李 強， 朱 衡， 洪 雯

(1.江蘇新時代造船有限公司 船研所船裝室， 江蘇 靖江 214500；2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

運用3D MAX改善TRIBON建模的方法研究

李 強1， 朱 衡1， 洪 雯2

(1.江蘇新時代造船有限公司 船研所船裝室， 江蘇 靖江 214500；2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

論述了對于TRIBON軟件在建模過程中無法對一些曲面模型和設(shè)備的異形模型進行快速精細建模的情況下，如何運用3D MAX軟件建模，并向TRIBON軟件進行傳遞的方法。指出利用3D MAX中構(gòu)建出精確模型并導入TRIBON-Components建立模型庫，能幫助實現(xiàn)TRIBON快速完整地建模，從而提高船舶建模效率和完整性，便于船舶設(shè)計師和船東之間建立虛擬仿真平臺，更好地滿足船東對于船舶設(shè)計的要求。

3D MAX模型 精細建模 TRIBON模型 模型庫

1 引言

TRIBON軟件是AVEVA公司推出的目前先進的造船軟件之一，該軟件主要用于船舶設(shè)計布置與制造，貫穿于整個船舶生產(chǎn)設(shè)計的全周期，因此該軟件是國內(nèi)船舶設(shè)計的主流軟件。通過對TRIBON的使用后發(fā)現(xiàn)，其在船舶設(shè)計建模方面功能偏向于平直和規(guī)則材料，而異形部件和曲面建模的步驟繁瑣無法滿足快速建模的需求。而TRIBON在船舶設(shè)計建造工程中建模的完整性是模塊化設(shè)計生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)和指標參考，是前期設(shè)計重點關(guān)注的問題之一。AUTODESK公司的3D MAX軟件，是目前使用最為廣泛的虛擬模型軟件，包含了建模、渲染、效果圖、特效、動畫等功能，廣泛運用于虛擬仿真設(shè)計中，且建模精細快速便捷，是船舶設(shè)計建模中一種很好的補充手段。本文通過對3D MAX向TRIBON導入的方法和過程的介紹，提供一種便捷的補充建模方案供相關(guān)生產(chǎn)設(shè)計參考。

2 3D MAX建模介紹

為了有效提高建模速度和精細度，并使TRIBON在建模率方面更進一步，下面將以錨、救生艇和衛(wèi)生單元為例，用3D MAX建模實現(xiàn)TRIBON模型精細化。

2.1 錨的建模過程

參照錨的AUTOCAD圖紙，錨有多個曲面組成(見圖1)，在TRIBON中Drafting和Structure Modelling都無法完美地將錨建出來。以前在TRIBON中只能粗狂地以多個不規(guī)則塊來組合成基本形狀，無法對尺寸和外觀進行很好地把握而且建模速度較慢。

現(xiàn)用3D MAX將錨分成兩個對稱的物體進行建模，參照錨的詳細節(jié)點(見圖1)從中間的錨鏈孔處著手，先建一個同尺寸的立方體，然后用線畫出所需形狀(如圖2所示)，點擊放樣輸入所需尺寸，如圖3所示。

圖1 錨的詳細節(jié)點

圖2 建模線形圖

圖3 建模線形放樣圖

對于畫多邊形曲面有兩種方法。(1) 先建一個同尺寸的立方體，選擇命令編輯多變形點或面命令，根據(jù)所需形狀修改。這種方法需要細心曲面弧度的點要平均分布而且要過渡地圓滑，此方法速度慢一旦某處出現(xiàn)瑕疵在導入TRIBON中曲面生成效果就不理想。(2) 先按照圖紙建一個同形狀同尺寸物體，選擇FFD命令立方分布點可視需要而定，這種方法可以很好地解決在導入TRIBON環(huán)境中曲面生成的過渡。

首先運用編輯多邊形命令建出錨的曲面(如圖4所示)，再選擇鏡像功能以X軸為對稱軸鏡像出整個錨的外形，如圖4、圖5所示。

圖4 單邊錨的曲面生成

圖5 錨鏡像成型

2.2 救生艇的建模過程

救生艇用3DMAX建?？梢韵劝阉鼊澐殖蓭讉€大的曲面逐個建模，然后再對艇上的小舾裝件建模?？梢詮木壬У牡撞恐?，根據(jù)圖紙尺寸先建一個圓柱體然后用布爾運算將上半部分切掉，用FFD命令將模型修改成艇的底部，如圖 6所示。要注意的是在初始建圓柱體的時候分段和邊數(shù)要盡可能地多分，因為TRIBON環(huán)境是以三邊形顯示，無法達到3DMAX的渲染效果，所以只有在3DMAX建模的時候盡可能地細致，在導入TRIBON后曲面才能精密逼真。

