CN109902317A - 三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备。其生成方法包括：根据船舶的实际情况建立管路三维模型；计算所述管路三维模型的各管段的制造信息；根据制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注；将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成所述三维设计交付物。本发明采用电子三维模型作为交付物，实现了管段制造数据的电子化管理，提高了设计质量和设计管路能力，保证了产品制造信息的正确与快速传递，提升了现场的生产效率。

Description

三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备

技术领域

本发明涉及船舶设计领域，特别是涉及一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备。

背景技术

在船舶管系设计过程中，管路设计人员使用三维建模软件进行三维设计，接着使用管段三维模型进行投影生成二维图纸，然后通过图纸进行信息集成，在图面上标注管段几何尺寸，添加管段零件清单、弯管参数表、管附件装配信息表、管段校验信息表等，最后使用图纸作为设计交付物。但是，以二维图纸作为设计交付物，在船舶管系设计与制造环节主要存在以下不足：

1、三维模型转换为二维图纸费时费力：设计人员完成管路三维建模后，还需要基于模型生成四个方向的投影图，并在投影图上标注尺寸，添加工艺信息，绘制局部详图等，完成一份二维图纸需要花费大量的时间，该时间在设计过程中占了1/3的比例；

2、设计、制造数据不统一：由于以二维图纸作为交付物，信息都定义在图纸上，二维图纸更改后，三维模型不及时更新，导致设计、制造数据不统一；

3、设计数据管理困难：由于使用图纸进行信息集成，弯管信息和焊接信息等数据都只体现在纸面上，不能进行电子化的存储和传递。

现今，一些西方发达国家通过协同工作平台进行并行产品数字化定义，在多个领域推进数字化技术，推行三维设计交付物的模式。例如，波音公司要求波音787全球合作伙伴采用信息集成的三维模型作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据，该技术将三维制造信息和三维设计信息共同定义到产品的数字化模型上，使产品加工、装配、测量、检验等信息高度集成、数字化技术的应用有了新的跨越式发展。而我国的大飞机设计与制造业正在逐步实施和应用该项技术。但是，以三维设计交付物的模式还未发展应用至船舶管系的设计中。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备，用于解决现有船舶管系设计制造过程中，三维模型转换为二维图纸费时费力，设计制造数据源不统一；管段加工数据难以管理等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维设计交付物的生成方法，用于船舶管段的制造，所述生成方法包括：根据船舶的实际情况建立管路三维模型；计算所述管路三维模型的各管段的制造信息；根据制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注；将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成所述三维设计交付物。

于本发明的一实施例中，所述根据船舶的实际情况建立管路三维模型的步骤包括：根据船舶的实际情况在三维环境中设计管路走向；依据管路走向从部件数据库中选择并布置管道附件；将布置的管子和管道附件生成各管段，从而生成所述管路三维模型。

于本发明的一实施例中，所述部件数据库中预存的管道附件的数据包括：管道附件的名称、标准号和型号规格。

于本发明的一实施例中，所述制造信息包括：各管段的零件清单、管路零件编号、管段内的管子弯制信息、管段内的装配零件信息、管段完工的校验信息、管段制作的工艺信息和和管段的安装位置信息；其中：所述零件清单包括对应管段的零件组成和各零件的名称、标准号、规格型号；所述管路零件编号是零件在对应管段内按照管路走向的编号；所述管子弯制信息包括：管子下料长度、拉送长度、弯模半径、折弯角度、弯管转角和弯管转角方向；所述装配零件信息包括：法兰转角、三通转角、弯头转角、支管转角和支管夹角；所述校验信息是以局部坐标系的方式描述管段端部的位置坐标，用于校验所制作管段是否符合设计要求；所述工艺信息包括管段的内表面处理、内外表面涂层和测试压力的管段加工信息；所述安装位置信息包括管道附件的安装位置坐标。

于本发明的一实施例中，所述根据所述制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注的步骤包括：根据各管段的制造信息标注管路零件编号、管子弯制信息和安装位置信息；根据船舶的实际情况标注各管段的几何尺寸；根据船舶的实际情况和各管段的制造信息标注各管段的各管道附件的加工信息；其中，加工信息包括焊接、管子开口和/或管子端切。

