基于Intergraph Smart 3D的郵輪鐵舾建模功能優化開發

夏 鼎，李 佳

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

0 引言

郵輪設計建造具有高技術、高附加值和高可靠性等典型特點。隨著三維船舶生產設計技術的應用，目前造船業不斷向著信息化、智能化的方向發展。智能三維工程設計系統Intergraph Smart 3D是面向數據和規則驅動的軟件，既能提供完整的設計服務，又能在全生命周期中為工廠提供維護服務，可有效提高設計效率，提升設計質量。本文以Intergraph Smart 3D在郵輪鐵舾建模中的應用為例，對Structure模塊原有命令的缺陷進行梳理和分析，并提供解決這些缺陷的優化方案，闡明 Intergraph Smart 3D優化開發的必要性。

1 原有命令的缺點

1.1 直線型材命令

Intergraph Smart 3D軟件原有直線型材命令具有如下缺點：

1）在使用原有命令構建直線型材時，需選取相應基點。若相鄰兩型材選取的基點不一致，則彼此間無法形成端切。

2）無法直接生成指定長度的型材，需配合Pin Point功能才可實現。

3）創建的型材之間會產生關聯性，會對后續復制、移動、修改、鏡像和旋轉等操作造成很大干擾。

1.2 曲線型材命令

在使用原有命令構建曲線型材時，需將基線一筆畫成。若在此過程中出現錯誤需要修改，則只能重新建模。此外，在進行曲線型材的建模時，無法使用打斷命令終止過程。

1.3 板材命令

Intergraph Smart 3D軟件原有板材命令具有如下缺點：

1）操作較為繁瑣，須先對基面進行自定義，再選取參考邊界，然后在Sketch Smart界面繪制板材邊界，最后在3D界面生成板材模型。

2）在對基面和參考邊界進行定義時，會產生很多關聯性，這會在一定程度上干擾用戶建模。即使在建模中使用關聯關系較少的三點定面法，也無法完全規避關聯關系。

3）由于關聯性的存在，無法對使用原有命令建成的板材方便地進行復制、移動、鏡像、陣列和旋轉等操作，進而導致建模效率低下。

1.4 幾何線命令

Intergraph Smart 3D軟件原有幾何線命令僅能起到輔助參照作用，并無實際功能，且具有如下 3個缺點：

1）無法直接輸入尺寸，如直線的長度和圓的半徑等。

2）無法對繪制完成的幾何線進行編輯，如延伸、偏移、倒角和修剪等操作。

3）每次繪制之前需打開Reference Geometry功能，否則無法顯示繪制的幾何線。

1.5 端切命令

Intergraph Smart 3D軟件原有端切命令具有如下缺點：

1）原有命令中的端切分散在幾個文件夾中，不方便查找，需要用戶對端切命令極為熟悉。

2）原有命令中端切種類過少，無法滿足生產設計的要求。

3）無法輸入端切參數，只能在系統默認值中進行設置。

2 優化命令

由于船舶設計人員通常使用Tribon軟件進行建模，對此軟件較為熟悉，因此在對Intergraph Smart 3D軟件進行優化時，盡量將其使用風格向 Tribon軟件靠近，以便設計人員盡快上手。

2.1 幾何線命令的優化

將幾何線命令拆分成3個部分：1）直線命令，該命令可輸入直線的長度和角度，并支持連續繪制；2）圓形命令，該命令可輸入圓的半徑或直徑；3）矩形命令，該命令可輸入矩形的長度和寬度。幾何線命令經優化后，無須在繪制前打開 Reference Geometry功能。

2.2 端切命令的優化

在原有命令的基礎之上，對所有端切命令進行集成處理。在選取端切命令后，會彈出圖1所示對話框，在左側選取端切類型，并修改右下角對話框中的參數，預覽無誤后即可生成模型。

