三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法及模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法及模塊，該方法包括：根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子確定所選用支吊架的型式，所述型式包括由生根點(diǎn)與自由點(diǎn)描述的支吊架圖形；根據(jù)所述生根點(diǎn)的所在位置類別結(jié)合承載結(jié)構(gòu)確定支吊架平面；在所述支吊架平面中，將按所述型式確定的邊界線的交點(diǎn)定為自由點(diǎn)，所述邊界線與支撐管子的截面相切；由所述自由點(diǎn)結(jié)合支吊架的型式在承載結(jié)構(gòu)上確定支吊架的生根點(diǎn)；由各個(gè)自由點(diǎn)和生根點(diǎn)之間的距離關(guān)系計(jì)算支吊架的外形尺寸，由所述自由點(diǎn)和生根點(diǎn)的位置坐標(biāo)計(jì)算支吊架所在的位置。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架位置和尺寸的自動(dòng)計(jì)算。
【專利說明】三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法及模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，具體涉及一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法及模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]支吊架是對管道起支撐和約束作用的支架和吊架的統(tǒng)稱，在實(shí)際的流程工廠中，支吊架對于保證整個(gè)工廠中的管道和設(shè)備長期安全地運(yùn)行具有非常重要的意義。在支吊架安裝設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子的幾何和工程屬性，計(jì)算支吊架的外形尺寸和安裝位置，以實(shí)施具體的安裝設(shè)計(jì)流程。
[0003]目前的流程工廠設(shè)計(jì)已普遍采用三維模型軟件，在其設(shè)計(jì)的一部分——三維支吊架的設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)計(jì)人員人工計(jì)算支吊架的部分外形尺寸和安裝位置。由于支吊架型式繁多，而且三維空間定位復(fù)雜，以人工計(jì)算的形式來進(jìn)行三維模型軟件中的支吊架設(shè)計(jì)不僅導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低下，而且錯(cuò)誤率很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)解決的技術(shù)問題
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法及模塊，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架位置和尺寸的自動(dòng)計(jì)算。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0008]一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括:
[0009]根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子確定所選用支吊架的型式，所述型式包括由生根點(diǎn)與自由點(diǎn)描述的支吊架圖形；
[0010]根據(jù)所述型式中生根點(diǎn)的所在位置類別結(jié)合承載結(jié)構(gòu)確定支吊架平面；
[0011]在所述支吊架平面中，將按所述型式確定的邊界線的交點(diǎn)定為自由點(diǎn)，所述邊界線與支撐管子的截面相切；
[0012]由所述自由點(diǎn)結(jié)合支吊架的型式在承載結(jié)構(gòu)上確定支吊架的生根點(diǎn)；
[0013]由各個(gè)自由點(diǎn)和生根點(diǎn)之間的距離關(guān)系計(jì)算支吊架的外形尺寸，由所述自由點(diǎn)和生根點(diǎn)的位置坐標(biāo)計(jì)算支吊架所在的位置。
[0014]優(yōu)選地，所述支撐管子為外徑為固定值的圓管，其在三維模型為直徑為所述固定值的圓柱體。
[0015]優(yōu)選地，所述型式還包括用于根據(jù)生根點(diǎn)和自由點(diǎn)確定支吊架結(jié)構(gòu)的若干個(gè)已知或用戶設(shè)定的參數(shù)。
[0016]優(yōu)選地，所述生根點(diǎn)的所在位置類別包括梁側(cè)、梁底、柱側(cè)、柱中心和地面。
[0017]一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算模塊，其特征在于，該模塊包括:
[0018]支吊架型式確定子模塊，用于根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子確定所選用支吊架的型式，所述型式包括由生根點(diǎn)與自由點(diǎn)描述的支吊架圖形；
[0019]支吊架平面確定子模塊，用于根據(jù)所述生根點(diǎn)的所在位置類別結(jié)合承載結(jié)構(gòu)確定支吊架平面；
[0020]自由點(diǎn)確定子模塊，用于在所述支吊架平面中，將按所述型式確定的邊界線的交點(diǎn)定為自由點(diǎn)，所述邊界線與支撐管子的截面相切；
[0021]生根點(diǎn)確定子模塊，用于由所述自由點(diǎn)結(jié)合支吊架的型式在承載結(jié)構(gòu)上確定支吊架的生根點(diǎn)；
[0022]支吊架結(jié)構(gòu)計(jì)算子模塊，用于由各個(gè)自由點(diǎn)和生根點(diǎn)之間的距離關(guān)系計(jì)算支吊架的外形尺寸，由所述自由點(diǎn)和生根點(diǎn)的位置坐標(biāo)計(jì)算支吊架所在的位置。
