本發(fā)明涉及船舶數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種船舶cad系統(tǒng)結(jié)構(gòu)板材模型坡口造型系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、東欣船舶cad系統(tǒng)是一種船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)工程項(xiàng)目管理和多專業(yè)并行協(xié)同設(shè)計(jì)方式建立船舶產(chǎn)品，包括結(jié)構(gòu)、管系、風(fēng)管、電氣、外舾和內(nèi)舾等專業(yè)的三維設(shè)計(jì)模型，還可以定義加工、裝配、焊接、涂裝、舾裝等產(chǎn)品工藝信息，生成船舶制造所需的各類圖紙和報(bào)表，輸出切割指令和管子加工等數(shù)據(jù)。

2、零件通常需要根據(jù)焊接方式和板厚的不同而開(kāi)設(shè)不同的焊接坡口（以下簡(jiǎn)稱坡口）。坡口是指根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽以方便焊接工件、保證焊接度，常見(jiàn)的坡口形式有v形坡口、x形坡口、u形坡口等。

3、結(jié)構(gòu)板材包括平面板零件和曲面板零件，生成結(jié)構(gòu)板材帶坡口的模型可以提高cad建模的精細(xì)度，設(shè)計(jì)人員可以直觀地查看板材開(kāi)了坡口后的外形，有助于設(shè)計(jì)人員檢查坡口設(shè)置是否正確，減少了坡口錯(cuò)誤的情況，提高涉及人員設(shè)計(jì)效率和正確性。

4、通過(guò)構(gòu)造brep體模型（邊界表示），可以導(dǎo)出為iges或step的格式，導(dǎo)入到異構(gòu)cad或cae系統(tǒng)里，為cad或cad軟件協(xié)同提供支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高船舶cad系統(tǒng)精細(xì)化造型能力，提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，本發(fā)明提供了一種船舶cad系統(tǒng)結(jié)構(gòu)板材模型剖口造型系統(tǒng)和方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種船舶cad系統(tǒng)結(jié)構(gòu)板材模型坡口造型系統(tǒng)，包括：

4、坡口信息解析模塊，用以從船舶cad系統(tǒng)中獲取板材數(shù)據(jù)，解析坡口信息，轉(zhuǎn)換宏坡口、斜度、分段坡口為常規(guī)坡口，常規(guī)坡口為具有確定坡口參數(shù)的坡口，生成坡口的截面樣條；

5、坡口處理模塊，用以改造坡口brep體，延伸坡口路徑曲線和計(jì)算切割平面；

6、坡口brep體構(gòu)造模塊，用以構(gòu)造板材零件的每一段坡口的brep體模型；

7、坡口切削模塊，用以對(duì)板材無(wú)坡口brep體和所有坡口berp體逐個(gè)布爾減，生成帶坡口的板材brep體模型。

8、本發(fā)明還提供了一種船舶cad系統(tǒng)結(jié)構(gòu)板材模型坡口造型方法，該方法包括：

9、步驟1、從船舶cad系統(tǒng)中獲取板材數(shù)據(jù)，根據(jù)板材板縫的坡口字符串解析板材數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換生成坡口代碼，根據(jù)坡口代碼從坡口標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提取坡口參數(shù)，再根據(jù)本板厚、鄰板厚、斜度角、構(gòu)架面信息生成坡口的截面樣條；

10、步驟2、板材零件坡口處理，包括平面板零件坡口處理和曲面板零件坡口處理，延長(zhǎng)坡口brep體以避免坡口切削不完全；

11、步驟3、板材零件坡口brep體構(gòu)造，包括平面板零件坡口brep體構(gòu)造和曲面板零件坡口berp體構(gòu)造，生成坡口brep體后通過(guò)裁剪平面裁剪坡口brep體；

12、步驟4、對(duì)板材無(wú)坡口brep體和所有坡口berp體逐個(gè)布爾減，生成帶坡口的板材brep體模型。

13、進(jìn)一步地，在步驟1中包括：

14、步驟1.1、輸入坡口數(shù)據(jù)，提取分段坡口的各段坡口的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置信息，將分段坡口轉(zhuǎn)換為若干坡口；

15、步驟1.2、解析轉(zhuǎn)換后的坡口信息，將宏坡口、斜度轉(zhuǎn)換為常規(guī)坡口；

16、步驟1.3、根據(jù)船體標(biāo)準(zhǔn)，解析坡口字符串，得到坡口定義的具體參數(shù)；

17、步驟1.4、根據(jù)坡口定義的具體參數(shù)得到坡口截面樣條。

18、進(jìn)一步地，在進(jìn)行平面板零件坡口處理時(shí)，包括：

19、步驟2.11、如果平面板零件坡口的起始點(diǎn)或終止點(diǎn)所在邊界的相鄰邊界不存在相鄰坡口，則在平面板零件坡口的起始點(diǎn)或終止點(diǎn)延長(zhǎng)坡口路徑曲線，否則執(zhí)行步驟2.22；

