鄒夢(mèng)瑤，吳 立，王 充，管偉元

（1. 中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院，上海 200011；

2. 華中光電技術(shù)研究所 武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430200）

0 引 言

三維設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在航空、航天、汽車(chē)和船舶等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-2]。由于船舶設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)量巨大[3-4]，為便于船舶設(shè)計(jì)、船級(jí)社送審和開(kāi)展廣泛的技術(shù)交流，船舶圖紙目前在船舶設(shè)計(jì)、建造過(guò)程中依然被廣泛采用。3DE（3DExperience）平臺(tái)作為目前主流的CAD/CAM/CAE一體化軟件，利用其特有的創(chuàng)成式視圖樣式（Generative View Style, GVS）模板功能，初步具備由船舶三維模型至二維圖紙的快速出圖功能，但由于船體制圖的特殊性[5]，單純依靠機(jī)械投影的方法很難滿足要求。由此，必須基于船舶行業(yè)的特點(diǎn)對(duì)GVS模板進(jìn)行客戶化定制，并進(jìn)行必要的開(kāi)發(fā)。

影響出圖效果的因素主要包括船體三維模型結(jié)構(gòu)件屬性、文本及符號(hào)標(biāo)注和線型資源庫(kù)、GVS模板、圖框模板。船體三維模型結(jié)構(gòu)件屬性定義是基礎(chǔ)，若沒(méi)有完善的結(jié)構(gòu)件屬性定義，便無(wú)法在GVS模板中配置某種結(jié)構(gòu)件線型，從而無(wú)法在出圖時(shí)繪制正確的線型。此外，為完善圖紙中的標(biāo)注信息，需有相應(yīng)的文本及符號(hào)庫(kù)。為給圖紙?zhí)砑訄D框，需定制圖框模板。

1 船體三維模型構(gòu)件屬性

船體三維模型構(gòu)件屬性與建模及出圖息息相關(guān)，屬于建庫(kù)的基礎(chǔ)工作之一，只有在建模之前將模型構(gòu)件的屬性定義完畢，才可在建模及出圖時(shí)直接選取。

船體三維模型構(gòu)件一般按圖1進(jìn)行定義，在后期出圖時(shí)就可根據(jù)構(gòu)件的屬性（如水密板、防火板等）自動(dòng)提取這些屬性，自動(dòng)繪制出相對(duì)應(yīng)的線型。

圖1 三維模型特征屬性

根據(jù)船體制圖的需要，一般進(jìn)行圖2所示的三維模型特征屬性分類(lèi)。

圖2 三維模型特征屬性分類(lèi)

2 文本、標(biāo)注和線型資源庫(kù)

2.1 文本及符號(hào)標(biāo)注資源庫(kù)

在船體制圖中，圖線除了用來(lái)組成圖形表示船體、設(shè)備和構(gòu)件的形狀以外，還在結(jié)構(gòu)圖紙中表示構(gòu)件在視圖中的投影。因此，在圖紙中對(duì)圖線進(jìn)行文本標(biāo)注尤為重要。由于船體三維模型數(shù)據(jù)量巨大、構(gòu)件繁多，通過(guò)自動(dòng)提取構(gòu)件的尺寸等標(biāo)注信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)注顯得尤為重要，在3DE平臺(tái)中，可通過(guò)結(jié)構(gòu)資源數(shù)據(jù)庫(kù)Data Setup配置結(jié)合GVS模板來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先在通用幾何和結(jié)構(gòu)兩大資源庫(kù)中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的文本及符號(hào)標(biāo)注庫(kù)，然后配置好 GVS模板，通過(guò)模板調(diào)用資源庫(kù)，在出圖過(guò)程中實(shí)現(xiàn)文本及符號(hào)的自動(dòng)標(biāo)注，省去煩瑣的重復(fù)工作，大大提高出圖效率，同時(shí)保證標(biāo)注的準(zhǔn)確性。

資源庫(kù)通常由一系列資源表組成。資源表是指資源集中的數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)計(jì)規(guī)則等類(lèi)型文件，這些文件組成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，服務(wù)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

表1和表2分別給出兩大資源庫(kù)中涉及的文本及符號(hào)標(biāo)注部分。這些資源庫(kù)主要通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式創(chuàng)建，且必須嚴(yán)格按照船體制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

表1 通用幾何資源庫(kù)中涉及的文本及符號(hào)標(biāo)注部分

表2 結(jié)構(gòu)資源庫(kù)中涉及的文本及符號(hào)標(biāo)注部分

2.2 線型資源庫(kù)

在結(jié)構(gòu)圖紙中，以不同的線型表示不同構(gòu)件在視圖中的投影。作為通用軟件，3DE平臺(tái)并沒(méi)有針對(duì)船體制圖的特殊線型（如軌道線等），但該平臺(tái)具有很好的開(kāi)放性，可通過(guò)自定義的方式滿足船體制圖線型的特殊要求（見(jiàn)圖3）。

