交互式、智能化化工设备CAD系统的开发VIP

第 4 9 卷第 3期 2 0 1 2年 6月 化工设备与管道 P R OC E S S E Q UI P ME NT&P I P I NG VO I _ 49 NO 3 J u n 2 01 2 交互式 、智能化化工设备C AD系统的开发 林 杰 ( 中国石化集团上海工程有限公司，上海2 0 0 1 2 0 ) 摘要：目前 ，国内化工设备设计 中，较 多地还是采 用A u t o C A D 等通用C AD - L 件进行手工绘图， 自 动化 程度不 高。介绍一个具有智能化的c A D软件原型，能够 自 动识别图形 中各 几何实体对象，从而能够按设 计要求对图形中相关联 的信息进行 自动编辑 。 关键词：智能化C AD；拖拽功能；尺寸驱动 中图分类号：T Q 0 5 0 2 ；T H 1 2 2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9 3 2 8 1 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 4 7 0 3 1 国内化工过程设 备CAD软件 的现状 目前 ，国内化工过程设备设计领域，已经普遍 采用计算机辅助设计技术 ( C A D) 进行施工图的绘制， 大大提高了设备设计的效率 。目前在过程设备设计 领域，使用 C A D的情况可分为两种：一种是利用通 用的 C A D软件 ( 例如 A u t o C AD)手工绘制施工图， 在这种情况下，为提高设计效率，设计者需要积累大 量的零件库，设计中将相似参数的零件图形插入图形 文件后再手工修改；另一种情况，则利用二次开发的 专业软件 ( 例如 P V C A D) 进行绘图， 以提高设计效率。 设计者利用专业软件生成施工 图的大致 图形 ，然后再 手工修改来完成最后的施工图绘制 2 - 3 o由于专业软 件生成的图形与设计者平时的绘图习惯可能不相符， 另一方面，设计者的软件操作熟练程度已经大大提 高，因此 目前二次开发的专业软件的普及程度并不乐 观，很多设计者还是习惯采用第一种方式进行设计 。 然而，不论采用哪种方式，都还只是实现了甩 图板 的功能 ，即使是二次开发软件 ，也 只是完成 了图 形 自动生成 的功能 。图形生成 以后 ，如果设计参数需 要修改，则不论采用哪种方式，都只能采用手工方式 进行修改。由于图形中的许多信息是相关的或者是重 复的，一处修改，必然引起图纸上许多相关信息的修 改。目前通常做法，只能是人工寻找图纸上需要修改 的信息 ( 通常包括各个视图的图形实体、尺寸标注、 焊接节点图、明细表、管 口表、以及技术要求等) ， 然后利用手工一一修改 。这种方法 ，不仅费时费力， 而且很容易产生遗漏，造成图纸上相关信息不一致， 从而影响工程质量 。由于设备设计往往与工艺、 管道、 土建等多个专业相关，在实际工程中这种修改设计参 数的情况往往是不可避免的，有时还很频繁，从而大 大加重了设备设计人员的工作量，影响了工程设计进 度和质量 。 2 交互式、 智能化化工设备C AD系统的实现原理 目前，多数 C A D软件无法完成上述的图形修改 编辑功能。其原因是 ，多数 C A D软件的特点是偏重 于几何制图，因此其基本对象都是一些没有确切含义 的几何对象， 、 例如直线、圆、椭圆等等。而实际施工 图纸中，每一个几何实体都是有实际含义的，例如 椭圆弧可能是表示椭圆封头，直线可能表示简体等。 如果，我们在软件中为几何实体加上一些标识其实际 含义的信息，建立一个信息库，那么通过在 C A D软 件中的识别模块查询该信息库，就能识别每个几何实 体的具体含义，以及它们之间的关联性，就可以通过 软件寻找到所有相关联的需要修改的信息，从而通过 软件对这些相关联的信息进行 自动修改。 3实现 功能 在这里，简要介绍一下一个简单的模拟软件， 并通过实例演示，来说明上述的软件设计功能。 该模拟软件 以 A u t o De s k公司的 A u t o C A D软件 为平台进行二次开发，主要实现的功能有： ( 1 )绘图环境的设置。设计者可以根据 自己的 绘图习惯来设置绘图环境的设置， 包括图层、 线型等， 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 3 2 8 作者 简介 ：林杰 ( 1 9 7 O 一 ) ，男 ，福建省福州 市人 ，高级 工程师 。 