CN111898203A - 一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法,其自动输入参数化外形的样条曲线及参数化耐压壳体结构，参数化外形的样条曲线是根据外形的参数化方法所建立的曲线，是生成外形实体的基础；参数化耐压壳体结构是已生成的耐压壳体实体模型，采用CAD软件将输入的外形样条曲线进行扫掠，将外形曲线转换为片体，将参数化外形片体和耐压壳体参数化实体进行装配形成装配体。整个判断滑翔机机身外形和耐压壳体结构是否干涉的过程均集成于检查干涉的框架中，在进行机身外形和耐压壳体结构整体设计或分步设计时，通过自动调用此框架对不同的外形和耐压壳体结构模型进行干涉检查，并把结果输出，节省了大量工作时间。

Description

一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法
技术领域
本发明属于融合式水下滑翔机外形和耐压结构设计领域，具体地说，涉及一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法。
背景技术
融合式水下滑翔机，也称为翼身融合水下滑翔机，是一种新构型水下滑翔机，其外形的翼身融合布局和以往的类鱼雷型水下滑翔机有较大区别。翼身融合布局是指水下滑翔机机身和机翼的过渡曲线是合成曲线，且机身的形状不再是传统的鱼雷型，而是类椭圆形或者圆形，具体的翼身融合水下滑翔机外形参数化过程参照技术文献(Sun C,Song B,WangP,et al.Shape optimization of blended-wing-body underwater glider by usinggliding range as the optimization target[J].International Journal of NavalArchitecture and Ocean Engineering,2017,9(6):693-704)。除了外形，翼身融合水下滑翔机需要设计耐压壳体结构来容纳其内部机构，如浮心调节机构，重心调节机构等，此外在大深度海域，耐压壳体结构也具有较强的极限承载能力。
目前一部分关于翼身融合水下滑翔机耐压壳体的设计是在外形设计之后进行的，现有公开技术文献“翼身融合自主式水下航行器的多泡结构耐压舱分步优化设计”(《西北工业大学学报》,2018,36(04):664-670)。由于设计的耐压结构不能和翼身融合水下滑翔机外形发生干涉，故在设计耐压壳体结构时，必须拟合滑翔机外形曲线并且不断调整耐压壳体设计变量范围，耗费了大量时间。此外，翼身融合水下滑翔机外形和结构分步设计所得到的最终结果是外形的最优解以及在最优外形下耐压壳体结构的最优解，并不是总体综合性能的最优解。
在实际设计的过程中，要得到总体综合性能最好的结果就要考虑将翼身融合外形和耐压壳体结构联合进行整体设计。然而随着翼身融合水下滑翔机外形和耐压壳体结构整体设计变量的变化，翼身融合水下滑翔机外形和耐压壳体结构的参数化几何模型也在改变，因此两者会出现干涉的情况，如果每一次出现干涉都要手动进行判断和调整，那么整个设计过程会非常耗时。
翼身融合水下滑翔机外形和耐压壳体结构进行整体设计或者分步设计时，往往要考虑其干涉关系，即所设计出的滑翔机外形模型不能和耐压壳体结构模型干涉，然而现在还没有自动化检查翼身融合水下滑翔机外形和耐压壳体结构干涉的方法。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法；整个判断滑翔机机身外形和耐压壳体结构是否干涉的过程均集成于检查干涉的框架中，在进行滑翔机机身外形和耐压壳体结构整体设计或者分步设计时，通过自动调用此框架对不同的外形和耐压壳体结构模型进行干涉检查，然后把结果输出。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1.确定参数化外形的样条曲线的基本数据，在指定的路径中自动输入由三条剖面线和两条引导线构成的参数化外形样条曲线，将生成的外形样条曲线在CAD软件中自动进行扫掠，得到外形片体并将生成的外形片体自动保存至指定的路径中；
步骤2.针对已产生的耐压壳体结构，在指定的路径中自动导入参数化耐压壳体结构并等待调用；
步骤3.自动将保存在指定路径中的滑翔机机身外形片体和耐压壳体结构模型在CAD软件中进行装配，分别在指定路径中分别输入翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体结构模型到CAD软件中进行装配，得到外形片体和耐压壳体结构模型的装配体模型；
