全三维模型焊缝信息与探伤片位图智能生成方法

摘要

本发明提出的是全三维模型焊缝信息与探伤片位图智能生成方法。在CATIA结构设计SR1模块下,通过开发工具CAA编程实现焊缝信息的定义与输出,通过扩展记录工艺属性信息，满足输出焊缝片位图的要求,同时满足焊缝信息管理系统输入接口要求；在CATIA船体设计模型中,增加软件功能模块；以结构分段模型为基础,建立焊缝结构树、在模型上插入焊缝对象,定义焊缝编码,通过几何方式显示；将所定义的焊缝输出,生成分段焊缝信息统计表；从附加有焊缝信息的CATIA三维模型中提取探伤片位信息,生成探伤片位信息表和片位图。采用本发明的方法能够将焊缝信息形成三维数据，生成焊缝探伤数据信息和片位图。适宜作为焊缝信息处理的方法应用。

权利要求

1.全三维模型焊缝信息与探伤片位图智能生成方法，其特征在于：

在CATIA结构设计SR1模块下,通过开发工具CAA编程实现焊缝信息的定义与输出,通过扩展记录工艺属性信息，满足输出焊缝片位图的要求,同时也满足焊缝信息管理系统输入接口要求；在CATIA船体设计模型中,增加软件功能模块；以结构分段模型为基础,建立焊缝结构树、在模型上插入焊缝对象,定义焊缝编码,通过几何方式以及不同颜色区别显示；将所定义的焊缝输出,生成分段焊缝信息统计表；从附加焊缝信息的CATIA三维模型中提取探伤片位信息,生成探伤片位信息表和片位图，其步骤是：

1)选择从模型中遍历焊缝；

2)对环缝、合拢缝、肋骨套装缝和肋骨制作缝,每条焊缝创建一张片位图；环缝、合拢缝按照焊缝属性中记录直径画圆,在圆弧上根据片数对圆弧等分,并标注中心线；

3)肋骨套装缝按照焊缝属性中记录直径画圆,在圆弧上根据片数对圆弧等分,并标注中心线；绘制肋骨外沿为与焊缝同心圆；

4)肋骨制作缝按照焊缝属性中记录直径画圆,在圆弧上根据片数对圆弧等分,并标注中心线；绘制肋骨外沿为与焊缝同心圆；

5)对于纵缝,每个部件创建一张片位图,通过投影获得外形后,再标记片位。

说明书

全三维模型焊缝信息与探伤片位图智能生成方法

技术领域

[0001] 本发明属于数字化制造技术领域,涉及到基于CATIA/VPM软硬件的二次开发项目,特别涉及到全三维模型的焊缝工艺属性信息的定义。具体地说是全三维模型焊缝信息与探伤片位图智能生成方法。

背景技术

[0002] 当前生产上大多是基于二维的人工预估焊缝的相关信息,存在较大偏差。在三维模型上进行焊缝属性的定义方法比较欠缺,无法满足目前的精细化设计的需求,也无法满足数字化制造的需求,因此需要建立全三维模型的焊缝信息定义、输出以及智能生成探伤片位图和片位信息表的三维设计技术,做到对重要结构的焊缝质量全过程的追溯。而目前CATIA软件的焊缝定义方式是对两块板材、两块型材或板材与型材之间定义的,或在一块板材或型材边界定义的。

发明内容

[0003] 针对需要探伤的结构焊缝信息的三维设计,本发明提出了全三维模型焊缝信息与探伤片位图智能生成方法。在模型中定义结构的环缝、纵缝、合拢缝、肋骨套装焊缝、肋骨制作焊缝信息,对焊缝进行编码、并根据探伤要求输出片位图,形成焊缝过程管理的可追溯性三维信息,解决数字化制造的技术问题。