长期从 事压力容器设计及相关应用软件 开发 工作。 化工设置与誓谭 第 4 9 卷第 3期 使软件生成的图形与设计者 自己手工绘图的图形风 格完全一 致 。 ( 2 )拖拽功能的实现。在具体的图形绘制过程中， 软件采用拖拽功能与设计者进行交互。通过拖拽过程 中橡皮线所反映的动态变化，设计者可以根据当前图 形布置的实际情况动态决定零件在图纸中的放置位置、 尺寸标注的位置以及件号指引线的倾斜角度等等，使 图形绘制具有生动形象且方便灵活的特 。 ( 3 )件号自 动合并及排序功能。每画完一个零件， 设计者可通过拖拽功能进行件号标注，此时，软件可 根据件号的坐标位置自动排序并为其编号 ；如果该件 号的坐标位置在其他已标注件号的中间，软件将自动 调整其他相关的件号编号 ；如果该件号的零件名称规 格、材料、单重等与已标注的某一件号的完全相同， 软件还将 自动实现合并件号的功能。 ( 4 )明细表的 自动生成。每画完一个零件，软 件 自动生成该零件的明细信息并加入明细表中。 ( 5 )尺寸驱动功能 。设计者在图形上点击某一 尺寸，软件将弹出一个对话框，显示当前尺寸值，设 计者可在对话框中修改该尺寸值。关闭对话框后，软 件将搜索该尺寸的相关信息，找出其相关的零件的图 形实体，根据新的尺寸值修改 图形 ，并且修改图纸 上其他与其相关的信息。例如，修改了接管的直径、 壁厚，则除了修改接管图形，还需修改明细表中的零 件名称规格以及单重和总重等相关信息。为此，软件 仍需要通过识别模块查询信息库，找到该零件对应的 明细信息的文字实体，然后根据新的尺寸值修改相关 零件名称规格以及单重和总重相关信息。 4 演示 实例 下面用一个简单实例，说明下 匕 述功能。假设 有一卧式容器，直径 1 0 0 0 mm，壁厚 1 0 mm，简体长 度 3 0 0 0 mm。在筒体上方离左侧焊接接头 1 0 0 0 mm 处有一 4 , 5 7 mmX5 mm 的接管，伸出长度及内伸长度 各为 2 0 0 mm及 5 0 mm。该接管右方 1 0 0 0 mm处有 一 5 7 mmX 5 n l l T l 的接管，伸出长度及内伸长度各 为 1 5 0 mm及 5 0 m m。为讨论方便， 其他零部件忽略， 并只讨论主视图以及明细表，其他 ( 如侧视图、节点 图、管 口表以及技术要求)暂不考虑。 首先，根据设计参数，依次绘制筒体、左右封 头和两个接管，同时软件 自动生成对应的明细表 。在 绘图过程中，设计者可充分利用拖拽功能，来进行各 图形实体的定位。完成以后，如图 1 所示 。 5 接管 5 75 1 2 0 1 2 8 1 - 2 8 简体 DN1 0 0 0 4 1 Q3 4 5 7 4 6 8 6 7 4 6 8 6 S= l 0 3 HG2 0 5 9 2 法兰 S 0 5 0 1 6 2 Q 3 4 5 3 O 8 6 1 6 2 接管 5 7 X 5 1 2 0 1 6 0 l _ 6 J B T 封头 1 2 Q 3 4 5 9 0 5 1 81 47 4 6 2 0 0 2 E HA 1 0 0 0X 1 0 图1 初始图形 现在，假设根据 设计要求 ，需要改变第一个 接管的位置，将其从离焊接接头 1 0 0 0 mm处移动 到 1 5 0 0 mm处 ，并且将其伸出长度由 2 0 0 mm改 为 2 5 0 mm。如果采用手工修改，那么至少需要修 改如 下 的 内容 ： ( 1 )移动第一个接管， 将其移动到 1 5 0 0mm处。 ( 2 )修改定位尺寸的尺寸标注以及尺寸值，将 第一个接管的定位尺寸改为 1 5 0 0 ，将第二个接管的 定位尺寸改为 5 0 0 。 ( 3 )根据新的伸出长度值，修改第一个接管的 图形 ，以及其伸 出长度尺寸标注 。 ( 4 )如图 1 的具体情况，第一个接管移动到新的 位置后，将从筒体件号的左面移动到其右面，因此需 要相应调整筒体以及第一个接管的件号编号，同时， 根据新的编号，调整明细表中的零件序号 ；当然也可将 筒体件号重新移到接管新位置的右边以保持件号编号 及明细表中零件序号不变。这里假定采取前一种方法。 ( 5 ) 由于接 管长度 改变 ，将 引起其 质量 的变 化。 因此需要重新计算其质量，并修改明细栏中相应内容。 如果采用该模拟软件，则只需要利用两条尺寸 驱动命令 ，即可完成上述修改过程。