操作可能會(huì)由于插入密集點(diǎn)的處理不當(dāng)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)線發(fā)生錯(cuò)誤。這些問題不僅增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，還可能導(dǎo)致施工過程中的誤差。此外，在使用設(shè)計(jì)軟件（如autocad）提取點(diǎn)時(shí)，由于各設(shè)計(jì)線點(diǎn)數(shù)量不一致，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確提取所需的設(shè)計(jì)點(diǎn)。這主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)線偏移過程中會(huì)產(chǎn)生尖點(diǎn)或閉合曲線，這些異常點(diǎn)會(huì)使設(shè)計(jì)線在偏移后無法保持原有的結(jié)構(gòu)和精度。所謂尖點(diǎn)，是指曲線上無法求導(dǎo)的拐點(diǎn)，即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在曲線或直線上改變運(yùn)動(dòng)方向的拐點(diǎn)。尖點(diǎn)的存在會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)線在偏移過程中出現(xiàn)無法預(yù)料的變化，從而影響設(shè)計(jì)的精度。

4、為了保證每個(gè)樁號(hào)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在同一橫斷面內(nèi)，設(shè)計(jì)線每次偏移都必須保證首尾在同一斷面。然而，由于偏移操作產(chǎn)生了尖點(diǎn)或閉合曲線，設(shè)計(jì)線在每次偏移后會(huì)縮短，這使得插入點(diǎn)間距隨之縮小，特別是在拐點(diǎn)處影響最為明顯。這些問題的存在不僅增加了設(shè)計(jì)工作的難度，也在施工過程中帶來了諸多不便。例如，銑刨機(jī)在進(jìn)行變量銑刨時(shí)，銑刨轂需要與路面法線方向垂直，而設(shè)計(jì)線偏移過程中點(diǎn)數(shù)量的變化會(huì)導(dǎo)致實(shí)際銑刨位置與控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)銑刨值不一致，產(chǎn)生偏差。這些偏差在施工過程中會(huì)累積，特別是路段長(zhǎng)度較大時(shí)，會(huì)全面影響施工的精度。

5、因此，迫切需要一種新的設(shè)計(jì)線平移算法，能夠解決設(shè)計(jì)過程中插入密集點(diǎn)后設(shè)計(jì)線平移時(shí)報(bào)錯(cuò)的問題，避免點(diǎn)缺失情況，提高設(shè)計(jì)和施工的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中道路銑刨設(shè)計(jì)線在繪制和偏移過程中容易出現(xiàn)點(diǎn)缺失以及偏差過大的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，包括：

3、采集路面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

4、基于所述路面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)路面走向和路面標(biāo)線繪制初始設(shè)計(jì)線；

5、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，確定所述初始設(shè)計(jì)線的設(shè)計(jì)線平移間距、等分距離和設(shè)計(jì)線條數(shù)；

6、利用所述設(shè)計(jì)線平移間距計(jì)算偏移設(shè)計(jì)線；

7、基于所述等分距離，沿所述偏移設(shè)計(jì)線垂直的斷面對(duì)所述偏移設(shè)計(jì)線進(jìn)行等分。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，利用所述設(shè)計(jì)線平移間距計(jì)算偏移設(shè)計(jì)線，包括：

9、按照所述設(shè)計(jì)線平移間距若干米平移一段設(shè)計(jì)線，確定第一設(shè)計(jì)線段和第二設(shè)計(jì)線段的交點(diǎn)b坐標(biāo)；

10、將所述第二設(shè)計(jì)線段沿著第二設(shè)計(jì)線段垂直方向平移得到第三設(shè)計(jì)線段，計(jì)算所述第三設(shè)計(jì)線段的起始點(diǎn)d坐標(biāo)；

11、基于兩點(diǎn)之間距離公式，計(jì)算交點(diǎn)b至起始點(diǎn)d的設(shè)計(jì)線完整方程；

12、過起始點(diǎn)d向第二設(shè)計(jì)線段做垂線，求垂線與所述第二設(shè)計(jì)線段的交點(diǎn)c坐標(biāo)；

13、將所述第一設(shè)計(jì)線段沿著第一設(shè)計(jì)線段垂直方向平移得到第四設(shè)計(jì)線段，求所述第四設(shè)計(jì)線段的起始點(diǎn)f坐標(biāo)；

14、基于兩點(diǎn)之間距離公式，計(jì)算起始點(diǎn)f向所述第一設(shè)計(jì)線段的垂線，求垂線與所述第一設(shè)計(jì)線段的交點(diǎn)a坐標(biāo)。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，按照所述設(shè)計(jì)線平移間距若干米平移一段設(shè)計(jì)線，確定第一設(shè)計(jì)線段和第二設(shè)計(jì)線段的交點(diǎn)b坐標(biāo)，包括：

