本發(fā)明屬于數(shù)字化制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及到基于CATIA/VPM軟硬件的二次開發(fā)項(xiàng)目,特別涉及到全三維模型的焊縫工藝屬性信息的定義。具體地說是全三維模型焊縫信息與探傷片位圖智能生成方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前生產(chǎn)上大多是基于二維的人工預(yù)估焊縫的相關(guān)信息,存在較大偏差。在三維模型上進(jìn)行焊縫屬性的定義方法比較欠缺,無法滿足目前的精細(xì)化設(shè)計(jì)的需求,也無法滿足數(shù)字化制造的需求,因此需要建立全三維模型的焊縫信息定義、輸出以及智能生成探傷片位圖和片位信息表的三維設(shè)計(jì)技術(shù),做到對(duì)重要結(jié)構(gòu)的焊縫質(zhì)量全過程的追溯。而目前CATIA軟件的焊縫定義方式是對(duì)兩塊板材、兩塊型材或板材與型材之間定義的,或在一塊板材或型材邊界定義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)需要探傷的結(jié)構(gòu)焊縫信息的三維設(shè)計(jì),本發(fā)明提出了全三維模型焊縫信息與探傷片位圖智能生成方法。在模型中定義結(jié)構(gòu)的環(huán)縫、縱縫、合攏縫、肋骨套裝焊縫、肋骨制作焊縫信息,對(duì)焊縫進(jìn)行編碼、并根據(jù)探傷要求輸出片位圖,形成焊縫過程管理的可追溯性三維信息,解決數(shù)字化制造的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是：

在CATIA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)SR1模塊下,通過開發(fā)工具CAA編程實(shí)現(xiàn)焊縫信息的定義與輸出,滿足輸出焊縫片位圖的要求,同時(shí)也滿足焊縫信息管理系統(tǒng)輸入接口要求。在CATIA船體設(shè)計(jì)模型中,增加軟件功能模塊。以結(jié)構(gòu)分段模型為基礎(chǔ),建立焊縫結(jié)構(gòu)樹、在模型上插入焊縫對(duì)象,定義焊縫編碼,通過幾何方式以及不同顏色區(qū)別顯示。將所定義的焊縫輸出,生成分段焊縫信息統(tǒng)計(jì)表。從附加有焊縫信息的CATIA三維模型中提取探傷片位信息,生成探傷片位信息表和片位圖。

積極效果，采用本發(fā)明的方法能夠?qū)⒑缚p信息形成三維數(shù)據(jù)，生成焊縫探傷數(shù)據(jù)信息和片位圖。具有使用方便，便于管理和存儲(chǔ)以及實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。適宜作為焊縫信息處理的方法應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明SR1結(jié)構(gòu)分段模型數(shù)據(jù)采集圖；

圖2為本發(fā)明焊縫的結(jié)構(gòu)樹組織方式圖；

圖3為本發(fā)明用戶界面圖；

圖4為本發(fā)明插入焊縫對(duì)象模板示意圖；

圖5為本發(fā)明合攏縫命名規(guī)范圖；

圖6為本發(fā)明操作流程圖；

圖7和圖8為本發(fā)明手工創(chuàng)建焊縫對(duì)象和修改功能圖；

圖9為本發(fā)明當(dāng)前焊縫相關(guān)的零件圖；

圖10為本發(fā)明面板添加輸出按鈕圖；

圖11為本發(fā)明焊縫創(chuàng)建片位示意圖；

圖12為本發(fā)明繪制肋骨內(nèi)沿為與焊縫片位同心圓示意圖；

圖13為本發(fā)明繪制肋骨外沿為與焊縫片位同心圓方式示意圖；

圖14為本發(fā)明獲得投影外形、焊縫編號(hào)與片位標(biāo)記圖。

具體實(shí)施方式

1 三維焊縫定義

1)SR1結(jié)構(gòu)分段模型數(shù)據(jù),如圖1所示。

SR1模型可以在ⅤPM環(huán)境下打開,也可能在一般產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中打開。

