基于Intergraph Smart 3D的郵輪鐵舾建模功能優(yōu)化開(kāi)發(fā)

夏 鼎，李 佳

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

0 引言

郵輪設(shè)計(jì)建造具有高技術(shù)、高附加值和高可靠性等典型特點(diǎn)。隨著三維船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，目前造船業(yè)不斷向著信息化、智能化的方向發(fā)展。智能三維工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)Intergraph Smart 3D是面向數(shù)據(jù)和規(guī)則驅(qū)動(dòng)的軟件，既能提供完整的設(shè)計(jì)服務(wù)，又能在全生命周期中為工廠提供維護(hù)服務(wù)，可有效提高設(shè)計(jì)效率，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文以Intergraph Smart 3D在郵輪鐵舾建模中的應(yīng)用為例，對(duì)Structure模塊原有命令的缺陷進(jìn)行梳理和分析，并提供解決這些缺陷的優(yōu)化方案，闡明 Intergraph Smart 3D優(yōu)化開(kāi)發(fā)的必要性。

1 原有命令的缺點(diǎn)

1.1 直線型材命令

Intergraph Smart 3D軟件原有直線型材命令具有如下缺點(diǎn)：

1）在使用原有命令構(gòu)建直線型材時(shí)，需選取相應(yīng)基點(diǎn)。若相鄰兩型材選取的基點(diǎn)不一致，則彼此間無(wú)法形成端切。

2）無(wú)法直接生成指定長(zhǎng)度的型材，需配合Pin Point功能才可實(shí)現(xiàn)。

3）創(chuàng)建的型材之間會(huì)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)性，會(huì)對(duì)后續(xù)復(fù)制、移動(dòng)、修改、鏡像和旋轉(zhuǎn)等操作造成很大干擾。

1.2 曲線型材命令

在使用原有命令構(gòu)建曲線型材時(shí)，需將基線一筆畫成。若在此過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤需要修改，則只能重新建模。此外，在進(jìn)行曲線型材的建模時(shí)，無(wú)法使用打斷命令終止過(guò)程。

1.3 板材命令

Intergraph Smart 3D軟件原有板材命令具有如下缺點(diǎn)：

1）操作較為繁瑣，須先對(duì)基面進(jìn)行自定義，再選取參考邊界，然后在Sketch Smart界面繪制板材邊界，最后在3D界面生成板材模型。

2）在對(duì)基面和參考邊界進(jìn)行定義時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很多關(guān)聯(lián)性，這會(huì)在一定程度上干擾用戶建模。即使在建模中使用關(guān)聯(lián)關(guān)系較少的三點(diǎn)定面法，也無(wú)法完全規(guī)避關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3）由于關(guān)聯(lián)性的存在，無(wú)法對(duì)使用原有命令建成的板材方便地進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)、鏡像、陣列和旋轉(zhuǎn)等操作，進(jìn)而導(dǎo)致建模效率低下。

1.4 幾何線命令

Intergraph Smart 3D軟件原有幾何線命令僅能起到輔助參照作用，并無(wú)實(shí)際功能，且具有如下 3個(gè)缺點(diǎn)：

1）無(wú)法直接輸入尺寸，如直線的長(zhǎng)度和圓的半徑等。

2）無(wú)法對(duì)繪制完成的幾何線進(jìn)行編輯，如延伸、偏移、倒角和修剪等操作。

3）每次繪制之前需打開(kāi)Reference Geometry功能，否則無(wú)法顯示繪制的幾何線。

1.5 端切命令

Intergraph Smart 3D軟件原有端切命令具有如下缺點(diǎn)：

1）原有命令中的端切分散在幾個(gè)文件夾中，不方便查找，需要用戶對(duì)端切命令極為熟悉。

2）原有命令中端切種類過(guò)少，無(wú)法滿足生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求。

3）無(wú)法輸入端切參數(shù)，只能在系統(tǒng)默認(rèn)值中進(jìn)行設(shè)置。

2 優(yōu)化命令

由于船舶設(shè)計(jì)人員通常使用Tribon軟件進(jìn)行建模，對(duì)此軟件較為熟悉，因此在對(duì)Intergraph Smart 3D軟件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，盡量將其使用風(fēng)格向 Tribon軟件靠近，以便設(shè)計(jì)人員盡快上手。

2.1 幾何線命令的優(yōu)化

將幾何線命令拆分成3個(gè)部分：1）直線命令，該命令可輸入直線的長(zhǎng)度和角度，并支持連續(xù)繪制；2）圓形命令，該命令可輸入圓的半徑或直徑；3）矩形命令，該命令可輸入矩形的長(zhǎng)度和寬度。幾何線命令經(jīng)優(yōu)化后，無(wú)須在繪制前打開(kāi) Reference Geometry功能。

2.2 端切命令的優(yōu)化

在原有命令的基礎(chǔ)之上，對(duì)所有端切命令進(jìn)行集成處理。在選取端切命令后，會(huì)彈出圖1所示對(duì)話框，在左側(cè)選取端切類型，并修改右下角對(duì)話框中的參數(shù)，預(yù)覽無(wú)誤后即可生成模型。

圖1 優(yōu)化后的端切命令界面

優(yōu)化后的端切命令具有如下3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）界面直觀，優(yōu)化后的端切命令將所有端切命令集成在一起，方便設(shè)計(jì)人員查找對(duì)應(yīng)的端切型式；2）界面人性化，支持自定義參數(shù)修改；3）具備預(yù)覽功能，若選擇的端切型式不正確，可提前進(jìn)行更改。

