AutoCAD管道鋪設(shè)三維設(shè)計(jì)

2013-05-17 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

曾月鵬鄧學(xué)雄來(lái)源:萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:計(jì)算機(jī)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 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(dòng)實(shí)現(xiàn)管道三維模型的建立,代替手工繪制軸測(cè)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(jì)和三維圖形的自動(dòng)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(jì)的效率。

由于在自來(lái)水廠、化工廠的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中,涉及大量的設(shè)備和管道的設(shè)計(jì),而管道鋪設(shè)設(shè)計(jì)是多數(shù)以AutoCAD軟件為平臺(tái),是基于平面(二維)設(shè)計(jì)方式。雖說(shuō)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(jì)、制圖和讀圖都帶來(lái)許多困難。首先,常規(guī)的二維設(shè)計(jì)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(jì)方案表達(dá)清楚,常常要繪制大量的剖面固和軸測(cè)圖,制圖工作量很大,設(shè)計(jì)效率不夠高。三維設(shè)計(jì)和二維設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)軟硬件性能的提高,三維設(shè)計(jì)開(kāi)始走向?qū)嶋H應(yīng)用。但是三維設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中也存在著不少的問(wèn)題,如模型建立的操作過(guò)程較為復(fù)雜等。

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

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)信息的收集主要有管道、閥門(mén)、泵等設(shè)備的數(shù)據(jù),分別有管道的序列號(hào)和設(shè)備的序列號(hào)為存儲(chǔ)順序,逐一記錄所有的信息,如管道的直徑、長(zhǎng)度、走向及起始點(diǎn)的坐標(biāo)等。在讀取數(shù)據(jù)時(shí),也是通過(guò)管道和設(shè)備的序號(hào)順序讀取的?；陧樞蚪M織的特點(diǎn)是按記錄進(jìn)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(jì)要求,因此選擇順序組織存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)。

1.管道數(shù)據(jù)

管道數(shù)據(jù)(如起點(diǎn)、終點(diǎn)、管徑、高程、型號(hào)、標(biāo)號(hào)、管材等)是在繪制管線過(guò)程中,存貯到管線實(shí)體的擴(kuò)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:

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把管道的各種數(shù)據(jù)存貯到使用Type語(yǔ)句聲明的一個(gè)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(lái)聲明營(yíng)造數(shù)據(jù)的變量。通過(guò)上述的定義后,用戶在設(shè)計(jì)管線時(shí),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(shí)性的,若想把這些管道數(shù)據(jù)永久地保存起來(lái),就必須將數(shù)據(jù)信息按順序存儲(chǔ)到文件里。下列程序是通過(guò)順序組織結(jié)構(gòu)為存儲(chǔ)方式實(shí)現(xiàn)管道數(shù)據(jù)的存儲(chǔ):

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2.設(shè)備數(shù)據(jù)

由于系統(tǒng)把設(shè)備(如閥門(mén)、泵等)作為一個(gè)整體模塊來(lái)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(dāng)用戶要繪制閥門(mén)或水泵時(shí),系統(tǒng)只錯(cuò)知道前一段管線的終點(diǎn)坐標(biāo)、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(hào),然后根據(jù)型號(hào)繪制出相應(yīng)的設(shè)備圖,從而可以為用戶節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間,提高設(shè)計(jì)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(guò)順序組織結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到文件里。圖1為設(shè)計(jì)管道后所存的數(shù)據(jù)。

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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(jì)人員是否連續(xù)設(shè)計(jì)或中途中止設(shè)計(jì),只要在設(shè)計(jì)后將數(shù)據(jù)保存在文件里(如圖1),然后通過(guò)程序按順序讀取己保存下來(lái)的數(shù)據(jù),就可以創(chuàng)建與二維平面閣相對(duì)應(yīng)的三維模型。建立過(guò)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(jì)圖可能會(huì)不相符。為了解決這個(gè)問(wèn)題并加快建模速度,系統(tǒng)將通過(guò)管道的起點(diǎn)(Pipe(i).囂,Pipe(i).ys,Pipe(i).zs)、閥門(mén)的起點(diǎn)(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(guò)這個(gè)起點(diǎn)確定他們的具體位置,使二維與三維的一體化設(shè)計(jì)成為可能。

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

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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(jìn)行拉仰。由于AutoCAD三維建模的局限險(xiǎn),通過(guò)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(guò)三維旋轉(zhuǎn)將管道旋轉(zhuǎn)到所需的角度。這個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)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:

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在創(chuàng)建三維管道時(shí),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(shí)現(xiàn)的方法是用命名為Pipe(i).needSyphon的布爾變量來(lái)判別,如當(dāng)Pipe(3).needSyphon=True時(shí),則在第三段管道后面需要添加連接件。由于管道設(shè)計(jì)系統(tǒng)的三維建模部分是作為示意性的,方便施工人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(mén)、泵)的三維圖形庫(kù),建模時(shí)根據(jù)管道直徑和設(shè)備的型號(hào)來(lái)確定設(shè)備的大小。當(dāng)調(diào)用到這些設(shè)備時(shí),可根據(jù)設(shè)備的起點(diǎn)(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(hào),系統(tǒng)即可建立如圖3的閥門(mén)、泵等立體模型,從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。圖4為二維設(shè)計(jì)及與其對(duì)應(yīng)的三維圖形。

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圖3

三、結(jié)束語(yǔ)

本研究以AutoCAD為圖形處理平臺(tái),采用VBA開(kāi)發(fā)程序的方法使管道鋪設(shè)的二維和三維設(shè)計(jì)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(jì)和施工帶來(lái)了很大的方便.本研究成果不僅對(duì)管道鋪設(shè)工程設(shè)計(jì)軟件具有普遍意義,而且還是對(duì)AutoCAD二次開(kāi)發(fā)技術(shù)作了有益的補(bǔ)充。目前,本研究的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)在污水處理廠管道鋪設(shè)CAD軟件中得到了應(yīng)用,并取得了較好的效果。

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