钢闸门是典型的水工金属结构，是直接影响水利工程安危与经济效益的重要部件之一，目前已开发的钢闸门CAD软件由于开发周期较短，造成架构简单，功能单一，系统性差；图形利用率低，计算模型、设计模型、制作模型三者分离，一旦设计更改，彼此很难联动，造成人力和物力的浪费，虽然已开发了有关钢闸门的设计软件，但缺乏最新的软件应用环境平台和开发工具，在架构和功能上实现智能化意图不明显，不符合实际工程的需要。
为此，笔者提出的平面钢闸门智能设计系统，基于平面钢闸门主要结构的分类，使用基本构件的形状信息、属性参数和约束参数等构筑构件的信息模型，建立构件关联信息数据库，以网轴线作为驱动骨架，实现所有构件的整体联动．该系统在钢闸门设计、分析、制作、出图等各个阶段使用同一完整模型、同一数据库、同一标准的接口，实现平面钢闸门的智能设计。
1 平板钢闸门智能设计系统特点
1.1 Inventor平台
Inventor是Autodesk公司推出的一款三维CAD设计软件，其基于参数化的强大三维造型功能可以和流行的软件诸如CATIA，NX，PRO/E相比拟。除此之外，Inventor的工程图还可以DWG文件作为模板制作工程图，较之其他同类软件更充分地展现了工程图的超强能力。
Inventor软件提供了友好的面向对象型的API二次开发接口，几乎可以涉及到该软件系统的各个方面，以Automation作为二次开发的接口，不仅支持传统的VBA开发，而且支持流行的编程语言诸如Visual Basic，Visual C++，Visual C#，Delphi，Perl，Java等，使得整个软件系统的二次开发富有生命力。
1.2 系统特点
在总结平板钢闸门结构的基础上，利用多年来总结的一系列关于三维设计的理论和方法，提出了基于Inventor平台的平面钢闸门智能设计系统，其系统流程如图1所示。
该系统包括文件管理、计算、建模、自动出图、有限元分析、工具等六大模块。
1)文件管理模块能够智能存储各类图形数据模板，具备智能化、知识积累的能力；同时其共享数据系统保证了各模块的数据共享和模型公用。
2)计算模块包含了现行的钢闸门设计规范，能够自动读取三维模型中包含的参数进行计算，并能自动生成计算报告书。
3)建模模块的截面库包含了平面钢闸门设计所使用的所有构件，包括20多个大类、150多个子类和400多个实例模型；还囊括了各级别的模板，用户使用这些模块可以更加高效、快速地建模。
4)自动出图模块可以结合三维建模模块的信息模型，根据用户的定制要求，自动完成图纸布局、尺寸标注、符号表示和材料表生成等。
5)有限元分析模块提供了和有限元计算程序ANSYS的接口，并能直接进行有限元计算。
6)工具模块提供了计算、建模、出图过程的所有工具，包括轴线系统、点系统、坐标系统、干涉检测、测量等。
图1 钢闸门智能设计系统流程
2 智能关联技术
构件关联是实现整体联动的基础，其基本思路体现在如下3点。
1)布设整体轴线，用以驱动总体尺寸变化。
2)构件具备截面、起始点和结束点等关键特征；构件的起点、终点和轴线进行绑定；轴线改变驱动构件改变。
3)构件之间设置“接触链”，存于数据库当中，当构件位置变动时，自动检测相关构件的变换，然后自动调整参数改变位置和形状。
2.1 轴线和构件的关联
轴线在X，Y，Z3个向分布，轴线与轴线相交位置设置工作点，轴线的变化驱动工作点位置的变化，轴线的数据结构定义为：
构件起点和终点的数据模型定义为：
例如，如果A&2&20表示的空间点为(0，70，0)，则A+100&2-50&20代表构件的起点或终点位于(100，20，0)。
以轴线相对位置的偏移来表示构件的起始点和结束点，则使构件和轴线相互关联，轴线的变化则自动驱动构件的变化。
2.2 构件之间的关联信息
构件与构件之间因为焊接或者栓接而确立接触关系，则这种接触关系的集合就是构件与构件之间的“接触链”，图2是构件的接触模型，B1在左侧与C1连接，右侧与C2连接，中间与B3和B4连接。则对于B1而言，C1和C2是其左、右端，B3和B4与其连接。
B1的左、右端接触数据结构可定义为：
B1的连接接触的数据结构可定义为：
3)调配接触模型之间的接触链，保证其能够根据接触关系联动变化。
图3是支撑和主梁的连接，则主梁相当于图2中的B1，其LREND的具体数值为(“BL_1”，“340*20*680*20*2700”，0，O，0，NONE，NONE，0，YES，“ANGLE_5”)。如果支撑“BL_1”的参数发生变化，通过更新则会自动驱动主梁的参数发生变化．相应于图2中，如果Bl的参数发生变化，则会驱动B3和B4的参数发生变化。
图2 构件的接触模型
图3 主梁和支撑的接触三维图
3 应用
利用平板钢闸门智能系统进行建模，构建钢闸门三维信息模型的步骤如下。
1)获取闸门门槽的长、宽、高、支撑跨度、封水宽度等信息，利用轴线搭建钢闸门的框架模型(图4)，并规划门叶、门槽、水封、支撑件等的装配位置。
图4 钢闸门轴线系统
2)从模型中调出各种结构的信息模型，并按规划的装配位置依次按约束装入，并以图5确定构件起始点和结束点的位置以及和轴线的相对位置关系。
图5 构件的轴线模型
依据上述步骤建立的三维模型包含了和轴线的相对位置的信息，并且包含了模型之间的关联信息，轴线数据的变化驱动三维模型的联动变化，图6-7表示拥有上述特点的门叶和门槽模型。
图6 钢闸门智能设计系统生成的门叶模型
图7 钢闸门智能设计系统生成的门槽模型
4 结语
提出以网轴线作为平板闸门的驱动骨架，构建了平板钢闸门的构件信息模型和关联模式，并在Inventor平台上成功实现了钢闸门智能设计系统，可实现整体的修改联动，为其他相关系统提供了宝贵的经验。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
相关文章
