AutoCAD管道鋪設(shè)三維設(shè)計

2013-05-17  by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

曾月鵬 鄧學雄 來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:計算機應用 計算機輔助設(shè)計 三維管道鋪設(shè) VBA
利用AutoCAD的二維管道鋪設(shè)布置中所生成的數(shù)據(jù),結(jié)合VBA技術(shù),自動實現(xiàn)管道三維模型的建立,代替手工繪制軸測圖,從而更直觀地反映二維管道所表示的空間關(guān)系,使二維設(shè)計和三維圖形的自動生成得到充分的結(jié)合,有效地提高了管道鋪設(shè)布置設(shè)計的效率。

由于在自來水廠、化工廠的圖紙設(shè)計中,涉及大量的設(shè)備和管道的設(shè)計,而管道鋪設(shè)設(shè)計是多數(shù)以AutoCAD軟件為平臺,是基于平面(二維)設(shè)計方式。雖說其管道鋪設(shè)方·麗功能比較金,但大量的設(shè)備和管道給工程的設(shè)計、制圖和讀圖都帶來許多困難。首先,常規(guī)的二維設(shè)計方法不便于處理某些管道、設(shè)備的相交干涉現(xiàn)象;其次,為了將設(shè)計方案表達清楚,常常要繪制大量的剖面固和軸測圖,制圖工作量很大,設(shè)計效率不夠高。三維設(shè)計和二維設(shè)計相比有直觀,便于處理管道、設(shè)備的相交干涉的情況。隨著計算機軟硬件性能的提高,三維設(shè)計開始走向?qū)嶋H應用。但是三維設(shè)計在實際應用中也存在著不少的問題,如模型建立的操作過程較為復雜等。

因此,基于二維設(shè)計與三維設(shè)計的各自優(yōu)缺點,本研究采用VBA方法I刻,在AutoCAD中建立管道鋪設(shè)的設(shè)計模塊,如管道、間門、連接件等構(gòu)配件,設(shè)計時仍然在二堆的環(huán)境開展,系統(tǒng)將所輸入的信息建立相應的數(shù)據(jù)庫(如每段管道的規(guī)格、位置等),并利用這些數(shù)據(jù)自動創(chuàng)建三維管道模型和三維圖形,代替手工繪制軸測圖,從而直觀地反映二維設(shè)計所表示的空間關(guān)系。實現(xiàn)了二維圖紙的設(shè)計和三維模型的直觀反映的一體化,大大地提高了設(shè)計的效率。

    一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)對設(shè)計信息的收集主要有管道、閥門、泵等設(shè)備的數(shù)據(jù),分別有管道的序列號和設(shè)備的序列號為存儲順序,逐一記錄所有的信息,如管道的直徑、長度、走向及起始點的坐標等。在讀取數(shù)據(jù)時,也是通過管道和設(shè)備的序號順序讀取的?；陧樞蚪M織的特點是按記錄進入文件的先后順序存放的,其邏輯順序和物理順序一致的文件,符合本系統(tǒng)的設(shè)計要求,因此選擇順序組織存儲數(shù)據(jù)信息網(wǎng)。

    1.管道數(shù)據(jù)

管道數(shù)據(jù)(如起點、終點、管徑、高程、型號、標號、管材等)是在繪制管線過程中,存貯到管線實體的擴展數(shù)據(jù)表中的。例如,每→段管道數(shù)據(jù)的存貯類型可以如下:

把管道的各種數(shù)據(jù)存貯到使用Type語句聲明的一個公用的類型,命名為WSCLPipeo這樣就可以方便地聲明在管道數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的任何變量,也可以方便地使用Dim,Private、Public、ReDim或Static來聲明營造數(shù)據(jù)的變量。通過上述的定義后,用戶在設(shè)計管線時,每布置→段管件,就把該管件的數(shù)據(jù)記錄到己定義的數(shù)組中.由于記錄到Pipe(i)里的管道數(shù)據(jù)是暫時性的,若想把這些管道數(shù)據(jù)永久地保存起來,就必須將數(shù)據(jù)信息按順序存儲到文件里。下列程序是通過順序組織結(jié)構(gòu)為存儲方式實現(xiàn)管道數(shù)據(jù)的存儲:

    2.設(shè)備數(shù)據(jù)

