舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法及系统与流程

1.本技术涉及船舶三维设计技术领域，具体而言，涉及一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法及系统。


背景技术：

2.随着船舶领域的数字化转型不断推进，三维设计理念已经呈现出覆盖船舶设计的各个阶段的发展趋势。船舶设计阶段大致可分为基本设计、详细设计和生产设计等阶段，由于船舶设计中的零件物量种类繁杂且数量巨大，导致船舶设计过程中的三维模型数据量极其庞大，且不同设计阶段所需三维模型的属性、特征和用途等皆有所不同。基于上述原因，目前在船舶三维设计中，生产设计阶段之前一般采用船体模型的片体模型进行协同设计和送审，在生产设计阶段时再采用船体模型的实体模型指导船舶生产建造。船舶设计中的三维模型通常包括船体模型和舾装模型，船体模型和舾装模型分别独立构建，具体计算时，再将舾装模型匹配进船体模型内。这就需要舾装模型在两种船体模型(片体模型和实体模型)的切换中自动匹配不同的船体模型。
3.由于片体模型没有厚度，舾装模型与片体模型匹配后往往会出现与实体模型干涉等不匹配的情况，例如，舾装模型嵌入或悬空在实体模型中。目前，出现干涉等不匹配现象时，通常采用人工进行匹配修正，人工修正的过程为通过查看实体模型中舾装件不匹配处的结构信息，人工调整每一个舾装件的位置以完成匹配，但全船的舾装件数以万计，这种人工逐个调整的方式效率较低，极大的影响船舶设计和建造效率。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法及系统，其解决了现有技术中舾装模型与船体模型装配发生匹配干涉且匹配效率低下的问题。
5.第一方面，提供了一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，包括：
6.s1、根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；
7.s2、将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、待匹配的舾装模型的板厚朝向以及板厚值；
8.s3、基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型。
9.在一种实施方案中，在所述s3中，所述基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，当装配方式为自由移动装配时，将舾装模型的空间位置沿法线朝板厚朝向的方向移动板厚值，使移动后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。
10.在一种实施方案中，在所述s3中，所述基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，当装配方式为坐标系装配时，通过提取舾装模型的节点
外的坐标系，将舾装模型在片体模型上的法线所在的坐标方向沿法线朝板厚朝向的方向移动坐标系预设值，预设值为板厚值，使调整后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。
11.在一种实施方案中，在所述s3中，所述基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，当装配方式为非坐标系装配时，通过获取关联关系节点对应的关联元素，再获取关联元素所在面，沿法线朝板厚朝向的方向偏移关联元素所在面预设值，预设值为板厚值，对应的关联元素随之自动偏移，舾装模型随关联元素偏移，使偏移后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。
12.在一种实施方案中，在所述s1中，所述装配特征包括舾装模型与片体模型两个模型节点外存在关联关系节点和坐标系元素、两个模型节点外不存在坐标系元素但存在关联关系节点、两个模型节点外不存在坐标系元素和关联关系节点。
13.在一种实施方案中，在所述s1中，所述根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式包括：
14.当舾装模型与片体模型两个模型节点外存在关联关系节点和坐标系元素，且均有效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为坐标系装配；
15.当舾装模型与片体模型两个模型节点外不存在坐标系元素但存在关联关系节点且有效，或两个模型节点外存在坐标系元素和关联关系节点但坐标系元素无效且关联关系节点有效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为非坐标系装配；
16.当舾装模型与片体模型两个模型节点外不存在坐标系元素和关联关系节点，或两个模型节点外存在关联关系节点但关联关系节点无效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为自由移动装配。
17.在一种实施方案中，在所述s3之后还包括s4，检查舾装模型与实体模型的匹配情况，提取舾装模型与实体模型的最小间距大于0mm和小于0mm的位置，在提取的位置采用人工修正的方式微调舾装模型。