20、步驟2.12，計(jì)算折角α，若α≤90°，計(jì)算坡口路徑上折角的角平分面作為切割平面，否則執(zhí)行步驟2.23；

21、步驟2.13、若α≥180°，則延長(zhǎng)坡口路徑曲線后計(jì)算坡口路徑上折角的角平分面作為切割平面。

22、進(jìn)一步地，在進(jìn)行曲面板零件坡口處理時(shí)，包括：

23、步驟2.21、如果曲面板零件坡口起始點(diǎn)或終止點(diǎn)所在邊界的相鄰邊界不存在相鄰坡口，則在曲面板零件坡口的起始點(diǎn)或終止點(diǎn)延長(zhǎng)坡口路徑曲線，執(zhí)行步驟2.22；否則直接執(zhí)行步驟2.22；

24、步驟2.22、在曲面板材零件的坡口起始點(diǎn)和終止點(diǎn)處，以局部坐標(biāo)系的u軸和w軸結(jié)合局部坐標(biāo)系原點(diǎn)，分別u軸平面和w軸平面；

25、步驟2.23、取曲面板零件坡口起始點(diǎn)或終止點(diǎn)處邊界上的相鄰曲線，判斷相鄰曲線與u軸平面和w軸平面的位置關(guān)系：

26、若相鄰曲線在u軸平面上且位于w軸平面上方，則延長(zhǎng)曲面板零件坡口起始點(diǎn)或終止點(diǎn)處的坡口路徑曲線，執(zhí)行步驟2.24；否則直接執(zhí)行步驟2.24；

27、步驟2.24、計(jì)算曲面板零件坡口起始點(diǎn)和終止點(diǎn)處的切向量夾角a；

28、步驟2.25、判斷切向量夾角a是否在179°-180°之間，保存判斷結(jié)果；

29、步驟2.26、當(dāng)曲面板零件坡口起始點(diǎn)或終止點(diǎn)所在邊界的相鄰邊界存在相鄰坡口且切向量夾角a在179°-180°之間，計(jì)算切向量夾角a的角平分平面作為切割平面。

30、進(jìn)一步地，平面板零件坡口brep體構(gòu)造時(shí)，包括：

31、步驟3.11、判斷是否存在斜度角，有則執(zhí)行步驟3.12，否則執(zhí)行步驟3.14；

32、步驟3.12、將平面板零件坡口起始位置和終點(diǎn)位置的截面曲線轉(zhuǎn)換到平面板零件坐標(biāo)系下，執(zhí)行步驟3.13；

33、步驟3.13、結(jié)合坡口掃掠路徑，通過(guò)驅(qū)動(dòng)曲線放樣構(gòu)造坡口brep體，執(zhí)行步驟3.15；

34、步驟3.14、固定截面局部坐標(biāo)系v軸為z軸，根據(jù)截面曲線和坡口路徑掃掠生成帶坡口的brep體，執(zhí)行步驟3.15；

35、步驟3.15、用裁剪平面裁剪坡口brep體。

36、進(jìn)一步地，曲面板零件坡口brep體構(gòu)造時(shí)，包括：

37、步驟3.21、計(jì)算曲面板零件坡口路徑上的采樣點(diǎn)數(shù)量，從第一個(gè)采樣點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算采樣點(diǎn)處的切向量w、法向量v，以切向量w作為局部坐標(biāo)系的w軸，以法向量v作為局部坐標(biāo)系的v軸，w軸和v軸叉乘得到u軸；

38、步驟3.22、逐個(gè)計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)在u軸上偏離采樣點(diǎn)的局部坐標(biāo)系的一點(diǎn)放入點(diǎn)集合；

39、步驟3.23、待所有的采樣點(diǎn)計(jì)算完成后，插值點(diǎn)集合中的點(diǎn)得到u軸曲線；

40、步驟3.24、通過(guò)曲面板零件坡口的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)處的局部坐標(biāo)系將起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的坡口樣條轉(zhuǎn)換到全局坐標(biāo)系下；

41、步驟3.25、結(jié)合曲面板坡口路徑，以驅(qū)動(dòng)曲線放樣的方式構(gòu)造出曲面板零件的坡口brep體，構(gòu)造完成坡口brep體后通過(guò)裁剪平面裁剪坡口brep體。

42、進(jìn)一步地，在步驟2.25中，若切向量夾角a在179°-180°之間，則延長(zhǎng)曲面板零件坡口起始點(diǎn)或終止點(diǎn)處的坡口路徑曲線，計(jì)算切向量夾角a的角平分平面作為切割平面。

43、相比與現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

44、（1）本發(fā)明通過(guò)延長(zhǎng)坡口路徑曲線和計(jì)算切割平面的方式調(diào)整坡口brep體，提升了坡口切削過(guò)程中的準(zhǔn)確率；具體地，通過(guò)延長(zhǎng)坡口路徑曲線，避免坡口切削不完全，通過(guò)切割平面避免切削到不該切削的區(qū)域，并使得相鄰坡口之間切削協(xié)調(diào)。

45、（2）本發(fā)明通過(guò)構(gòu)造的brep體模型，可以導(dǎo)出為iges或step的格式，導(dǎo)入到異構(gòu)cad或cae系統(tǒng)內(nèi)，有助于設(shè)計(jì)人員檢查坡口設(shè)置是否正確，減少坡口錯(cuò)誤的情況，提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率和正確性。