CATIA二次开发在船舶型线出图中的应用

第４７卷㊀第４期２０１８年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
Ｖｏｌ.４７㊀Ｎｏ.４
Ａｕｇ.２０１８
㊀㊀㊀
ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.０４.０１９
ＣＡＴＩＡ二次开发在船舶型线出图中的应用
冯康佳ꎬ张亦驰ꎬ胡政敏
(深海载人装备国家重点实验室ꎬ江苏无锡２１４０８２)
摘㊀要:针对ＣＡＴＩＡ在船舶制图中的高效使用问题ꎬ使用ＶＢ语言对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎬ建立界面ꎬ可通过输入站距站位数等参数ꎬ方便地获取复杂船体的型值点和型线图ꎬ并自动导出ꎮ该软件高效精确ꎬ可省去繁琐易错的人工读取型值表数据的过程ꎬ多次成功地应用于船体制图ꎮ
关键词:ＶＢꎻＣＡＴＩＡꎻ型线图ꎻ型值表ꎻ二次开发
中图分类号:Ｕ６６１.４３㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)０４￣００８０￣０４
收稿日期:２０１７－１１－１８修回日期:２０１７－１２－１４
第一作者:冯康佳(１９９１ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ助理工程师研究方向:船舶现代设计方法
㊀㊀ＣＡＴＩＡ具有强大的船舶协同设计能力ꎬ在缺乏母型的船舶设计过程中ꎬ可以利用ＣＡＴＩＡ强大的曲面造型功能直接对外形进行建模设计ꎮ在整个船舶设计周期中ꎬ从方案设计㊁技术设计㊁详细设计到最后的施工设计中ꎬ涉及到多次船体型线的出图工作ꎮ与Ｎａｐａ㊁Ｔｒｉｂｏｎ等船舶专用设计软件不同ꎬＣＡＴＩＡ软件无法直接生成型值表和型线图ꎮ因此ꎬ有的部门采用人工手动量取型值的方法ꎮ但是ꎬ以正常站位划分ꎬ一次出图往往需要多达几百次的型值获取ꎬ肋骨型线图更是多达几千个型值点ꎮ这种方法费时费力㊁重复性多㊁出错率高ꎬ严重降低了工作效率ꎮ为此ꎬ考虑采用ＶＢ对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎬ得到可以快速获取复杂外形型值点和型线图的程序ꎬ解决型线图出图效率低㊁繁琐易错的问题ꎮ
１㊀ＣＡＴＩＡ二次开发方法
ＣＡＴＩＡ提供了ＣＯＭ和ＤＣＯＭ接口ꎬ支持从
脚本到ＶＢ㊁ＶＣ㊁Ｄｅｌｐｈｉ等通用开发工具ꎬ方便用户特殊需求的定制[１]ꎮＶＢ６.０使用面向对象技术ꎬ拥有多种功能强大的控件ꎬ可快速方便地进行中小程序的开发ꎬ在非专业程序设计人员中的使用量较大ꎮ本文采用ＶＢ６.０对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎮ在ＶＢ中ꎬＣＡＴＩＡ作为一个ＯＬＥ自动化服务器ꎬ通过ＣＯＭ接口即可访问ＣＡＴＩＡ内部对象ꎬ引用ＣＡＴＩＡ的类库对象即可对ＣＡＴＩＡ进行相关
的操作[２￣４]ꎮ此外ꎬ程序还引用了ＥＸＣＥＬ库ꎬ可以方便地将型值表直接导出成Ｅｘｃｅｌ文件ꎮ运用ＶＢ编写程序设计界面ꎬ更直观地进行参数的输入
和数据的传递ꎬ驱动剖面型线划分ꎬ最终导出型值表和型线图ꎮ整个程序流程见图
１ꎮ
图１㊀程序流程
２㊀船舶型线出图程序设计开发步骤
２.１㊀曲面获取
在进行完船舶外形三维建模后ꎬ将整个船壳外形结合成一张完整的曲面ꎬ沿中纵剖面对其分割ꎬ取其一半曲面并命名ꎬ比如命名为ｈｕｌｌꎮ在本程序的初始化设定模块中ꎬ输入该曲面所在几何图形集名称和曲面名称ꎮ通过该名称ꎬｖｂ调用ＣＡＩＴＡ的Ｉｔｅｍ()函数即可获得该曲面的句柄ꎮ
为了使结构树更加清晰ꎬ在初始化模块中还应自动创建相应的几何图形集用来容纳出图的中间过程ꎮ除此之外ꎬ还应设定要导出的型值表和型线０
８
