船舶非標準舾裝件參數化設計與數據庫建設的研究

楊飛

在當今經濟全球化、市場競爭日趨激烈的時代，產品的設計效率已經成為各企業在市場中取勝的關鍵因素。隨著殼舾涂一體化的現代造船模式的深化，船舶舾裝生產設計在船舶生產設計環節中成為越來越重要內容，其設計的好壞直接影響了整個設計的效率。

非標準舾裝件設計現狀

船舶舾裝件大多數都已經標準化，一般的專業化船舶生產設計軟件都已經建立了舾裝標準件的通用數據庫。但大量的非標準舾裝件的設計在目前仍然靠設計人員手工用AutoCAD繪圖的方式，效率不高。另外非標準舾裝件由于其尺寸和形狀往往根據周邊結構和設備進行變化，還需要與船舶實際的布置相一致，往往要進行多次修改。一旦需要修改，便需要設計人員一個個零件地進行創建、復制或移動，具體操作過程重復單調，費時費力，使得設計過程繁瑣冗長，這嚴重影響了產品的開發效率。

船舶非標準舾裝件實現參數化設計的基礎

通過對非標準舾裝件特點的研究，我們可以發現非標準舾裝件雖然種類較多，類型各異，但絕大多數的尺寸和結構形式則基本一致，不會有太大的變化，便于進行參數化設計。參數化設計還能夠使設計人員在設計的同時實現參數化建立數據庫，極大的方便后續設計工作。因此，對非標準舾裝件采用參數化設計技術可縮短設計周期，提高設計效率，改善繪圖質量。

在船舶非標準舾裝件參數化設計中，首先必須建立參數化模型。參數化模型有多種，如幾何參數模型、力學參數模型等等，本方案只建立了幾何參數模型。在船舶非標準舾裝件參數化設計中，同類零件往往只是尺寸不同而結構相同，映射到幾何模型中，就是幾何信息不同而拓撲信息相同。因此，參數化模型要體現屬具的拓撲結構，從而保證設計過程中幾何拓撲關系的一致。

在對舾裝件的形狀拓撲關系進行分析的基礎上，在AutoCAD 中用VB語言建立了各零件的標準參數模塊，然后通過修改參數，調用各模塊完成尺寸修改，設計出各類不同零件，并將其插入到船舶圖紙中，用程序實現自動生成布置圖。

非標準舾裝件參數化設計與數據庫建設

1、系統模塊結構圖

圖1

本系統是在Visual Basic集成開發環境中，對AutoCAD進行二次開發，并結合Access數據庫技術，從而建立的一個與AutoCAD系統集成的非標準舾裝件參數化CAD設計程序。

根據本系統的體系結構圖，按功能模塊劃分，本系統由四大部分構成：通過VB開發的用戶界面模塊；實現參數化的AutoCAD應用程序模塊；利用VB建立的AutoCAD部件數據庫模塊；設計參數數據庫模塊。各模塊相互關聯，相互調用。系統模塊結構圖如圖。各模塊的基本功能如下：

參數數據庫模塊：數據庫主要存放的是控制零件大小等幾何設計參數值，以及零件名稱、編號等非幾何參數。其功能是管理匯總需要使用的的船舶非標準舾裝件參數數據。

AutoCAD應用程序模塊：該模塊是參數化系統的圖形顯示模塊，它直接反應參數化設計的結果。

VB用戶界面模塊：它是用戶與參數化設計系統進行人機交互的窗口，由若干菜單和對話框組成，該模塊利用VB語言強有力的開發能力以及數據庫訪問手段，把AutoCAD應用程序、參數數據庫以及屬具參數化模型庫有機地結合起來，支持著程序的正常、穩定運行。

舾裝件實體庫模塊：該模塊功能是提供可以參數化驅動的船舶舾裝件實體塊模塊。按照標準對各零件建立一系列的模型塊，只要用戶按照標準輸入零件名稱及其控制參數，就可以得到相應的零件實體模型。