圖6 救生艇底部建模

圖7 救生艇的上部結(jié)構(gòu)建模

圖8 救生艇模型合并

將建好的救生艇底部模型隱藏，用相同的方法把救生艇的上部結(jié)構(gòu)建出，如圖7所示。取消全部隱藏后，參照圖紙將救生艇的門、艙蓋、玻璃防撞橡皮、纜繩、卸扣、螺旋槳建出或從庫中導入合并到此模型中，并且放到所在位置，如圖8所示。在門窗蓋開孔位置用超級布爾運算命令開孔。

這些小舾裝件可以在3DMAX中用線按照尺寸畫出外部形狀放樣直接生成，也可將CAD圖紙導入按照CAD所畫線形放樣生成。將建好的舾裝件放在建立的3DMAX庫中，今后如遇到相同型號的便可以直接調(diào)出，加快了建模速度。

2.3 衛(wèi)生單元的建模過程

TRIBON中繪制的模型是用體素法構(gòu)成的。它所繪制的模型比較簡單，不能反映對于艙室居部細化的裝潢布置要求，而3DMAX構(gòu)建的模型在外形可以做得比較復雜，正好彌補了TRIBON的不足，因此在船內(nèi)裝建模尤其能凸顯其精細和快捷性，下面以衛(wèi)生單元為縮影建模。

先參照CAD圖紙用線形放樣將衛(wèi)生單元的外部復合巖棉板建出，用布爾運算在門位置開同尺寸孔，再按照開孔位置將門框級門用線形放樣成型，將門旋轉(zhuǎn)90°參照圖紙為左內(nèi)開，如圖9所示?？蜻x所有模型點擊隱藏后從3DMAX模型庫中導入所需尺寸外形的模型，如圖10所示。

圖9 衛(wèi)生單元復合巖棉板建模

圖10 衛(wèi)生屬具模型導入

取消所有隱藏，把導入的衛(wèi)生屬具分別放到相應位置，如圖11所示。對于衛(wèi)生單元的排水管和冷熱水管建模，有兩種方法：(1) 在3DMAX中有管柱命令，可直接點擊輸入管子的內(nèi)外徑、壁厚和長度即可生成。(2) 先分別按管子的行走路徑用線畫出，再用線性圓畫出管子的內(nèi)外徑，用放樣命令先點擊路徑再點擊圓就可以直接生成。方法(1)所畫管子需要按路徑拼接；方法(2)不需要將管子分段畫出，拼接直接所需路徑即可。

3DMAX對于內(nèi)裝件標準化建模是極其方便快捷的，這樣既保證了模型的精確又提高了建模效率。如遇需修改模型比如尺寸等，只需要選擇模型外框點擊線路徑以點形式顯示，按照所需尺寸捕捉點擴大到所在位置即可，如圖12所示。

圖11 衛(wèi)生單元模型

圖12 衛(wèi)生單元模型修改

3 3D MAX模型導入轉(zhuǎn)換進TRIBON環(huán)境

3.1 錨建好后向TRIBON環(huán)境中傳輸

由于錨的模型比較簡單，在3DMAX中直接選擇導出VRML命令，在導出對話框以默認的三邊形導成*.WRL文件。然后打開Drafting在VOLUME中選擇導入VRML文件，如圖13所示。導入完成后也可以在TRIBON-Drafting里面對模型進行修改、編輯顏色等，然后導入TRIBON模型庫。在建模過程中用到就可以直接調(diào)出放在所需位置，或者以設(shè)備輸入肋位數(shù)據(jù)導入。

圖13 錨導入TRIBON模庫

3.2 救生艇向TRIBON環(huán)境中傳輸

將建好的救生艇導出成*.WRL格式，并導入到TRIBON-Drafting里面對模型進行修改、編輯顏色等，如圖14所示。

圖14 救生艇導入TRIBON編輯顏色

3.3 衛(wèi)生單元向TRIBON環(huán)境中傳輸

衛(wèi)生單元在3DMAX建模中由于導入的模塊和所建附件較多，所以在向TRIBON環(huán)境中傳輸前要在3DMAX中將模型的圖層及顏色合并下，以免在導入過程中出現(xiàn)模型遺漏或無法顯示的現(xiàn)象。在傳輸?shù)絋RIBON-Drafting里面后，可以再對模型進行修改、編輯顏色等。

