CN116305551A - 一种基于catia平台的船舶设备接口创建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法及系统，该方法包括：创建接口的模型本体与参数设计表，将接口的关键尺寸约束与参数设计表中对应参数进行关联，得到尺寸特征；定义参考坐标轴，以参考坐标轴为参照系，对接口的位置中心以及朝向进行约束，得到姿特征；创建特征接口，包括内部组件和输入组件；将尺寸特征中的模型本体以及参数设计表与内部组件关联，将位置特征中的参考坐标轴与输入组件关联，创建或修改接口。本发明能够在单一零件中指定位置快速插入标准接口，并根据需要可对单独接口进行位移、转向操作，也可一键更改接口的标准、规格，简化设计、修改流程，提高设备接口标准化程度及设计质量，缩短建模、维护周期。

Description

一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法及系统

技术领域

本发明属于船舶三维设计技术领域，具体涉及一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法及系统。

背景技术

船舶设备模型为单一零件，通常设备接口随设备主体一同建模，接口模型与主体模型建模过程中相互交叉，尺寸、定位的约束存在相互影响的问题，不利于建模、修改，及接口的标准化建模。且大型设备一般结构复杂，接口数量大，种类多，手动建模效率很低；与设备连接的系统附件通常为标准件，设备接口的标准化和准确性十分重要，而手动建模的设备接口，只能通过人工检查，复杂设备的建模质量和效率难以兼顾；随着船舶综合布置的推进，会经常出现设备升版、改型的情况，设备接口位置、规格的及时更新十分困难。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法及系统，解决设备建模过程中逐一创建接口模型，和接口模型与设备主体模型相互牵连，导致其设计效率不高、维护修改困难以及标准化程度不理想的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法，包括：

创建接口的模型本体；创建接口的模型本体的参数设计表，将接口的关键尺寸约束与参数设计表中对应参数进行关联，得到接口的尺寸特征；

定义一个参考坐标轴，以所定义的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面为参照系，对接口的位置中心以及朝向进行约束，得到接口的位姿特征；

创建一个特征接口，特征接口包括内部组件和输入组件；将尺寸特征中的模型本体以及参数设计表与内部组件关联，将位置特征中的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联；

通过特征接口的输入组件确定接口位姿，通过特征接口的内部组件确定接口规格，以创建或修改接口。

进一步的，根据标准接口创建接口的模型本体。

进一步的，参考坐标轴的中心点与接口的位置中心重合，参考坐标轴的Z轴与接口的朝向重合。

一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建系统，包括：

尺寸特征模块，用于创建接口的模型本体；创建接口的模型本体的参数设计表，将接口的关键尺寸约束与参数设计表中对应参数进行关联，得到接口的尺寸特征；

位姿特征模块，用于定义一个参考坐标轴，以所定义的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面为参照系，对接口的位置中心以及朝向进行约束，得到接口的位姿特征；

特征接口模块，用于创建一个特征接口，特征接口包括内部组件和输入组件；将尺寸特征中的模型本体以及参数设计表与内部组件关联，将位置特征中的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联；

创建修改模块，用于通过特征接口的输入组件确定接口位姿，通过特征接口的内部组件确定接口规格，以创建或修改接口。

进一步的，尺寸特征模块根据标准接口创建接口的模型本体。

进一步的，位姿特征模块中参考坐标轴的中心点与接口的位置中心重合，参考坐标轴的Z轴与接口的朝向重合。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1)使用参数化建模，对接口标准、规格用设计表参数进行控制(设计表可以重用已有的管系附件设计表)，提高接口建模效率的同时，大幅提升了接口的标准化程度和准确性；

2)将接口以特征模板的形式进行集成，每个接口仅占一个节点且与设备主体相互独立(即设备主体变更不影响接口的位置、朝向)，提高了设备模型模块化程度，模型结构更加简洁、规整，便于后期修改、维护；