2) 焊縫的結(jié)構(gòu)樹組織方式如圖2所示。

3) 焊縫種類和屬性的定義:

①分段內(nèi)焊縫包括環(huán)縫、肋骨套裝縫、肋骨制作縫(肋骨面板與肋骨腹板之間)、肋骨制作縫（肋骨腹板與肋骨腹板之間的制作縫、肋骨肋骨面板與肋骨面板之間的制作縫）以及縱縫均需要建立在兩組零件之間。

②環(huán)縫屬性包括:環(huán)縫編號(hào)、焊縫種類、板最大厚度、板最小厚度、材質(zhì)、焊接符號(hào)、坡口形式、焊縫長(zhǎng)度包括理論面/線位置、直徑、片數(shù)、片位編號(hào)、檢測(cè)方法、檢測(cè)比例、合格等級(jí);記錄殼圈組件之間的環(huán)縫,采用“H-分段號(hào)-組件號(hào)1/組件號(hào)2”命名。殼圈組件與殼圈組件之間的僅創(chuàng)建一條環(huán)縫對(duì)象。

③肋骨套裝焊縫屬性包括:肋骨套裝縫編號(hào)、焊縫種類、板最大厚度、板最小厚度、材質(zhì)、焊接符號(hào)、坡口形式、焊縫長(zhǎng)度，理論面/線位置、直徑、片數(shù)、片位編號(hào)、檢測(cè)方法、檢測(cè)比例、合格等級(jí);記錄肋骨部件與殼圈部件之間的肋骨套裝縫,采用“LT-分段號(hào)-肋位號(hào)±偏置距離”命名。肋骨部件與殼圈部件之間的僅創(chuàng)建一條肋骨套裝焊縫對(duì)象。

④肋骨制作縫分為3類,屬性包括:肋骨制作縫編號(hào)、焊縫種類、板最大厚度、板最小厚度、材質(zhì)、焊接符號(hào)、坡口形式、焊縫長(zhǎng)度，理論面/線位置、直徑、片數(shù)、片位編號(hào)、檢測(cè)方法、檢測(cè)比例、合格等級(jí);記錄肋骨面板與肋骨腹板之間的肋骨制作縫,用“LZ-分段號(hào)-肋位號(hào)±偏置距離-J1(2、…)” 命名;記錄肋骨腹板與肋骨腹板之間的肋骨制作縫,采用 “LZ-分段號(hào)-肋位號(hào)±偏置距離-F1(2、…)” 命名;記錄肋骨面板與肋骨面板之間的肋骨制作縫,采用 “LZ-分段號(hào)-肋位號(hào)±偏置距離-M1(2、…)”命名。肋骨面板與肋骨腹板、肋骨腹板與肋骨腹板、肋骨面板與肋骨面板之間各創(chuàng)建一條肋骨制作縫對(duì)象。

⑤縱縫屬性包括:縱縫編號(hào)、焊縫種類、板最大厚度、板最小厚度、材質(zhì)、焊接符號(hào)、坡口形式、焊縫長(zhǎng)度、片數(shù)、片位編號(hào)、檢測(cè)方法、檢測(cè)比例、合格等級(jí);記錄殼板零件之間的縱縫,采用“Z-分段號(hào)-組件號(hào)-部件號(hào)-零件號(hào)1/零件號(hào)2”命名。殼板零件與殼板零件之間僅創(chuàng)建一條縱縫對(duì)象。

⑥分段間焊縫包括合攏縫,需要建立在分段與分段之間。

⑦合攏縫作為特殊的環(huán)縫,屬性包括:合攏縫編號(hào)、焊縫種類、板最大厚度、板最小厚度、材質(zhì)、焊接符號(hào)、坡口形式、焊縫長(zhǎng)度，理論面/線位置、直徑、片數(shù)、片位編號(hào)、檢測(cè)方法、檢測(cè)比例、合格等級(jí)、合攏分段1、合攏分段2;合攏縫記錄分段與分段之間的焊縫,采用“HL-分段號(hào)1/分段號(hào)2”命名。分段與分段之間的僅創(chuàng)建一條合攏縫對(duì)象。

