CN116956465A - 一种基于xml的船体结构模型构建方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于XML的船体结构模型构建方法、装置、设备及介质，方法包括：获取模型的焊接计划和装配计划；基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，并生成对应的模型XML文件；基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。本发明通过将基于SPD软件生成的中组立三维模型转换成XML文件，并基于XML文件生成实体模型，准确的表达了模型的几何信息和拓扑信息，以使中组立机器人能够直接应用基于XML文件生成的实体模型，提高了中组立机器人的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及船体三维实体模型重构技术领域，具体涉及一种基于XML的船体结构模型构建方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
SPD(Shipping Product Design)设计软件是我国具有完全自主知识产权的船舶三维设计软件，也是唯一一款用户较多的国产船舶生产设计软件，目前国内多家知名企业均以SPD为主要设计软件来开展船舶的三维设计工作。SPD设计软件的主要功能是能够实现船体、舾装、机装、电装以及涂装等多个专业的交互共享三维设计，其三维模型与二维图纸表达的一致性较高，与国际知名设计软件Catia相比，在船舶节点的表达上更准确，更直观。
前SPD软件输出的三维模型主要有3种，包括3D-DXF,3DV以及IGES格式，其中3D-DXF文件格式可以通过Navisworks Manage软件生成nwd文件，但上述三类文件主要用于模型评审以及现场工艺人员查看用，其文件格式形式都不能直接用于焊接机器人所需要的实体三维模型。经过研究分析SPD软件输出文件特征，其不能直接使用原因主要有两个，首先是SPD软件输出的模型都是以分段为单位输出，并不能够单独生成中组立三维模型，因为中组立只是分段中的一部分。SPD设计软件输出模型文件不能用的第二个原因是SPD软件本身输出数据格式问题，其软件导出的模型数据都是三角面片结构，并非真正的实体三维模型，虚拟设计中采用的是由三角面片表示的产品模型，虽然三角面片模型能很好地满足直观可视性的要求，但三角面片模型损失了模型的几何信息和拓扑信息，使得虚拟设计中的产品模型不能直接应用在实际生产中应用。
综上所述，采用三角面片三维数据驱动方式无法满足现实生产中的应用。但是在实际生产应用中组立焊接机器人要求输出的中组立模型信息以及焊缝信息必须满足智能设备的相关要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种基于XML的船体结构模型构建方法、装置、电子设备及存储介质，解决现有技术中基于SPD软件导出的模型三维结构与中组立机器人所需的三维结构存在数据不匹配不对应，从而导致的无法满足中组立机器人实际生产要求的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于XML的船体结构模型构建方法，包括如下步骤：
获取模型的焊接计划和装配计划；
基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；
根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，生成对应的模型XML文件；
基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。
在一些实施例中，所述模型XML文件包括零件列表和焊缝列表，所述焊缝列表包括焊缝数据信息、焊接基面数据信息和构建属性信息，其中所述焊缝数据信息包括焊缝名称、焊缝焊脚高度、焊缝起始点信息和焊接工艺参数。
在一些实施例中，在确定所述中组立模型的焊缝数据信息之前，包括获取待焊接的中组立模型焊缝。
在一些实施例中，所述获取待焊接的中组立模型焊缝，还包括：
获取中组立模型对应的组成零件；
以预设的命名方式对所述组成零件进行统一命名，确定所述组成零件的命名标签；
根据所述命名标签，识别并获取所有零件中的所述中组立模型对应的组成零件。
在一些实施例中，所述根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息，包括：
基于所述中组立模型，确定焊接基板；
根据三点确定平面理论，在所述焊接基板上选择三个基准点，并根据所述三个基准点确定所述焊接基面数据信息。
在一些实施例中，所述提取所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型，包括：
根据所述模型XML文件中的零件列表和焊缝列表，构建线框模型；
基于所述线框模型，根据所述焊缝数据信息、所述焊接基面数据信息和构建属性信息，构建表面模型；
基于预设的坐标系，沿所述表面模型的厚度方向拉伸，构建实体模型。
在一些实施例中，所述实体模型的数据均为位于同一坐标系下的三维坐标点数据。
第二方面，本发明还提供了一种基于XML的船体结构模型构建装置，包括：
获取模块，用于获取模型的焊接计划和装配计划；
焊缝和焊接基面确定模块，用于基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；
XML文件生成模块，根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，生成对应的模型XML文件；