图的文件位置ꎮ在型线出图过程中ꎬ可能会对站距㊁站位有调整ꎬ需要再次型线出图ꎬ可以通过勾选删除几何图形集复选框删除上次出图过程中的中间过程ꎮ
２.２㊀主尺度计算
为了对剖面线与主体是否相交的判断提供依据ꎬ需要获得曲面所在区域ꎮＡｄｄＮｅｗＥｘｔｒｅｍｕｍ语句可以获得某一方向的极值ꎬ但是ꎬ某些特殊艇型艉部存在平面或者直线(见图２)ꎬ这种情况下获得的Ｘ方向极值并不是点而是平面或者直线
ꎮ图２㊀特殊艉部构型
因此ꎬ可以进一步增加Ｙ和Ｚ方向的极大值约束ꎬ来确保极值是单个点ꎮ
２.３㊀站位划分在型线参数设置界面对主要参数进行输入ꎬ
见图
３ꎮ
图３㊀型线参数设定界面
对横剖面的中间整数站位数可以设置为１１站㊁２１站等任意站数ꎬ可以方便地应用于主体或围壳出图ꎮ艏部和艉部可以增加站位ꎬ分别以Ａ和Ｆ代表ꎬ且站位数和站距可分别设置ꎮ在特定的位置ꎬ还可以添加１/２㊁１/４Ａ㊁１/８Ｆ等非整数站位ꎮ增加的非整数剖面位置ꎬ通过使用冒泡排序法进行排序ꎬ得到从小到大的序列ꎬ便于型值表导出ꎮ如果船型有特殊要求ꎬ也可以通过添加ｘ坐标添加任意站位ꎮ纵剖面和水线面除了可以设置常规站位外ꎬ也可以添加任意位置剖面ꎮ
２.４㊀多型值点获取
以高度值为例ꎬ半宽值方法相同ꎮ特定站位横剖线与某一个纵剖线相交点数可能是０㊁１㊁２等ꎬ常见的复杂船型一般最多有４个型值点ꎬ因此本程序在设置上最多能计算４个型值点ꎬ如果型值点更多ꎬ可以对程序进行扩充来适应更复杂的情况ꎮ
通过获取纵剖线沿船长方向的极大值和极小值点ꎬ得到该纵剖线沿船长方向的范围ꎮ将横剖线位置分别与其进行比较ꎬ即可判断二者是否存在交点ꎮ当存在交点时ꎬ通过以下方法来确定交点个数ꎮ
对横纵剖面交点ｈｙｂｒｉｄＳｈａｐｅＩｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ采用
ＡｄｄＮｅｗＮｅａｒ语句添加离底部平面最近的约束ꎬ以得到最下方的单个点(点１)ꎬ见图
４ꎮ
图４㊀型值点数判断方法
同时获取靠近顶部平面最近的点２ꎮ如果２点坐标相同ꎬ表明该处仅有１个交点ꎮ当二者不同时ꎬ沿Ｚ正方向从点１偏移０.００１ｍｍ创建平面ꎬ用其分割纵剖线ꎬ得到曲线２ꎮ曲线２与横剖线相交ꎬ获得最靠近底部平面的点３ꎬ如该点坐标
与点２相同ꎬ表明仅有２个点ꎮ如果二者不同ꎬ继续使用以上方法得到曲线３和点４ꎬ如果点４与点２相同ꎬ表明仅存在３个点ꎬ否则ꎬ存在４个点ꎮ使用以上方法可以自动判断交点的个数ꎬ适应多种复杂情况ꎮ
２.５㊀型线图获取ＣＡＴＩＡ中的三维模型需要通过工程制图模
块转换成二维型线图ꎬ最终导出ｄｗｇ格式的文件用于ＣＡＤ处理ꎮ在程序中首先对主体使用ＡｄｄＮｅｗＶｏｌｕｍｅＣｌｏｓｅＳｕｒｆａｃｅ函数封闭成实体ꎬ然后分别用横㊁纵㊁水剖面与其相交ꎬ最后在工程制图模块对其进行投影得到其轮廓ꎮ投影时ꎬ除了
１
８
剖面其余全部隐藏ꎬ防止对出图过程有干扰ꎮ在投影过程中ꎬ通过设定视图坐标系与页面坐标系之间的距离和角度ꎬ调整３个投影视图的位置ꎬ防止出现重合干涉ꎮＣＡＴＩＡ投影视图默认隐藏遮挡住的线条ꎬ因此ꎬ需要对视图的ＨｉｄｄｅｎＬｉｎｅＭｏｄｅ属性进行设定以显示虚线ꎬ并自动导出成ｄｗｇ文件ꎮ
３㊀算例验证
采用图５所示的某船型对以上方法和程序进行验证ꎮ限于篇幅选取较少剖面ꎮ在程序界面输入了相关参数后ꎬ程序自动导出的型值表和型线图见表１和图６ꎮ对型线图进行标注加框即可实现型线出图ꎮ从型值表可以看出ꎬ程序实现了整数非整数站位排序㊁特殊站位添加㊁特定格式型值表导出等功能ꎮ对于球鼻艏处ꎬ也成功地获取了４个型值点ꎮ相较于人工量取型值点ꎬ极大地提高了工作效率ꎬ降低了出错率
ꎮ
图５㊀
船模型及剖面划分
图６㊀程序导出的型线图表１㊀程序自动导出的型值表
站号
距基线ＢＬ高度
０纵剖线８００纵剖线１２００纵剖线２４００纵剖线水线半宽
１５００ＷＬ３０００ＷＬ４５００ＷＬ
１Ａ１２１８.０
６１２１.１１４３６.１
６１２１.９
１５８４.４