在對(duì)單根型材進(jìn)行自由端切時(shí)，無(wú)須檢查該型材與其他型材間是否存在關(guān)聯(lián)關(guān)系；在對(duì)2根型材相接處進(jìn)行端切時(shí)，需要這兩根型材間存在一定關(guān)聯(lián)。

3 開(kāi)發(fā)命令

3.1 幾何線編輯命令的開(kāi)發(fā)

原有命令無(wú)法對(duì)幾何線進(jìn)行編輯，參照Tribon軟件和Auto CAD中對(duì)幾何線條的編輯功能，開(kāi)發(fā)了具有Intergraph Smart 3D軟件特色的幾何線編輯命令，主要包括以下7項(xiàng)功能：1）修改直線尺寸；2）修改圓形尺寸；3）修改矩形尺寸；4）倒角，支持圓角、斜角和反圓角等3種方式，倒角方向可分為內(nèi)倒角和外倒角；5）偏移，支持直線、弧線、圓形和矩形的偏移；6）相切，包括點(diǎn)圓相切、線圓相切和兩圓相切等3種相切方式；7）延伸和切割。

3.2 創(chuàng)建型材命令的開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)創(chuàng)建型材命令，該命令具有以下4點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）支持輸入型材的長(zhǎng)度和角度；2）可連續(xù)創(chuàng)建型材，且連續(xù)創(chuàng)建的型材之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)關(guān)系，不會(huì)干擾后續(xù)建模；3）在型材之間可以直接添加端切關(guān)系；4）無(wú)須選擇生成型材的基點(diǎn)。

3.3 創(chuàng)建板材命令的開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)創(chuàng)建板材命令，該命令具有以下3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）定義基面的方式較為簡(jiǎn)便，可選擇共面、面、面、面和視圖面等5種方式；2）創(chuàng)建的板材與基面之間不存在關(guān)聯(lián)，方便進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)、鏡像、陣列和旋轉(zhuǎn)等操作；3）可直接對(duì)板材的邊界進(jìn)行修改，無(wú)須進(jìn)入Sketch Smart界面。

3.4 線建型材命令的開(kāi)發(fā)

在使用優(yōu)化后的幾何線命令繪制基線的基礎(chǔ)之上，點(diǎn)擊“線建型材”命令，即可完成型材模型的構(gòu)建。該命令具有如下3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）若基線是多段幾何線，則該命令支持創(chuàng)建分離或合并兩種狀態(tài)的型材，分離狀態(tài)下支持編輯，合并狀態(tài)下不支持編輯；2）當(dāng)型材為曲線型材時(shí)，可采用曲線型材打斷命令將目標(biāo)型材打斷；3）可按照?qǐng)D紙尺寸繪制型材基線，通過(guò)命令直接生成所需型材，無(wú)須再次修改。

3.5 線建板材命令的開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)線建板材命令，該命令具有以下4點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）可對(duì)板材邊界進(jìn)行修改，無(wú)須進(jìn)入Sketch Smart界面；2）可對(duì)板材的材質(zhì)、厚度和朝向等參數(shù)進(jìn)行修改；3）可按照?qǐng)D紙尺寸繪制板材邊界，通過(guò)命令直接生成所需板材，無(wú)須再次修改；4）板材與基面之間不存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，方便進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)、鏡像、陣列和旋轉(zhuǎn)等操作。

3.6 墊板命令的開(kāi)發(fā)

墊板命令有2項(xiàng)功能：1）直接在型材端部添加墊板；2）將型材自動(dòng)延伸到艙壁，并自動(dòng)添加墊板。根據(jù)型材的不同，軟件會(huì)自動(dòng)匹配合適的墊板類型。

3.7 平臺(tái)創(chuàng)建命令的開(kāi)發(fā)

平臺(tái)創(chuàng)建命令可依據(jù)幾何線構(gòu)建的外形，直接生成目標(biāo)平臺(tái)。該命令的使用步驟如下：1）繪制平臺(tái)的幾何外形（見(jiàn)圖 2）；2）點(diǎn)擊平臺(tái)創(chuàng)建命令，對(duì)平臺(tái)位置、型材標(biāo)準(zhǔn)、截面信息等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；3）選擇平臺(tái)基準(zhǔn)邊框；4）生成平臺(tái)模型（見(jiàn)圖3）。

圖2 平臺(tái)的幾何外形示意

圖3 平臺(tái)模型示意

需注意的是，平臺(tái)創(chuàng)建命令并不能完美生成平臺(tái)模型，對(duì)于瑕疵部分，需人為手動(dòng)修改，該命令可將鐵舾件的建模效率提升50%以上。

4 結(jié)論

相較于成熟應(yīng)用于造船行業(yè)的三維建模軟件Tribon，Intergraph Smart 3D功能更為強(qiáng)大，覆蓋范圍更廣。Structure模塊作為Intergraph Smart 3D的重要組成部分，主要應(yīng)用于郵輪的鐵舾專業(yè)。本文對(duì)Structure模塊原有命令存在的缺陷進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上給出優(yōu)化和開(kāi)發(fā)方案，優(yōu)化和開(kāi)發(fā)后的命令可有效提高建模效率。