步骤4.自动通过CAD软件中对装配体中的翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体结构进行几何抽取，然后得到翼身融合水下滑翔机外形片体对应的链接体以及耐压壳体结构对应的链接体；
步骤5.自动移除链接体以及链接体上的参数得到片体以及实体；将链接体以及链接体上的点、线、面，片体、实体之间相互的关联性在CAD软件中移除掉，得到相互独立的点、线、面，片体以及实体；
步骤6.在CAD软件中自动删除装配体中的外形和耐压壳体结构部件，得到仅包含片体以及实体的部件；
步骤7.片体以及实体在CAD软件中自动进行布尔相交并检查相交后是产生相交体，或产生错误文件；如果产生相交体则将相交体模型文件输出，通过程序自动检查发现相交体模型文件的存在，则证明片体以及实体会发生干涉；如果产生错误文件则通过程序自动检查将不会发现相交体模型文件，说明两者并不会发生干涉，整个过程结束；其中，整个判断滑翔机机身外形和耐压壳体结构是否相交的过程均集成于检查干涉的可执行程序中，在进行滑翔机机身外形和耐压壳体结构整体设计时通过调用此程序进行自动干涉检查，然后把结果输出。
有益效果
本发明提出的一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法,可自动检查翼身融合水下滑翔机外形和耐压壳体结构之间是否发生干涉。通过自动输入参数化外形的样条曲线以及参数化耐压壳体结构；参数化外形的样条曲线是根据外形的参数化方法所建立的曲线，是生成外形实体的基础；参数化耐压壳体结构是已生成的耐压壳体实体模型，采用CAD软件将输入的外形样条曲线进行扫掠，即将外形曲线转换为片体，随后将参数化外形片体和耐压壳体参数化实体进行装配，两个部件形成装配体。整个判断滑翔机机身外形和耐压壳体结构是否干涉的过程均集成于检查干涉的框架中，在进行滑翔机机身外形和耐压壳体结构整体设计或者分步设计时，通过自动调用此框架对不同的外形和耐压壳体结构模型进行干涉检查，然后把结果输出。
本发明自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法，在实际工程中，要得到总体综合性能最好的结果就要考虑将翼身融合外形和耐压壳体结构联合进行整体设计。当翼身融合水下滑翔机外形和耐压壳体结构的整体参数化几何模型在改变时，直接使用此框架进行干涉判断，不用每一次出现干涉都要手动进行判断和调整，节省了大量工作时间。水下滑翔机外形和结构干涉的方法的自动化过程是通过对CAD软件的C++开发以及外部C语言调用完成的。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法作进一步详细说明。
图1为本发明自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法流程图。
图2为本发明翼身融合水下滑翔机参数化外形的样条曲线示意图。
图3为本发明多腔的翼身融合水下滑翔机参数化耐压壳体结构。
(a)为内外耐压壳体的连接结构 (b)为耐压内壳体主视图
(c)为耐压内壳体轴侧图
图中
1.为内外耐压壳体的连接管道 2.为耐压壳体内部肋 3.第一耐压外壳体 4.为耐压内壳体 5.第二耐压外壳体
具体实施方式
本实施例是一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法。
在整个判断滑翔机机身外形和耐压壳体结构是否干涉的过程均集成于检查干涉的框架中，在进行滑翔机机身外形和耐压壳体结构整体设计或者分步设计时，通过自动调用此框架对不同的外形和耐压壳体结构模型进行干涉检查，然后把结果输出。水下滑翔机外形和结构干涉的方法的自动化过程是通过对CAD软件的C++开发以及外部C语言调用完成的。
参阅图1、图2和图3(a)(b)(c)，本实施例自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法，包括以下步骤:
第一步、自动输入参数化外形的样条曲线并进行扫掠；参数化外形的样条曲线是指根据外形的参数化方法所建立的曲线，样条曲线必须由三条剖面线和两条引导线构成，是生成参数化外形片体的基础。首先在指定的路径中自动输入参数化外形的样条曲线，然后将生成的外形样条曲线在CAD软件中自动进行扫掠进而生成外形片体，即将翼身融合水下滑翔机外形曲线转换为外形片体，最后将其保存至指定的路径中。