首先，点击第 一 个接管的定位尺寸，在对话框 中将其值从 1 0 0 0 改为 1 5 0 0 ，如图 2所示，这一步完成之后 图形修 改如图 3所示 ，可 以看 出，已经完成上述修改内容 的 ( 1 ) 、( 2 ) 、( 4 ) ；其次，点击第一个接管的伸出 长度尺寸标注，在其对话框中将其尺寸 由2 0 0改为 2 5 0 ，如图 4 所示，这一步完成之后 图形修改如图 5 所示 ，即完成上述修改内容的 ( 3 ) 、( 5 ) 。至此，上 述需要修改的内容已经全部完成。 2 0 1 2年 6月 林杰 交互式、智能化化工设备C AD系统的开发 4 9 图2 修改接管定位尺寸 5 接管 5 7 5 1 2 0 1 2 8 1 2 8 4 HG2 0 5 9 2 法兰 S 0 5 0 1 6 2 Q3 4 5 3 0 8 6 1 6 3 接管 5 7 5 1 2 0 1 6 0 1 6 简体 D N1 0 0 0 2 1 Q3 4 5 7 4 6 8 6 7 4 6 8 S 一 1 0 J B T 封头 1 2 Q3 4 5 9 0 5 1 8 l 4 7 4 6 2 0 0 2 EHA 1 0 0 0X 1 0 图3 修改后图形 ( 1 ) 图4 修改接管长度 5 接管 5 7 5 1 2 0 1 2 8 1 2 8 4 H G2 0 5 9 2 法兰 S 0 5 0 1 6 2 Q3 4 5 3 0 8 6 1 6 3 接管 5 7 5 1 2 0 1 9 2 1 9 2 简体 D NI O 0 0 2 l Q3 4 5 7 4 6 8 6 7 4 6 8 S = 1 O J B T 封头 1 2 Q3 4 5 9 0 5 l 8l 4 7 4 6 2 00 2 EHA 1 0 0 0 1 0 5 结束语 图5 修改后图形 ( 2) 目前， 国内化工设备设计中， 对 C AD技术的应用， 较多地还是停留在利用 A u t o C AD等通用 C A D软件进 行手工绘图的阶段，自动化程度不高。随着软件技术 尤其是智能 C AD及 G I S 技术的迅速发展，在这一领域 还是有着很大的发展空间。本软件原型的核 想就是 通过对图形实体赋予特定的含义，然后通过识别模块 对其进行搜索识别，使软件具有一定的智能化，从而 对图形中的几何实体进行各种特定要求的处理，提高 软件的图形编辑功能。如果按照这一思路来完善该模 拟软件，开发出成熟的商品化软件，可以大大提高化工 设备设计的效率和准确性，提高工程设计的质量。 参 考 文 献 1 栾 春远 Au t o C AD2 0 0 5压力容器 设计 M 北京 ：化学 工业 出版社 ，2 0 0 6 2 曹文辉 化工设备 C AD施 工图软件包 的开发 J 化工设 备 与管道 ，2 0 0 3 ，4 0 ( 3 ) ： 6 3 6 4 3 曹文辉 化工设备 C A D系统的实现模式 J 化工设备与管 道 ，2 0 0 8 ，4 5 ( 2 ) ： 1 5 1 7 De v e l o pm e n t o f I n t e r a c t i v e a nd I n t e l l e c t ua l CAD S y s t e m f o r Pr o c e s s Equi pm e nt ( S I NOP ECS h a n g h a i En g i n e e r i n gCo ， Lt d , S h a n g h a i 2 0 0 1 2 0 ， Ch i n a) Ab s t r a c t ： Cu r r e n t l y , f o r p r o c e s s e q u i p me n t d r a wi n g ， mo s t c o mmo n l y u s e d d r a wi n g me t h o d i s h a n d dra wi n g wi t h u s i n g o f g e n e r a l t o o l s l i k e Au t o CAD， a n d i t i s l o w a u t o ma t i o n i n t h i s wa y I n t h i s a r t i c l e ， a i n t e l l e c t u a l CAD p r o t o c o l ，i n wh i c h e a c h g e o me t r i c a l e n t i t i e s c a n b e i d e n t i fi e d ， wa s i n tro d u c e d By u s