[0023]優(yōu)選地，所述支撐管子為外徑為固定值的圓管，其在三維模型為直徑為所述固定值的圓柱體。
[0024]優(yōu)選地，所述型式還包括用于根據(jù)生根點(diǎn)和自由點(diǎn)確定支吊架結(jié)構(gòu)的若干個(gè)已知或用戶設(shè)定的參數(shù)。
[0025]優(yōu)選地，所述生根點(diǎn)的所在位置類別包括梁側(cè)、梁底、柱側(cè)、柱中心和地面。
[0026](三)有益效果
[0027]本發(fā)明至少具有如下的有益效果:
[0028]本發(fā)明引入了支吊架中生根點(diǎn)和自由點(diǎn)的概念，根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子自動(dòng)計(jì)算這兩種點(diǎn)的位置，從而以此確定整個(gè)支吊架的主體架構(gòu)(位置和尺寸)；再配合預(yù)先確定好的支吊架型式，完成具體情形下三維支吊架設(shè)計(jì)。因此將本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)程序或其他形式實(shí)施，就可以實(shí)現(xiàn)三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架位置和尺寸的自動(dòng)計(jì)算。與人工計(jì)算相t匕，本發(fā)明精度高、速度快，對于三維流程工廠設(shè)計(jì)而言可以提高設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本。
[0029]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法流程圖；
[0032]圖2和圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中生根點(diǎn)所在位置類別與支吊架平面對應(yīng)關(guān)系示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中簡化的流程工廠模型示意圖；
[0034]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中所選型式對應(yīng)參數(shù)化圖形描述文件的圖形化示意圖；
[0035]圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中計(jì)算自由點(diǎn)的示意圖；
[0036]圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中計(jì)算生根點(diǎn)的示意圖；
[0037]圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]實(shí)施例1
[0040]本發(fā)明實(shí)施例提出了一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法，參見圖1，該方法包括:
[0041]步驟101:確定承載結(jié)構(gòu)、支撐管子和所選用支吊架的型式；
[0042]步驟102:根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和所選用支吊架的形式計(jì)算支吊架平面；
[0043]步驟103:在所述支吊架平面中，將按所述型式確定的邊界線的交點(diǎn)定為自由點(diǎn)，所述邊界線與支撐管子的截面相切；
[0044]步驟104:由所述自由點(diǎn)的位置結(jié)合支吊架的型式在承載結(jié)構(gòu)上確定支吊架的生根點(diǎn)；
[0045]步驟105:由各個(gè)自由點(diǎn)和生根點(diǎn)之間的距離關(guān)系計(jì)算支吊架的外形尺寸，由所述自由點(diǎn)和生根點(diǎn)的位置坐標(biāo)計(jì)算支吊架所在的位置。
[0046]本方法的應(yīng)用場景為三維流程工廠設(shè)計(jì)中的三維支吊架設(shè)計(jì)。本方法具體來說就是要在已知承載結(jié)構(gòu)(起承載作用的結(jié)構(gòu))和支撐管子(被承載的工廠管路)的情況下，在已有的三維流程工廠模型中構(gòu)建指定型式的支吊架三維模型，其主要包括三維支吊架的位置、形狀和尺寸的計(jì)算。
[0047]這里所說的“型式”具體指支吊架的類型，每一個(gè)型式都對應(yīng)一個(gè)由多個(gè)參數(shù)描述的支吊架圖形，所用參數(shù)的內(nèi)容包括對生根點(diǎn)和自由點(diǎn)的描述(包括其在實(shí)體結(jié)構(gòu)中的位置、對承載結(jié)構(gòu)或支撐管子的類型或位置要求等等)，和表示圖形中各個(gè)尺寸的變量(在一定范圍內(nèi)可變的尺寸參量，也可以由生根點(diǎn)和自由點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算得到)和常量。這里所說的生根點(diǎn)為支吊架生根于承載結(jié)構(gòu)的位置點(diǎn)，自由點(diǎn)是在所述支吊架平面中，按型式確定的與支撐管子的截面相切的邊界線的交點(diǎn)。一般在實(shí)施過程中，會(huì)將所有可能用到的型式以支吊架數(shù)據(jù)庫的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。而支吊架數(shù)據(jù)庫是以行業(yè)公知的支吊架標(biāo)準(zhǔn)圖集為基礎(chǔ)，將其參數(shù)參量化描述而預(yù)先生成的，其屬于現(xiàn)有技術(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的，在此不再贅述。