⑧對(duì)于一般零件，可定義為對(duì)接縫和角焊縫。

4) 用戶界面描述:

該功能用于管理指定分段內(nèi)的焊縫,以及與指定參考分段之間的合攏縫。具有檢查、同步、創(chuàng)建、修改或刪除焊縫等功能，用戶界面如圖3所示。

選擇分段以及參考分段，參考分段用于計(jì)算合攏縫。

選擇分段類型,自動(dòng)計(jì)算各類型焊縫的規(guī)則如下:

計(jì)算合攏縫方法?？紤]到NY殼板壁厚不一致,提取NY分段殼板零件的理論面,與相鄰參考分段的殼板零件的理論面,計(jì)算合攏面位置,在M分段理論面上提取合攏縫,按照合攏縫命名規(guī)范命名。

檢查當(dāng)前合攏縫是否已在參考分段中創(chuàng)建過,若己創(chuàng)建不再重復(fù)創(chuàng)建。

焊縫模型創(chuàng)建：

插入焊縫對(duì)象模板，如圖4所示。

每條焊縫定義為一個(gè)Part:

屬性記錄在焊縫調(diào)用模板自定義屬性中。

將兩組零件的理論面引用到幾何集中。若當(dāng)前零件為型材,則提取與另一組對(duì)象相交的面作為理論面,可通過Coping信息計(jì)算。

通過兩組理論面相交得焊縫。

將當(dāng)前分段內(nèi)的殼板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象(List1)中。分段內(nèi)殼板識(shí)別方法:按組件和部件己定義的代碼識(shí)別,例如NY殼圈組件分類代碼為N,NY殼板部件分類代碼為NS,識(shí)別出該殼圈組件或部件中的所有板材。

由于分段與分段是發(fā)布暴露方式保存在ⅤPM中,當(dāng)前參考分段的殼板無法拷貝到焊縫對(duì)象(List2)中,需進(jìn)行編程處理。

通過計(jì)算包圍盒,得到當(dāng)前合攏縫的肋位面或肋位偏置面位置,從理論面上提取該肋位面或肋位偏置面位置的棱邊作為焊縫。判斷提取的焊縫是否是封閉的圓環(huán),若不是封閉圓環(huán),則需要提示用戶該焊縫創(chuàng)建不成功。若焊縫對(duì)象創(chuàng)建成功,將屬性記錄在產(chǎn)品屬性面板中,并按照合攏縫命名規(guī)范命名，如圖5所示。

計(jì)算環(huán)縫方法。從NY分段中遍歷殼圈組件,通過包圍盒識(shí)別相鄰的殼圈組件,計(jì)算每?jī)蓚€(gè)相鄰殼圈組件之間的環(huán)縫。提取殼圈組件中每個(gè)NY殼板的理論面, NY分段殼板零件的理論面,計(jì)算環(huán)縫,按照環(huán)縫命名規(guī)范命名。

保證NY分段必須名稱、屬性正確,重組成功。

插入焊縫對(duì)象模板。

遍歷選定NY分段直系子裝配節(jié)點(diǎn),根據(jù)命名規(guī)則查找殼圈組件: NY殼圈組件分類代碼為N。

從殼板部件中將當(dāng)前分段內(nèi)的NY殼板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象，第一個(gè)殼圈組件拷貝到List1,第二個(gè)殼圈組件拷貝到List2中。分段內(nèi)NY殼板識(shí)別方法:NY殼板部件分類代碼為NS,可識(shí)別該部件中的所有板材。

通過相交方式計(jì)算環(huán)縫,兩組理論面相交線作為焊縫。判斷提取的焊縫是否是封閉的圓環(huán),若不是封閉的圓環(huán),則需要提示用戶該焊縫創(chuàng)建不成功。若焊縫對(duì)象創(chuàng)建成功,將屬性記錄在產(chǎn)品屬性面板中,并按照環(huán)縫命名規(guī)范命名。

