專利名稱：海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海洋工程裝備配套數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種海洋石油平臺 多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于海洋石油平臺要求滿足高海況持續(xù)作業(yè)、13級風(fēng)浪時不解脫、風(fēng)暴自存等要求，所 以石油平臺鋼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)力區(qū)域往往采用節(jié)點由多個具有不同幾何形狀如板、管、椎、環(huán)管等 的金屬構(gòu)件相貫而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及選用高強(qiáng)度鋼材以滿足高強(qiáng)度、高壽命要求。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，2005年天津大學(xué)的劉科在其碩士畢業(yè)論文《海洋平臺導(dǎo) 管架構(gòu)件自動切割系統(tǒng)研究與開發(fā)》中，提出了一種海洋平臺導(dǎo)管架構(gòu)件自動切割系統(tǒng)。但 是該系統(tǒng)有以下缺點將可處理的節(jié)點處金屬構(gòu)件的相貫形式局限為"管-管"(兩圓柱) 、"管-板"(一圓柱一平面)、"管-管與板"(兩圓柱一平面)、"管-環(huán)"(一圓柱一 圓環(huán))、"管-錐"(一圓柱一圓錐)、"管-多管"(多個圓柱)；沒有力學(xué)校核功能；在
金屬構(gòu)件上切割端面時，控制切割槍旋轉(zhuǎn)自由度僅為l個，切割槍始終指向金屬構(gòu)件旋轉(zhuǎn)中 心軸，當(dāng)切割大厚度金屬構(gòu)件時極容易形成有效切割壁厚極大的區(qū)域，導(dǎo)致切割槍火焰穿不
透壁厚或穿透不均勻而無法保證切割質(zhì)量；沒有對切割后的金屬構(gòu)件模型進(jìn)行三維實體仿真 ;沒有考慮原材料的節(jié)省。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu) 數(shù)控切割系統(tǒng)。本發(fā)明實現(xiàn)了節(jié)點處由任意數(shù)量圓柱、圓錐、平面和圓環(huán)相貫而成的金屬構(gòu) 件的焊接坡口曲面的精確計算；對鋼結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行仿真及強(qiáng)度校核；在金屬構(gòu)件上切割端面 時，控制切割槍旋轉(zhuǎn)自由度為2個，保證了大厚度金屬構(gòu)件的切割質(zhì)量；對各個金屬構(gòu)件切 割后的模型進(jìn)行三維實體仿真；提供了節(jié)省原材料的模塊。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明包括系統(tǒng)外部存儲單元、鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、幾何計算模 塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊和強(qiáng)度校核模塊，其中系統(tǒng)外部存儲單元與鋼 結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)描述文件信息；系統(tǒng)外部存儲單元與數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸數(shù)控切割文件信息；系統(tǒng)外部存儲單元與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸控制指令信 息和數(shù)據(jù)處理結(jié)果信息；鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊與數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸原始基本幾何參數(shù) 信息和完整基本幾何參數(shù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊與幾何計算模塊相連傳輸完整基本幾何數(shù)據(jù)信息 和可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊和人機(jī)交互模塊相連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾 何參數(shù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息 ;數(shù)據(jù)庫模塊和強(qiáng)度校核模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息；幾何計算模塊和人機(jī)交互模 塊相連傳輸加工工藝參數(shù)信息、不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異常情況信息；人機(jī) 交互模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息、數(shù)控機(jī)床指令 格式信息以及套料操作結(jié)果信息和套料處理完成信息；人機(jī)交互模塊和強(qiáng)度校核模塊相連傳 輸鋼結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)信息、強(qiáng)度校核操作指令信息和強(qiáng)度校核結(jié)果信息；數(shù)控切割文件處理 模塊與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息。
