[發(fā)明專利]一種仿真船舶管路布局環(huán)境建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510362355.X
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104881560B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 牛文鐵;隋海騰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種建模方法。特別是涉及一種基于設備操作性、維護性的仿真船舶管路布局環(huán)境建模方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展深刻影響到船舶及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品設計及制造。作為船舶詳細階段的核心工作，管路的布局設計是指在有限的布局空間中，滿足多種約束條件如：安全性、經(jīng)濟性、操作性和維護性等的前提下，設計出一種綜合最優(yōu)的的布局解決方案。當前船舶管路設計與建造技術(shù)的重點在于：研究、開發(fā)并運用現(xiàn)代船舶CAD/CAE技術(shù)，同時結(jié)合人工智能領域的研究成果，在對船舶領域現(xiàn)有的專家知識進行收集、匯總、分析、總結(jié)和歸納的基礎上，開發(fā)使用于船舶行業(yè)的專家系統(tǒng)或其他智能設計工具。

系統(tǒng)的開發(fā)或智能工具的設計過程都需要解決布局環(huán)境建模的問題。但船舶的艙室的包含著大量的約束或限制，有某個獨立設備包含的如遠離熱源等的特定約束，也有多個設備之間的相對關(guān)系約束；同時，管路布局過程中除了純粹的幾何方面的約束如：躲避設備模型所占據(jù)空間外，還需滿足預留操作維護空間、經(jīng)濟性等非單純幾何因素。為處理非幾何因素或具有擴展功能幾何特性方面的因素，需要對布局環(huán)境的建模方法進行研究，將此類約束轉(zhuǎn)化成易于被常用CAD處理軟件系統(tǒng)處理的純幾何約束。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)U充后的設備模型進行簡化的仿真船舶管路布局環(huán)境建模方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種仿真船舶管路布局環(huán)境建模方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)布局空間每一個船舶設備模型的特點，分別建立三維實體模型，并依據(jù)船舶設備工作過程，確定船舶設備維護性和操作性空間的特點，收集經(jīng)驗知識，完成數(shù)據(jù)儲備；

2)基于每一個船舶設備維護性和操作性分別構(gòu)建設備的虛擬空間，并以所述的虛擬空間為依據(jù)對所述的三維實體模型進行布爾運算，分別得到每一個船舶設備的新的設備模型；

3)對每一個新的設備模型進行簡化，得到每一個原始設備的簡化模型；

4)基于原始設備的簡化模型的布局空間，構(gòu)建空間的數(shù)學模型，對布局空間進行表達；

5)基于每一個原始設備的簡化模型，依據(jù)每一個原始設備的簡化模型實際的裝配位置關(guān)系進行放置，構(gòu)建出布局空間的仿真模型。

步驟2)所述的基于船舶設備維護性和操作性構(gòu)建設備的虛擬空間包括線性運動虛擬空間和旋轉(zhuǎn)運動虛擬空間：

(1)對于線性運動虛擬空間，具體的幾何尺寸計算方法如下：利用軸平行包圍盒簡化三維實體模型中線性運動部件并建立所述線性運動部件的簡化模型，或利用軸平行包圍盒簡化維修工具，并建立所述維修工具的簡化模型，取線性運動部件或維修工具在與線性運動方向相垂直的平面上的投影輪廓為掃描體，以所述投影輪廓沿線性運動方向掃描，得到線性運動虛擬空間，即，掃描體的初始位置外輪廓、直線掃描路徑輪廓和終止位置外輪廓就構(gòu)成了線性運動的虛擬空間，利用Q1，Q2，Q3分別對應表示線性運動虛擬空間初始位置外輪廓、直線掃描路徑輪廓和終止位置外輪廓，則最終形成的虛擬空間SV_l表示為：

SV_l＝Q₁∪Q₂∪Q₃；

(2)對于旋轉(zhuǎn)運動虛擬空間，具體的幾何尺寸計算方法如下：首先，利用軸平行包圍盒簡化三維實體模型中旋轉(zhuǎn)運動部件并建立所述旋轉(zhuǎn)運動部件的簡化模型，或利用軸平行包圍盒簡化維修工具，并建立所述維修工具的簡化模型，取旋轉(zhuǎn)運動部件或維修工具在與旋轉(zhuǎn)運動方向相垂直的平面上的投影輪廓為掃描體，并利用平行于所述掃描體上下表面、并且穿過旋轉(zhuǎn)運動部件旋轉(zhuǎn)軸的平面將包圍盒劃分為兩個部分part1，part2；旋轉(zhuǎn)運動虛擬空間的構(gòu)建方法：以旋轉(zhuǎn)運動部件的旋轉(zhuǎn)軸和上表面中平行于旋轉(zhuǎn)軸并且靠近起始位置的邊線構(gòu)造平面，將所述平面與part1或part2的相交輪廓作為掃描輪廓；以所述掃描輪廓沿著掃描曲線進行掃描，得到掃描空間，標記為Q₆，同時將部件模型中掃描輪廓左邊的區(qū)域標記為Q₄，右邊的區(qū)域標記為Q₅；則part1或part2的虛擬空間被表示為：

SV₁＝Q₄∪Q₅∪Q₆。

步驟2)所述的新的設備模型是：在步驟1)所建立的三維實體模型的基礎之上，結(jié)合得出的線性運動虛擬空間和旋轉(zhuǎn)運動虛擬空間，利用布爾加運算對設備模型進行擴充，得到新的設備模型。