構架通用模塊調用在鍋爐三維空間檢測中的應用

張 強，羅 楊，丁貴鵬，吳鴻宇

(華西能源工業股份有限公司，四川 自貢 643000)

0 引言

鍋爐產品設計普遍存在結構緊湊、外部配合設備多樣等情況，很容易因為設計過程中配合不當造成后期安裝問題。隨著三維設計技術的成熟，目前生產企業在鍋爐設計過程中進行三維空間檢測，優化、完善產品設計已較為常見。企業引入NX設計平臺進行了相關工作業務的探索。利用NX軟件可以準確、高效地建立鍋爐鋼結構三維模型，并且具有建模步驟可追溯、修改方便等特點，運用虛擬裝配技術還可以進入內、外部三維空間干涉檢查[1]。

在檢測模型組成中，鍋爐構架模型占比較大，構架通用模塊的數量尤其巨大。通過對鍋爐組成構架部件的分析，發現其中包含大量托架、平臺等通用模塊或標準件，該類通用模塊要真實反映實物情況，所包含的信息量較大，采用傳統建模方式耗費時間較多。標準件在產品的全部零件中占有很大的比例，因此，建立標準件庫是減少重復設計與繪圖的重要手段[2]。另外，因標準件與通用模塊建模適用對象的差異性，導致通用模型的調用生成的方式多樣，不利于鍋爐三維空間檢測中調用操作的規范化。

本文基于三維空間檢測中構架通用模型的需求，結合構架通用模塊的對比分析，制定了其在空間檢測過程中合理的調用方法。有助于實現在構架設計方案中通用模塊的快速、精確建模，使所建立的三維模型真實反映實物情況，檢測更嚴謹，同時大大縮短建模時間，達到了高效、快捷建模的目的。

1 構架通用模塊調用方案確定

1.1 構架通用模塊整理

分類收集通過NX軟件已建立的構架通用件與標準件模塊，將模塊按作用分為通行類和支撐類。通行類通用模塊主要包括平臺模塊和扶梯模塊，支撐類主要為托架模塊。平臺模塊由格柵板或平面板、框架模型組成，通過部件族方式建立；扶梯模塊由踏步、框架模型組成，通過部件族和PTS方式建立；托架模塊由型鋼模型組成，通過部件族和二次開發建立。

1.2 構架通用模塊調用方案確定

1.2.1 模塊調用方式

構架通用模塊的調用方式因模塊建立方式(部件族、PTS、二次開發)的不同而異。

1)部件族調用方式。將模塊放入軟件指定的重用件文件夾中，設置好對應的“KRX”配置文件后，就可通過軟件重用庫進行調用。調用完成后會生成一個新的部件族PRT文件，模型靠約束進行裝配控制。其優點為調用過程方便、文件的命名和使用規范；缺點為裝配約束修改不便、約束過多會導致模塊操作卡頓。

2)PTS調用方式。將模塊放入軟件指定的模板文件夾中，使用時將PTS通過克隆方式進行調用并重命名，生成一個新的PRT文件。新文件靠約束進行裝配控制。其優點為使用與命名靈活、參數可修改范圍廣，適應性較強；缺點為使用較復雜、規范性較弱、裝配約束修改不便、約束過多會導致模塊操作卡頓。

3)二次開發方式。基于現有標準文件規定，通過對軟件進行二次開發，控制建模操作命令，根據標準上規定的數據與定位尺寸，直接生成符合標準規范數據的通用結構。二次開發方式在使用前需要先滿足二次開發命令的前提條件，如完成的托架二次開發，在使用前須先繪制托架的草圖定位和確定托架長度。其優點為使用簡單、模塊生成效率高；缺點為生成的模塊為多個特征，并非模塊組件，且模塊對應名稱查找困難。

通過以上對比可得：PTS模塊的調用存在使用復雜，難以規范化的問題；二次開發模塊在調用時均顯示為實體特征，但不顯示名稱，存在難以查找部件名稱的缺點。相較之下，部件族模塊的調用方式更能滿足現有工作的需求。

1.2.2 構架通用模塊方案的驗證

1)托架模塊。二次開發方式建立的托架模塊，模塊調用時需要手動點選坐標軸，截面信息表達不準確。部件族方式建立的托架模塊，能直接根據標準件型號進行選擇，可核對模塊尺寸是否正確，含有槽鋼形狀信息等相關參數，能在裝配中直接獲取模塊對應的托架型號信息。