所述的鋼結(jié)構(gòu)描述文件，是指表達(dá)了鋼結(jié)構(gòu)中所有金屬構(gòu)件的原始基本幾何參數(shù)的文件 ;所述的原始基本幾何參數(shù)信息，指鋼結(jié)構(gòu)中金屬構(gòu)件的回轉(zhuǎn)中心軸幾何信息；所述的完整 基本幾何參數(shù)信息包括鋼結(jié)構(gòu)中金屬構(gòu)件的基本幾何形狀、外壁直徑、壁厚和回轉(zhuǎn)中心軸 幾何信息；所述的用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息包括鋼結(jié)構(gòu)中金屬構(gòu)件的基本幾何形狀、 外壁直徑和壁厚信息所述的不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息包括不能還原出一個金屬構(gòu)件實體 的完整基本幾何參數(shù)信息和不能還原出一個金屬構(gòu)件實體的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息。
所述的鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊包括文件讀取模塊和文件生成模塊，其中文件讀取 模塊和系統(tǒng)外部存儲單元相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)描述文件信息，文件讀取模塊和數(shù)據(jù)庫模塊相連傳 輸原始基本幾何參數(shù)信息，文件生成模塊和數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息，文 件生成模塊和系統(tǒng)外部存儲單元相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息。
所述的數(shù)據(jù)庫模塊包括原始數(shù)據(jù)存儲模塊和計算結(jié)果存儲模塊，其中原始數(shù)據(jù)存儲 模塊與鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊相連傳輸原始基本幾何參數(shù)信息和完整基本幾何參數(shù)信息， 原始數(shù)據(jù)存儲模塊分別與幾何計算模塊和強(qiáng)度校核模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息，原 始數(shù)據(jù)存儲模塊與人機(jī)交互模塊相連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息；計算結(jié)果存儲模塊 分別與幾何計算模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息。
所述的幾何計算模塊包括數(shù)據(jù)校驗?zāi)K和焊接坡口曲面計算模塊，其中數(shù)據(jù)校驗?zāi)?塊與數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息和可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)校 驗?zāi)K與人機(jī)交互模塊相連傳輸不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異常情況信息；數(shù)據(jù)
校驗?zāi)K和焊接坡口曲面計算模塊相連傳輸可還原的基本幾何參數(shù)信息和基本幾何參數(shù)可還
5原的金屬構(gòu)件的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；焊接坡口曲面計算模塊與人機(jī)交互模塊相連傳輸加 工工藝參數(shù)信息。
所述的人機(jī)交互模塊包括模型修改模塊、強(qiáng)度校核操作模塊、顯示模塊、加工工藝設(shè) 定模塊、數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊和套料操作模塊，其中模型修改模塊與數(shù)據(jù)庫模塊相 連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息；強(qiáng)度校核操作模塊與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸強(qiáng)度校核 操作指令信息；顯示模塊與幾何計算模塊相連傳輸不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異 常情況信息；顯示模塊與數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息； 顯示模塊與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)信息和強(qiáng)度校核結(jié)果信息；加工工藝設(shè) 定模塊與幾何計算模塊相連傳輸加工工藝參數(shù)信息；數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊與數(shù)控切割 文件處理模塊相連傳輸數(shù)控機(jī)床指令格式信息；套料操作模塊與數(shù)控切割文件處理模塊相連 傳輸套料操作結(jié)果信息和套料處理完成信息；套料操作模塊和顯示模塊相連傳輸套料模擬顯 示請求信息。