16、按設(shè)計(jì)線平移間距每米平移一段設(shè)計(jì)線，確定所述第一設(shè)計(jì)線段方程為，所述第二設(shè)計(jì)線段方程為，得到：

17、

18、得到交點(diǎn)b的坐標(biāo)。

19、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，將所述第二設(shè)計(jì)線段沿著第二設(shè)計(jì)線段垂直方向平移得到第三設(shè)計(jì)線段，計(jì)算所述第三設(shè)計(jì)線段的起始點(diǎn)d坐標(biāo)，包括：

20、確定所述第三設(shè)計(jì)線段方程為，所述第四設(shè)計(jì)線段方程為，所述第二設(shè)計(jì)線段的起始點(diǎn)c和所述第三設(shè)計(jì)線段的起始點(diǎn)d之間的距離；

21、過點(diǎn)做豎直線，與的交點(diǎn)為d，豎直線的方程為：

22、

23、已知且cd垂直于，則點(diǎn)d到的垂直距離為：

24、

25、求解得到：

26、

27、則起始點(diǎn)為。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，基于兩點(diǎn)之間距離公式，計(jì)算交點(diǎn)b至起始點(diǎn)d的設(shè)計(jì)線完整方程，包括：

29、由交點(diǎn)b坐標(biāo)和起始點(diǎn)d坐標(biāo)，得到bd長(zhǎng)度，即：

30、

31、得到所述第三設(shè)計(jì)線段的完整方程。

32、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，過起始點(diǎn)d向第二設(shè)計(jì)線段做垂線，求垂線與所述第二設(shè)計(jì)線段的交點(diǎn)c坐標(biāo)，包括：

33、由所述第二設(shè)計(jì)線段方程和所述第三設(shè)計(jì)線段方程的斜率，確定垂線的斜率為，則經(jīng)過起始點(diǎn)的垂線方程為：

34、

35、得到簡(jiǎn)化垂線方程：

36、

37、與的方程聯(lián)立求解，得到交點(diǎn)c的坐標(biāo)為：。

38、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，將所述第一設(shè)計(jì)線段沿著第一設(shè)計(jì)線垂直方向平移得到第四設(shè)計(jì)線段，求所述第四設(shè)計(jì)線段的起始點(diǎn)f坐標(biāo)，包括：

39、過點(diǎn)做豎直線，與的交點(diǎn)f，豎直線的方程為：

40、

41、已知且af垂直于，因此點(diǎn)f到的垂直距離為：

42、

43、得到：

44、

45、則點(diǎn)坐標(biāo)為。

46、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法，基于兩點(diǎn)之間距離公式，計(jì)算起始點(diǎn)f向所述第一設(shè)計(jì)線段的垂線，求垂線與所述第一設(shè)計(jì)線段的交點(diǎn)a坐標(biāo)，包括：

47、求解交點(diǎn)b和起始點(diǎn)f的連線bf長(zhǎng)度，即：

48、

49、由所述第一設(shè)計(jì)線段方程和所述第四設(shè)計(jì)線段方程的斜率，確定垂線af的斜率為，垂線方程為：

50、

51、簡(jiǎn)化垂線方程為：

52、

53、與聯(lián)立求解，得到交點(diǎn)a的坐標(biāo)為。

54、第二方面，本發(fā)明還提供一種基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移系統(tǒng)，包括：

55、采集模塊，用于采集路面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

56、初始模塊，用于基于所述路面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)路面走向和路面標(biāo)線繪制初始設(shè)計(jì)線；

57、確定模塊，用于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，確定所述初始設(shè)計(jì)線的設(shè)計(jì)線平移間距、等分距離和設(shè)計(jì)線條數(shù)；

58、計(jì)算模塊，用于利用所述設(shè)計(jì)線平移間距計(jì)算偏移設(shè)計(jì)線；

59、等分模塊，用于基于所述等分距離，沿所述偏移設(shè)計(jì)線垂直的斷面對(duì)所述偏移設(shè)計(jì)線進(jìn)行等分。

60、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法。

61、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

62、本發(fā)明提供的基于幾何算法的道路銑刨設(shè)計(jì)線平移方法及系統(tǒng)，通過優(yōu)化偏移算法、插入點(diǎn)間距與偏移距離的組合，解決了設(shè)計(jì)線平移過程中點(diǎn)缺失的問題。該優(yōu)化偏移算法能夠在設(shè)計(jì)線偏移過程中精確計(jì)算每個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)的坐標(biāo)，確保所有設(shè)計(jì)點(diǎn)在偏移后的新位置上都有對(duì)應(yīng)點(diǎn)，從而提高設(shè)計(jì)和施工的精度。