基于AM的舾装建模工具开发

基于AM的舾装建模工具开发
谭冬，王成林
（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）
摘 要：计算机辅助设计在船舶设计中已经占据了不开替代的位置，只有持续改进和不断创新才能使其在严峻的市场立足。

文章主要介绍采用PML、C#这2种语言在Aveva Marine中进行二次开发，以实现标准库模型、参数化建模和二维图纸与三维模型的转换，通过实际工程应用，验证了使用舾装建模工具能够有效缩短设计时间，提高设计效率。

关键词：标准库；参数化；接口；二次开发；模型转换；PML；C#
中图分类号：TP311.5 文献标志码：A DOI：10.16443/ki.31-1420.2020.03.007 Development of Outfitting Production Tools Based on AM
TAN Dong, WANG Chenglin
(COSCO SHIPPING Heavy Industry (Dalian) Co., Ltd., Liaoning Dalian 116113, China)
Abstract: Computer-aided design has occupied an indispensable position in ship design. Only continuous improvement and continuous innovation can gain a foothold in the severe market. The secondary development in Aveva Marine using PML and C# languages are mainly introduced to achieve the conversion of the standard library model, parametric modeling, and 2D drawings and 3D models. Through practical engineering applications, it is verified that the use of outfitting modeling tools can effectively shorten the design time and improve design efficiency.
Key words: standard library; parameterization; interface; secondary development; model conversion; PML; C#
0 引言
随着计算机辅助设计使用的飞速发展，船舶三维可视化设计得到了广泛普及和不断深化，三维可视化设计逐步代替了传统的二维设计方法。

传统的二维设计不但设计图纸不直观，而且现场制造也不直观，因而从根源上容易导致设备、结构等的碰撞，由设计产生的错误必然会造成生产上的修改。

三维可视化设计让设计更加直观，可有效减少碰撞，大大提高了设计人员的工作效率。

三维可视化设计软件有很多种，在船舶设计领域应用的软件主要包括TRIBON、CADDS5、CATIA、AVEVAMARINE、Intergraph Smart 3D、SB3DS、SPD等。

这些软件都有各自的特点，随着新技术的不断发展，软件也在不断升级，目前很多船厂都转型使用AVEVA MARINE（AM）三维设计软件[1-3]。

由于船舶建造具有复杂性和多样性，每个船厂都需要根据自身情况对软件进行二次开发，AM软件最大的特点是二次开发接口丰富，自身内置的PML语言接口和NET接口，基本可以解决我们在实际中遇到的问题[4-6]。

AM三维设计软件在中远海运重工的应用已非常成熟，由于一些舾装件种类复杂、数量繁多，
作者简介：谭冬（1975—），男，工程师。

研究方向：船舶与海洋工程。

cademic Research 技术交流
不同船型使用标准型号和尺寸不同，在建模时很多舾装件需要手动进行单一建模。

同时，目前建模时也仅能建立几何模型，出图时仍需要设计人员单独剖分模型，以形成三视图。

舾装件的材料表也需要设计人员再单独提取核算并制表，这不仅会延长建模出图周期，还会增加建模出图的成本。

为了能够提高设计效率，开发了舾装建模工具，本文主要介绍标准库模型的建立、参数化建模和二维图纸与三维模型的转化。

1 舾装建模工具
1.1 标准库模型
将标准库模型分为一般标准件和锁紧件，一般标准件通过文本形式存储模型命令，以文件夹的形式存储层级关系，可自定义文件路径和模型数量等，设计人员可根据自己的需求增加或删除文件，以方便使用维护。

在AM中读取标准库模型的路径，按照存储样式进行分类，并通过树形排列展示出来。

三维模型的创建是通过选中子项点击创建按钮进行的，如图1所示。

图1 标准库存储
按照国际标准对紧固件模型进行分类，并以文本的形式将其存储。

可通过筛选类型、长度和螺杆直径，快速找到对应紧固件，选中要创建的紧固件直接创建即可，如图2所示。

1.2 参数化建模
参数化建模是通过填写模型的某些参数值来快速建立一个新的模型，参数化建模的参数不仅可以是几何参数，还可以是温度、材料和重量等属性参数。

以这里用最常见的梯子模型为例，在梯子的部件结构设计中，细化分解每个部件的组合特征，使分解的部件几何特征实现参数化。

对于图形的描述可以分为以下3部分：图形的拓扑关系、图形的几何参数（如点的坐标）、几何参数与图形结构参数（如图形的长、宽等）之间的关系。

图2 紧固件存储
通过对最常见的梯子模型进行分析，梯子的拓扑关系可分为主特征和辅特征，主特征包括梯架、踏步、支撑和垫板；辅特征包括材料、标注和表格等（见图3）。

主特征是构成梯子主要因素，用来创建梯子的三维模型；辅特征主要用来辅助出制作图、生成材料表，对梯子本身的结构没有影响。

分析了图形的拓扑关系及其变化规律，提炼出图形的几何参数，而后将这些参数用程序表示出来，从而实现参数的填写并建立模型。

图3 梯子的拓扑关系
形成参数化建模后，通过输入一部分关键参数，可以自动输出相应参数的舾装件，并生成三视图和材料表，无需再次单独建模和核算材料清单，因而节省了建模出图的周期，最终降低整个建模设计的成本。