[0004] 本发明解决技术问题所采用的方案是：

[0005] 在CATIA结构设计SR1模块下,通过开发工具CAA编程实现焊缝信息的定义与输出,满足输出焊缝片位图的要求,同时也满足焊缝信息管理系统输入接口要求。在CATIA船体设计模型中,增加软件功能模块。以结构分段模型为基础,建立焊缝结构树、在模型上插入焊缝对象,定义焊缝编码,通过几何方式以及不同颜色区别显示。将所定义的焊缝输出,生成分段焊缝信息统计表。从附加有焊缝信息的CATIA三维模型中提取探伤片位信息,生成探伤片位信息表和片位图。

[0006] 积极效果，采用本发明的方法能够将焊缝信息形成三维数据，生成焊缝探伤数据信息和片位图。具有使用方便，便于管理和存储以及实用性强的优点。适宜作为焊缝信息处理的方法应用。

附图说明

[0007] 图1为本发明SR1结构分段模型数据采集图；

[0008] 图2为本发明焊缝的结构树组织方式图；

[0009] 图3为本发明用户界面图；

[0010] 图4为本发明插入焊缝对象模板示意图；

[0011] 图5为本发明合拢缝命名规范图；

[0012] 图6为本发明操作流程图；

[0013] 图7和图8为本发明手工创建焊缝对象和修改功能图；

[0014] 图9为本发明当前焊缝相关的零件图；

[0015] 图10为本发明面板添加输出按钮图；

[0016] 图11为本发明焊缝创建片位示意图；

[0017] 图12为本发明绘制肋骨内沿为与焊缝片位同心圆示意图；

[0018] 图13为本发明绘制肋骨外沿为与焊缝片位同心圆方式示意图；

[0019] 图14为本发明获得投影外形、焊缝编号与片位标记图。

具体实施方式

[0020] 1 三维焊缝定义

[0021] 1)SR1结构分段模型数据,如图1所示。

[0022] SR1模型可以在ⅤPM环境下打开,也可能在一般产品结构中打开。

[0023] 2) 焊缝的结构树组织方式如图2所示。

[0024] 3) 焊缝种类和属性的定义:

[0025] ①分段内焊缝包括环缝、肋骨套装缝、肋骨制作缝(肋骨面板与肋骨腹板之间)、肋骨制作缝（肋骨腹板与肋骨腹板之间的制作缝、肋骨肋骨面板与肋骨面板之间的制作缝）以及纵缝均需要建立在两组零件之间。

[0026] ②环缝属性包括:环缝编号、焊缝种类、板最大厚度、板最小厚度、材质、焊接符号、坡口形式、焊缝长度包括理论面/线位置、直径、片数、片位编号、检测方法、检测比例、合格等级;记录壳圈组件之间的环缝,采用“H-分段号-组件号1/组件号2”命名。壳圈组件与壳圈组件之间的仅创建一条环缝对象。

[0027] ③肋骨套装焊缝属性包括:肋骨套装缝编号、焊缝种类、板最大厚度、板最小厚度、材质、焊接符号、坡口形式、焊缝长度，理论面/线位置、直径、片数、片位编号、检测方法、检测比例、合格等级;记录肋骨部件与壳圈部件之间的肋骨套装缝,采用“LT-分段号-肋位号±偏置距离”命名。肋骨部件与壳圈部件之间的仅创建一条肋骨套装焊缝对象。

[0028] ④肋骨制作缝分为3类,属性包括:肋骨制作缝编号、焊缝种类、板最大厚度、板最小厚度、材质、焊接符号、坡口形式、焊缝长度，理论面/线位置、直径、片数、片位编号、检测方法、检测比例、合格等级;记录肋骨面板与肋骨腹板之间的肋骨制作缝,用“LZ-分段号-肋位号±偏置距离-J1(2、…)” 命名;记录肋骨腹板与肋骨腹板之间的肋骨制作缝,采用 “LZ-分段号-肋位号±偏置距离-F1(2、…)” 命名;记录肋骨面板与肋骨面板之间的肋骨制作缝,采用 “LZ-分段号-肋位号±偏置距离-M1(2、…)”命名。肋骨面板与肋骨腹板、肋骨腹板与肋骨腹板、肋骨面板与肋骨面板之间各创建一条肋骨制作缝对象。