构建模块，基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的基于XML的船体结构模型构建方法中的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于XML的船体结构模型构建方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明提供的基于XML的船体结构模型构建方法、装置、电子设备及存储介质，首先获取模型的焊接计划和装配计划；随后基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；并且根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，并生成对应的模型XML文件；最后提取所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。本发明通过将基于SPD软件生成的中组立三维模型转换成XML文件，并基于XML文件生成实体模型，准确的表达了模型的几何信息和拓扑信息，以使中组立机器人能够直接应用基于XML文件生成的实体模型，提高了中组立机器人的工作效率。
附图说明
图1是本发明提供的基于XML的船体结构模型构建方法的一实施例的流程图；
图2是本发明提供的基于XML的船体结构模型构建方法中，步骤S104一实施例的示意图；
图3是本发明提供的基于XML的船体结构模型构建装置的一实施例的示意图；
图4是本发明提供的电子设备一实施例的运行环境示意图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于三角面片模型其数据格式是STL文件格式，三角面片模型的数据格式只有点、三角形以及体几种元素，基本上是用众多的三角形来定义一个3D模型，因此文件中的数据包含了所有三角形的法线与顶点的XYZ坐标的完整列表。在对三角面片模型处理时，需要构建三角形之间的拓扑关系，由于曲面越复杂曲度越大，那么组成三角形数目也越大，每个三角形的坐标点都至少记录4次以上，因此在构建拓扑关系时对三角面片模型的数据处理将会变得很缓慢。另外组成曲面的三角形也会存在缝隙，即三角形面片的丢失，大曲率曲面的相交部分在进行三角化时就会产生这种缺陷。在显示的STL格式模型上，会有不正确的裂缝或孔洞，即表示其中没有三角形，违反了布满规则。此时，应在这些裂缝或孔沿处增补若干小三角形面片来满足布满规则。另外由于采用在其相交线处向不同实体产生三角形面片，就会导致相交线处的三角形面片的畸变，严重影响后期相交线的拟合。第三是三角形面片重叠，三角面片的重叠主要是由于在三角化面片时数值的圆整误差所产生的。三角形的顶点在3D空间中是以浮点数表示的,而不是以整数来表示的。如果圆整误差范围较大,就会导致面片的重叠，进而导致无法测量出准确尺寸，从而导致采用三角面片三维数据驱动方式无法满足现实生产中的应用。
为了实现有效传输三维模型数据的中间文件的目的，以使中组立的三维模型输出形式能够满足中组立焊接机器人的使用要求，特提出了XML三维模型的数据交换格式，即基于SPD新增中组立三维模型输出方式，并且输出文件采用XML文件存放三维模型数据。
采用XML三维模型的数据交换格式主要原因有以下几个方面。首先是XML是一种纯文本格式的文件，可拓展标记语言，是一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，在制造业有过类似的应用。船舶中组立的结构算是一种比较大的结构体，各类零件安装顺序以及从属关系比较复杂，用XML纯文本格式文件记录各类信息完全适用于记录船舶中组立结构的各种信息，也易于后期加工处理。
本发明实施例提供了一种基于XML的船体结构模型构建方法，请参阅图1，包括：
S101、获取模型的焊接计划和装配计划；
S102、基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；
S103、根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，生成对应的模型XML文件；
S104、基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。
在本实施例中，首先获取模型的焊接计划和装配计划；随后基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；并且根据所述焊接基面，对所述焊缝信息进行分解，并生成对应的模型XML文件；最后提取所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。本发明通过将基于SPD软件生成的中组立三维模型转换成XML文件，并基于XML文件生成实体模型，准确的表达了模型的几何信息和拓扑信息，以使中组立机器人能够直接应用基于XML文件生成的实体模型，提高了中组立机器人的工作效率。
在步骤S103中，焊缝分解即为将步骤S102中获得的焊缝进一步分解，步骤S102中的焊缝实际是零件与零件的一条相交线，只有焊缝位置信息。但是一条角焊缝实际是需要焊接两面的，这两侧的轨迹线也就是机器人实际要行走的焊接迹线，因此需要对焊缝进行分解。
在一些实施例中，所述模型XML文件包括零件列表和焊缝列表，所述焊缝列表包括焊缝数据信息、焊接基面数据信息和构建属性信息，其中所述焊缝数据信息包括焊缝名称、焊缝焊脚高度、焊缝起始点信息和焊接工艺参数。
进一步的，焊缝焊角高度以及焊缝起始点信息，因焊缝实际就是零件与零件的相交线，因此直线焊缝就只需要通过两个点坐标即可表达焊缝位置，这个坐标值也是相对于船体坐标系中的原点坐标点。