2)扶梯模塊。扶梯模塊為簡化模型，不含扶手部件。PTS方式建立的扶梯模塊，扶梯踏步信息表達不準確(踏步數量與實際不符)，不能直接獲取扶梯型號信息。部件族方式建立的扶梯模塊，標準件型號選擇清晰，可以核對模塊尺寸是否對應標準件，且模型名稱易于識別。

3)平臺模塊。按圖紙進行草圖繪制確定框架邊框尺寸，用拉伸命令建立平板模塊為空間檢測平臺模型的常規建模方法，平板與平臺框架的位置配合信息表達不準確，在裝配時無法直接獲取模塊對應的框架和平臺型號信息。部件族方式建立的柵格板平臺模塊和無柵格板的平臺模塊，均在重用件庫中直接選擇標準件型號，可以核對模塊尺寸是否對應標準件。模型底部框架包含有槽鋼形狀信息，模型名稱易于識別。詳細柵格板模型比簡化的平板模型包含更多細節信息，模型調用生成和檢測分析時效率更低。在鍋爐三維空間檢測中調用部件族平板平臺模塊可以兼顧模塊空間占用的準確性和建模的高效性。

在鍋爐三維空間檢測建模中采用調用部件族平臺、扶梯、托架模塊的方式，能真實反映模塊的型號、型鋼信息等參數，便于檢測人員識別部件和查找問題部件，同時調用效率也比較高，調用方案更具合理性。

1.3 構架通用模塊調用方案評審

調用方案評審需要判定模塊是否滿足檢測工作需求，調用操作是否方便快捷，是否能提升操作效率、模塊整體外形和對應標準參數對應情況與調用順序是否便于操作、調用參數是否具有可識別性、調用過程中是否會產生實體間重疊干涉現象或其他錯誤等。若評審為功能不通過，須回到建模方式的階段，重新完善模塊功能；若評審為工作效率不通過，需要回到調用方案確定的階段，重新完善調用步驟。

2 構架通用模塊調用方案應用

2.1 構架通用模塊的調用方法

2.1.1 存放構架通用模塊

在NX軟件建模主頁界面中，點擊頁面左側重用庫圖標。打開HX Parts--企業重用庫，右擊對應組別文件夾，選擇“打開源文件夾”。將構架通用模塊的部件族的3類文件(*.krx、*.prt、*.bmp)放入打開的源文件夾中。關閉并重啟軟件即可在選擇列表縮略顯示新增文件信息。

2.1.2 調用構架通用模塊

在NX軟件“重用庫”里的 “Standard Parts”中左擊選擇企業文件夾下對應標準系列編號文件夾。在列表框選中將要調用的模塊拖至NX主界面的空白處，模塊在彈出的“添加可重用組件”對話框(見圖1)。點選“型號”下拉欄選擇將要添加的模塊型號，確定后即可見按選擇型號生成的對應模型。

圖1 構架通用模塊型號選擇

2.2 構架通用模塊的應用實例

鍋爐構架檢測模型的建立，需要檢測工程師根據構架圖紙設計資料，按柱、梁、頂板、垂直支撐、水平支撐、平臺、托架、樓梯的順序完成模型搭建。采用通用模塊調用搭建方案，檢測工程師在遵循空間檢測要求按圖逐一建立構架柱、梁、水平支撐及垂直支撐后，根據鍋爐托架及平臺扶梯方案設計要求，調用平臺、扶梯和托架的部件族通用模塊完成鍋爐構架的整體搭建(見圖2)。完成后，進行鍋爐構架整體模型的查看及系統檢測，為完成與鍋爐其他系統間的檢測分析做好準備。

圖2 構架通用模塊調用生成的平臺與托架

3 結語

隨著市場對產品要求的提升，鍋爐產品結構設計越來越緊湊復雜，項目實施周期越來越短，這對鍋爐設計中各個環節的效率都提出了更高的要求。通過對鍋爐中構架通用模塊調用方法的研究，嘗試了在空間設計檢測中構架通用模塊快速調用生成的方法。該方法既保障了構架通用模型的準確率，增加生成模塊的細節信息，也提升了構架通用模塊建模的效率，節省三維設計檢測工作總體時間，幫助完善和改進鍋爐設計，提升產品質量，增加用戶滿意度。