1.3 二维图纸与三维模型的转换
1.3.1 二维图纸生成三维模型
二维图纸是将三维模型通过投影原理绘制而成的，由二维图纸向三维模型的转换是一个逆向的过程。

这里用到的二维图纸不需要三视图，只需要一个方向上的投影，这些模型的二维投影很容易绘制，按照操作方式分为平面拉伸体、旋
标准件模型
绑扎设备
底座扭锁箱脚
舱面属具
船底
塞
带舌
插销
储存
架
壁挂
式
落地
式
救生设
备
…
….
紧固件模型
开式索具螺旋扣
KOOD KOOH…
1型六角开槽螺母
A级和B
级
A级和B
级细牙
…
1型六角螺母
细牙
..
直梯
主特征
梯架踏步支撑垫板
辅特征
材料标注表格
转体、格栅和设备底座。

常见的板材、壁板和天花板，这些模型只需绘制出投影图，而后通过拉伸或旋转生成建模文件，再在AM中执行建模文件生成三维模型（见图4）。

格栅模型通常是由外圈的扁铁和内部的格栅条组成，虽然外圈形状不同，但内部格栅条是有序排列的，因此通过提取CAD中外圈的几何信息可以很快生成格栅的三维模型。

通常设备底座的外形也比较规则，可通过在CAD中提取几何信息和输入参数来创建三维模型。

图4 二维图纸生成三维模型过程
1.3.2 三维模型导出套料文件
板材在加工前需要在母板中套料，使用
Fastcam对板材进行套料，需要掌握板材的二维
轮廓信息。

以前的做法是通过CAD绘制零件轮
廓，而后通过Fastcam提取零件信息，最后进行
套料。

通过开发改进了以前的做法，将建好的三
维模型自动命名零件号，直接将零件导出成可供
Fastcam使用的零件信息，如图5所示。

图5 三维模型转换成套料文件
图6a)、图6b)分别是标准件建模界面和锁紧件建模界面。

标准件通过读取文件路径构建树形列表，选中文件进行创建模型；锁紧件通过读取List文件进行类型、长度和螺杆直径的筛选，选中文件创建模型。

参数化建模包括梯子、拉手、踏步等多种类型的舾装模型，通过输入参数可直接创建模型，也可直接修改模型，梯子的参数化建模界面如图7所示。

建好的模型可以直接生成供生产使用的制作图纸，包括基本的尺寸标注、材料表以及节点详图，如图8所示。

a) 标准库分类界面
b) 锁紧件建模界面图6 标准库建模界面
二维图纸转换三维模型主要使用AutoCAD 提供的.NET 开发接口，通过选择集得到对象，再将对象转换成AM 可识别的命令生成模型。

图9为二维转三维模型的操作界面，图10为二维模型与三维模型的对比。

a) 直梯主体参数界面 b) 直梯附件参数界面
图7 直梯参数化界面
a) 直梯三维模型 b) 直梯二维图纸
图8 直梯三维模型与制作图
a) CAD 图
b) 三维模型
图10 二维图纸转化三维模型
3 结论
舾装建模工具的开发是一个长期的、不断完善的过程，目的就是尽可能地提高设计效率，改进设计质量，保证又快又好地完成设计任务。

标准库模型的使用，使设计人员可以在建模时直接选取对应标准型号的标准模型，无需再次建模，从而减少了建模周期。

舾装参数化建模，可以通过填写参数快速建立三维模型；模型转换改变了以往的工作方式，优化了设计流程。

舾装建模工具的应用可以降低生产设计建模的出图周期，进而降低生产设计的成本，提高企业效益，同时逐步推进自动化建模工作，进一步落实智能造船的工作。

参考文献：
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图9 二维图纸转化三维模型
（下转第
72页）
应用中要综合考虑各种影响因素，选定合适的辐照剂量，既实现有效灭活，又不造成能耗浪费。

通常新投入使用的紫外线杀菌装置的辐照剂量应大于12 000 μJ/cm2，保证辐照剂量不低于9 000 μJ/cm2，可实现99.99%的灭活效率。

3 结论
过滤-紫外线法在船舶压载水处理方面具有明显的应用优势和广阔的应用前景，对其工艺的影响因素进行分析发现，通过提高过滤精度提升水质、优化紫外线装置内部结构和灯管布置形式等措施改进设备自身工艺参数，可以有效提高压载水处理能力。

随着国内外对压载水处理系统工艺的深入研究，提升工艺的处理效率不再局限于单一技术，除了通过优化自身工艺参数提高处理效率外，在过滤-紫外线法工艺中引入超声波法或者氧化灭菌技术，协同作用，也是未来船舶压载水处理技术的发展方向。

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（上接第28页）
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