基于TRIBON的铁舾件快速建模方法研究

基于TRIBON的铁舾件快速建模方法研究摘要：本文作者从TRIBONM2铁舾件生产设计建模的流程细节进行考察，对不规则铁舾装模型进行了分析和概括，提出以特征码串来描述具体模型的方法，从而形成标准程序，进行快速建模。并以栏杆扶手和平台的快速建模为例，阐述了以标准化设计为基础的铁舾件快速建模方法的可行性。本文对舾装生产设计人员和船舶软件开发者都有很好的借鉴作用。关键词：铁舾件,生产设计,建模,Vitesse,Tribon1．生产设计中快速建模的重要性随着CAD/CAM应用技术的不断推广,各船厂舾装设计的标准化和技术管理的精细化程度逐步提高，同时通过三维建模方式进行直接生产设计的应用也越来越广泛，如何加快舾装件的建模速度、提高生产设计速度和降低标准设计工时,无疑是船舶生产设计下一个亟待解决的课题。尤其是对于船舶上数量庞大的铁舾件而言,如果每个部件的建模时间能缩短一半，其最后产生的效益将是非常可观的。2．提高建模速度的方法要提高建模的速度，常规的方法是标准化所有的零部件，然后输入到标准模型库中，使用的时候调用模型进行实船布置,比如直斜梯、导缆孔、带缆桩、小舱盖等等。但此方法往往不适用于不规则舾装的建模，比如栏杆扶手、过桥、平台、基座等，由于其尺寸和形状往往根据周边结构和设备进行变化，很难形成统一的标准规格，因此需要设计人员一个个零件地进行创建、复制或移动，具体操作过程重复单调，费时费力。通过研究铁舾装件的图纸，我们可以发现对绝大多数的部件而言，其中的单个零件和局部节点一般均可规定为标准尺寸，而变化的往往是几个与总体形状有关的特征尺寸，比如栏杆的间距和转角、平台的几个角的位置和高度、基座的高度和螺孔的分布位置……等等，一旦其特征尺寸确定了，部件的具体形状也就确定了。当然应用特征尺寸来建设，需要满足以下3个条件：1．部件类型的标准化和节点的标准化。非特征尺寸都应该作为工厂标准固定下来，常用部件的类型应尽量缩减，如板材型基座，其肘板的尺寸和螺孔的相对位置都应规格化。2．对于三维建模二次开发而言，特征尺寸的确定是关键步骤，特征尺寸应尽可能少，并且应该反映部件的主要结构要素，比如板材型基座的特征尺寸应该是:螺孔大小、螺孔位置和高度，其他尺寸都应该是非特征尺寸,或可由上诉尺寸推导出来。3.具有友好的二次开发功能的应用软件作为技术支撑，可以方便地将工程图纸语言转化为可执行的计算机语言。3．栏杆扶手的快速建模技术应用下面我们以栏杆扶手为例子，进行快速建模技术的研究。栏杆的扶手和横档的上下间距、支柱和斜撑的尺寸现在均已标准化，通常每隔1.5米设置一个支柱,每隔3米设置一个斜撑。栏杆的支柱和斜撑各个船厂均有标准尺寸,变化的仅仅支柱和斜撑的分布情况。在上层建筑和艏艉等部位,栏杆扶手常常根据甲板结构和设备的实际情况进行布置，通常会出现转弯的情况，在吊物孔处甚至会出现头尾相接的情况。经过分析后可以发现，栏杆的形状变化特征可以用相对应的特定符号来表示，我们可称其为特征码，我们规定各特征码含义如下：E:有末端栏杆柱,M:有中间栏杆柱S：有斜撑R：向右转角度L:向左转角度数字:栏杆长度或角度数值将特征码连贯地写出来，形成特征码串，就可以完整描述出栏杆的形状。比如下面的栏杆部件：MES起始点图1图1其特征码描述为：E/1000/MS/2000/MS/200/R90/500/MS/500/L45/750/MS/500/E/OR500起始点图2图2其特征码描述为：M/500/R90/500/M/500/R90/500/M/500/R90/500/M/500/R90/500/O(弯管半径设为500)为了编程和阅读方便，增加了分隔符“/”和结束符“O”。确定了特征码的描述规则，下面就是编程的具体步骤了，对于具体编程的步骤不在这里做详细描述，仅给出基本的程序框架：舾装件structure模块初始化输入部件特征码串零件建模提取关键词分析是否结束特征码分解为关键词保存并显示部件三维模型是否图3程序框架采用同样的思路和方法，我们可以对各种平台进行分析，提炼出其特征码。对图4所示的平台，我们可以用如下的特征码串描述：V/1000/H800V/800/H800V/1500/L90/400/H3300/400/L90/1500/R90/600/L90/800/L90/600/H800/R90/1000/L90/800/O。其中平台高度由程序提示输入。有兴趣的读者不妨自己编个小程序试验一下。对于其他形式的舾装件,也可以用相同的方法进行分析,通过编程开发后就能实现快速建模。起始点VHV图5平台及特征码目前很多船厂均以TRIBONM2或M3做为生产设计的平台，TRIBON本身也提供了Vitesse二次开发功能，并应用Python做为二次开发的编程语言。TRIBON的开放式二次开发功能是它的一个亮点，这样设计公司和船厂可以方便地结合自身的情况进行应用开发。笔者应用Vitesse编制了以上的程序，在TRIBON的StructureModelling模块中直接调用，以下为具体过程截图：图4屏幕截图图示为了表达清楚,没有调出结构背景，实际建模应在其他专业的图纸背景下进行。TRIBON在建模之前还会提示输入所属区域、名称等信息。管子的转弯半径可以在程序中预设，也可以在建模时提示输入。从以上图示过程可以看到，程序使用时，只要输入特征代码，三维模型就能马上生成，大大提高了建模速度。最后要指出的是特征码串也可以与标准进行关联，通过更少的特征数据自动生成特征码串，这样使建模的速度又可以获得提高。4．对铁舾件建模技术的小结据笔者了解，韩国的一些设计公司就是以TRIBON为设计平台，以ASDP设计标准为前提，进行二次应用开发。使标准化设计和三维建模互为依托，创建出适合自己的软件应用环境，大大地提升了设计效率。综合上诉分析，为加快舾装的建模，铁舾装模块与实际图纸标准化的紧密结合是前提条件,标准化的精细化程度越高，对部件描述的特征码串就越短，建模的速度也会越快；其次,需要保持工程图纸和计算语言的顺畅翻译和同步进行,要将软件融合到设计的具体流程中去。比如标准制定或修改后，应用的程序模块也应同步进行更新；最后,好的船舶设计软件应该具备开放的二次开发功能，要能适合船厂根据自身的生产标准和流程对程序进行裁减和补充。笔者通过本文希望能对舾装件的快速建模提供一点有益的建议和思路，更希冀在国产船舶设计软件不断开发和应用的背景下，通过船舶设计工作者一起努力，早日实现船舶设计手段的完全自主化。