CN107588234A - 智能化支吊架集成设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道支吊架集成设计技术领域，具体公开了一种支吊架集成设计系统，其括：组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，所述组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，用于创建满足碰撞检查的精确三维支吊架模型。所述组件开发模块的流程包括：几何抽象步骤、属性参数化步骤和编程三维模型步骤。本发明将人工设计支吊架的过程通过编程开发进行模拟，将支吊架设计过程变为智能化设计过程，通过组件开发、组件集合、组件装配的过程形成能够实现多种自动化功能的智能化支吊架系统。因而本发明可形成较为精确的三维模型，满足了支吊架占据三维空间和碰撞检查的需求。

Description

智能化支吊架集成设计系统

技术领域

本发明涉及管道支吊架集成设计技术领域，尤其涉及一种支吊架集成设计系统。

背景技术

支吊架系统物理上由各种组件连接组成，组件本身实现参数化设置，组件与组件之间通过节点连接，并设有与结构和管道连接的组件和节点。如图1所示，典型的支吊架组件包括：梁卡、梁卡夹、连杆、耳夹和焊耳等。

以往管道支吊架设计中存在大量的重复劳动，一旦管道尺寸和类型发生改变，工程人员就要重新查阅相关标准对管道支吊架重新设计，不能做到支吊架设计的自动更新；管道和结构形式更改的结果不能反映到支吊架几何模型中，支吊架的荷载是否满足要求也需要人工判断。

发明内容

本发明将参数化技术和知识工程结合在一起，使得管道尺寸和类型发生改变，或者管道和结构形式发生更改时，支吊架的设计也自动更新，并且自动判断支吊架的荷载是否满足要求，实现智能化支吊架集成设计。

本发明所采用的技术方案是：一种智能化支吊架集成设计系统包括：组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，所述组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，用于创建满足碰撞检查的精确三维支吊架模型。

优选的，所述组件开发模块的流程包括：几何抽象步骤、属性参数化步骤和编程三维模型步骤；

所述几何抽象步骤，对支吊架组件的几何形状进行研究，将物理实体抽象为点线面组成的立体几何图形，从而确定出支吊架组件的长宽高等几何参数，并规定组件连接点的数量、位置和相对关系；

所述属性参数化步骤，支吊架组件实现几何抽象以后，需要首先确定组件中这些几何参数的关联性并生成参数表，然后需要锁定常量数据并对动参数进行命名编号，形成属性和参数的对应关系表，最后形成属性的分支表，完善属性定义从而实现支吊架组件属性的参数化；

所述编程三维模型步骤，首先在程序中设置与属性参数化对应的变量，进行变量定义，然后利用利用变量间的几何关系，编程组件的三维形状信息和连接点三维定位信息，形成完整的输入和输出定义，并将材料描述和统计变量也打包放入编程过程，将每种支吊架组件实例数据写入关联的EXCEL列表，并将此列表与编程文件联动，最后进行数据的导入和程序的测试，并完成组件的使用测试。

优选的，所述组件集合模块的流程包括：选定相应的支吊架组件，然后将其依次列入相应的表格中，形成序列化支吊架。

优选的，所述组件装配模块的流程包括：支吊架总体参数定义、获取支撑结构的数量和连接点信息并进行连接、获取管道的数量和连接点信息并进行连接、组件集合内组件间的连接点连接等。

优选的，所述智能化支吊架集成设计系统还包括：选择面匹配模块；所述选择面匹配模块，用于布置支吊架时自动生成支撑结构面序列，便于人工直接筛选结构支撑面，使得结构支撑面与支吊架根部匹配。

优选的，所述智能化支吊架集成设计系统还包括：管径匹配模块；所述管径匹配模块，用于管道管径发生变化时选择对应的支吊架型号，使得支吊架型号与管径自动匹配。

优选的，所述智能化支吊架集成设计系统还包括：杆件拉伸模块；所述杆件拉伸模块，用于管道中心与支撑结构相对垂直距离发生变化时选择对应的吊杆长度和直径，使得吊杆长度和直径与管道定位自动匹配。