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是利用幾何計算模塊能精確計算鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點處由 任意數(shù)量圓柱、圓錐、平面和圓環(huán)金屬構(gòu)件相貫而成的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)不為石 油平臺鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的節(jié)點相貫形式所限制，能夠靈活處理各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)；利用強(qiáng)度校核模塊 和人機(jī)交互模塊能仿真出鋼結(jié)構(gòu)施工后的模型，并基于該模型進(jìn)行模擬實際施工后、應(yīng)對復(fù) 雜海況的強(qiáng)度校核，可獲得極接近實際情況、極為可靠的強(qiáng)度校核結(jié)果；利用幾何計算模塊 能精確計算出金屬構(gòu)件端面處的焊接坡口曲面以切割槍旋轉(zhuǎn)自由度為2個時切割而成的曲面 ，基于該數(shù)據(jù)由數(shù)控切割文件處理模塊輸出的金屬構(gòu)件的數(shù)控切割文件，可控制切割槍在切 割金屬構(gòu)件的孔以及端面時，按兩旋轉(zhuǎn)自由度進(jìn)行切割，解決了傳統(tǒng)單旋轉(zhuǎn)自由度切割槍切 割過程中容易產(chǎn)生有效切割壁厚較大的區(qū)域的問題，極大提高了大厚度管材的切割質(zhì)量；利 用人機(jī)交互模塊能夠精確仿真出單個金屬構(gòu)件切割后的三維實體模型、切割軌跡二維展開圖 ，并以動畫方式模擬切割過程，使得用戶可以對切割質(zhì)量進(jìn)行預(yù)覽及預(yù)評價，有利于及時發(fā) 現(xiàn)工藝缺陷并改正，防止加工后切割質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而造成切割件報廢；利用套料模塊提供了切 割代碼優(yōu)化功能，有利于大量減少廢料，為企業(yè)減少原材料成本。


圖l為本發(fā)明的組成框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)一步描述，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例如圖1所示，本實施例包括系統(tǒng)外部存儲單元l、鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊2、數(shù)據(jù)庫 模塊3、幾何計算模塊4、人機(jī)交互模塊5、數(shù)控切割文件處理模塊6和強(qiáng)度校核模塊7，其中 :鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊2包括文件讀取模塊8和文件生成模塊9;數(shù)據(jù)庫模塊3包括原 始數(shù)據(jù)存儲模塊10和計算結(jié)果存儲模塊11;幾何計算模塊4包括數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12和焊接坡 口曲面計算模塊13;人機(jī)交互模塊5包括模型修改模塊14、強(qiáng)度校核操作模塊15、顯示模 塊16、加工工藝設(shè)定模塊17、數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊18和套料操作模塊19。
本實施例的具體連接方式是文件讀取模塊8和系統(tǒng)外部存儲單元1相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)描述 文件信息，文件讀取模塊8和原始數(shù)據(jù)存儲模塊10相連傳輸原始基本幾何參數(shù)信息；文件生
成模塊9和原始數(shù)據(jù)存儲模塊10相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息，文件生成模塊9和系統(tǒng)外部 存儲單元l相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息；原始數(shù)據(jù)存儲模塊10與強(qiáng)度校核模塊7相連傳輸 完整基本幾何參數(shù)信息，原始數(shù)據(jù)存儲模塊10與文件生成模塊9相連傳輸完整基本幾何參數(shù) 信息，原始數(shù)據(jù)存儲模塊10與數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息，原始數(shù)據(jù)存 儲模塊10與模型修改模塊14相連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息；計算結(jié)果存儲模塊ll分 別與數(shù)控切割文件處理模塊6、數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12相連傳輸可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息， 數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12與顯示模塊16相連傳輸不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異常情況信息 ，數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12與焊接坡口曲面計算模塊13相連傳輸可還原的基本幾何參數(shù)信息和基本幾 何參數(shù)可還原的金屬構(gòu)件的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；焊接坡口曲面計算模塊13與加工工藝設(shè) 