参考文献：《VitesseOutfitting》……TRIBONStructrue教材……TRIBON#------------------------------------------------------------------------------#Programtocreateguardrailsinanycontour##2008-1-29firstversion,stillhaveproblemintheheightoftoprail.#2008-1-30secondversion#2008-1-31Radiusforrailstobeadded#2008-2-1midbarstobeadded/Insertionpointtobeadded/#2008-2-3doublingplatestobeadded.##1.YoumaycreateEndstayinthemidoftherail.##!!!!!!!-----Globalvariateisappliedinfunctions------!!!!####-------------------------------------------------------------------------------frommathimportcos,sin,pi,sqrt#------!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!piisGlobalvariate!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!importstringimportsys#forexit()thisprogramimportkcs_uiimportkcs_utilimportKcsPoint3DimportKcsVector3DimportKcsPoint2DimportKcsContour2DimportKcsStat_point3D_reqimportkcs_structimportKcsModel#forKcsModel.Model()importkcs_draft#forkcs_draft.model_draw()strInput=''#forinputstringstrsplit=''#forsplittedkeywordsXcp=0.0#currentpositionxcoordinatesYcp=0.0#currentpositionycoordinatesAYcp=[0,1,0]#currentpositionarraySPxy=[(0.0,0.0)]#toinstoreallstandpoints,(0.0,0.0)isthelocaloriginalcoordinatesLP=0.0#lengthfromturningpointtostayAp=90.0#currentangletoXaxisforthecurrentLPTA=[0.0]#toinstoreturningangle.-------!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Globalvariate!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#-------------------Characteristicsforhandrails-------------------R=100.0#----radiusforrailturningStayHeight=1050.0#------!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Globalvariate!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!DBthich=12.0#----doublingplatesthickness!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Globalvariate!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!DBR=40.0#----doublingradius!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Globalvariate!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#---insertionpoint-----------!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Globalvariate!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Insertion=KcsPoint3D.Point3D()Insertion.X=0.0Insertion.Y=0.0Insertion.Z=0.0############################################################DefineFunctiontocreateSIDESUPPORT###########################################################defCreateSidesupport(X,Y,Ap):try:#kcs_ui.message_confirm(X=%0.3f,Y=%0.3f%(X,Y))ddx=-2.0*cos(Ap/180*pi)#2=(16-12)/2ddy=-2.0*sin(Ap/180*pi)CX=ddx+Insertion.X+XCY=ddy+Insertion.Y+YCZ=(42-StayHeight)+Insertion.ZoriginPoint=KcsPoint3D.Point3D(CX,CY,CZ)rotation=KcsVector3D.Vector3D(cos((Ap-90)/180*pi),sin((Ap-90)/1