舾裝件3D參數(shù)化建模及出圖方法

廖思溶

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 前言

AM舾裝模塊是基于PDMS的舾裝改進(jìn)模塊，其直觀、方便，帶圖形控制手柄及數(shù)字反饋的三維編輯技術(shù)已越來(lái)越多地應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，AM系統(tǒng)本身可以基于零件的參數(shù)化三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，但對(duì)于船舶設(shè)計(jì)中大量的標(biāo)準(zhǔn)件和設(shè)備，則需要通過(guò)有效的二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)高效建模。

在船舶設(shè)計(jì)中，大量地應(yīng)用了各種標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)件，簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)件的建模與出圖時(shí)間，將大幅提高船舶設(shè)計(jì)的效率，這也是船舶設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的方向。

1 如何實(shí)現(xiàn)常用舾裝件的參數(shù)化建模

AM系統(tǒng)本身是可以基于幾何體實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模的，但是對(duì)于常用的舾裝件并沒(méi)有現(xiàn)成的功能可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，通過(guò)分解舾裝件可以看到，他們都是由一個(gè)個(gè)幾何體組成的，因此問(wèn)題可以化解為，如何通過(guò)變化幾何體的參數(shù)達(dá)到變化整個(gè)舾裝件的參數(shù)。那么現(xiàn)在的問(wèn)題就變成了，應(yīng)該采用哪種數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)舾裝件模型，如何設(shè)置舾裝件模型的參數(shù)以及設(shè)置哪些參數(shù)，才能達(dá)到使用和維護(hù)的靈活性和通用性的要求。

通過(guò)分析，現(xiàn)把舾裝件分為標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)件兩大類(lèi)，標(biāo)準(zhǔn)件因模型外形和信息較固定，參數(shù)也較少，因此采用部件庫(kù)的形式存儲(chǔ)基本模型，在需要設(shè)置參數(shù)的幾何體或零件上做上標(biāo)記，在建模過(guò)程中讀到這個(gè)做了標(biāo)記的零件，以及用戶(hù)預(yù)設(shè)置的參數(shù)數(shù)值，通過(guò)后臺(tái)程序?qū)ζ溥M(jìn)行修改。

對(duì)于非標(biāo)件，將外形相識(shí)的整理成一個(gè)類(lèi)型，存儲(chǔ)在參數(shù)化模板庫(kù)內(nèi)，但非標(biāo)件需要設(shè)置的參數(shù)較多，因此還需要圖紙說(shuō)明各個(gè)參數(shù)的意義，所以在每個(gè)非標(biāo)舾裝件模型下都需插入一張說(shuō)明圖紙。文章中將以?xún)煞N類(lèi)型的常用舾裝件加以說(shuō)明。

2 標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化建模

通過(guò)總結(jié)分析最近幾年設(shè)計(jì)的各類(lèi)船舶中所使用的標(biāo)準(zhǔn)件，我們羅列出一個(gè)常用標(biāo)準(zhǔn)件清單，并針對(duì)每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，找出標(biāo)準(zhǔn)件的可變參數(shù)，如表1所示，通過(guò)對(duì)表1的分析，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件，我們采取的方法是建立獨(dú)立的機(jī)裝船舶設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)件，分析并歸類(lèi)，制定特定插入?yún)?shù)及屬性（如表面處理、附件材質(zhì)等），提供選擇列表，在列表中選取目標(biāo)對(duì)象，在小窗口視窗中呈現(xiàn)模型，且模型可縮放轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖1）。而后通過(guò)捕捉插入點(diǎn)和后臺(tái)分析插入對(duì)象，得到位置和方向，達(dá)到直接引用。通過(guò)選用確定屬性信息，再在后臺(tái)寫(xiě)入模型，得到的模型具備完整的信息，可直接入托。如果標(biāo)準(zhǔn)模型含有座板，則“生產(chǎn)座板”按鈕可見(jiàn)，可以選擇是否拆分，拆分后對(duì)模型修改無(wú)影響。在用戶(hù)界面中，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)人機(jī)交互選擇自己的需求，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)部件庫(kù)應(yīng)用人機(jī)界面

表1 機(jī)裝船舶設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

針對(duì)以上表格中的各類(lèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件，通過(guò)程序開(kāi)發(fā)，利用可視化界面，通過(guò)選擇標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)類(lèi)型，選擇需要的標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格，選擇標(biāo)準(zhǔn)件特定參數(shù)設(shè)置，即可點(diǎn)選位置建模，該界面還提供修改與校正的功能程序，操作的人機(jī)界面及建模實(shí)例，如圖1和圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)件建模實(shí)例及模型信息