定模塊17相連傳輸加工工藝參數(shù)信息，強(qiáng)度校核操作模塊15與強(qiáng)度校核模塊7相連傳輸強(qiáng)度 校核操作指令信息，顯示模塊16和數(shù)控切割文件處理模塊6相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡 數(shù)據(jù)，顯示模塊16和強(qiáng)度校核模塊7相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)信息和強(qiáng)度校核結(jié)果信息， 顯示模塊16和套料操作模塊19相連傳輸套料模擬顯示請求信息，數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊 18和數(shù)控切割文件處理模塊6相連傳輸數(shù)控機(jī)床指令格式信息，套料操作模塊19和數(shù)控切割 文件處理模塊6相連傳輸套料操作結(jié)果信息和套料處理完成信息，數(shù)控切割文件處理模塊6與 強(qiáng)度校核模塊7相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)外部存儲單元l與數(shù)控切割文 件處理模塊6相連傳輸數(shù)控切割文件信息，系統(tǒng)外部存儲單元1與強(qiáng)度校核模塊7相連傳輸控 制指令信息和數(shù)據(jù)處理結(jié)果信息。
所述的鋼結(jié)構(gòu)描述文件，是指表達(dá)了鋼結(jié)構(gòu)中所有金屬構(gòu)件的基本幾何參數(shù)的文件；所 述的原始基本幾何參數(shù)信息，指鋼結(jié)構(gòu)中金屬構(gòu)件的回轉(zhuǎn)中心軸幾何信息；所述的完整基本 幾何參數(shù)信息包括鋼結(jié)構(gòu)中金屬構(gòu)件的基本幾何形狀、外壁直徑、壁厚和回轉(zhuǎn)中心軸幾何信息；所述的用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息包括鋼結(jié)構(gòu)中金屬構(gòu)件的基本幾何形狀、外壁直徑 和壁厚信息所述的不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息包括不能還原出一個金屬構(gòu)件實體的完整基 本幾何參數(shù)信息和不能還原出一個金屬構(gòu)件實體的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息。
所述的系統(tǒng)外部存儲單元1是安裝了UG (優(yōu)集)軟件的計算機(jī)，該軟件運用其強(qiáng)大的實
體建模功能仿真出鋼結(jié)構(gòu)切割后的模型后，又運用其中的焊接模塊模擬各金屬構(gòu)件焊接坡口
曲面以焊料填充的方式連接，從而可仿真出極度逼真實際情況的鋼結(jié)構(gòu)施工后的模型；基于 該模型利用UG軟件自主開發(fā)的力學(xué)分析模塊或者內(nèi)嵌的非UG軟件自主開發(fā)的其它專業(yè)力學(xué)分 析軟件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核，可獲得極接近實際情況、極為準(zhǔn)確的強(qiáng)度校核結(jié)果。
所述的"UG"軟件，全稱為"Unigr即hics"軟件，是美國EDS公司開發(fā)的一款交互式 CAD/CAM/CAE (計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造/計算機(jī)輔助工程)大型系統(tǒng)軟件。
文件讀取模塊8從系統(tǒng)外部存儲單元1讀取鋼結(jié)構(gòu)描述文件進(jìn)行處理，取得原始基本幾何 參數(shù)送到原始數(shù)據(jù)存儲模塊10;原始數(shù)據(jù)存儲模塊10結(jié)合模型修改模塊14傳給的用戶補(bǔ)充的 基本幾何參數(shù)信息得到完整基本幾何參數(shù)信息，并將完整基本幾何參數(shù)信息傳給文件生成文 件模塊9、數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12和強(qiáng)度校核模塊7，文件生成模塊9將完整基本幾何參數(shù)信息傳給 系統(tǒng)外部存儲單元l，數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12將得到的可還原的完整基本幾何參數(shù)信息傳給焊接坡 口曲面計算模塊13，焊接坡口曲面計算模塊13結(jié)合加工工藝設(shè)定模塊17傳給的加工工藝參數(shù) 信息計算得到基本幾何參數(shù)可還原的金屬構(gòu)件的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)校驗?zāi)K12將 不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異常情況信息傳給顯示模塊16進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)校驗?zāi)?