AutoCAD管道铺设三维设计

2013-05-17 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

曾月鹏邓学雄来源:万方数据
关键字:计算机应用计算机辅助设计三维管道铺设 VBA
利用AutoCAD的二维管道铺设布置中所生成的数据,结合VBA技术,自动实现管道三维模型的建立,代替手工绘制轴测图,从而更直观地反映二维管道所表示的空间关系,使二维设计和三维图形的自动生成得到充分的结合,有效地提高了管道铺设布置设计的效率。

由于在自来水厂、化工厂的图纸设计中,涉及大量的设备和管道的设计,而管道铺设设计是多数以AutoCAD软件为平台,是基于平面(二维)设计方式。虽说其管道铺设方·丽功能比较金,但大量的设备和管道给工程的设计、制图和读图都带来许多困难。首先,常规的二维设计方法不便于处理某些管道、设备的相交干涉现象;其次,为了将设计方案表达清楚,常常要绘制大量的剖面固和轴测图,制图工作量很大,设计效率不够高。三维设计和二维设计相比有直观,便于处理管道、设备的相交干涉的情况。随着计算机软硬件性能的提高,三维设计开始走向实际应用。但是三维设计在实际应用中也存在着不少的问题,如模型建立的操作过程较为复杂等。

因此,基于二维设计与三维设计的各自优缺点,本研究采用VBA方法I刻,在AutoCAD中建立管道铺设的设计模块,如管道、间门、连接件等构配件,设计时仍然在二堆的环境开展,系统将所输入的信息建立相应的数据库(如每段管道的规格、位置等),并利用这些数据自动创建三维管道模型和三维图形,代替手工绘制轴测图,从而直观地反映二维设计所表示的空间关系。实现了二维图纸的设计和三维模型的直观反映的一体化,大大地提高了设计的效率。

一、数据结构

系统对设计信息的收集主要有管道、阀门、泵等设备的数据,分别有管道的序列号和设备的序列号为存储顺序,逐一记录所有的信息,如管道的直径、长度、走向及起始点的坐标等。在读取数据时,也是通过管道和设备的序号顺序读取的。基于顺序组织的特点是按记录进入文件的先后顺序存放的,其逻辑顺序和物理顺序一致的文件,符合本系统的设计要求,因此选择顺序组织存储数据信息网。

1.管道数据

管道数据(如起点、终点、管径、高程、型号、标号、管材等)是在绘制管线过程中,存贮到管线实体的扩展数据表中的。例如,每→段管道数据的存贮类型可以如下:

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把管道的各种数据存贮到使用Type语句声明的一个公用的类型,命名为WSCLPipeo这样就可以方便地声明在管道数据范围内的任何变量,也可以方便地使用Dim,Private、Public、ReDim或Static来声明营造数据的变量。通过上述的定义后,用户在设计管线时,每布置→段管件,就把该管件的数据记录到己定义的数组中.由于记录到Pipe(i)里的管道数据是暂时性的,若想把这些管道数据永久地保存起来,就必须将数据信息按顺序存储到文件里。下列程序是通过顺序组织结构为存储方式实现管道数据的存储:

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2.设备数据

由于系统把设备(如阀门、泵等)作为一个整体模块来调用,因此设备数据的与管道数据的有一寇的差别。当用户要绘制阀门或水泵时,系统只错知道前一段管线的终点坐标、管径和角度即可.这些数据是不箭要用户自己输入丽可直接从管道数据里读取。用户只需输入设备的型号,然后根据型号绘制出相应的设备图,从而可以为用户节省设计时间,提高设计效率。同样,与管道数据结构类似,若想利用己得到的设备数据信息创建三维模型、绘制列表,就必须通过顺序组织结构的存储方式将数据写入到文件里。图1为设计管道后所存的数据。

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图1数据信息文件
二、三维模型的建立

不管污水处理厂的设计人员是否连续设计或中途中止设计,只要在设计后将数据保存在文件里(如图1),然后通过程序按顺序读取己保存下来的数据,就可以创建与二维平面阁相对应的三维模型。建立过程如下:

系统在三维建筷前,还须根据上述所收集的数据判断管道与管道间的衔接、管道与设备间的前后顺序关系,否则所创建的三维模型与二维设计图可能会不相符。为了解决这个问题并加快建模速度,系统将通过管道的起点(Pipe(i).嚣,Pipe(i).ys,Pipe(i).zs)、阀门的起点(Fm(i).xin,Fm(i).yin,Fm(i).zin和水泵的七千(Pp(i).xin,PP(i).yin,Pp(i).zin)作为判断依据.通过这个起点确定他们的具体位置,使二维与三维的一体化设计成为可能。

下面的语句是将管道的起点(Pipe(i).xs,Pipe(i).ys,Pipe(i).zs)赋值给sp,然后再以该点为圆心,管径为直径圆圆并拉伸到相应的长度。

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这里需要注意的是,若在AutoCAD里建立管道,则在XOY平面上绘制管道的断面图,然后进行拉仰。由于AutoCAD三维建模的局限险,通过拉仲得到的管道只能垂直于XOY平面。若要得到与XOY平面成任意角度,则只能先按伸出管道,然后通过三维旋转将管道旋转到所需的角度。这个旋转过程并不需要用户去完成,在VBA里包含了方便易用的旋转程序,如:

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在创建三维管道时,管道与管道间需要连接件(如弯头、三通等)。系统须根据记录的数据判断在哪两段管道阅需要插入连接件。实现的方法是用命名为Pipe(i).needSyphon的布尔变量来判别,如当Pipe(3).needSyphon=True时,则在第三段管道后面需要添加连接件。由于管道设计系统的三维建模部分是作为示意性的,方便施工人员进行现场操作,因此在管道间的连接件(弯头)以直径与管径相等的球代替,如图2所示。

本系统建立了常用的设备{如阀门、泵)的三维图形库,建模时根据管道直径和设备的型号来确定设备的大小。当调用到这些设备时,可根据设备的起点(Pp(i).xin,PP(i).yin,PP(i).zin)胸前一段管道的夹角Pp(i).Afain以及设备的型号,系统即可建立如图3的阀门、泵等立体模型,从而提高了系统的运行速度。图4为二维设计及与其对应的三维图形。

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图3

三、结束语

本研究以AutoCAD为图形处理平台,采用VBA开发程序的方法使管道铺设的二维和三维设计在CAD系统里得到充分的结合,从而给管道铺设在设计和施工带来了很大的方便.本研究成果不仅对管道铺设工程设计软件具有普遍意义,而且还是对AutoCAD二次开发技术作了有益的补充。目前,本研究的设计方案已经在污水处理厂管道铺设CAD软件中得到了应用,并取得了较好的效果。

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