本程序以基于尺寸的參數化設計為基礎，總體開發思路如下：采用二維模型與程序控制相結合的方式，首先在AutoCAD中用交互方式創建二維原始模型，并建立一組能控制二維模型形狀和幾何關系的設計參數。然后在Access數據庫中建立相應的數據表。最后用VB開發工具編寫程序接口程序，并利用ADO數據庫接口技術使該模型樣板與其設計參數數據庫相關聯，同時利用VB設計友好的用戶交互界面。參數化程序通過對模型的設計參數編程，來實現設計參數的讀取以及二維模型的再生。

2、參數數據庫表的創建

非標準化舾裝件設計參數數據庫是整個程序的重要基礎之一，它存儲著部件的各種參數，部件生成時的數據、調用部件圖形庫所需數據以及AutoCAD中驅動設計參數的尺寸都必須從該數據庫中獲得。

采用Access2003搭建整個部件參數數據庫，包括其中各張表的建立、各張表屬性的設定、各張表之間關系的設定。

數據庫是由一系列的表組成，表包含了數據庫中的數據和其他的數據庫對象，定義這些數據庫對象的目的在于支持對數據的處理操作。存儲在數據庫中的數據通常與特定的客觀實體或過程有關。由于本系統中主要考慮為設計部件布置時提供部件參數，根據布置繪圖的需要，按照部件不同的位置分別建立對應參數表Situ1、Situ2、…、SituN，其中N為位置編號。用這些表來存儲部件參數信息，以某具體位置表為例，其構如下表所示：

表1 位置幾何參數表結構

3、非標準舾裝件參數化設計流程

在進行非標準舾裝件設計時，一般應根據船型特點、有關規范規定和船東提出的需求等方面綜合考慮。通常根據部件的位置參數xi，yi等基本參數確定各部件位置，然后根據船東的要求或設計者的意圖設置各部件的基本參數（包括部件個數、尺寸等），最后對該船的每個非標準舾裝件進行參數化建模，并導入模型數據庫。其流程圖如下：

圖2 系統流程圖

本系統首先確定待設計的非標準舾裝件進行參數化建模，并將這些參數存儲在數據庫文件中，最后通過VB集成開發環境來調用數據庫數據，并在AutoCAD圖形環境中生成艙室布置圖。這個程序的開發的主要內容為：

用戶交互界面的開發。利用VB的可視化編程控件，編寫相應的對話框和菜單，設計系統的用戶交互界面。

接口程序的設計。在VB集成開發環境下設計VB與數據庫以及AutoCAD的接口程序，以實現VB程序與AutoCAD的數據交互，從而完成系統的開發。

非標準舾裝件零件圖形模塊的構建。運用 AutoCAD Active技術，在VB集成開發環境下，分析各非標準舾裝件圖形的特征及尺寸關系，建立各類常用非標舾裝件的實體繪圖模塊，設置合理的參數驅動關系，調試無誤后，存儲在VB相應的模塊或過程中，作為參數化設計的通用實體模型。

零件參數數據庫的建立。在Access中建立各類非標準舾裝件模型對應的設計參數數據庫，每一個數據庫由數據表組成，以存放不同類型非標準舾裝件的參數。設計參數分為幾何參數和非幾何參數兩種。前者如屬具大小與位置尺寸等數值型參數，后者是表明非標準舾裝件類型以及其編號的一些非數值型參數。

結論

船舶非標準舾裝件的參數化建模是對部件的各種類型和特點進行分析，合理的簡化，將實際要求轉化為模型。將參數化技術應用到船舶非標準舾裝件設計當中，以Access為后臺數據庫，用VB語言對AutoCAD進行二次開發，來實現船舶非標準舾裝件的參數化繪制。提供可供用戶輸入所需數據的窗口，用戶只需按照要求輸入或選擇所需數據即可進行參數化設計。并能夠建立部件的類型數據庫，達到對部件的分類，統計和分析。（作者單位：浙江國際海運職業技術學院）