18.在一种实施方案中，所述关联元素包括线和草图。
19.根据本技术的第二方面，还提供了一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的系统，包括：
20.识别装配方式模块，用于根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；
21.获取板厚信息模块，用于用于将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、所接触的片体模型的板厚朝向以及板厚值；
22.自动调整模块，用于基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型。
23.本技术中的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法及系统具有的有益效果：
24.本发明舾装模型基于片体模型布置向实体模自动匹配，包括按舾装模型与片体船体模型的装配方式，根据不同的装配方式采取不同匹配方案自动完成与实体船体模型的匹配，最后检查舾装模型与实体船体模型的干涉情况。与现有人工匹配或舾装模型重新布置
相比，本方法可极大提高船舶设计效率，节约设计工时，且保证了详细设计与生产设计阶段的模型有效衔接，也实现了单一数字模型的传递，同时保证了模型在生产建造前的无空间干涉情况，提高了匹配效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为根据本技术实施例示出的一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法的流程图；
27.图2为根据本技术实施例示出的一种舾装模型在所接触的片体模型上的法线的示意图。
28.100、舾装模型；200、片体模型；300、投影点；400、法线。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.图1为根据本技术实施例示出的一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法的流程图。参见图1，本方法包括如下步骤：
32.s1、根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；
33.具体地，在舾装模型与片体船体模型装配(简称片体模型)时，舾装模型与片体船体模型的装配关系一般可分为无关联关系装配和有关联关系装配，其中无关联关系装配是指舾装模型装配到片体模型上，舾装模型依旧可自由移动，两者之间不存在关联关系，简称为自动移动装配。有关联关系装配是指舾装模型装配到片体模型上，两者之间存在关联关系，若需更改舾装模型的位置，需通过更改两者间的关联关系，一般关联关系分为坐标系关联和非坐标系关联，简称为坐标系装配和非坐标系装配。
34.s2、将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、待匹配的舾装模型的板厚朝向以及板厚值；
35.s3、基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型。
36.在一种实施方案中，在所述s3之后还包括s4，检查舾装模型与实体模型的匹配情况，即程序自动检查舾装模型与实体船体模型的干涉情况，其干涉判别标准为：其舾装模型
与实体船体模型的最小间距是否为0mm，若最小间距为0mm，则判定为无干涉，匹配完成；若不为0mm，则判定为干涉。提取舾装模型与实体模型的最小间距大于0mm和小于0mm的位置，在提取的位置采用人工修正的方式微调舾装模型。在实施过程中，程序可能出现问题，部分位置装配方式识别失败，在这种情况下可以人工查看并修改成上述三种装配方式，然后再根据装配方式进行自动匹配。
37.在上述实施过程中，本技术基于片体模型与舾装模型不同的装配方式，采用不同的调整方案自动匹配实体模型的方式，极大地提高船舶设计效率，节约设计工时，且保证了详细设计与生产设计阶段的模型有效衔接，也实现了单一数字模型的传递，同时保证了模型在生产建造前的无空间干涉情况。
38.在一种实施方案中，在s3中，基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，
39.参见图2，当装配方式为自由移动装配时，由于自由移动装配下，程序可在三维空间直接拖拽舾装模型，其空间位置可自由更改。可以通过将舾装模型100的空间位置沿投影点300在所接触的片体模型200上的法线400朝板厚朝向的方向(即法线400的箭头方向)移动，移动的距离为板厚值，使移动后的舾装模型100与实体船体模型的最小间距为0mm。
40.当装配方式为坐标系装配时，由于坐标系装配下，即在三维空间内舾装模型与片体模型是通过坐标系装配，舾装模型节点下创建有第一定位坐标系，在包含片体船体模型的定位点的节点下创建有第二定位坐标系，再通过第一定位坐标系与第二定位坐标系重合装配。可以通过提取舾装模型的节点外的坐标系，将法线400所在的坐标方向沿法线400朝板厚朝向的方向移动坐标系预设值，预设值为板厚值。即程序通过更改舾装模型的第一定位坐标系对应定位点的三维坐标值(x、y、z方向)。在一个实施例中，当片体模型为平面片体时，法线即为板厚。如板厚朝向为x方向，则更改x方向的值，其更改值为板厚值。使调整后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。
