舾裝件3D參數化建模及出圖方法

廖思溶

（廣船國際技術中心）

0 前言

AM舾裝模塊是基于PDMS的舾裝改進模塊，其直觀、方便，帶圖形控制手柄及數字反饋的三維編輯技術已越來越多地應用于設計領域，AM系統本身可以基于零件的參數化三維設計系統，但對于船舶設計中大量的標準件和設備，則需要通過有效的二次開發實現高效建模。

在船舶設計中，大量地應用了各種標準件與非標件，簡化標準件與非標件的建模與出圖時間，將大幅提高船舶設計的效率，這也是船舶設計軟件開發的方向。

1 如何實現常用舾裝件的參數化建模

AM系統本身是可以基于幾何體實現參數化建模的，但是對于常用的舾裝件并沒有現成的功能可以實現參數化建模，通過分解舾裝件可以看到，他們都是由一個個幾何體組成的，因此問題可以化解為，如何通過變化幾何體的參數達到變化整個舾裝件的參數。那么現在的問題就變成了，應該采用哪種數據形式存儲舾裝件模型，如何設置舾裝件模型的參數以及設置哪些參數，才能達到使用和維護的靈活性和通用性的要求。

通過分析，現把舾裝件分為標準件和非標件兩大類，標準件因模型外形和信息較固定，參數也較少，因此采用部件庫的形式存儲基本模型，在需要設置參數的幾何體或零件上做上標記，在建模過程中讀到這個做了標記的零件，以及用戶預設置的參數數值，通過后臺程序對其進行修改。

對于非標件，將外形相識的整理成一個類型，存儲在參數化模板庫內，但非標件需要設置的參數較多，因此還需要圖紙說明各個參數的意義，所以在每個非標舾裝件模型下都需插入一張說明圖紙。文章中將以兩種類型的常用舾裝件加以說明。

2 標準件的參數化建模

通過總結分析最近幾年設計的各類船舶中所使用的標準件，我們羅列出一個常用標準件清單，并針對每一個標準進行分析，找出標準件的可變參數，如表1所示，通過對表1的分析，對于標準件，我們采取的方法是建立獨立的機裝船舶設計標準庫，針對不同標準件，分析并歸類，制定特定插入參數及屬性（如表面處理、附件材質等），提供選擇列表，在列表中選取目標對象，在小窗口視窗中呈現模型，且模型可縮放轉動（見圖1）。而后通過捕捉插入點和后臺分析插入對象，得到位置和方向，達到直接引用。通過選用確定屬性信息，再在后臺寫入模型，得到的模型具備完整的信息，可直接入托。如果標準模型含有座板，則“生產座板”按鈕可見，可以選擇是否拆分，拆分后對模型修改無影響。在用戶界面中，設計人員可通過人機交互選擇自己的需求，達到設計要求。

圖1 標準部件庫應用人機界面

表1 機裝船舶設計標準庫

針對以上表格中的各類設計標準件，通過程序開發，利用可視化界面，通過選擇標準庫類型，選擇需要的標準件規格，選擇標準件特定參數設置，即可點選位置建模，該界面還提供修改與校正的功能程序，操作的人機界面及建模實例，如圖1和圖2所示。

圖2 標準件建模實例及模型信息

通過程序載入的標準件信息完善，無須設計人員后期介入修改，直接達到托盤錄入需求，并且，通過程序修改的模型，其信息也同步修改，無須人工介入，這樣大大減少了錯誤的發生，提高了設計質量及效率。

3 非標件的參數化建模

在船舶設計中，存在大量的非標件，但我們通過大量船舶設計發現，非標件在不同船舶中或多或少存在一些共性，我們將這部分共性的東西提取為參數化非標件，形成參數化建模的基礎，歸類并設計參數，通過輸入相關參數，可直接調取模型，其中的零部件均能自動加載信息，達到出圖狀態，在非標件的參數化建模開發中，我們通過大量模型比對，在設備、鐵舾件、箱柜三個方面做了初步應用，如表2所示。

表2 非標件參數化建模

基于AM參數化建模的框架下，重新設計優化，形成對于我們更實用的工具，并給參數化模型制圖，反復調試，形成最優的視覺效果。在模型列表中選取目標對象，在小窗口視窗中呈現模型，且模型可縮放轉動，如圖3和圖4所示，再通過捕捉插入點和后臺分析插入對象，得到位置和方向，達到直接引用，引用后的模型具備完整的信息，可直接入托。

圖3 非標件（設備）參數化建模人機界面

圖4 非標件（舾裝件）參數化建模人機界面

通過二次開發的程序具有可視化界面，通過選擇非標庫類型，選擇非標件，輸入所需參數，即可點選位置建模，該界面還提供修改與校正的功能。程序操作人機界面及建模實例如圖3、圖4和圖5所示。

圖5 非標件參數化建模實例

4 參數化出圖模式

當設計中大面積使用參數化建模時，我們可以使用的二次開發的參數化出圖模塊，通過程度讀取模型中某一區域內引用參數化模塊建模的模型，并后臺讀取他們各自對應的參數，在標準化出圖模式時通過標準表格的形式體現在圖紙上。通過標準化出圖模式，出圖量、派工單量均大幅減低，通過二次程序開發，還可以達到自動統計清單，自動生成參數套表，這樣可以將相同類型的圖紙完全交給程序來完成。標準化出圖的圖紙模式統一，出圖質量有保證，校對工作相對簡化，出圖效率可大幅提升，如圖6所示。

圖6 出圖效率可大幅提升

5 經濟效益

表3是針對單個部件采用不同的建模和出圖方式所產生的工時對比，一種是采用傳統的AM自帶功能建模及出圖，一種是采用參數化建模及出圖，我們發現后者的效率提升相當明顯，在此基礎上，如果我們將參數化建模及出圖的非標庫日益完善，再進行全船推廣，那么提升的整體效率初步估計將達到75%左右。

表3 參數化建模及出圖效率比對表（單個部件）

6 結束語

“提質增效”是一個企業永恒的話題，參數化建模及出圖是AM應用在提質增效上的一個縮影，通過多型船舶的積累，逐步完善參數化庫及標準化出圖模板庫是一個長期的任務，量變勢必會引起質變，當參數化庫的積累足夠多的時候，建模和出圖將是更簡單的事情。