６１２２.８
２３８４.０
６１２８.０９８４.９２９８２.６３６４１.１
０.５Ａ１２１８.０
５９７４.０１３５４.３
５９７４.５
１４５０.２
５９７５.１
２０２９.９
５９７８.６１３６８.４３３１６.７３８１６.６
０１２１８.０
５８４３.２１３０１.５
５８４３.５
１３６４.８
５８４３.９
１７８０.２
５８４６.０１７５５.３３５３５.８３９１１.３
０.５１２１８.０
５６４３.９
１２６６.６
１２６６.６
５６４３.９
１３１０.２
１３１０.２
５６４３.９
１６０８.１
５６４３.８２０９３.２３６８０.８３９６２.７
１１２１８.０
５４６９.４
１２７５.１
１２７５.１
５４６９.４
１３２５.０
５４６９.３
１６３８.６
５４６９.２１９９４.７３６６０.５３９４５.６
１Ｆ１２１８.０
５３１９.９１３７８.１
５３２０.１
１４８１.７
５３２０.４
１９６０.５
５３２１.９１２６２.８３４３２.３３８６９.２
１.５Ｆ１２１８.０
５２８１.３１５０４.６
５２８１.６
１６６６.４
５２８１.９
２２６２.３
５２８３.５７８８.２３２１６.１３７９５.０
－２００站位２８３.９
１２７６.７
３１２０.９
７５６１.０
５９１７.４
７５６１.７
６５４０.９
７５６２.６２１５.４
４㊀结论
使用ＶＢ对ＣＡＴＩＡ进行二次开发ꎬ介绍了程序思想和关键代码ꎬ对相关程序开发具有借鉴作用ꎮ该程序实现了对船舶型值表和型线图的快速获取功能ꎬ具有界面清晰简洁㊁适应性广㊁出图效率高的特点ꎬ可增强可靠性ꎬ减少人为出错ꎮ在整个设计生产过程中ꎬ可重复性强ꎬ当线型改变后ꎬ可
２８
以快速完成出图任务ꎬ可以使得科研设计人员轻松面对多条型号或者多个设计过程中的出图任务ꎮ
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ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｅｃｏｎｄａｒｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＡＴＩＡｉｎＭｏｌｄｅｄＬｉｎｅＤｒａｗｉｎｇ
ＦＥＮＧＫａｎｇ￣ｊｉａꎬＺＨＡＮＧＹｉ￣ｃｈｉꎬＨＵＺｈｅｎｇ￣ｍｉｎ
(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｅｅｐ￣ｓｅａＭａｎｎｅｄＶｅｈｉｃｌｅｓꎬＷｕｘｉＪｉａｎｇｓｕ２１４０８２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｕｓａｇｅｏｆＣＡＴＩＡｏｎｈｕｌｌｌｉｎｅｓｄｒａｗｉｎｇꎬｔｈｅＶＢｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｄｕｃｔｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＡＴＩＡａｎｄｃｒｅａｔｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ.Ｖｉａｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅꎬｉｔｗａｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｔｏｉｎｐｕｔｏｒｄｉｎａｔｅｓｔａ￣ｔｉｏｎｓａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏａｃｈｉｅｖｅａｎｄｅｘｐｏｒｔｃｏｍｐｌｅｘｓｈｉｐｈｕｌｌ.Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅꎬｗｈｉｃｈａｖｏｉｄｓｔｒｏｕｂｌｅ￣ｓｏｍｅｍａｎｕａｌｔａｂｌｅｏｆｏｆｆｓｅｔｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｄｒａｗｉｎｇｓｆｏｒｈｕｌｌｍａｎｙｔｉｍｅｓ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＶＢꎻＣＡＴＩＡꎻｈｕｌｌｌｉｎｅｓｄｒａｗｉｎｇꎻｔａｂｌｅｏｆｏｆｆｓｅｔｓꎻｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
(上接第７９页)
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ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｕｐｐｏｒｔＦｏｒｍｆｏｒａＳｕｂｍｅｒｇｅｄＰｕｍｐ
ＺＨＥＮＧＪｉ￣ｐｉｎｇ１ꎬＹＩＱｉ￣ｃｈａｎｇ１ꎬＨＵＢｉｎ￣ｂｉｎ１ꎬＺＨＥＮＧＹｕ￣ｌｉｎ２ꎬＸＩＡＯＷｅｉ１
(１.ＷｕｈａｎＭａｒｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙＰｌａｎｔＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＷｕｈａｎ４３００８４ꎬＣｈｉｎａꎻ
２.ＴｈｅＴｈｉｒｄＣｏ.ｏｆＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍａｄｅｕｐｏｆｓｌｉｍｐｉｐｅｓ.Ｗｈｅｎｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｗｏｒｋａｔｒａｔｅｄｒｅｖꎬｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｗｉｌｌｈａｐｐｅｎａｔｍａｉｎｐｉｐｅｓ.Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｉｐｅｓｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐꎬｔｈｅｐｒｅｌｏａｄｍｏｄａｌｏｆａｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ.Ｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐｐｉｐｅｓｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎａｖｏｉｄｓｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｐｉｐｅｓｎｅａｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐꎻｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｆｓｌｅｎｄｅｒｐｉｐｅｌｉｎｅｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐꎻｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄꎻｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓꎻｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄ
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