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1、三維CAD技術(shù)在船舶設(shè)計上的應(yīng)用

2、第1...1概述1990年代初我國造船業(yè)引進(jìn)了國外三維CAD/CAM系統(tǒng)，對提高我國船舶設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量起到積極作用。但隨著應(yīng)用的深化，也發(fā)現(xiàn)一些問題。這些系統(tǒng)僅以解決設(shè)計信息為主，不能滿足中國造船工藝的特點，特別在CAM上還要作大量的二次開發(fā)。這些系統(tǒng)難以實現(xiàn)對管理系統(tǒng)的集成。為此，我國造船業(yè)相關(guān)院、所、企業(yè)在新世紀(jì)初相繼對造船三維CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行研究開發(fā)。但一些系統(tǒng)的開發(fā)是在國外第三方圖形平臺基礎(chǔ)上開發(fā)，難以達(dá)到船舶設(shè)計各專業(yè)的集成和平行設(shè)計，更為重要的是這樣的系統(tǒng)部分Licens。

3、版權(quán)在國外第三方公司，技術(shù)主動權(quán)仍不在開發(fā)者手中。滬東中華造船集團(tuán)積30余年CAD,CAM開發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗，在白行開發(fā)的三維圖形平臺基礎(chǔ)上，研發(fā)造船CAD/CAM系統(tǒng)，目前已取得了突破性進(jìn)展。在完成船舶胭裝三維設(shè)計系統(tǒng)基礎(chǔ)巨，又完成具有三維拓?fù)潢P(guān)系的船體建模設(shè)計軟件，基本完成了一個具有獨立自主版權(quán)的造船三維CAD/CAM設(shè)計系統(tǒng)，并已在數(shù)十家船舶企業(yè)獲得應(yīng)用。2三維船舶設(shè)計系統(tǒng)介紹2.1系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)思想(1)多年來，我們分析了TRIBOV,CADDS'5,CATIA等系統(tǒng)的特點，在本項目研究中力求做到盡可能吸收各系統(tǒng)的優(yōu)點，如TRI

4、BON系統(tǒng)的三維船體結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系技術(shù)，CADDS'5系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計思想，CATIA系統(tǒng)、CADDS'5系統(tǒng)的三維交互實體建模實時顯示技術(shù)等，力使本項目研究達(dá)到一定的先進(jìn)性。(2)近10年來，我國造船企業(yè)引進(jìn)了國外各類三維設(shè)計系統(tǒng)，在技術(shù)上這些系統(tǒng)各有特點.有些系統(tǒng)貼近造船實際但開放差;有些系統(tǒng)雖然在通用CAD系統(tǒng)基礎(chǔ)上應(yīng)用到造船，但需要做大量二次開發(fā)工作。軟件商出于商業(yè)利益在技術(shù)上較為封鎖，要滿足我國船舶制造集成需要有一定困難。加之國防的保密需要，在本項日研究中我們在OPENGL基礎(chǔ)上開發(fā)具有獨立版權(quán)的圖形處理平臺和應(yīng)用軟件，

5、使本項目研究開發(fā)、應(yīng)用不受第一方的制約，有利于我國船舶設(shè)計、制造集成系統(tǒng)的研究開發(fā)。(3)為適應(yīng)現(xiàn)代造船模式的需要，本項目開發(fā)要體現(xiàn)船舶并行協(xié)同設(shè)計思想，所生成的圖紙、加工制造信息能滿足"殼、棲、涂一體化"和"設(shè)計、生產(chǎn)、管理一體化"的現(xiàn)代船舶制造技術(shù)。(4)吸收國外軟件的優(yōu)點，在滿足現(xiàn)代船舶制造實際設(shè)計應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行研究開發(fā)。對此國外軟件在應(yīng)用中存在的問題，盡可能加以克服，以休現(xiàn)本系統(tǒng)的特點和先進(jìn)性。(5)本系統(tǒng)的開發(fā)采用面向?qū)ο蠓椒?。它是一種運(yùn)用對象、類、繼承、封裝、聚合、消息傳送和多態(tài)性等概念來構(gòu)造系統(tǒng)的軟件開發(fā)方法，

6、具有抽象、繼承、封裝和多態(tài)性四大特征。因此，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計具有許多優(yōu)點:由于面向?qū)ο缶庉嫷目芍赜眯?，可以在?yīng)用程序中大量采用成熟的類庫，從而縮小了開發(fā)時間，效率高，可靠性高;繼承和封裝使得應(yīng)用程序的修改影響更加局部化，使得應(yīng)用程序更易于維護(hù)、更新和升級。這些優(yōu)點對本系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和性能優(yōu)化帶來了極大方便。2.2系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)能滿足船體結(jié)構(gòu)、機(jī)裝、電裝、居裝、甲裝等專業(yè)設(shè)計的三維全數(shù)字化船舶產(chǎn)品模型軟硬平臺。通過三維模型對船舶性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、工藝合理性和制造可行性進(jìn)行分析，這是整個船舶數(shù)字化制造集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的開發(fā)旨在建立具

7、有獨立自主版權(quán)的船舶設(shè)計系統(tǒng)，為我國船舶設(shè)計提供三維設(shè)計手段。2.3主要功能三維船舶設(shè)計系統(tǒng)能獲得船舶產(chǎn)品所需的設(shè)計、制造、管理的相關(guān)信息，達(dá)到船舶制造數(shù)字化信息集成。設(shè)計系統(tǒng)有如下功能:2.3.1圖形平臺圖形平臺是在Windows操作系統(tǒng)下，基于OpenGL圖形進(jìn)行開發(fā)的CAD基礎(chǔ)平臺，實現(xiàn)基本圖形劉一象的生成、顯示、操作、管理、優(yōu)化、輸出、模型構(gòu)造等功能，為應(yīng)用程序提供圖形對象、操作命令、開發(fā)接口。具體實現(xiàn)中既考慮到造船行業(yè)的特色又具有一定的通用性，可適用于大規(guī)模集成化制造行業(yè)的CAD軟件開發(fā)。圖形平臺還可進(jìn)行封裝做成CAD

8、圖形顯示組件嵌人管理等軟件巾，為實現(xiàn)其他軟件和設(shè)計軟件的集成提供便利。2.3.2數(shù)據(jù)管理由于船舶設(shè)計中各專業(yè)在設(shè)計建模過程中產(chǎn)生大量的關(guān)系復(fù)雜的數(shù)據(jù)需要處理，本系統(tǒng)并不采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫來保存整個數(shù)據(jù)，而是采用一種統(tǒng)一的格式，將各種不同的數(shù)據(jù)保存在不同的文件中。同時提供一個管理工具對其進(jìn)行管理，其目的是要減少中間環(huán)節(jié)，加快數(shù)據(jù)的存取速度。這種文件格式是一種自主格式的索引數(shù)據(jù)文件在此文件格式基礎(chǔ)上，對各類數(shù)據(jù)都各提供一套函數(shù)接口。這套接口負(fù)責(zé)處理指定類別數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存取，應(yīng)用程序就通過這套接口存取所需的數(shù)據(jù)。2.3.3通用設(shè)計在艦船設(shè)

9、計過程中，有些功能多個專業(yè)都需要用到，作為基本功能提供給各專業(yè)共同使用;另外一些功能與專業(yè)無關(guān)，作為獨立于各系統(tǒng)之外的處理功能。這些功能都屬于通用設(shè)計的范疇，具有實體部件設(shè)計、參數(shù)部件設(shè)計;二維背景圖、模型、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)模型庫管理;模型實體顯示;模型消隱;圖紙管理