41.当装配方式为非坐标系装配时，通过获取关联关系节点对应的关联元素，再获取关联元素所在面，根据板厚朝向及板厚值，偏移关联元素所在面，对应的关联元素随之自动偏移，舾装模型随关联元素偏移。也就是说，可以通过程序获取舾装模型装配位置所接触的片体船体模型，因其为非坐标系装配，其关联关系节点对应的关联元素可以为线或草图等，程序再获取关联元素的所在面，沿投影点在所接触的片体模型上的法线朝板厚朝向的方向移动关联元素的所在面板厚值，完成此所在面的偏移，对应的关联元素即可自动偏移，且舾装模型根据关联元素偏移，舾装模型移动后，舾装模型与船体模型的实体模型的最小间距为0mm，其两者接触面正好贴合完成匹配。
42.在上述实施方案中，基于舾装模型与片体模型不同的装配方式，采用不同的匹配方案，实现快速准确调整舾装模型，减少舾装模型与船体模型的实体模型的装配干涉，提高了匹配效率。
43.由于通过坐标系装配的方式，在三维空间内，需在舾装模型节点下创建第一定位坐标系，在包含片体船体模型的定位点的节点下创建第二定位坐标系，其通过第一定位坐标系与第二定位坐标系的重合，可完成舾装模型的装配，若完成装配，其在两个模型节点外会形成关联关系节点和坐标系元素的装配特征，表明此类装配方式是具有关联关系的坐标系装配。特殊的，若当前定位坐标系的关联关系存在但无法更新，表明其关联关系错误，程
序自动修复关联关系，若成功，则判定为坐标系装配，若不成功，自动删除关联关系，则判定为自由移动装配。
44.通过非坐标系的定位方式完成装配，如通过在片体船体模型上创建定位线、草图等元素完成舾装模型的布置，其在两个模型节点外同样会形成关联关系节点，但没有可关联的坐标系元素，则表明此类装配方式具有关联关系的非坐标系装配。特殊的，若当前的关联关系存在但无法更新，表明其关联关系错误，程序自动修复关联关系，若成功，则判定为非坐标系装配，若不成功，自动删除关联关系，则判定为自由移动装配。
45.自由移动装配则程序通过是否可在三维空间直接拖拽舾装模型，其空间位置可自由更改，表明其与片体船体模型无关联关系，则判定为自由移动装配。
46.基于以上分析，在一种实施方案中，在s1中，装配特征包括舾装模型与片体模型两个模型节点外存在关联关系节点和坐标系元素、两个模型节点外不存在坐标系元素但存在关联关系节点、两个模型节点外不存在坐标系元素和关联关系节点，基于上述装配特征可以判断出舾装模型与片体模型的不同装配方式。
47.在一种实施方案中，根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式包括：
48.当舾装模型与片体模型两个模型节点外存在关联关系节点和坐标系元素，且均有效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为坐标系装配；
49.当舾装模型与片体模型两个模型节点外不存在坐标系元素但存在关联关系节点且有效，或两个模型节点外存在坐标系元素和关联关系节点但坐标系元素无效且关联关系节点有效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为非坐标系装配；
50.当舾装模型与片体模型两个模型节点外不存在坐标系元素和关联关系节点，或两个模型节点外存在关联关系节点但关联关系节点无效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为自由移动装配。
51.另外，当关联关系节点存在但无法更新，表明其关联关系错误，程序可以先自动修复关联关系，若成功，则判定为有关联关系装配。若不成功，自动删除关联关系，则判定为自由移动装配。再结合是否存在坐标系元素且有效，若存在判定为坐标系装配，反之为非坐标系装配。
52.通过装配特征判定装配方式，可以将舾装模型与片体模型的接触位置统一进行定义，便于后续对舾装模型进行自动匹配。
53.第二方面，本技术还提供一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的系统，包括：
54.识别装配方式模块，用于根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；
55.获取板厚信息模块，用于将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、待匹配的舾装模型的板厚朝向以及板厚值；
56.自动调整模块，用于基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型；
57.检查微调模块，用于检查舾装模型与实体模型的匹配情况，提取舾装模型与实体
模型的最小间距大于0mm和小于0mm的位置。程序自动将检查结果以表格形式罗列，便于设计员判定自动匹配的完成情况。并在提取的位置微调舾装模型。