3 GVS模板

GVS模板采用XML文件中定義的參數(shù)集，自定義工程制圖的外觀，可生成參考平面系和結(jié)構(gòu)對(duì)象的圖形替換，即根據(jù)構(gòu)件屬性篩選不同構(gòu)件投影之后的圖線，根據(jù)船體制圖線型要求進(jìn)行線型圖形替換。在樣本XML文件中，GVS模板參數(shù)位于參考平面系和結(jié)構(gòu)對(duì)象節(jié)點(diǎn)下文件的底部。結(jié)構(gòu)對(duì)象節(jié)點(diǎn)包含加強(qiáng)筋、自由邊上的加強(qiáng)筋、橫梁、板材和開(kāi)孔的所有GVS模板，該文件的組織方式見(jiàn)圖4。

圖3 自定義線型

圖4 GVS模板組織方式

GVS模板作為結(jié)構(gòu)出圖的必須文件，在配置時(shí)需根據(jù)船體制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范整體數(shù)據(jù)，創(chuàng)建流程見(jiàn)圖5。

圖5 配置GVS模板流程

4 圖框模板配置

圖樣上一般應(yīng)具有標(biāo)題欄、反向代號(hào)欄和附加欄，對(duì)總圖、裝配圖和部件圖還應(yīng)具有明細(xì)欄。在3DE平臺(tái)中，可根據(jù)Table Template功能自定義繪制所需定制的模板，在模板名稱前必須以“TitleBlock_”和“RevisionTable_”等關(guān)鍵詞作為前綴，此后方可作為模板任意調(diào)用。圖6和圖7分別為自定義標(biāo)題欄及自定義版本欄。

圖6 自定義標(biāo)題欄

圖7 自定義版本欄

5 圖紙的布局

3DE平臺(tái)原生功能擁有強(qiáng)大的圖紙布局能力，可基于機(jī)械投影圖紙進(jìn)行任意排版布局，將不同視角的多張視圖排布在同一張圖紙中，為二維視圖和三維視圖并行提供理論基礎(chǔ)。

圖8為自定義圖紙布局。從圖8中可清晰地看到，借助三維軸視圖可更好地輔助二維視圖，更加立體化表達(dá)板架的結(jié)構(gòu)形式。

視圖任意排版之后，不對(duì)手動(dòng)添加的標(biāo)注造成任何影響。同時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生更新時(shí)，與結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)的標(biāo)注會(huì)隨之聯(lián)動(dòng)更新，主要包括以下2方面：

1) 當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸更新時(shí)，手動(dòng)標(biāo)注內(nèi)容會(huì)隨結(jié)構(gòu)更新而同步更新；

2) 當(dāng)結(jié)構(gòu)位置更新時(shí)，手動(dòng)標(biāo)注箭頭位置會(huì)隨結(jié)構(gòu)更新而同步更新。

6 出圖流程改進(jìn)

目前基于3DE平臺(tái)的船體結(jié)構(gòu)二維出圖效果見(jiàn)圖8，基本上滿足船體制圖的出圖要求，但在效率上仍然有提升的空間。

針對(duì)3DE平臺(tái)的出圖流程及出圖效果，梳理并研究出一套二維出圖流程（見(jiàn)圖9）。

圖8 自定義圖紙布局

圖9 二維出圖流程

7 結(jié) 語(yǔ)

基于3DE平臺(tái)，從船體三維模型構(gòu)件屬性、文本及標(biāo)注和線型資源庫(kù)、GVS模板、圖框模板配置等方面入手，開(kāi)展具體研究，體現(xiàn)在以下4方面：

1) 結(jié)合國(guó)內(nèi)船舶結(jié)構(gòu)二維出圖業(yè)務(wù)模式，梳理了面向船舶結(jié)構(gòu)二維出圖的建庫(kù)思路；

2) 詳細(xì)介紹了GVS模板的配置方法；

3) 系統(tǒng)闡述了船舶結(jié)構(gòu)二維出圖的流程；

4) 為設(shè)計(jì)人員提供了全新的結(jié)構(gòu)二維出圖建庫(kù)及調(diào)用方法，可為定制開(kāi)發(fā)提供參考。

為進(jìn)一步提高二維出圖效率，后續(xù)需從定義出圖區(qū)域及標(biāo)注特征信息2方面入手，研究二次開(kāi)發(fā)工作：

1) 通過(guò)選擇坐標(biāo)平面或定義任意形狀包絡(luò)體，定義出圖區(qū)域，篩選需出圖的結(jié)構(gòu)特征，快速投影并進(jìn)行線型替換；

2) 提取結(jié)構(gòu)特征信息，通過(guò)批量自動(dòng)標(biāo)注或快速手動(dòng)交互標(biāo)注，在二維圖中快速標(biāo)注特征信息，避免設(shè)計(jì)人員重復(fù)工作，提高出圖效率。

【 參 考 文 獻(xiàn) 】

[1] 邵開(kāi)文，馬運(yùn)義. 艦船技術(shù)與設(shè)計(jì)概論[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

[2] 何勝墻. 大型飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)與裝備[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，2013.

[3] 陳奎英，張冬梅，吳瑞曦. CATIA軟件在船舶設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，29 (4): 55-59.

[4] 李焱. 三維設(shè)計(jì)在船體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)艦船研究，2007, 2 (1): 14-18.

[5] 楊永祥，管義鋒. 船體制圖[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.