进一步的，构建属性信息包含了中组件里面每一个零件的零件名、板厚、位置以及开孔信息
在本实施例中，输出的XML文件包含中组立工序中所有的零件列表才能构成一个完成中组立过程。通过零件列表和焊缝列表可准确表达出一个模型的主体框架。
在一些实施例中，在确定所述中组立模型的焊缝数据信息之前，包括获取待焊接的中组立模型焊缝。
在本实施例中，分段焊缝计算主要目的是统计分段焊缝数量、焊缝类型以及坡口形式，最终是为了提供给现场做焊材订货以及现场精细化派工用的。相较于分段焊缝计算，中组立焊缝计算的目的是计算出中组件里面哪些焊缝是需要在中组立阶段焊接的，并不需要每条焊缝逐条计算。并且由于不同的焊缝具有差异性，为了获取准确的焊缝数据，首先需要确切的焊缝数量信息，并获取每一个焊缝的焊缝数据。
在一些实施例中，所述获取待焊接的中组立模型焊缝，包括：
获取中组立模型对应的组成零件；
以预设的命名方式对所述组成零件进行统一命名，确定所述组成零件的命名标签；
根据所述命名标签，识别并获取所有零件中的所述中组立模型对应的组成零件。在本实施例中，中组立模型焊缝计算关键在于只需要计算本级焊缝，上一级产生的焊缝不在中组阶段焊接也就无需再次计算。因此通过预设的命名方式，即可辨别所有在中组立阶段的模型零件，从而实现只计算中组立阶段的焊缝。
在一个具体的实施例中，所有中组立阶段的零件加上中组立名前缀，其中组件命名规则完整结构形式按照：中组立名+部件名+零件名，例如1L-FR26A-A1，其中1L表示第一个中组件，以此类推，FR26A表示26号肋位肋板框架部件(小组件)，A/B/C表示26号肋位肋板在不同位置，A1表示肋板框架上的一块板零件，并且不需要拼板。所有零件前必须加上1L中组件名，这样所有1L下面的零件或者组件之间的焊缝就是中组立焊缝，计算时计算1L组件下面组件与组件或者组件与零件之间的焊缝即可。
在一些实施例中，所述根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息，包括：
基于所述中组立模型，确定焊接基板；
根据三点确定平面理论，在所述焊接基板上选择三个基准点，并根据所述三个基准点确定所述焊接基面数据信息。
在本实施例中，船舶分段中组立组件的基本构成主要包括底板(基板)，纵横方向肋板等，中组立模型焊缝主要包括了立焊缝以及平角焊缝，其中定义的立焊缝以及平角焊缝就是相对于中组立基面，基面设置好即可确定零件之间的焊缝是立焊缝还是平焊缝。焊接基面设置时，一般选取基板上的三个点，三点确定一个平面。
在一些实施例中，所述提取所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型，请参阅图2，包括：
S201、根据所述模型XML文件中的零件列表和焊缝列表，构建线框模型；
S202、基于所述线框模型，根据所述焊缝数据信息、所述焊接基面数据信息和构建属性信息，构建表面模型；
S203、基于预设的坐标系，沿所述表面模型的厚度方向拉伸，构建实体模型。
在本实施例中，实现重构实体模型第一步创建线框模型，线框只用顶点和棱边表示物体，不包含面的信息，不能表述内部和外部，拓扑关系不明，也无法进行剖切、消隐、光照等。根据xml中数据点信息创建线框模型，线框模型为闭合线框。第二步创建表面模型，表面模型包括两种，一种是自由曲线/曲面造型，是由模拟物体或现象形状的数学模型插值生成的模型(如汽车、飞机的外形)；另一种是多边形网格模型，由物体表面的采样点连接成多边形面片模型，通常用于表达复制场景对象表面(如地形起伏)，根据第一步封闭的线框模型创建结构面；第三步创建实体模型，实体模型是最完善的模型定义，它能够表达全部的形状信息，如物体位置、面积、长度、体积、拓扑关联等，同时也定义了物体的并、交、差集合运算和欧拉运算等。根据第二步创建的结构面沿着厚度方向拉伸即成实体结构体。
即大量数据为X/Y/Z三个方向的坐标点信息，重构模型就是依据文件列表的坐标数据，通过一系列XYZ的数据在三维空间中描出点，然后将点连接成曲线，最终得到封闭曲线，然后根据封闭曲线建模成面，再进一步拉伸成为体。
基于上述基于XML的船体结构模型构建方法，本发明实施例还相应的提供一种基于XML的船体结构模型构建装置300，请参阅图3，该基于XML的船体结构模型构建装置300包括获取模块310、焊缝和焊接基面确定模块320、XML文件生成模块330和构建模块340。
获取模块310，用于获取模型的焊接计划和装配计划；
焊缝和焊接基面确定模块320，用于基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；
XML文件生成模块330，根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，生成对应的模型XML文件；
构建模块340，基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。
如图4所示，基于上述基于XML的船体结构模型构建方法，本发明还相应提供了一种电子设备，该电子设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该电子设备包括处理器410、存储器420及显示器430。图4仅示出了电子设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
