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试论船舶电缆敷设CAD系统的设计与应用

作者: 发布时间:2019-12-21 17:40:49 阅读: 63 次

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试论船舶电缆敷设CAD系统的设计与应用

 

摘要:电缆敷设存在设计复杂繁琐特点,船舶电装生产设计效率及发展因此受到了较为负面影响。基于此,本文基于中望CAD实现了船舶电缆敷设CAD系统的二次开发,该系统可实现船舶电缆的虚拟敷设,并能够提供动态、直观的敷设设计方式,船舶电缆敷设的设计过程因此简化,设计的质量和效率均可由此实现长足提升。

关键词:船舶电缆敷设;中望CAD;二次开发

 

前言:基于电装生产中的原始资料,电装设计人员需在电缆敷设设计中绘制船舶分支电缆与主干电缆的走向,并最终基于区域、用途的不同生成托盘表,以此满足车间电缆敷设使用需要。结合实际调研可以发现,人工仍属于我国船舶电缆敷设设计的主体,虽然近年来各类辅助系统的应用日渐广泛化,但线路敷设过程模拟层面仍存在一定不足,而为了尽可能弥补这种不足,正是本文围绕船舶电缆敷设CAD系统设计与应用开展具体研究的原因所在。

1. 船舶电缆敷设CAD系统的总体设计

1.1系统架构

    本文研究的船舶电缆敷设CAD系统采用中望CAD提供的二次开发技术,具体设计需首先进行数学建模,建模需围绕从详细设计阶段抽取的电缆桥架信息展开,完成对信息的自适应处理。同时需对生成的电缆通道提供移动、删、搭接、校验等编辑操作。导入电缆数据信息,为实现中望CAD的图元定制,需对托管类进行调用,在对定制图形操作的同时,还应关注其与中望CAD图形数据库实现的实时通讯,以此实现数据和图形对象的同步。在数据库需负责存储敷设完毕的路径信息,并基于ActiveX技术生成标准托盘表。船舶电缆敷设CAD系统的运用流程可简单概括为:“用户→中望CAD系统→抽取桥架信息数据→自适应生成电缆通道→电缆通道操作→提取电缆数据信息→电缆交互敷设→数据库→船舶电缆敷设CAD系统/生成电缆清册”[1]

1.2功能模块设计

整个船舶电缆敷设CAD系统由托管程序、数据处理模块、电缆敷设模块、电缆通道生成模块组成,具体模块设计如下:(1)托管程序。将编译好的脱管程序载入中望CAD系统。(2)数据处理模块。电缆敷设过程中的数据核对与计算由数据处理模块负责,主要对象包括电缆清册生成、区域电缆中心和重量、单根电缆的中心和重量、更优敷设路径的确定、经过桥架的当前路径坐标等。(3)电缆敷设模块。电缆通道属于电缆敷设设计工作的载体,因此电缆敷设模块能够提供人机交互敷设功能,该功能以图形驱动,功能的图形符号源于操作定制,通过应用改进的Dijketra算法,即可在快速明确最短路径并满足预设条件要求,电缆管道和电缆走向标识也能够通过模块的模拟实现高亮显示。(4)电缆通道生成模块。船舶电缆敷设过程中的空间位置集合被称为电缆通道,通过抽取电缆桥架位置数据,船舶电缆敷设CAD系统即可自动生产用于后续设计的电缆桥架模型,同时开展的自适应预处理也将构建电缆通道模型,满足电缆敷设模块需要。

1.3开发工具介绍

中望CAD提供的二次开发工具主要包括ZRX、VBA、LISP、.NET API等,其中.NET API提供有一系列托管的外包类,因此该框架可使用任何支.NET的语言进行二次开发,中望CAD图形数据库访问、底层操作能力也能够同时顺利实现。考虑到.NET API较为简单易学,因此本文以.NET API环境下的中望CAD平台开展二次开发,以此实现船舶电缆敷设CAD系统的设计与应用。