通過(guò)程序載入的標(biāo)準(zhǔn)件信息完善，無(wú)須設(shè)計(jì)人員后期介入修改，直接達(dá)到托盤(pán)錄入需求，并且，通過(guò)程序修改的模型，其信息也同步修改，無(wú)須人工介入，這樣大大減少了錯(cuò)誤的發(fā)生，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量及效率。

3 非標(biāo)件的參數(shù)化建模

在船舶設(shè)計(jì)中，存在大量的非標(biāo)件，但我們通過(guò)大量船舶設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，非標(biāo)件在不同船舶中或多或少存在一些共性，我們將這部分共性的東西提取為參數(shù)化非標(biāo)件，形成參數(shù)化建模的基礎(chǔ)，歸類(lèi)并設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)輸入相關(guān)參數(shù)，可直接調(diào)取模型，其中的零部件均能自動(dòng)加載信息，達(dá)到出圖狀態(tài)，在非標(biāo)件的參數(shù)化建模開(kāi)發(fā)中，我們通過(guò)大量模型比對(duì)，在設(shè)備、鐵舾件、箱柜三個(gè)方面做了初步應(yīng)用，如表2所示。

表2 非標(biāo)件參數(shù)化建模

基于AM參數(shù)化建模的框架下，重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，形成對(duì)于我們更實(shí)用的工具，并給參數(shù)化模型制圖，反復(fù)調(diào)試，形成最優(yōu)的視覺(jué)效果。在模型列表中選取目標(biāo)對(duì)象，在小窗口視窗中呈現(xiàn)模型，且模型可縮放轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3和圖4所示，再通過(guò)捕捉插入點(diǎn)和后臺(tái)分析插入對(duì)象，得到位置和方向，達(dá)到直接引用，引用后的模型具備完整的信息，可直接入托。

圖3 非標(biāo)件（設(shè)備）參數(shù)化建模人機(jī)界面

圖4 非標(biāo)件（舾裝件）參數(shù)化建模人機(jī)界面

通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的程序具有可視化界面，通過(guò)選擇非標(biāo)庫(kù)類(lèi)型，選擇非標(biāo)件，輸入所需參數(shù)，即可點(diǎn)選位置建模，該界面還提供修改與校正的功能。程序操作人機(jī)界面及建模實(shí)例如圖3、圖4和圖5所示。

圖5 非標(biāo)件參數(shù)化建模實(shí)例

4 參數(shù)化出圖模式

當(dāng)設(shè)計(jì)中大面積使用參數(shù)化建模時(shí)，我們可以使用的二次開(kāi)發(fā)的參數(shù)化出圖模塊，通過(guò)程度讀取模型中某一區(qū)域內(nèi)引用參數(shù)化模塊建模的模型，并后臺(tái)讀取他們各自對(duì)應(yīng)的參數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)化出圖模式時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表格的形式體現(xiàn)在圖紙上。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化出圖模式，出圖量、派工單量均大幅減低，通過(guò)二次程序開(kāi)發(fā)，還可以達(dá)到自動(dòng)統(tǒng)計(jì)清單，自動(dòng)生成參數(shù)套表，這樣可以將相同類(lèi)型的圖紙完全交給程序來(lái)完成。標(biāo)準(zhǔn)化出圖的圖紙模式統(tǒng)一，出圖質(zhì)量有保證，校對(duì)工作相對(duì)簡(jiǎn)化，出圖效率可大幅提升，如圖6所示。

圖6 出圖效率可大幅提升

5 經(jīng)濟(jì)效益

表3是針對(duì)單個(gè)部件采用不同的建模和出圖方式所產(chǎn)生的工時(shí)對(duì)比，一種是采用傳統(tǒng)的AM自帶功能建模及出圖，一種是采用參數(shù)化建模及出圖，我們發(fā)現(xiàn)后者的效率提升相當(dāng)明顯，在此基礎(chǔ)上，如果我們將參數(shù)化建模及出圖的非標(biāo)庫(kù)日益完善，再進(jìn)行全船推廣，那么提升的整體效率初步估計(jì)將達(dá)到75%左右。

表3 參數(shù)化建模及出圖效率比對(duì)表（單個(gè)部件）

6 結(jié)束語(yǔ)

“提質(zhì)增效”是一個(gè)企業(yè)永恒的話題，參數(shù)化建模及出圖是AM應(yīng)用在提質(zhì)增效上的一個(gè)縮影，通過(guò)多型船舶的積累，逐步完善參數(shù)化庫(kù)及標(biāo)準(zhǔn)化出圖模板庫(kù)是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，量變勢(shì)必會(huì)引起質(zhì)變，當(dāng)參數(shù)化庫(kù)的積累足夠多的時(shí)候，建模和出圖將是更簡(jiǎn)單的事情。