3)接口定位：位置特征仅通过一个坐标轴与设备输出端口关联，接口密封面朝向与设备端口朝向一致，密封面中心与输出端点重合，可实现设备接口一键部署；

4)接口定位修改：接口定位通过设备输出端口坐标轴实时约束，修改设备输出端口坐标轴位置、朝向，将同步修改接口的位置朝向，大幅简化接口的修改流程；

5)接口规格修改：接口尺寸通过参数设计表进行约束，无需重新建模，即可将接口的尺寸一键切换，大幅简化设备接口规格修改流程；

6)相较于零件装配，本发明专利实例化过程中不产生新的参考模型，不会额外占用设计环境资源。

附图说明

图1是特征接口设计流程示意图；

图2是设备接口创建流程示意图；

图3是设备接口修改流程示意图；

图4是特征法兰及其参考坐标轴的示意图；

图5是特征法兰的参数设计表样例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明应用于船舶设备建模，提供了一种基于CATIA平台的船舶设备三维模型接口快速设计方法及系统，能够在单一零件中指定位置快速插入标准接口，并根据需要，可对单独接口进行位移、转向操作，也可一键更改接口的标准、规格，简化设计、修改流程，提高设备接口标准化程度及设计质量，缩短建模、维护周期。

本发明的基于CATIA平台的船舶设备三维模型接口快速设计方法，具体包括：

1)设备接口规格繁多，但绝大多数设备使用标准接口，使用标准接口参数对接口模型进行约束，可有效提升建模效率和准确性。

以此为目标对接口模型进行参数化建模：根据接口标准的示意图创建母模型；导入接口的参数设计表，将接口的关键尺寸约束(如：内径、外径、螺栓孔中心圆直径，密封面外径、厚度、螺栓孔直径、螺栓孔数等)与设计表中对应参数进行关联，确保任意规格下，接口外形尺寸与设计表对应项一致，从而得到接口的尺寸特征。

母模型包含模型本体和参数设计表；其中，模型本体是指母模型的几何形状，参数指模型的设计参数，参数设计表指参数的设计表。

2)设备输出端口(Port点)为带位置信息和朝向的坐标轴，将接口模型的位置信息集成到一个该坐标轴上，即可利用设备输出端口坐标轴对接口模型进行定位。

以此为目标对接口模型进行拆分：接口通常以原点为参照进行建模，本发明专利定义了一个新的参考坐标轴(以下简称“坐标轴A”)，以坐标轴A的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面为参照系，对接口密封面中心、密封面朝向、接口螺栓孔圆心角等外形特征进行约束：坐标轴A中心点与接口密封面中心重合，Z轴与密封面垂直且向外等等，进行建模，再对外形特征进行约束，以确保密封面中心始终与坐标轴A中心重合、朝向与坐标轴A的Z轴一致，从而得到接口的位置特征。

3)设备模型为单一零件，无法通过装配直接添加接口模型。

本发明专利将接口的尺寸特征和位置特征集成为特征模板：在接口模型中新建一个用户特征，将尺寸特征的模型本体、参数设计表与内部组件关联，将位置特征坐标轴A的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联，将设计表参数中的名称(根据需要可增加通径、压力等参数项)进行发布，最后将该用户特征插入目录(Catalog)，即得到本发明专利的一个案例(以下简称“特征接口”)。

本发明还提供一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建系统，包括：

尺寸特征模块，用于创建接口的模型本体；创建接口的模型本体的参数设计表，将接口的关键尺寸约束与参数设计表中对应参数进行关联，得到接口的尺寸特征；

位姿特征模块，用于定义一个参考坐标轴，以所定义的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面为参照系，对接口的位置中心以及朝向进行约束，得到接口的位姿特征；

特征接口模块，用于创建一个特征接口，特征接口包括内部组件和输入组件；将尺寸特征中的模型本体以及参数设计表与内部组件关联，将位置特征中的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联；

创建修改模块，用于通过特征接口的输入组件确定接口位姿，通过特征接口的内部组件确定接口规格，以创建或修改接口。

进一步的，尺寸特征模块根据标准接口创建接口的模型本体。

进一步的，位姿特征模块中参考坐标轴的中心点与接口的位置中心重合，参考坐标轴的Z轴与接口的朝向重合。

以下以法兰为例，进一步说明本发明的设备接口创建方法：

1)设计特征法兰，参见图1。

新建法兰类型附件节点；

创建位置特征：在任意位置插入坐标轴，命名为“坐标轴A”，进行常规的法兰建模或使用资源库中相同端面标准的任意法兰的母模型，基于坐标系A的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面对法兰模型的外形尺寸进行约束，保证坐标轴A中心点与法兰密封面中心重合，Z轴与法兰密封面垂直且向外，参见图4；