[0029] ⑤纵缝属性包括:纵缝编号、焊缝种类、板最大厚度、板最小厚度、材质、焊接符号、坡口形式、焊缝长度、片数、片位编号、检测方法、检测比例、合格等级;记录壳板零件之间的纵缝,采用“Z-分段号-组件号-部件号-零件号1/零件号2”命名。壳板零件与壳板零件之间仅创建一条纵缝对象。

[0030] ⑥分段间焊缝包括合拢缝,需要建立在分段与分段之间。

[0031] ⑦合拢缝作为特殊的环缝,属性包括:合拢缝编号、焊缝种类、板最大厚度、板最小厚度、材质、焊接符号、坡口形式、焊缝长度，理论面/线位置、直径、片数、片位编号、检测方法、检测比例、合格等级、合拢分段1、合拢分段2;合拢缝记录分段与分段之间的焊缝,采用“HL-分段号1/分段号2”命名。分段与分段之间的仅创建一条合拢缝对象。

[0032] ⑧对于一般零件，可定义为对接缝和角焊缝。

[0033] 4) 用户界面描述:

[0034] 该功能用于管理指定分段内的焊缝,以及与指定参考分段之间的合拢缝。具有检查、同步、创建、修改或删除焊缝等功能，用户界面如图3所示。

[0035] 选择分段以及参考分段，参考分段用于计算合拢缝。

[0036] 选择分段类型,自动计算各类型焊缝的规则如下:

[0037] 计算合拢缝方法。考虑到NY壳板壁厚不一致,提取NY分段壳板零件的理论面,与相邻参考分段的壳板零件的理论面,计算合拢面位置,在M分段理论面上提取合拢缝,按照合拢缝命名规范命名。

[0038] 检查当前合拢缝是否已在参考分段中创建过,若己创建不再重复创建。

[0039] 焊缝模型创建：

[0040] 插入焊缝对象模板，如图4所示。

[0041] 每条焊缝定义为一个Part:

[0042] 属性记录在焊缝调用模板自定义属性中。

[0043] 将两组零件的理论面引用到几何集中。若当前零件为型材,则提取与另一组对象相交的面作为理论面,可通过Coping信息计算。

[0044] 通过两组理论面相交得焊缝。

[0045] 将当前分段内的壳板零件的理论面拷贝到焊缝对象(List1)中。分段内壳板识别方法:按组件和部件己定义的代码识别,例如NY壳圈组件分类代码为N,NY壳板部件分类代码为NS,识别出该壳圈组件或部件中的所有板材。

[0046] 由于分段与分段是发布暴露方式保存在ⅤPM中,当前参考分段的壳板无法拷贝到焊缝对象(List2)中,需进行编程处理。

[0047] 通过计算包围盒,得到当前合拢缝的肋位面或肋位偏置面位置,从理论面上提取该肋位面或肋位偏置面位置的棱边作为焊缝。判断提取的焊缝是否是封闭的圆环,若不是封闭圆环,则需要提示用户该焊缝创建不成功。若焊缝对象创建成功,将属性记录在产品属性面板中,并按照合拢缝命名规范命名，如图5所示。

[0048] 计算环缝方法。从NY分段中遍历壳圈组件,通过包围盒识别相邻的壳圈组件,计算每两个相邻壳圈组件之间的环缝。提取壳圈组件中每个NY壳板的理论面, NY分段壳板零件的理论面,计算环缝,按照环缝命名规范命名。