优选的，所述智能化支吊架集成设计系统还包括：载荷和长度测试模块；所述载荷和长度测试模块，用于支吊架放置完毕，进行荷载和长度测试，确定最合理的支吊架组件类型。

优选的，所述智能化支吊架集成设计系统还包括：料表统计模块；所述料表统计模块，用于系统支吊架放置完毕后，进行料表统计。

本发明将人工设计支吊架的过程通过编程开发进行模拟，将支吊架设计过程变为智能化设计过程，通过组件开发、组件集合、组件装配的过程形成能够实现多种自动化功能的智能化支吊架系统。因而本发明具有如下有益技术效果：

1)可形成较为精确的三维模型，满足了支吊架占据三维空间和碰撞检查的需求；

2)实现了支吊架管径匹配、杆件自动伸缩、荷载和长度测试、智能化料表等功能，具有较强的智能化能力；

3)使设计过程更加程序化和简洁高效，并具有高度的复用性。

附图说明

图1为典型支吊架组件示意图。

图2为本发明智能化支吊架集成设计系统结构示意图。

图3为本发明组件开发模块的流程框图。

图4为本发明组件几何模型示意图。

图5为本发明形成带连接信息的缺角板实体模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图2所示，本发明智能化支吊架集成设计系统包括：组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块、选择面匹配模块、管径匹配模块、杆件拉伸模块、载荷和长度测试模块，以及料表统计模块。

组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，用于创建满足碰撞检查的精确三维支吊架模型。

如图3所示，组件开发模块的流程包括：几何抽象步骤、属性参数化步骤和编程三维模型步骤。

几何抽象步骤，对预备建立模型的组件进行集合分析，抽象出三维模型的几何控制属性(如图4所示)；几何抽象是指对支吊架组件的几何形状进行研究，将物理实体抽象为点线面组成的立体几何图形，从而确定出支吊架组件的长宽高等几何参数，并规定组件连接点的数量、位置和相对关系，大部分组件的几何抽象过程较为简单，一般用平面图形和第三维度控制参数就能实现，但对于复杂的支吊架组件需要通过多维平面图形及轴测图等几何抽象方法来实现。

属性参数化步骤，对三维模型的几何控制属性进行参数化；支吊架组件实现几何抽象以后，需要首先确定组件中这些几何参数的关联性并生成参数表，然后需要锁定常量数据并对动参数进行命名编号，形成属性和参数的对应关系表，最后形成属性的分支表，完善属性定义从而实现支吊架组件属性的参数化。

如下表所示，仅以缺角板的属性参数化为例，属性含义如下：PartNumber，组件名称；PartDescription，组件描述；IJUAConnectPlate::SLength，缺角板长度；IJUAConnectPlate::Width，缺角板宽度；IJUAConnectPlateA::CLength，缺角部分长度；IJUAConnectPlate::Thick，缺角部分厚度；IJUAHgrChyPartBOMDesc::BOM_DESC1，其他描述参数。

编程三维模型步骤，采用编程手段利用抽象出的属性参数做变量绘制组件的三维模型和连接点。首先主要在程序中设置与属性参数化对应的变量，进行变量定义，然后利用利用变量间的几何关系，编程组件的三维形状信息和连接点三维定位信息。仅以缺角板的三维和连接信息为例：

AddPort"TopPort",0,0,-W/2,1,0,0,0,0,1,m_outputColl,"TopPort",arrayOfInputs(1),"TopPort"(添加顶部连接点)

AddPort"BotPort",L,0,-W/2,1,0,0,0,0,1,m_outputColl,"BotPort",arrayOfInputs(1),"BotPort"(添加底部连接点)

AddBox L,-T,W,Loc(0,0,0),m_outputColl,"ConnectPlateA","ConnectPlateA"(添加总定位点)