于本发明的一实施例中，所述将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成三维设计交付物的步骤包括：将管路三维模型按照管段导出，获得管路三维模型中的各管段的单根管段输出模型；依据三维标注的管路三维模型和各管段的制造信息对各单根管段输出模型进行轻量化处理；集成轻量化处理后的各单根管段输出模型和对应的制造信息，生成船舶管段设计的三维设计交付物。

本发明还公开了一种三维设计交付物的生成系统，用于船舶管段的制造，所述生成系统包括：模型建立单元，用于根据船舶的实际情况建立管路三维模型；计算单元，用于计算所述管路三维模型的各管段的制造信息；标注单元，用于根据制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注；导出生成单元，用于将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成三维设计交付物。

于本发明的一实施例中，三维设计交付物的生成系统还包括存储单元，用于预存各种管道附件的数据以及保存所述生成系统生成三维设计交付物时的过程数据。

于本发明的一实施例中，所述制造信息包括：各管段的零件清单、管路零件编号、管段内的管子弯制信息、管段内的装配零件信息、管段完工的校验信息、管段制作的工艺信息和和管段的安装位置信息。

本发明还公开了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的三维设计交付物的生成方法的步骤。

本发明还公开了一种电子设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的三维设计交付物的生成方法的步骤。

如上所述，本发明的一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备，具有以下有益效果：

1、本发明采用电子三维模型作为交付物，使得船舶管段的制造信息都集中在模型中，保证了产品制造信息的正确与快速传递，从而提升了现场的生产效率；

2、取消三维模型转化为二维图纸的过程，避免重复劳动，有效缩短了产品的设计周期，提升了设计效率；

3、设计、制造数据统一，实现单一数据源，提高了设计质量；

4、实现管段制造数据的电子化管理，提高了设计管理能力。

附图说明

图1显示为本发明实施例公开的一种三维设计交付物的生成方法的流程示意图。

图2显示为采用本发明实施例公开的三维设计交付物的生成方法生成的三维设计交付物的示意图。

图3显示为本发明实施例公开的一种三维设计交付物的生成系统的原理结构示意图。

元件标号说明

S10～S40 步骤

310 模型建立单元

320 计算单元

330 标注单元

340 导出生成单元

350 存储单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅附图。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供了一种用于船舶管段设计的三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备，将三维设计的交付模式应用到船舶管段的制造上：根据实际环境设计船舶管段的管段三维模型；计算管段的制造信息；将管段的制造信息对应标注于管段三维模型中；输出标注后的管段三维模型。

实施例1

本实施例公开了一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成方法，如图1所示，包括：

步骤S10，根据船舶的实际情况建立管路三维模型：

管路三维模型是依据船舶的实际情况和管系原理图而建立的：具体地，在与船舶实际情况一致的三维环境中，依据管系原理图设计管路的走向；然后从部件数据库选择合适的管道附件并予以布置；最后根据设计规则将布置的管道附件建立各管段，进而生成管路三维模型。

其中，部件数据库中预存有各种不同种类的管道附件数据，包括但不限于：管道附件的名称、管道附件的标准号、型号规格等等。

管路三维模型建立之后，会将管路三维模型的数据保存至三维模型数据库中。

步骤S20，计算所述管路三维模型的各管段的制造信息：

管路三维模型建立好之后，要依据船舶的实际情况计算组成管路三维模型的各管段的制造信息。其中，管段的制造信息包括但不限于：各管段的零件清单、各管路零件编号、管段内的管子弯制信息、管段内的装配零件信息、管段完工的校验信息、管段制作的工艺信息和和管段的安装位置信息。