[0049] 保证NY分段必须名称、属性正确,重组成功。

[0050] 插入焊缝对象模板。

[0051] 遍历选定NY分段直系子装配节点,根据命名规则查找壳圈组件: NY壳圈组件分类代码为N。

[0052] 从壳板部件中将当前分段内的NY壳板零件的理论面拷贝到焊缝对象，第一个壳圈组件拷贝到List1,第二个壳圈组件拷贝到List2中。分段内NY壳板识别方法:NY壳板部件分类代码为NS,可识别该部件中的所有板材。

[0053] 通过相交方式计算环缝,两组理论面相交线作为焊缝。判断提取的焊缝是否是封闭的圆环,若不是封闭的圆环,则需要提示用户该焊缝创建不成功。若焊缝对象创建成功,将属性记录在产品属性面板中,并按照环缝命名规范命名。

[0054] 从壳圈组件中查找到壳板部件和肋骨部件,计算肋骨套装缝后,并按照肋骨套装缝命名规范命名。

[0055] 保证壳圈组件必须名称、属性正确,重组成功。

[0056] 插入焊缝对象模板。

[0057] 遍历当前壳圈组件直系子装配节点,根据命名规则查找壳板部件和肋骨部件:NY壳圈组件分类代码为N,NY壳板部件分类代码为NS,肋骨部件分类代码为FR,部件中的腹板的分类代码为K。

[0058] 从壳板部件中将NY壳板零件的理论面拷贝到焊缝对象(List1),从肋骨部件中将肋骨零件的理论线拷贝到焊缝对象(List2)中。

[0059] 肋骨部件可能采用板材方式创建,也可能采用型材方式创建,不论采用哪种方式,其理论面或理论线一定平行于纵剖肋位面,因此通过其理论面或理论线计算得到纵剖面,通过纵剖面与W壳板零件理论面相交,得到的交线,即肋骨套装缝。判断提取的焊缝是否是圆环,若不是圆环,则需要提示用户该焊缝创建不成功。若焊缝对象创建成功,将属性记录在产品属性面板中,并按照肋骨套装缝命名规范命名。

[0060] 从肋骨部件中查找到肋骨面板和肋骨腹板,计算肋骨制作缝后,并按照肋骨制作缝命名规范命名。

[0061] 保证壳圈组件必须名称、属性正确,重组成功。

[0062] 插入焊缝对象模板。

[0063] 遍历当前肋骨部件直系子装配节点,根据命名规则查找肋骨面板零件和肋骨腹板零件:NY壳圈组件分类代码为N,肋骨部件分类代码为FR,其中面板分类代码为W,腹板分类代码为K。

[0064] 对于腹板与面板之间的制作缝,从肋骨部件中将肋骨面板零件的理论面拷贝到焊缝对象(List1),从肋骨腹板零件中将肋骨零件的理论线拷贝到焊缝对象(List2)中。这种肋骨腹板零件采用板材方式创建,其理论面一定平行于纵剖肋位面,因此通过其理论面或理论线计算得到纵剖面,通过纵剖面与NY壳板零件理论面相交,得到的交线,即肋骨制作缝。判断提取的焊缝是否是圆环,若不是圆环,则需要提示用户该焊缝创建不成功。

[0065] 对于腹板与腹板之间的制作缝,将相邻的肋骨腹板零件的理论面拷贝到焊缝对象(List1),将另一相邻的肋骨腹板零件的理论线拷贝到焊缝对象(List2)中。理论面相交,得到的交线,即肋骨制作缝。

[0066] 对于面板与面板之间的制作缝,将相邻的肋骨面板零件的理论面拷贝到焊缝对象(List1),将另一相邻的肋骨面板零件的理论线拷贝到焊缝对象(List2)中。理论面相交,得到的交线,即肋骨制作缝。