4 問題研究

4.1 模型編輯

3DMAX在虛擬模型功能方面較優(yōu)于TRIBON建模。3DMAX主要是以建立虛擬仿真環(huán)境為主，在建模時可給予模型材質(zhì)、燈光等參數(shù)使模型在特定環(huán)境中顯得逼真，而TRIBON模型是用體素法構(gòu)成的對于模型的材質(zhì)燈光需求較小。在3DMAX建模時不可以用材質(zhì)球改變模型顏色，材質(zhì)，透明度等，只能以默認的參數(shù)建模，否則TRIBON難以識別附過材質(zhì)和改過參數(shù)的模塊。在模型尺寸上3DMAX的默認建模值和TRIBON的建模值是相同的，無需重新選擇單位。

在TRIBON的視圖中，頂視圖是在第三個視圖顯示，而3DMAX的頂視圖默認是在第一個視圖顯示。為了模型到TRIBON視圖中相同，可以把3DMAX中視圖分布先改成和TRIBON中的一樣再繪制模型。

4.2 文件格式

TRIBON系統(tǒng)本身提供可轉(zhuǎn)換圖形數(shù)據(jù)信息DXF文件格式，與CAD和3DMAX實行互換，但大都以二維圖形使用較多。TRIBON也可以以三維圖形DXF文件格式導入到AUTOCAD或3DMAX進行編輯細化，但把做好的模型以DXF文件再導入到TRIBON中卻不能直接實現(xiàn)。而WRL文件格式可以使3DMAX模型直接導入到TRIBON，減少了中間轉(zhuǎn)換流程，便于我們快速建模。

4.3 文件精細度控制

3DMAX模型的精細度不宜過高，過分精細的模型給TRIBON系統(tǒng)后臺服務(wù)器帶來很大的負擔。在建模時對于各個模型要分別對待掌控好精細度，避免以后調(diào)模透光速度較慢。

5 結(jié)束語

從3DMAX與TRIBON數(shù)據(jù)傳遞整個過程來看，3DMAX模型可以完整地傳遞到TRIBON環(huán)境中，模型在TRIBON環(huán)境中也能精細逼真。建立模型庫可以大幅度地提高工作效率，對于系列船建模有很大幫助，尤其對于內(nèi)舾裝等非標準件較多的區(qū)域，模塊化生產(chǎn)設(shè)計能顯著縮短建模時間。建模完整率提高則可促進設(shè)計人員更好地核查圖紙，避免因設(shè)計差錯造成船舶建造過程中的修改和返工?？偟膩碚f，利用3DMAX精細建模，并對TRIBON模型和相關(guān)模型庫進行補充，能夠更好地完善船舶模型，提高設(shè)計效率。

[1] 張昀，徐自亮. 3D Studio MAX R3(上冊)[M].北京:清華大學出版社,1999.

[2] 盧正鋼.水晶石技法3DS MAX/Vray建筑渲染表現(xiàn)[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[3] 楊光.基于TRIBON系統(tǒng)的船舶居裝設(shè)計軟件開發(fā)[M]. 遼寧：大連理工大學出版社,2009.

[4] 竇培林.應用TRIBON軟件深化造船生產(chǎn)設(shè)計[J]. 華東船舶工業(yè)學院學報,1998，3：90-94.

[5] 韓端鋒.船舶先進造船理論與方法[M].黑龍江：哈爾濱工程大學出版社,2000.

The Method Optimization of TRIBON Modeling Based on 3D MAX

LI Qiang1, ZHU Heng1, HONG Wen2

(1.Jiangsu New Times Shipbuilding Co., Ltd., Jingjiang Jiangsu 214500, China；2.Shipbuilding Technology Research Institute, Shanghai 200032, China)

Some special-shaped models of surface structure and equipments can't be modeled rapidly and precisely by TRIBON software. These problems can be solved by 3D MAX, which can make models and lead them into TRIBON-Components to establish a model database. This method improves the efficiency and integrity of ship modeling, offers help to the establishment of virtual simulation platform between ship designer and ship owner, and satisfies the requirement of ship owner in ship designing.

3D MAX model Precise modeling TRIBON model Model database

李 強(1979-)，男，工程師。

U672

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