管段的零件清单包括但不限于管段的零件组成和各零件的名称、标准号、规格型号；

管路零件编号是与建立的管路三维模型相关。零件依据其所处的管段以及在管段中的位置进行编号，例如，管段中的零件按照管路走向进行编号；

管子弯制信息包括但不限于：管子下料长度、拉送长度、弯模半径、折弯角度、弯管转角和弯管转角方向等等；

装配零件信息包括但不限于：法兰转角、三通转角、弯头转角、支管转角和支管夹角等等；

管段完工的校验信息是以局部坐标系的方式描述管段端部的位置坐标，用于校验所制作管段是否符合设计要求；

管段制作的工艺信息包括但不限于管段的内表面处理、内外表面涂层、测试压力等管段加工信息；

安装位置信息包括管道附件的安装位置坐标。

此外，计算出的各管段的制造信息也均会被保存至三维模型数据库中，留作备份和导出使用。

步骤S30，根据制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注：

为了满足船舶管段制造时的查阅方便，会将和管段制造相关的信息标注在管路三维模型中的各管段上：

将管道附件的编号、弯制信息和安装位置信息标注在管路三维模型中对应管段的对应管道附件上；

依据船舶的实际情况，标注各管段的几何尺寸；船舶不同，船舶内的管段的尺寸也各不相同，因此需要依据实际情况对各管段的尺寸进行标注；

除了管段的制造信息和几何尺寸外，还需要对管段中的各管道附件的加工信息予以标注；加工信息是根据管段的制造信息中的装配信息和船舶的实际情况而决定的，包括但不限于：管子与管道附件之间的焊接、管子开孔、管子端切等等。

此外，还可将管段的制造信息中的管段完工的校验信息也标注在管路三维模型中。

步骤S40，将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成所述三维设计交付物。

经过三维标注的管路三维模型的结构复杂，数据量大，处理、显示和查看时对设备的性能要求比较高。因此，本实施例对经过三维标注的管路三维模型采取轻量化处理，过滤冗余信息，保留管路三维模型的必要产品结构和显示信息。具体地：

将管路三维模型按照管段导出，获得管路三维模型中各管段的单根管段输出模型；即，每一个单根管段输出模型都是一个三维模型；其中，单根管段输出模型的导出可以通过对三维设计软件二次开发来完成；

依据三维标注的管路三维模型和各管段的制造信息对各单根管段输出模型进行轻量化处理；其中，三维模型的轻量化处理的方法已经很成熟，种类也很多，例如：抽壳技术、降低模型显示精度和显示细节的细节层次技术等。需要说明的是，只要是能够实现对三维模型的轻量化处理，均在本发明的保护范围内，在此就不再赘述；

集成轻量化处理后的各单根管段输出模型和对应的制造信息，生成可以指导船舶现场管段制造的三维设计交付物。图2为按照本实施例的三维设计交付物生成方法生成的三维设计交付物：在图2的左上角为单根管段输出模型，不难看出，该单根管段输出模型是带有三维标注的，模型上标注有管道附件的编号“1”、“5”、“6”和“10”；以及管段的几何尺寸。图2的右上角为管道附件的管段完工的校验信息、安装位置信息、以及管段制作信息等。图2的下方为管道附件的零件清单、装配信息以及弯管信息等。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本发明的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该发明的保护范围内。

实施例2

本实施例公开了一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成系统，如图3所述，包括：

模型建立单元310，用于根据船舶的实际情况建立管路三维模型。模型建立单元310在与船舶实际情况一致的三维环境中，依据管系原理图设计管路的走向；然后从部件数据库选择合适的管道附件并予以布置；最后根据设计规则将布置的管道附件建立各管段，进而生成管路三维模型。

计算单元320，用于计算管路三维模型的各管段的制造信息。计算单元320是依据船舶的实际情况计算组成管路三维模型的各管段的制造信息；其中，管段的制造信息包括但不限于：各管段的零件清单、管路零件编号、管段内的管子弯制信息、管段内的装配零件信息、管段完工的校验信息、管段制作的工艺信息和和管段的安装位置信息。

标注单元330，用于根据制造信息和船舶的实际情况对管路三维模型中的各管段进行对应性的三维标注。标注单元330在管路三维模型上标注各管段的几何尺寸、加工信息以及制造信息等。

导出生成单元340，用于将三维标注的管理三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成三维设计交付物。

存储单元350，用于预存各种管段附件的数据以及保存生成系统生成三维设计交付物时的过程数据。

此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的系统实施例，本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。

进一步需要说明的是，本发明的实施例中的方法步骤可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于终端以及服务器中。

可以理解的是，本发明的实施例中的处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件，硬件部件或者其任意组合。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。