[0067] 若焊缝对象创建成功,将属性记录在产品属性面板中,并按照肋骨制作缝命名规范命名。

[0068] 从壳板部件的壳板零件,利用壳板零件相交,计算壳板零件的相邻关系。获得相邻零件,计算相交创建纵缝,并按照纵缝命名规范命名。

[0069] 保证壳板部件必须名称、属性正确,重组成功。

[0070] 插入焊缝对象模板。

[0071] 遍历壳板部件下所有NY外壳板。从NY壳板零件的理论面拷贝到焊缝对象(第一个壳圈组件拷贝到List1)中。分段内NY壳板识别方法:NY壳圈组件分类代码为N,NY壳板部件分类代码为NS,部件中的所有板材。

[0072] 通过相交方式计算相邻纵缝(理论面相交线),作为焊缝。若焊缝对象创建成功,将属性记录在产品属性面板中,并按照环缝命名规范命名。

[0073] 创建焊缝后,按片长300mm进行可布片编号，剩余部分不足300mm的，也作为一张片子编号，从首至尾，按顺时针方向计算拍片数量。

[0074] 若操作流程如图6所示：

[0075] 选择分段后,将自动列出当前分段已存焊缝。

[0076] 通过“分析”功能,能够对比当前已存焊缝的输入条件是否已更新,焊缝是否需要更新,以及分段内是否存在其他新的焊缝。焊缝的状态显示为:新增、变更或正常。

[0077] 通过“同步”功能,根据上文计算规则,更新已存焊缝,以及自动生成新的焊缝。根据结果,焊缝状态可显示为:新增成功、更改成功、新增失败、更改失败。

[0078] 通过“添加”功能,允许用户选择焊缝类型以及操作对象,手工创建焊缝对象，如图7和8所示。

[0079] 通过“编辑”功能,允许用户修改当前焊缝的操作对象以及基本属性。

[0080] 通过“删除”功能,允许用户删除己存焊缝。

[0081] 通过“预览”功能,打开预览窗口,用户可选择任何一行条目,查看与当前缝相关的零件，如图9所示。

[0082] 通过“输出”功能,可实现指定分段片位图输出。具体描述参见“片位信息输出”一节描述。

[0083] 2 焊缝信息输出

[0084] 1)输入数据:

[0085] 已创建焊缝特征的SR1分段设计数据。

[0086] 2)输出数据:

[0087] 表

[0088] Exce1格式的焊缝信息表。

[0089] 焊缝编码按照焊缝的命名规则输出。

[0090] 焊缝种类按照环缝、合拢缝、肋骨套装缝、肋骨制作缝、纵缝,以及一般零件的对接缝、角接缝，并添加焊缝位置作为前缀。

[0091] 厚度提取零件中最小厚度。

[0092] 材质按照零件的材质输出。

[0093] 焊接符号按照坡口形式输出。

[0094] 焊缝长度按照理论位置焊缝长度输出。在列表中按照合拢缝、环缝、肋骨套装缝、肋骨制作缝、纵缝以及一般零件的对接缝、角接缝排序。允许用户对焊缝内容进行修改。通过“输出”功能,可对列表信息输出。

[0095] 3 探伤片位信息输出

[0096] 该功能在三维焊缝管理面板添加输出按钮来实现，如图10所示。

[0097] 1） 选择从模型中遍历焊缝。

[0098] 2)对环缝、合拢缝、肋骨套装缝和肋骨制作缝,每条焊缝创建一张片位图。如图11所示。

[0099] 环缝、合拢缝按照焊缝属性中记录直径画圆,在圆弧上根据片数对圆弧等分,并标注中心线。

[0100] 3)肋骨套装缝按照焊缝属性中记录直径画圆,在圆弧上根据片数对圆弧等分,并标注中心线;绘制肋骨外沿为与焊缝同心圆。如图12所示。

[0101] 4)肋骨制作缝按照焊缝属性中记录直径画圆,在圆弧上根据片数对圆弧等分,并标注中心线;绘制肋骨外沿为与焊缝同心圆。如图13所示。

[0102] 5)对于纵缝,每个部件创建一张片位图,通过投影获得外形后,再标记片位，如图14所示。