58.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，包括：s1、根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；s2、将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、待匹配的舾装模型的板厚朝向以及板厚值；s3、基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型。2.根据权利要求1所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，在所述s3中，所述基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，当装配方式为自由移动装配时，将舾装模型的空间位置沿法线朝板厚朝向的方向移动板厚值，使移动后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。3.根据权利要求1所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，在所述s3中，所述基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，当装配方式为坐标系装配时，通过提取舾装模型的节点外的坐标系，将舾装模型在片体模型上的法线所在的坐标方向沿法线朝板厚朝向的方向移动坐标系预设值，预设值为板厚值，使调整后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。4.根据权利要求1所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，在所述s3中，所述基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配舾装模型包括，当装配方式为非坐标系装配时，通过获取关联关系节点对应的关联元素，再获取关联元素所在面，沿法线朝板厚朝向的方向偏移关联元素所在面预设值，预设值为板厚值，对应的关联元素随之自动偏移，舾装模型随关联元素偏移，使偏移后的舾装模型与实体船体模型的最小间距为0mm。5.根据权利要求1所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，在所述s1中，所述装配特征包括舾装模型与片体模型两个模型节点外存在关联关系节点和坐标系元素、两个模型节点外不存在坐标系元素但存在关联关系节点、两个模型节点外不存在坐标系元素和关联关系节点。6.根据权利要求3所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，在所述s1中，所述根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式包括：当舾装模型与片体模型两个模型节点外存在关联关系节点和坐标系元素，且均有效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为坐标系装配；当舾装模型与片体模型两个模型节点外不存在坐标系元素但存在关联关系节点且有效，或两个模型节点外存在坐标系元素和关联关系节点但坐标系元素无效且关联关系节点有效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为非坐标系装配；当舾装模型与片体模型两个模型节点外不存在坐标系元素和关联关系节点，或两个模型节点外存在关联关系节点但关联关系节点无效，舾装模型与片体模型的装配方式识别为自由移动装配。7.根据权利要求1所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，在所述s3之后还包括s4，检查舾装模型与实体模型的匹配情况，提取舾装模型与实体模型的最小间距大于0mm和小于0mm的位置，在提取的位置采用人工修正的方式微调舾装模
型。8.根据权利要求4所述的舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法，其特征在于，所述关联元素包括线和草图。9.一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的系统，其特征在于，包括：识别装配方式模块，用于根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；信息获取模块，用于将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、所接触的片体模型的板厚朝向以及板厚值；自动匹配模块，用于基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型。

技术总结
本申请提供一种舾装模型基于片体模型与实体模型自动匹配的方法及系统，包括S1、根据舾装模型与片体模型的装配特征识别出舾装模型与片体模型的装配方式，所述装配方式包括自由移动装配、坐标系装配和非坐标系装配；S2、将待匹配的舾装模型的边界形成的包围盒的中心投影到所接触的片体模型上，获取投影点在所接触的片体模型上的法线、待匹配的舾装模型的板厚朝向以及板厚值；S3、基于不同的装配方式并结合法线、板厚朝向及板厚值自动匹配实体模型。本方法可极大提高船舶设计效率，节约设计工时，且保证了详细设计与生产设计阶段的模型有效衔接，同时保证了模型在生产建造前的无空间干涉情况，提高了匹配效率。提高了匹配效率。提高了匹配效率。


技术研发人员：李雁 杨庆 曾贞贞 单小芬 张淑儒 雷洪涛
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/6/26