從殼圈組件中查找到殼板部件和肋骨部件,計(jì)算肋骨套裝縫后,并按照肋骨套裝縫命名規(guī)范命名。

保證殼圈組件必須名稱、屬性正確,重組成功。

插入焊縫對(duì)象模板。

遍歷當(dāng)前殼圈組件直系子裝配節(jié)點(diǎn),根據(jù)命名規(guī)則查找殼板部件和肋骨部件:NY殼圈組件分類代碼為N,NY殼板部件分類代碼為NS,肋骨部件分類代碼為FR,部件中的腹板的分類代碼為K。

從殼板部件中將NY殼板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象(List1),從肋骨部件中將肋骨零件的理論線拷貝到焊縫對(duì)象(List2)中。

肋骨部件可能采用板材方式創(chuàng)建,也可能采用型材方式創(chuàng)建,不論采用哪種方式,其理論面或理論線一定平行于縱剖肋位面,因此通過其理論面或理論線計(jì)算得到縱剖面,通過縱剖面與W殼板零件理論面相交,得到的交線,即肋骨套裝縫。判斷提取的焊縫是否是圓環(huán),若不是圓環(huán),則需要提示用戶該焊縫創(chuàng)建不成功。若焊縫對(duì)象創(chuàng)建成功,將屬性記錄在產(chǎn)品屬性面板中,并按照肋骨套裝縫命名規(guī)范命名。

從肋骨部件中查找到肋骨面板和肋骨腹板,計(jì)算肋骨制作縫后,并按照肋骨制作縫命名規(guī)范命名。

保證殼圈組件必須名稱、屬性正確,重組成功。

插入焊縫對(duì)象模板。

遍歷當(dāng)前肋骨部件直系子裝配節(jié)點(diǎn),根據(jù)命名規(guī)則查找肋骨面板零件和肋骨腹板零件:NY殼圈組件分類代碼為N,肋骨部件分類代碼為FR,其中面板分類代碼為W,腹板分類代碼為K。

對(duì)于腹板與面板之間的制作縫,從肋骨部件中將肋骨面板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象(List1),從肋骨腹板零件中將肋骨零件的理論線拷貝到焊縫對(duì)象(List2)中。這種肋骨腹板零件采用板材方式創(chuàng)建,其理論面一定平行于縱剖肋位面,因此通過其理論面或理論線計(jì)算得到縱剖面,通過縱剖面與NY殼板零件理論面相交,得到的交線,即肋骨制作縫。判斷提取的焊縫是否是圓環(huán),若不是圓環(huán),則需要提示用戶該焊縫創(chuàng)建不成功。

對(duì)于腹板與腹板之間的制作縫,將相鄰的肋骨腹板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象(List1),將另一相鄰的肋骨腹板零件的理論線拷貝到焊縫對(duì)象(List2)中。理論面相交,得到的交線,即肋骨制作縫。

對(duì)于面板與面板之間的制作縫,將相鄰的肋骨面板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象(List1),將另一相鄰的肋骨面板零件的理論線拷貝到焊縫對(duì)象(List2)中。理論面相交,得到的交線,即肋骨制作縫。

若焊縫對(duì)象創(chuàng)建成功,將屬性記錄在產(chǎn)品屬性面板中,并按照肋骨制作縫命名規(guī)范命名。

從殼板部件的殼板零件,利用殼板零件相交,計(jì)算殼板零件的相鄰關(guān)系。獲得相鄰零件,計(jì)算相交創(chuàng)建縱縫,并按照縱縫命名規(guī)范命名。

保證殼板部件必須名稱、屬性正確,重組成功。

插入焊縫對(duì)象模板。

遍歷殼板部件下所有NY外殼板。從NY殼板零件的理論面拷貝到焊縫對(duì)象(第一個(gè)殼圈組件拷貝到List1)中。分段內(nèi)NY殼板識(shí)別方法:NY殼圈組件分類代碼為N,NY殼板部件分類代碼為NS,部件中的所有板材。