综上所述，本发明的一种用于船舶管段制造的三维设计交付物的生成方法、系统、存储介质和电子设备，采用电子三维模型作为交付物，使得船舶管段的制造信息都集中在模型中，保证了产品制造信息的正确与快速传递，从而提升了现场的生产效率；且本发明还取消了三维模型转化为二维图纸的过程，避免重复劳动，有效缩短了产品的设计周期，提升了设计效率；本发明提供的三维设计交付物的设计和制造数据统一，实现单一数据源，提高了设计质量；此外，本发明实现了管段制造数据的电子化管理，提高了设计管理能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种三维设计交付物的生成方法，其特征在于，用于船舶管段的制造，所述生成方法包括：

根据船舶的实际情况建立管路三维模型；

计算所述管路三维模型的各管段的制造信息；

根据制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注；

将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成所述三维设计交付物。

2.根据权利要求1所述的三维设计交付物的生成方法，其特征在于：所述根据船舶的实际情况建立管路三维模型的步骤包括：

根据船舶的实际情况在三维环境中设计管路走向；

依据管路走向从部件数据库中选择并布置管道附件；

将布置的管子和管道附件生成各管段，从而生成所述管路三维模型。

3.根据权利要求2所述的三维设计交付物的生成方法，其特征在于：所述部件数据库中预存的管道附件的数据包括：管道附件的名称、标准号和型号规格。

4.根据权利要求1所述的三维设计交付物的生成方法，其特征在于：所述制造信息包括：各管段的零件清单、管路零件编号、管段内的管子弯制信息、管段内的装配零件信息、管段完工的校验信息、管段制作的工艺信息和和管段的安装位置信息；其中：

所述零件清单包括对应管段的零件组成和各零件的名称、标准号、规格型号；

所述管路零件编号是零件在对应管段内按照管路走向的编号；

所述管子弯制信息包括：管子下料长度、拉送长度、弯模半径、折弯角度、弯管转角和弯管转角方向；

所述装配零件信息包括：法兰转角、三通转角、弯头转角、支管转角和支管夹角；

所述校验信息是以局部坐标系的方式描述管段端部的位置坐标，用于校验所制作管段是否符合设计要求；

所述工艺信息包括管段的内表面处理、内外表面涂层和测试压力的管段加工信息；

所述安装位置信息包括管道附件的安装位置坐标。

5.根据权利要求1所述的三维设计交付物的生成方法，其特征在于：所述根据所述制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注的步骤包括：

根据各管段的制造信息标注管路零件编号、管子弯制信息和安装位置信息；

根据船舶的实际情况标注各管段的几何尺寸；

根据船舶的实际情况和各管段的制造信息标注各管段的各管道附件的加工信息；其中，加工信息包括焊接、管子开口和/或管子端切。

6.根据权利要求1所述的三维设计交付物的生成方法，其特征在于：所述将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成三维设计交付物的步骤包括：

将管路三维模型按照管段导出，获得管路三维模型中的各管段的单根管段输出模型；

依据三维标注的管路三维模型和各管段的制造信息对各单根管段输出模型进行轻量化处理；

集成轻量化处理后的各单根管段输出模型和对应的制造信息，生成船舶管段设计的三维设计交付物。

7.一种三维设计交付物的生成系统，其特征在于：用于船舶管段的制造，所述生成系统包括：

模型建立单元，用于根据船舶的实际情况建立管路三维模型；

计算单元，用于计算所述管路三维模型的各管段的制造信息；

标注单元，用于根据制造信息和船舶的实际情况对所述管路三维模型中的各管段进行三维标注；

导出生成单元，用于将三维标注的所述管路三维模型按照管段分别导出并进行轻量化处理，生成三维设计交付物。

8.根据权利要求7所述的三维设计交付物的生成系统，其特征在于：还包括存储单元，用于预存各种管道附件的数据以及保存所述生成系统生成三维设计交付物时的过程数据。

9.根据权利要求7所述的三维设计交付物的生成系统，其特征在于：所述制造信息包括：各管段的零件清单、管路零件编号、管段内的管子弯制信息、管段内的装配零件信息、管段完工的校验信息、管段制作的工艺信息和和管段的安装位置信息。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任意一项所述的三维设计交付物的生成方法的步骤。

11.一种电子设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-6中任意一项所述的三维设计交付物的生成方法的步骤。