圖1 優化后的端切命令界面

優化后的端切命令具有如下3點優勢：1）界面直觀，優化后的端切命令將所有端切命令集成在一起，方便設計人員查找對應的端切型式；2）界面人性化，支持自定義參數修改；3）具備預覽功能，若選擇的端切型式不正確，可提前進行更改。

在對單根型材進行自由端切時，無須檢查該型材與其他型材間是否存在關聯關系；在對2根型材相接處進行端切時，需要這兩根型材間存在一定關聯。

3 開發命令

3.1 幾何線編輯命令的開發

原有命令無法對幾何線進行編輯，參照Tribon軟件和Auto CAD中對幾何線條的編輯功能，開發了具有Intergraph Smart 3D軟件特色的幾何線編輯命令，主要包括以下7項功能：1）修改直線尺寸；2）修改圓形尺寸；3）修改矩形尺寸；4）倒角，支持圓角、斜角和反圓角等3種方式，倒角方向可分為內倒角和外倒角；5）偏移，支持直線、弧線、圓形和矩形的偏移；6）相切，包括點圓相切、線圓相切和兩圓相切等3種相切方式；7）延伸和切割。

3.2 創建型材命令的開發

開發創建型材命令，該命令具有以下4點優勢：1）支持輸入型材的長度和角度；2）可連續創建型材，且連續創建的型材之間沒有關聯關系，不會干擾后續建模；3）在型材之間可以直接添加端切關系；4）無須選擇生成型材的基點。

3.3 創建板材命令的開發

開發創建板材命令，該命令具有以下3點優勢：1）定義基面的方式較為簡便，可選擇共面、面、面、面和視圖面等5種方式；2）創建的板材與基面之間不存在關聯，方便進行復制、移動、鏡像、陣列和旋轉等操作；3）可直接對板材的邊界進行修改，無須進入Sketch Smart界面。

3.4 線建型材命令的開發

在使用優化后的幾何線命令繪制基線的基礎之上，點擊“線建型材”命令，即可完成型材模型的構建。該命令具有如下3點優勢：1）若基線是多段幾何線，則該命令支持創建分離或合并兩種狀態的型材，分離狀態下支持編輯，合并狀態下不支持編輯；2）當型材為曲線型材時，可采用曲線型材打斷命令將目標型材打斷；3）可按照圖紙尺寸繪制型材基線，通過命令直接生成所需型材，無須再次修改。

3.5 線建板材命令的開發

開發線建板材命令，該命令具有以下4點優勢：1）可對板材邊界進行修改，無須進入Sketch Smart界面；2）可對板材的材質、厚度和朝向等參數進行修改；3）可按照圖紙尺寸繪制板材邊界，通過命令直接生成所需板材，無須再次修改；4）板材與基面之間不存在關聯關系，方便進行復制、移動、鏡像、陣列和旋轉等操作。

3.6 墊板命令的開發

墊板命令有2項功能：1）直接在型材端部添加墊板；2）將型材自動延伸到艙壁，并自動添加墊板。根據型材的不同，軟件會自動匹配合適的墊板類型。

3.7 平臺創建命令的開發

平臺創建命令可依據幾何線構建的外形，直接生成目標平臺。該命令的使用步驟如下：1）繪制平臺的幾何外形（見圖 2）；2）點擊平臺創建命令，對平臺位置、型材標準、截面信息等參數進行設置；3）選擇平臺基準邊框；4）生成平臺模型（見圖3）。

圖2 平臺的幾何外形示意

圖3 平臺模型示意

需注意的是，平臺創建命令并不能完美生成平臺模型，對于瑕疵部分，需人為手動修改，該命令可將鐵舾件的建模效率提升50%以上。

4 結論

相較于成熟應用于造船行業的三維建模軟件Tribon，Intergraph Smart 3D功能更為強大，覆蓋范圍更廣。Structure模塊作為Intergraph Smart 3D的重要組成部分，主要應用于郵輪的鐵舾專業。本文對Structure模塊原有命令存在的缺陷進行分析，并在此基礎上給出優化和開發方案，優化和開發后的命令可有效提高建模效率。