2. 建立虚拟铺设通道

2.1基本思路

在船舶电缆敷设CAD系统的应用中,电缆敷设设计工作的基础为正确建立虚拟通道。通过抽取桥架信息,可应用系统生成电缆桥架模型,但深入分析可以发现,该模型中的数据属于无规则的杂乱线段,这种情况下无法进行最短路径求解和电缆敷设设计,为通过处理生成适合敷设的电缆通道,必须针对性建立数学模型用于船舶电缆桥架信息的自适应处理。

2.2数学模型

扩展无向图概念,对节点和边的概念进行重新定义,以此保证其满足电缆敷设需要。在系统中显示抽取的电缆桥架信息,显示图的图元属于由两两相连桥架形成的三维线段,图中的边对应桥架相连线段,图纸的节点对应桥架,由此船舶电缆敷设问题由此转化为图论中问题,问题的求解可通过图论中方法实现。

需定义两个基本概念,即通道边与通道节点,其中通道边属于三维线段,其需以通道节点为端点,且中间不存在其他通道节点,通道边具备通量、重量、长度等几何特性。通道节点则属于连接边的三维坐标点,其仅能连接一条、三条或以上的通道边。在自适应处理过程中,需首先做出假定,即电缆桥架模型中的边为通道边,节点为通道节点,由此即可保证结果符合模型要求。根据定义及相关研究,可将电缆通道拆分为电缆通道类、路径类、边类、节点类对象,其中电缆通道类对象主要负责电缆通道中读取信息的反映,并负责对边和节点进行操作的方法封装;路径类对象主要负责当前敷设电缆信息的反映,并负责当前搜索到路径处理方法封装;边类主要负责电缆通道边的信息反映,并负责整体操作方法封装;节点类负责电缆通道节点信息反映,并负责节点整体操作方法封装[2]

2.3自适应生成模型

读取电缆桥架模型信息,调用.NET API采用事务处理方式访问和操作中望CAD图形数据库。打开块表采用只读方式,以此获得块表对象,并进行遍历,由此在vertex List(电缆通道类)中存入对应的linkEdge List数据。同时在edgelist中存入所有边的endVertex和beginVertex数据,围绕两种数据开展数据处理,并以多段线方式显示处理结果,处理过程需关注一边节点无法通向另一边、包含删除过的点等特殊情况,配合船舶电缆敷设CAD系统的编辑功能,即可通过人工干预更好满足模型的调整。

3. 交互式铺设与仿真

船舶电缆敷设CAD系统的仿真需依次开展虚拟通道图形化处理、人机交互、求解最短路径,最终进行电缆路径仿真。需基于图形驱动敷设设计的思想进行虚拟通道的图形化处理,由此应用托管类层次结构中的Solid3d类,即可逐步完成“空”实体创建与实体创建,以此最终完成图像化处理;人机交互采用图形驱动方式,以此实现对敷设设计过程的操作;求解最短路径需合理应用Dijketra算法,并在其中增加对绕开边和必经边的处理;电缆路径仿真需应用自定义实体中的规则重定义方案,最终求得满足条件的扫掠路径并生成曲线,为保证管道成直线显示,需采用Align属性。结合仿真,可确定船舶电缆敷设CAD系统可自动搜寻最短路径仿真结果,通过自动生成的托盘表,即可满足一线施工需要,系统的实用性由此得到了证明。

结论:综上所述,船舶电缆敷设CAD系统具备较高推广价值。在此基础上,本文涉及的系统架构、功能模块设计、数学模型、自适应生成模型等内容,提供了较为直观的系统设计路径,为更好满足船舶电缆敷设设计需要,必须设法进一步降低电缆用量、提高设计水平。

参考文献:

[1]胡延平,孙哲,张岩.船舶电缆虚拟敷设仿真平台的研究与实现[J].计算机测量与控制,2015,23(10):3471-3475.

[2]刘长涛.浅析船舶电缆敷设工作的要点及注意事项[J].科技与企业,2013(04):275.