AddComposite 5,"EXTRUDED","","Comp"(添加聚合点数据)

AddLine 0,0,0,L-CL,0,0,m_outputColl,"","TopShort"

AddLine L-CL,0,0,L,0,-CL,m_outputColl,"","TopTilt"

AddLine L,0,-CL,L,0,-W,m_outputColl,"","Right"

AddLine L,0,-W,0,0,-W,m_outputColl,"","Bottom"

AddLine 0,0,-W,0,0,0,m_outputColl,"","Left"

(以上5条语句，添加聚合线，形成缺角平面矩形)

AddExtrusion 0,T,0,1,m_outputColl,"ConnectPlateA"

(拉伸厚度方向，形成三维模型)

然后，在程序中形成完整的输入和输出定义，并将材料描述和统计变量也打包放入编程过程，将每种支吊架组件实例数据写入关联的EXCEL列表，并将此列表与编程文件联动，最后进行数据的导入和程序的测试，并完成支吊架组件。如图5所示，形成带连接信息的缺角板实体模型，可用做悬臂型或三角形支架的加强板或底板。

组件集合是指参照指定的相关规范对支吊架进行系列化归集，一般每一类支吊架按照管道到支撑构件的顺序。组件集合模块的流程包括：选定相应的支吊架组件，然后将其依次列入相应的表格中，形成序列化支吊架。以单杆吊架为例，组件包括即为梁、梁卡、梁卡夹、连杆、耳夹、焊耳和管道。组件集合即对以上组件进行序列化组合，为支吊架的装配奠定基础。

组件装配是指将支吊架集合中的组件依次连接，形成具体支吊架实例的过程。组件装配模块的流程包括：支吊架总体参数定义、获取支撑结构的数量和连接点信息并进行连接、获取管道的数量和连接点信息并进行连接、组件集合内组件间的连接点连接等。

选择面匹配模块，用于放置支吊架时自动列出支撑结构可用的选择面并根据实际情况进行匹配。现有技术中，每种支吊架通常只能做一个特定的选择面，然后进行排列组合，每种组合都生成可选择支吊架，选择面匹配模块实现了依次选择面的序列匹配。通过编程将选择面依次筛选排列，将选择面在支吊架选择界面进行标示呈现，通过人工匹配确定适合的结构面，实现支吊架根部类型布置。

管径匹配模块，用于管道管径发生变化时选择对应的支吊架型号，使得支吊架型号与管径自动匹配。现有技术中，选定支吊架类型后，需要人工根据管道直径选择与管径匹配的支吊架型号，当管道直径发生改变时，需要人工再次选择相应的支吊架型号。管径匹配模块有效解决了此类问题，当选定支吊架类型后，自动根据管径选择对应的支吊架型号，并且在管道直径改变时，实现支吊架型号的自动匹配更新。

在编程中获取管道实例的直径参数，以此参数乘以图集对应管径的放大系数用作支吊架管箍直径参数，然后以管箍直径参数与管箍数据库中的数据进行比较，筛选出最接近的管箍型号，从而完成管箍的原件选取和生成，实现自动匹配功能。

杆件拉伸模块，用于管道中心与支撑结构相对垂直距离发生变化时选择对应的吊杆长度和直径，使得吊杆长度和直径与管道定位自动匹配。现有技术中，选定支吊架类型后，需要人工根据管道中心与支撑结构距离，规整化选取吊杆长度和直径，当管道定位发生改变时，需要人工再次选择相应的吊杆长度和直径。杆件拉伸模块有效解决了此类问题，当选定支吊架类型后，根据管道中心与支撑结构距离，自动规整化选取吊杆长度和直径，并且在管道定位改变时，实现支吊杆长度和直径的自动匹配更新。

支吊架相关联的支撑结构面和管道都有自身定位点，在编程中获取管道布置中心与支撑面间的距离参数和管道直径参数，将距离参数与管径参数相减，得到的长度用作杆件长度变量，当管道位置或管径发生变化时，距离参数和管径参数自动更新，从而获的最新的长度变量，实现杆件自动拉伸。