[0048]另外，在對生根點(diǎn)的描述中包括生根點(diǎn)的類型，也就是生根結(jié)構(gòu)的類型，或者說其在承載結(jié)構(gòu)上的位置類型。比如，承載結(jié)構(gòu)主要包括梁和柱，根據(jù)材質(zhì)又分為鋼結(jié)構(gòu)梁、鋼結(jié)構(gòu)梁柱、混凝土梁和混凝土梁柱，其中混凝土梁柱一般為方形柱狀型式，鋼結(jié)構(gòu)梁柱均有標(biāo)準(zhǔn)的截面型式。在確定了承載結(jié)構(gòu)的前提下，可以從梁、柱的三維模型中提取到有界平面作為生根面，所述生根點(diǎn)須為生根面上的一點(diǎn)。
[0049]首先，在步驟101中，所述確定承載結(jié)構(gòu)、支撐管子是在確定具體的問題情景，其主要包括確定需要被承載的支撐管子和對應(yīng)的承載結(jié)構(gòu)，具體包括兩者的相對位置關(guān)系、具體的承載位置和承載結(jié)構(gòu)可提供的生根面類型。在本發(fā)明中，被承載的支撐管子被限定為外徑一定的支撐管子(三維模型一般設(shè)定為圓柱體)，以適應(yīng)所述三維流程工廠這一應(yīng)用場景。另一方面，確定所述所選用支吊架的型式是在指定這一情景下所選用支吊架的型式，從而具體的應(yīng)用問題就確定了，而所需要求解的就是所選用支吊架的各個(gè)生根點(diǎn)和自由點(diǎn)的位置，即其在三維模型中的坐標(biāo)。
[0050]在求解問題時(shí)，首先需要計(jì)算的是所選用支吊架在三維模型中所在的平面，其生根點(diǎn)和自由點(diǎn)都在該平面上，稱為支吊架平面。其定義為支吊架局部坐標(biāo)系中的YOZ平面，為支吊架支撐管子的區(qū)域所在的平面，一般垂直于支撐管子。步驟102實(shí)際解決的就是這一問題。一般情況下，在確定了承載結(jié)構(gòu)和生根點(diǎn)所在位置類別(包括在支吊架型式中)后，支吊架平面的確定是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的。比如出于工程方面考慮，在未設(shè)定具體承載位置時(shí)一般會(huì)取承載結(jié)構(gòu)幾何體或幾何面的中心點(diǎn)或中心線、以及與支撐管子軸線垂直的平面作為確定支吊架平面的幾何要素。在獲得支吊架平面后，可以相應(yīng)計(jì)算出支吊架坐標(biāo)系。下表1給出了幾種常見的生根點(diǎn)所在位置類別(型式中有所定義)對應(yīng)的支吊架平面，其生根點(diǎn)所在位置類別與支吊架平面對應(yīng)關(guān)系示意圖參見圖2。
[0051]表1常見生根點(diǎn)所在位置類別對應(yīng)的支吊架平面
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括: 根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子確定所選用支吊架的型式，所述型式包括由生根點(diǎn)與自由點(diǎn)描述的支吊架圖形； 根據(jù)所述型式中生根點(diǎn)的所在位置類別結(jié)合承載結(jié)構(gòu)確定支吊架平面； 在所述支吊架平面中，將按所述型式確定的邊界線的交點(diǎn)定為自由點(diǎn)，所述邊界線與支撐管子的截面相切； 由所述自由點(diǎn)結(jié)合支吊架的型式在承載結(jié)構(gòu)上確定支吊架的生根點(diǎn)； 由各個(gè)自由點(diǎn)和生根點(diǎn)之間的距離關(guān)系計(jì)算支吊架的外形尺寸，由所述自由點(diǎn)和生根點(diǎn)的位置坐標(biāo)計(jì)算支吊架所在的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撐管子為外徑為固定值的圓管，其在三維模型為直徑為所述固定值的圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述型式還包括用于根據(jù)生根點(diǎn)和自由點(diǎn)確定支吊架結(jié)構(gòu)的若干個(gè)已知或用戶設(shè)定的參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生根點(diǎn)的所在位置類別包括梁側(cè)、梁底、柱側(cè)、柱中心和地面。
5.一種三維流程工廠設(shè)計(jì)中支吊架的自動(dòng)計(jì)算模塊，其特征在于，該模塊包括: 支吊架型式確定子模塊，用于根據(jù)承載結(jié)構(gòu)和支撐管子確定所選用支吊架的型式，所述型式包括由生根點(diǎn)與自由點(diǎn)描述的支吊架圖形； 支吊架平面確定子模塊，用于根據(jù)所述生根點(diǎn)的所在位置類別結(jié)合承載結(jié)構(gòu)確定支吊架平面； 自由點(diǎn)確定子模塊，用于在所述支吊架平面中，將按所述型式確定的邊界線的交點(diǎn)定為自由點(diǎn)，所述邊界線與支撐管子的截面相切； 生根點(diǎn)確定子模塊，用于由所述自由點(diǎn)結(jié)合支吊架的型式在承載結(jié)構(gòu)上確定支吊架的生根點(diǎn)； 支吊架結(jié)構(gòu)計(jì)算子模塊，用于由各個(gè)自由點(diǎn)和生根點(diǎn)之間的距離關(guān)系計(jì)算支吊架的外形尺寸，由所述自由點(diǎn)和生根點(diǎn)的位置坐標(biāo)計(jì)算支吊架所在的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊，其特征在于，所述支撐管子為外徑為固定值的圓管，其在三維模型為直徑為所述固定值的圓柱體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊，其特征在于，所述型式還包括用于根據(jù)生根點(diǎn)和自由點(diǎn)確定支吊架結(jié)構(gòu)的若干個(gè)已知或用戶設(shè)定的參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊，其特征在于，所述生根點(diǎn)的所在位置類別包括梁側(cè)、梁底、柱側(cè)、柱中心和地面。
【文檔編號】G06F17/50GK103942361SQ201410098668
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】唐衛(wèi)清, 鐘海波, 李士才, 周肖彬, 黃曉劍 申請人:北京中科輔龍計(jì)算機(jī)技術(shù)股份有限公司