由于系統(tǒng)把設(shè)備(如閥門、泵等)作為一個整體模塊來調(diào)用,因此設(shè)備數(shù)據(jù)的與管道數(shù)據(jù)的有一寇的差別。當用戶要繪制閥門或水泵時,系統(tǒng)只錯知道前一段管線的終點坐標、管徑和角度即可.這些數(shù)據(jù)是不箭要用戶自己輸入麗可直接從管道數(shù)據(jù)里讀取。用戶只需輸入設(shè)備的型號,然后根據(jù)型號繪制出相應的設(shè)備圖,從而可以為用戶節(jié)省設(shè)計時間,提高設(shè)計效率。同樣,與管道數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類似,若想利用己得到的設(shè)備數(shù)據(jù)信息創(chuàng)建三維模型、繪制列表,就必須通過順序組織結(jié)構(gòu)的存儲方式將數(shù)據(jù)寫入到文件里。圖1為設(shè)計管道后所存的數(shù)據(jù)。

    圖1數(shù)據(jù)信息文件
二、三維模型的建立

不管污水處理廠的設(shè)計人員是否連續(xù)設(shè)計或中途中止設(shè)計,只要在設(shè)計后將數(shù)據(jù)保存在文件里(如圖1),然后通過程序按順序讀取己保存下來的數(shù)據(jù),就可以創(chuàng)建與二維平面閣相對應的三維模型。建立過程如下:

系統(tǒng)在三維建筷前,還須根據(jù)上述所收集的數(shù)據(jù)判斷管道與管道間的銜接、管道與設(shè)備間的前后順序關(guān)系,否則所創(chuàng)建的三維模型與二維設(shè)計圖可能會不相符。為了解決這個問題并加快建模速度,系統(tǒng)將通過管道的起點(Pipe(i).囂,Pipe(i).ys,Pipe(i).zs)、閥門的起點(Fm(i).xin,Fm(i).yin,Fm(i).zin和水泵的七千(Pp(i).xin,PP(i).yin,Pp(i).zin)作為判斷依據(jù).通過這個起點確定他們的具體位置,使二維與三維的一體化設(shè)計成為可能。

下面的語句是將管道的起點(Pipe(i).xs,Pipe(i).ys,Pipe(i).zs)賦值給sp,然后再以該點為圓心,管徑為直徑圓圓并拉伸到相應的長度。

這里需要注意的是,若在AutoCAD里建立管道,則在XOY平面上繪制管道的斷面圖,然后進行拉仰。由于AutoCAD三維建模的局限險,通過拉仲得到的管道只能垂直于XOY平面。若要得到與XOY平面成任意角度,則只能先按伸出管道,然后通過三維旋轉(zhuǎn)將管道旋轉(zhuǎn)到所需的角度。這個旋轉(zhuǎn)過程并不需要用戶去完成,在VBA里包含了方便易用的旋轉(zhuǎn)程序,如:

在創(chuàng)建三維管道時,管道與管道間需要連接件(如彎頭、三通等)。系統(tǒng)須根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)判斷在哪兩段管道閱需要插入連接件。實現(xiàn)的方法是用命名為Pipe(i).needSyphon的布爾變量來判別,如當Pipe(3).needSyphon=True時,則在第三段管道后面需要添加連接件。由于管道設(shè)計系統(tǒng)的三維建模部分是作為示意性的,方便施工人員進行現(xiàn)場操作,因此在管道間的連接件(彎頭)以直徑與管徑相等的球代替,如圖2所示。

本系統(tǒng)建立了常用的設(shè)備{如閥門、泵)的三維圖形庫,建模時根據(jù)管道直徑和設(shè)備的型號來確定設(shè)備的大小。當調(diào)用到這些設(shè)備時,可根據(jù)設(shè)備的起點(Pp(i).xin,PP(i).yin,PP(i).zin)胸前一段管道的夾角Pp(i).Afain以及設(shè)備的型號,系統(tǒng)即可建立如圖3的閥門、泵等立體模型,從而提高了系統(tǒng)的運行速度。圖4為二維設(shè)計及與其對應的三維圖形。

    圖3

    三、結(jié)束語

本研究以AutoCAD為圖形處理平臺,采用VBA開發(fā)程序的方法使管道鋪設(shè)的二維和三維設(shè)計在CAD系統(tǒng)里得到充分的結(jié)合,從而給管道鋪設(shè)在設(shè)計和施工帶來了很大的方便.本研究成果不僅對管道鋪設(shè)工程設(shè)計軟件具有普遍意義,而且還是對AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)作了有益的補充。目前,本研究的設(shè)計方案已經(jīng)在污水處理廠管道鋪設(shè)CAD軟件中得到了應用,并取得了較好的效果。

    圖4

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