基于AVEVA Marine二次開發的艙室絕緣快速建模方法

馬曉平，顧 穎，趙 旭

(1.江蘇科技大學 船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮江 212003；2.江蘇現代造船技術有限公司，江蘇 鎮江 212003)

0 引 言

造船及海工設計系統(AVEVA Marine，AM)是英國劍維(AVEVA)公司推出的三維設計軟件，具備解決復雜工程設計和管理問題的能力，可提高設計效率、增強數據安全性[1]。為滿足客戶化需求，AM提供友好界面和豐富接口，方便用戶通過二次開發解決使用中的需求問題[2]。

AM軟件雖已具備許多功能，但仍有一些功能無法滿足設計需求。在艙室絕緣建模的過程中，AM自帶的建模方法對于曲面絕緣及型材絕緣建模，手工量較大，過于繁瑣，效率低下，因此基于AM的艙室絕緣快速建模開發十分必要。在AM原生功能的基礎上，采用可編程宏語言(PML)開發曲面絕緣及型材絕緣建模的二次開發程序，實現艙室絕緣快速建模，提高生產設計效率，最終實現降本增效。

1 基于AM原生功能的絕緣建模方法

AM沒有專門用于絕緣建模的功能，用戶在舾裝模塊的Structrue子模塊中通過平面板材建模功能對絕緣進行拼湊建模，建立的絕緣模型存儲在WORLD-SITE-ZONE-STRU-FRAM數據結構下[3]。絕緣建模過程如圖1所示。

圖1 絕緣建模過程

對于曲面絕緣，將圖1(a)中1塊2 500 mm×4 000 mm規格的曲面板材分割為500 mm×500 mm的平面板，需要反復打開Create Panel界面，建立40塊平面絕緣，通過旋轉角度使板材與曲面貼合，從而構成曲面絕緣。對于型材絕緣，每次在敷設相同形狀不同尺寸的絕緣時，均需要通過手動測量或查看型材屬性獲取尺寸信息，逐點選取建立型材絕緣，圖1(b)中的角鋼絕緣需要獲取16個點的絕緣坐標，影響建模效率和質量。

AM的平面板材建模方法適于平面絕緣，但對于曲面絕緣和型材絕緣存在2個缺陷：(1)工作量較大，重復性操作多，效率低下；(2)準確性低，在敷設過程中較易造成錯誤且難以發現。

2 艙室絕緣建模的二次開發方法

PML是AVEVA公司量身定制的一種開發語言，可與AM軟件無縫銜接，直接在AM中調試，不需要編譯即可運行。PML可實現圖標繪制、模型修改、報表生成、數據抽取等多種功能[4]。通過PML對AM進行二次開發，設計由板材絕緣和型材絕緣組成的艙室絕緣用戶界面。

2.1 曲面絕緣建模開發方法

曲面絕緣建模開發流程如圖2所示。

圖2 曲面絕緣開發流程

2.1.1 拾取曲面板材對角線端點并劃分網格

曲面板材對角線端點信息的獲取是網格劃分的基礎，采用PickCpoints(!option)方法進行拾取操作。在!option為CORNER時，通過實例化對象EDGPACKET的definePosition()方法，存儲拾取的曲面板材對角線端點的位置和方位信息。根據對角線端點的位置及偏移方向，判斷網格面朝向，計算網格的行數和列數。程序自動對網格進行劃分，由于曲面絕緣的建立按照一定順序，每3個點建立1個三角形，每2個三角形組成1塊絕緣，通過多塊絕緣構成曲面絕緣，因此在網格劃分時，網格點標號按照一定順序排列，如圖3所示。在圖3中，R為網格行數，C為網格列數!this.columnCount。

圖3 網格點標號

根據網格點標號可得出網格點對應的平面坐標，定義!index為圖3網格點標號。通過GetQuadPointsMatrixIndecies(!index is real)方法計算網格點!index對應的坐標。在!index為(R-1)C時，網格點坐標為(1,C)，網格點平面坐標如圖4所示。

圖4 網格點平面坐標

2.1.2 拾取分析曲面板材網格點并建板

曲面板材網格點的拾取操作通過PickCpoints(!option)方法實現。在!option為NODE時，采用GetNodePosC(!picked)方法存儲拾取的曲面板材網格點的位置信息。通過GetNodePosF()方法分析拾取的曲面板材網格點，得到網格板端點最終位置。網格板端點最終位置的3種情況如圖5所示。若拾取的是一個平面，則網格點所在直線與平面的交點即為最終的網格板端點；若拾取的是一條直線，則網格點所在直線與拾取直線的交點為最終的網格板端點；若拾取的是曲面上的一點，則最終的網格板端點為拾取點在網格點所在直線的投影點。GetNodePosF()方法精簡以往頻繁打開Create Panel界面進行選取的步驟，僅需要根據輔助提示進行拾取，在對拾取的信息自動判斷后獲得網格板端點的最終位置，保證網格板端點位置的準確性。