载荷和长度测试模块，用于支吊架放置完毕，进行荷载和长度测试，确定最合理的支吊架组件类型。常规设计中，选定支吊架类型后，需要首先判定支吊架长度是否符合设计条件，然后再确定此长度下荷载是否满足承载力条件，此过程为动态测试过程，直到长度和荷载满足设计条件为止，过程较为繁琐。载荷和长度测试模块有效解决了此类问题，在支吊架类型选定后，自动双参数优化测试，给定符合设计要求的最优化类型，确定最合理的支吊架组件类型。

支吊架整体选型确定后，承受弯矩或剪力的支吊架组件需根据长度和荷载选定规格，编程获得该组件长度参数和荷载参数，在编程中通过力学公式验算选定的组件规格是否满足规范要求，逐步优化给出组件规格最优解。

料表统计模块，用于系统支吊架放置完毕后，进行料表统计。常规设计中，支吊架完成放置后，料表的统计是人工统计的，统计过程比较繁琐，费时费力且容易出错。料表统计模块，实现支吊架料表的自动统计，包括管架表和每个支吊架详细料表。此料表可在支吊架类型变更后，刷新自动更新。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，其包括：组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，所述组件开发模块、组件集合模块、组件装配模块，用于创建满足碰撞检查的精确三维支吊架模型。

2.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，所述组件开发模块的流程包括：几何抽象步骤、属性参数化步骤和编程三维模型步骤；

所述几何抽象步骤，对支吊架组件的几何形状进行研究，将物理实体抽象为点线面组成的立体几何图形，从而确定出支吊架组件的长宽高等几何参数，并规定组件连接点的数量、位置和相对关系；

所述属性参数化步骤，支吊架组件实现几何抽象以后，需要首先确定组件中这些几何参数的关联性并生成参数表，然后需要锁定常量数据并对动参数进行命名编号，形成属性和参数的对应关系表，最后形成属性的分支表，完善属性定义从而实现支吊架组件属性的参数化；

所述编程三维模型步骤，首先在程序中设置与属性参数化对应的变量，进行变量定义，然后利用利用变量间的几何关系，编程组件的三维形状信息和连接点三维定位信息，形成完整的输入和输出定义，并将材料描述和统计变量也打包放入编程过程，将每种支吊架组件实例数据写入关联的EXCEL列表，并将此列表与编程文件联动，最后进行数据的导入和程序的测试，并完成组件的使用测试。

3.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，所述组件集合模块的流程包括：选定相应的支吊架组件，然后将其依次列入相应的表格中，形成序列化支吊架。

4.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，所述组件装配模块的流程包括：支吊架总体参数定义、获取支撑结构的数量和连接点信息并进行连接、获取管道的数量和连接点信息并进行连接、组件集合内组件间的连接点连接等。

5.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，其还包括：选择面匹配模块；所述选择面匹配模块，用于布置支吊架时自动生成支撑结构面序列，便于人工直接筛选结构支撑面，使得结构支撑面与支吊架根部匹配。

6.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，其还包括：管径匹配模块；所述管径匹配模块，用于管道管径发生变化时选择对应的支吊架型号，使得支吊架型号与管径自动匹配。

7.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，其还包括：杆件拉伸模块；所述杆件拉伸模块，用于管道中心与支撑结构相对垂直距离发生变化时选择对应的吊杆长度和直径，使得吊杆长度和直径与管道定位自动匹配。

8.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，其还包括：载荷和长度测试模块；所述载荷和长度测试模块，用于支吊架放置完毕，进行荷载和长度测试，确定最合理的支吊架组件类型。

9.如权利要求1所述的智能化支吊架集成设计系统，其特征在于，其还包括：料表统计模块；所述料表统计模块，用于系统支吊架放置完毕后，进行料表统计。