第二步、在指定的路径中自动导入参数化耐压壳体结构。参数化耐压壳体结构指水下滑翔机的耐压壳体实体模型，其中，1.为内外耐压壳体的连接管道、2.为耐压壳体内部肋、3.第一耐压外壳体、4.为耐压内壳体、5.第二耐压外壳体。
第三步、自动将保存在指定路径中的滑翔机机身外形片体和耐压壳体结构模型在CAD软件中进行装配，分别在指定路径中分别输入翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体结构模型到CAD软件中进行装配，两个部件形成装配体。这一步骤的目的是将滑翔机机身外形片体和耐压壳体结构模型进行自动结合。
第四步、自动通过CAD软件中的几何链接器功能，几何链接器的功能是将装配体中的多个实体部件抽取到同一个部件实体中去，原始实体部件仍然保留；将装配体中的翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体实体抽取为链接体1以及链接体2，此时装配体中的翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体实体仍然保留。链接体1以及链接体2归属于同一个部件实体，这个包含链接体1以及链接体2的部件实体可以进行布尔求交操作进行常规体的操作。
第五步、自动移除链接体1以及链接体2上的参数得到片体1以及实体2；该步骤是将链接体1以及链接体2上的点，线，面，片体以及实体之间相互的关联性在CAD软件中移除掉，可得到相互独立的点，线，面，片体以及实体。该步骤是为了保证滑翔机机身外形和耐压壳体结构进行布尔求交时不被其上的点，线，面所影响。
第六步、在CAD软件中自动删除装配体中的外形和耐压壳体结构部件；使片体1以及实体2能够顺利进行布尔求交，因为片体1以及实体2是由装配体部件通过几何链接器得到的实体模型，原始模型仍然保留，这样整个CAD模型就包含了两个滑翔机机身外形片体，两个滑翔机耐压壳体实体结构，故片体1以及实体2直接进行布尔操作无法自动得到实际的组合体。自动删除装配体中的外形和耐压壳体结构部件后，就得到了片体1以及实体2。
第七步、片体1以及实体2在CAD软件中自动进行布尔相交并检查相交后是产生相交体，还是产生错误文件。如果产生相交体则将相交体模型文件输出，通过程序自动检查发现了相交体模型文件的存在，则证明片体1以及实体2会发生干涉，如果产生错误文件则通过程序自动检查将不会发现相交体模型文件，说明两者并不会发生干涉，整个过程到此结束。

Claims (1)

1.一种自动检查融合式水下滑翔机外形和结构干涉的方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤1.确定参数化外形的样条曲线的基本数据，在指定的路径中自动输入由三条剖面线和两条引导线构成的参数化外形样条曲线，将生成的外形样条曲线在CAD软件中自动进行扫掠，得到外形片体并将生成的外形片体自动保存至指定的路径中；
步骤2.针对已产生的耐压壳体结构，在指定的路径中自动导入参数化耐压壳体结构并等待调用；
步骤3.自动将保存在指定路径中的滑翔机机身外形片体和耐压壳体结构模型在CAD软件中进行装配，分别在指定路径中分别输入翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体结构模型到CAD软件中进行装配，得到外形片体和耐压壳体结构模型的装配体模型；
步骤4.自动通过CAD软件中对装配体中的翼身融合水下滑翔机外形片体和耐压壳体结构进行几何抽取，然后得到翼身融合水下滑翔机外形片体对应的链接体以及耐压壳体结构对应的链接体；
步骤5.自动移除链接体以及链接体上的参数得到片体以及实体；将链接体以及链接体上的点、线、面，片体、实体之间相互的关联性在CAD软件中移除掉，得到相互独立的点、线、面，片体以及实体；
步骤6.在CAD软件中自动删除装配体中的外形和耐压壳体结构部件，得到仅包含片体以及实体的部件；
步骤7.片体以及实体在CAD软件中自动进行布尔相交并检查相交后是产生相交体，或产生错误文件；如果产生相交体则将相交体模型文件输出，通过程序自动检查发现相交体模型文件的存在，则证明片体以及实体会发生干涉；如果产生错误文件则通过程序自动检查将不会发现相交体模型文件，说明两者并不会发生干涉，整个过程结束；其中，整个判断滑翔机机身外形和耐压壳体结构是否相交的过程均集成于检查干涉的可执行程序中，在进行滑翔机机身外形和耐压壳体结构整体设计时通过调用此程序进行自动干涉检查，然后把结果输出。
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