存储器420在一些实施例中可以是该电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。存储器420在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器420还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器420用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如安装电子设备的程序代码等。存储器420还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器420上存储有基于XML的船体结构模型构建程序440，该基于XML的船体结构模型构建程序440可被处理器410所执行，从而实现本申请各实施例的基于XML的船体结构模型构建方法。
处理器410在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器420中存储的程序代码或处理数据，例如执行基于XML的船体结构模型构建方法等。
显示器430在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器430用于显示在所述基于XML的船体结构模型构建设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备的部件410-430通过系统总线相互通信。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，包括：
获取模型的焊接计划和装配计划；
基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；
根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，生成对应的模型XML文件；
基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。
2.根据权利要求1所述的基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，所述模型XML文件包括零件列表和焊缝列表，所述焊缝列表包括焊缝数据信息、焊接基面数据信息和构建属性信息，其中所述焊缝数据信息包括焊缝名称、焊缝焊脚高度、焊缝起始点信息和焊接工艺参数。
3.根据权利要求1所述的基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，在确定所述中组立模型的焊缝数据信息之前，还包括：
获取待焊接的中组立模型焊缝。
4.根据权利要求3所述的基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，所述获取待焊接的中组立模型焊缝，包括：
获取中组立模型对应的组成零件；
以预设的命名方式对所述组成零件进行统一命名，确定所述组成零件的命名标签；
根据所述命名标签，识别并获取所有零件中的所述中组立模型对应的组成零件。
5.根据权利要求1所述的基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，所述根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息，包括：
基于所述中组立模型，确定焊接基板；
根据三点确定平面理论，在所述焊接基板上选择三个基准点，并根据所述三个基准点确定所述焊接基面数据信息。
6.根据权利要求2所述的基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，所述提取所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型，包括：
根据所述模型XML文件中的零件列表和焊缝列表，构建线框模型；
基于所述线框模型，根据所述焊缝数据信息、所述焊接基面数据信息和构建属性信息，构建表面模型；
基于预设的坐标系，沿所述表面模型的厚度方向拉伸，构建实体模型。
7.根据权利要求6所述的基于XML的船体结构模型构建方法，其特征在于，所述实体模型的数据均为位于同一坐标系下的三维坐标点数据。
8.一种基于XML的船体结构模型构建装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取模型的焊接计划和装配计划；
焊缝和焊接基面确定模块，用于基于预设的SPD三维软件，根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊缝数据信息；以及根据所述焊接计划和装配计划，确定中组立模型的焊接基面数据信息；
XML文件生成模块，根据所述焊接基面数据信息，对所述焊缝数据信息进行分解，生成对应的模型XML文件；
构建模块，基于所述模型XML文件中模型零部件对应的数据，构建实体模型。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-7所述的基于XML的船体结构模型构建方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7所述的基于XML的船体结构模型构建方法中的步骤。
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 2023-07-26 CN CN202310929070.4A patent/CN116956465A/zh active Pending
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| Title |
|---|
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