圖5 網格板端點最終位置的3種情況

網格板端點在不同網格中具有不同的表示方式，通過GetFourPointsCoor()方法得到并存儲在!this.fourPointsCoor數組中。在!this.fourPointsCoor[a][b][c]中，a和b為網格坐標索引值，c為在以(a,b)坐標為起點的網格位置。以圖6中坐標索引為(2,2)的點為例，該點在網格①中為第四點，用數組元素[1][1][4]表示。

圖6 網格板端點表示方式

網格板端點按照一定規則自動整合，通過CreateCPanel()方法建立絕緣模型，1個網格的第一點、第二點和第三點構成1塊panel，第二點、第三點和第四點構成1塊panel，核心代碼如圖7所示。通過循環語句快速建立曲面絕緣，免去以往手動單塊建模的繁瑣操作，大幅提高建模速度。

圖7 CreateCPanel()方法核心代碼

2.2 型材絕緣建模開發方法

艙室型材絕緣主要由球扁鋼絕緣、角鋼絕緣及T型材絕緣等構成。根據絕緣形狀將型材絕緣分為8種敷設類型，如圖8所示，其中：W為絕緣厚度；T為型材厚度；D為型材高度；X為絕緣與型材之間的角度；A為型材底端的長度；C為面板厚度；L為絕緣一邊的長度。通過上述參數確定型材絕緣的形狀與大小，可通過參數化建模思想[5]實現型材絕緣建模。

圖8 型材絕緣敷設類型

型材絕緣開發流程如圖9所示。開發重點是參數獲取，對型材的幾何尺寸進行參數設計，在敷設形狀相同尺寸不同的型材絕緣模型時，僅需要設定不同參數值，并不需要重新建立即可快速建立不同規格類型的型材絕緣模型。

圖9 型材絕緣開發流程

以球扁鋼絕緣建模為例。在1塊板材上建立多個絕緣，通過EDGPACKET對象的elementPick()方法選取1塊類型為HPLATE的板材，采用Collection方法抽取板材上所有Gtype屬性為BULB的型材，采用PML1語法抽取型材的Position、Orientation、TolLen和Cparam屬性，其中：TolLen為型材長度；Cparam為數組類型，存儲型材厚度、高度等信息。通過對型材信息的抽取，免去頻繁手動測量數據和查看屬性的操作，一步拾取板材的操作即可快速獲得大量型材的數據信息。根據方位屬性分析，計算面板的朝向Facing Dir和延伸方向Running Dir。對位置屬性獲取的坐標點延面板朝向平移Cpara[1]的數值，可得到絕緣剖面原點。在原點確定后，利用參數化建模思想，通過參數變量控制絕緣的尺寸和形狀。在得到絕緣坐標值后，可快速創建型材絕緣。

3 絕緣快速建模工具應用實例

絕緣快速建模程序界面如圖10所示。

圖10 絕緣快速建模程序界面

在絕緣快速建模過程中，用戶主要通過三大步驟進行絕緣建模。第一步，模型拾取。在曲面絕緣建模界面中，通過Pick Corner Points、Add Node Points和Delete Last Point等3個按鈕根據輔助提示拾取對角線端點及網格點數據。在型材絕緣界面中，通過Pick Item按鈕拾取1塊板架，可快速收集板架上所有型材的信息。第二步，絕緣敷設材料選擇及尺寸參數輸入。程序通過拾取的信息及獲取的輸入參數，自動計算構建Panel各Pave點的最終位置。第三步，點擊Create按鈕，快速生成絕緣模型。分別以散貨船駕駛艙室的艙壁和1塊曲面板材為例，絕緣建模效果如圖11所示。

圖11 絕緣建模效果

以1艘38 000 t散貨船為例，分別使用AM原生建模功能和絕緣快速建模開發工具進行絕緣建模，對建模效率進行對比，結果如表1所示。船上所有曲面絕緣建模可節省82.9 h，所有型材絕緣建模可節省238.7 h，綜合可節省13.4 d的設計工時，由此得出二次開發絕緣建模效率明顯優于原生建模，驗證二次開發的高效性。

表1 建模效率對比

4 結 語

基于PML在AM中進行二次開發，實現艙室絕緣快速建模，改變手動測量或查找屬性獲取數據進行絕緣建模的模式，僅需要通過模型拾取動作即可獲取數據信息，計算絕緣坐標，完成絕緣建模工作。相對于原生平面板材建模功能，采用二次開發的絕緣建模程序功能更強，可為設計人員節約大量設計時間，大幅縮短船舶設計周期，最終實現降本增效。

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