创建尺寸特征：插入目标法兰的参数设计表，也可直接使用资源库中相同端面标准的任意法兰的设计表，参见图5，将法兰模型的外形尺寸与设计表中对应参数进行关联；

集成特征模板：在法兰节点下新建用户特征，命名为特征法兰，将尺寸特征的模型本体、参数设计表与内部组件关联，将位置特征坐标轴A的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联，将设计表中的名称进行发布；

在目录(Catalog)中插入该特征模板。

2)创建设备接口法兰，参见图2。

前提条件：设备主体及设备端口坐标轴；

创建法兰：

将需要创建法兰的端口的坐标轴改名为“坐标轴A”(需保证设备节点下仅有一个“坐标轴A”)；

激活设备主体的零件几何体(PartBody)，实例化目录(Catalog)下的特征法兰；

一键进行坐标轴的同名匹配；

在参数栏中选择所需的法兰标准规格；

即可在端口的坐标轴下插入目标规格法兰。

注：该法兰的密封面中心为端口坐标轴原点、密封面朝向与Z轴一致。

3)修改设备接口法兰，参见图3。

前提条件：使用本发明专利创建接口法兰的设备模型；

修改法兰：

法兰规格修改：在法兰的参数栏中选择需修改的规格；

法兰位置修改：修改设备端口坐标轴原点的坐标；

法兰朝向修改：旋转设备端口坐标轴，调整Z轴朝向。

注：法兰密封面中心随端口坐标轴原点始终重合，法兰密封面始终与端口坐标轴Z轴朝向一致。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法，其特征在于，包括：

创建接口的模型本体；创建接口的模型本体的参数设计表，将接口的关键尺寸约束与参数设计表中对应参数进行关联，得到接口的尺寸特征；

定义一个参考坐标轴，以所定义的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面为参照系，对接口的位置中心以及朝向进行约束，得到接口的位姿特征；

创建一个特征接口，特征接口包括内部组件和输入组件；将尺寸特征中的模型本体以及参数设计表与内部组件关联，将位置特征中的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联；

通过特征接口的输入组件确定接口位姿，通过特征接口的内部组件确定接口规格，以创建或修改接口。

2.根据权利要求1所述的基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法，其特征在于，根据标准接口创建接口的模型本体。

3.根据权利要求1所述的基于CATIA平台的船舶设备接口创建方法，其特征在于，参考坐标轴的中心点与接口的位置中心重合，参考坐标轴的Z轴与接口的朝向重合。

4.一种基于CATIA平台的船舶设备接口创建系统，其特征在于，包括：

尺寸特征模块，用于创建接口的模型本体；创建接口的模型本体的参数设计表，将接口的关键尺寸约束与参数设计表中对应参数进行关联，得到接口的尺寸特征；

位姿特征模块，用于定义一个参考坐标轴，以所定义的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面为参照系，对接口的位置中心以及朝向进行约束，得到接口的位姿特征；

特征接口模块，用于创建一个特征接口，特征接口包括内部组件和输入组件；将尺寸特征中的模型本体以及参数设计表与内部组件关联，将位置特征中的参考坐标轴的X轴、Y轴、Z轴、XY平面、YZ平面、ZX平面与输入组件关联；

创建修改模块，用于通过特征接口的输入组件确定接口位姿，通过特征接口的内部组件确定接口规格，以创建或修改接口。

5.根据权利要求4所述的基于CATIA平台的船舶设备接口创建系统，其特征在于，尺寸特征模块根据标准接口创建接口的模型本体。

6.根据权利要求4所述的基于CATIA平台的船舶设备接口创建系统，其特征在于，位姿特征模块中参考坐标轴的中心点与接口的位置中心重合，参考坐标轴的Z轴与接口的朝向重合。

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