通過相交方式計(jì)算相鄰縱縫(理論面相交線),作為焊縫。若焊縫對(duì)象創(chuàng)建成功,將屬性記錄在產(chǎn)品屬性面板中,并按照環(huán)縫命名規(guī)范命名。

創(chuàng)建焊縫后,按片長(zhǎng)300mm進(jìn)行可布片編號(hào)，剩余部分不足300mm的，也作為一張片子編號(hào)，從首至尾，按順時(shí)針方向計(jì)算拍片數(shù)量。

若操作流程如圖6所示：

選擇分段后,將自動(dòng)列出當(dāng)前分段已存焊縫。

通過“分析”功能,能夠?qū)Ρ犬?dāng)前已存焊縫的輸入條件是否已更新,焊縫是否需要更新,以及分段內(nèi)是否存在其他新的焊縫。焊縫的狀態(tài)顯示為:新增、變更或正常。

通過“同步”功能,根據(jù)上文計(jì)算規(guī)則,更新已存焊縫,以及自動(dòng)生成新的焊縫。根據(jù)結(jié)果,焊縫狀態(tài)可顯示為:新增成功、更改成功、新增失敗、更改失敗。

通過“添加”功能,允許用戶選擇焊縫類型以及操作對(duì)象,手工創(chuàng)建焊縫對(duì)象，如圖7和8所示。

通過“編輯”功能,允許用戶修改當(dāng)前焊縫的操作對(duì)象以及基本屬性。

通過“刪除”功能,允許用戶刪除己存焊縫。

通過“預(yù)覽”功能,打開預(yù)覽窗口,用戶可選擇任何一行條目,查看與當(dāng)前縫相關(guān)的零件，如圖9所示。

通過“輸出”功能,可實(shí)現(xiàn)指定分段片位圖輸出。具體描述參見“片位信息輸出”一節(jié)描述。

2 焊縫信息輸出

1)輸入數(shù)據(jù):

已創(chuàng)建焊縫特征的SR1分段設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

2)輸出數(shù)據(jù):

表

Exce1格式的焊縫信息表。

焊縫編碼按照焊縫的命名規(guī)則輸出。

焊縫種類按照環(huán)縫、合攏縫、肋骨套裝縫、肋骨制作縫、縱縫,以及一般零件的對(duì)接縫、角接縫，并添加焊縫位置作為前綴。

厚度提取零件中最小厚度。

材質(zhì)按照零件的材質(zhì)輸出。

焊接符號(hào)按照坡口形式輸出。

焊縫長(zhǎng)度按照理論位置焊縫長(zhǎng)度輸出。在列表中按照合攏縫、環(huán)縫、肋骨套裝縫、肋骨制作縫、縱縫以及一般零件的對(duì)接縫、角接縫排序。允許用戶對(duì)焊縫內(nèi)容進(jìn)行修改。通過“輸出”功能,可對(duì)列表信息輸出。

3 探傷片位信息輸出

該功能在三維焊縫管理面板添加輸出按鈕來實(shí)現(xiàn)，如圖10所示。

1） 選擇從模型中遍歷焊縫。

2)對(duì)環(huán)縫、合攏縫、肋骨套裝縫和肋骨制作縫,每條焊縫創(chuàng)建一張片位圖。如圖11所示。

環(huán)縫、合攏縫按照焊縫屬性中記錄直徑畫圓,在圓弧上根據(jù)片數(shù)對(duì)圓弧等分,并標(biāo)注中心線。

3)肋骨套裝縫按照焊縫屬性中記錄直徑畫圓,在圓弧上根據(jù)片數(shù)對(duì)圓弧等分,并標(biāo)注中心線;繪制肋骨外沿為與焊縫同心圓。如圖12所示。

4)肋骨制作縫按照焊縫屬性中記錄直徑畫圓,在圓弧上根據(jù)片數(shù)對(duì)圓弧等分,并標(biāo)注中心線;繪制肋骨外沿為與焊縫同心圓。如圖13所示。

5)對(duì)于縱縫,每個(gè)部件創(chuàng)建一張片位圖,通過投影獲得外形后,再標(biāo)記片位，如圖14所示。