塊12將可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息通過計算結(jié)果存儲模塊11傳給數(shù)控切割文件處理模塊 6，數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊18響應(yīng)用戶的相貫線切割機(jī)床動作指令格式設(shè)定操作，將設(shè) 定的指令格式輸送到數(shù)控切割文件處理模塊6;數(shù)控切割文件處理模塊6將處理得到的焊接坡 口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息分別傳給顯示模塊16和強(qiáng)度校核模塊7，強(qiáng)度校核模塊7根據(jù)強(qiáng)度校 核操作模塊15傳輸來的強(qiáng)度校核操作指令，向系統(tǒng)外部存儲單元l上安裝的第三方三維建模 仿真和力學(xué)分析軟件發(fā)送對該軟件的控制指令信息，使該軟件自動進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建模和強(qiáng)度校 核，然后從該軟件輸入數(shù)據(jù)處理結(jié)果即鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核結(jié)果反饋到顯示模塊16;套料操作 模塊19向數(shù)控切割文件處理模塊6輸入套料操作結(jié)果，即由用戶選擇套料模式自動套料或 手動套料，當(dāng)用戶選擇自動套料模式時，套料操作模塊19向數(shù)控切割文件處理模塊6發(fā)送" 自動套料"請求使數(shù)控切割文件處理模塊6自動對所有金屬構(gòu)件的切割軌跡及代碼進(jìn)行套料 處理，當(dāng)從數(shù)控切割文件處理模塊6反饋回"套料處理完成"信號時，套料操作模塊19向顯 示模塊16發(fā)送"套料模擬"顯示請求，通過用戶對金屬構(gòu)件外壁直徑以及壁厚的選擇來切換
8顯示界面上顯示的具有該外壁直徑及壁厚的、排列成一行的金屬構(gòu)件的切割軌跡；當(dāng)用戶選 擇手動套料模式時，由用戶選擇待進(jìn)行套料處理的金屬構(gòu)件的外壁直徑及壁厚，套料操作模 塊19向顯示模塊16發(fā)送"套料模擬"顯示請求，使顯示模塊16顯示具有該外壁直徑的批量金 屬構(gòu)件的切割軌跡，然后用戶選擇其中某一個切割軌跡進(jìn)行調(diào)整，套料操作模塊19實時將當(dāng) 前干預(yù)的切割軌跡的調(diào)整數(shù)據(jù)輸入數(shù)控切割文件處理模塊6使其實時修改該軌跡數(shù)據(jù)及代碼 并在修改完成后立即將"套料處理完成"信號反饋回該模塊，再由該模塊向顯示模塊16發(fā)送 "更新切割軌跡顯示"請求使其顯示經(jīng)過修改后的切割軌跡。當(dāng)用戶對該切割軌跡調(diào)整滿意 后，切換到另一個軌跡進(jìn)行同樣的操作直至所有切割軌跡最終相互無干涉的、軸向總長度最 短地排列成一行即用戶選擇修改金屬構(gòu)件的切割軌跡數(shù)據(jù)及代碼，修改完成后向套料操作模 塊19發(fā)送套料處理完成信號并將這些代碼處理后生成的數(shù)控切割文件輸出到系統(tǒng)外部存儲單 元1進(jìn)行存儲，套料操作模塊19向顯示模塊16傳輸套料模擬顯示請求信息。
本實施例可精確計算由任意數(shù)量圓柱、圓錐、平面和圓環(huán)金屬構(gòu)件相貫而成的焊接坡口 曲面，克服了現(xiàn)有技術(shù)中對節(jié)點處相貫形式限制的不足；尤其該曲面是按照切割槍以兩個旋 轉(zhuǎn)自由度進(jìn)行切割的工藝計算所得，該曲面對應(yīng)的數(shù)控切割文件能控制切割槍以兩個旋轉(zhuǎn)自 由度將其切割成形，克服了現(xiàn)有技術(shù)中以單旋轉(zhuǎn)自由度切割金屬構(gòu)件端面導(dǎo)致的切割大厚度 管材時容易產(chǎn)生有效切割壁厚較大、火焰無法充分并均勻穿透管壁導(dǎo)致切割質(zhì)量較低的不足 ;提供對鋼結(jié)構(gòu)施工后的模型的仿真和強(qiáng)度校核，校核結(jié)果極接近實際情況，有利于發(fā)現(xiàn)設(shè) 計中的漏洞及不足，可大大降低施工完成后使用過程中的事故發(fā)生率，對于對安全性、可靠 性要求極高的海洋石油平臺鋼結(jié)構(gòu)的施工，具有極為重要的意義；提供了友好的三維實體可 視化功能，使用戶根據(jù)多種仿真預(yù)覽和預(yù)評價切割質(zhì)量，有利于在實際切割前及時發(fā)現(xiàn)并修 改工藝問題，從而避免金屬構(gòu)件切割后切割質(zhì)量不過關(guān)報廢的情況；加入能有效節(jié)省原材料 的套料處理，克服了現(xiàn)有數(shù)控切割中原材料浪費嚴(yán)重的情況，對于原材料成本極高的海洋石 油平臺鋼結(jié)構(gòu)，經(jīng)過該套料處理，降低的原材料成本極為可觀。
權(quán)利要求
1.一種海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)外部存儲單元、鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、幾何計算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊和強(qiáng)度校核模塊，其中系統(tǒng)外部存儲單元與鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)描述文件信息；系統(tǒng)外部存儲單元與數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸數(shù)控切割文件信息；系統(tǒng)外部存儲單元與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸控制指令信息和數(shù)據(jù)處理結(jié)果信息；鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊與數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸原始基本幾何參數(shù)信息和完整基本幾何參數(shù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊與幾何計算模塊相連傳輸完整基本幾何數(shù)據(jù)信息和可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊和人機(jī)交互模塊相連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)庫模塊和強(qiáng)度校核模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息；幾何計算模塊和人機(jī)交互模塊相連傳輸加工工藝參數(shù)信息、不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異常情況信息；人機(jī)交互模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息、數(shù)控機(jī)床指令格式信息以及套料操作結(jié)果信息和套料處理完成信息；人機(jī)交互模塊和強(qiáng)度校核模塊相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)信息、強(qiáng)度校核操作指令信息和強(qiáng)度校核結(jié)果信息；數(shù)控切割文件處理模塊與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸焊接坡口曲面切割軌跡數(shù)據(jù)信息。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割 系統(tǒng)，其特征是，所述的鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊包括文件讀取模塊和文件生成模塊，其 中文件讀取模塊和系統(tǒng)外部存儲單元相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)描述文件信息，文件讀取模塊和數(shù)據(jù) 庫模塊相連傳輸原始基本幾何參數(shù)信息，文件生成模塊和數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸完整基本幾何 參數(shù)信息，文件生成模塊和系統(tǒng)外部存儲單元相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割 系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)庫模塊包括原始數(shù)據(jù)存儲模塊和計算結(jié)果存儲模塊，其中 原始數(shù)據(jù)存儲模塊與鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊相連傳輸原始基本幾何參數(shù)信息和完整基本幾 何參數(shù)信息，原始數(shù)據(jù)存儲模塊分別與幾何計算模塊和強(qiáng)度校核模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息，原始數(shù)據(jù)存儲模塊與人機(jī)交互模塊相連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息；計算 結(jié)果存儲模塊分別與幾何計算模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸可還原的焊接坡口曲面 數(shù)據(jù)信息。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割 系統(tǒng)，其特征是，所述的幾何計算模塊包括數(shù)據(jù)校驗?zāi)K和焊接坡口曲面計算模塊，其中 :數(shù)據(jù)校驗?zāi)K與數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸完整基本幾何參數(shù)信息和可還原的焊接坡口曲面數(shù)據(jù) 信息；數(shù)據(jù)校驗?zāi)K與人機(jī)交互模塊相連傳輸不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以及其引起的異常情 況信息；數(shù)據(jù)校驗?zāi)K和焊接坡口曲面計算模塊相連傳輸可還原的基本幾何參數(shù)信息和基本 幾何參數(shù)可還原的金屬構(gòu)件的焊接坡口曲面數(shù)據(jù)信息；焊接坡口曲面計算模塊與人機(jī)交互模 塊相連傳輸加工工藝參數(shù)信息。
5 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割 系統(tǒng)，其特征是，所述的人機(jī)交互模塊包括模型修改模塊、強(qiáng)度校核操作模塊、顯示模塊 、加工工藝設(shè)定模塊、數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊和套料操作模塊，其中模型修改模塊與數(shù)據(jù)庫模塊相連傳輸用戶補(bǔ)充的基本幾何參數(shù)信息；強(qiáng)度校核操作模塊與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸強(qiáng)度校核操作指令信息；顯示模塊與幾何計算模塊相連傳輸不可還原的幾何數(shù)據(jù)信息以 及其引起的異常情況信息；顯示模塊與數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸焊接坡口曲面切割軌 跡數(shù)據(jù)信息；顯示模塊與強(qiáng)度校核模塊相連傳輸鋼結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)信息和強(qiáng)度校核結(jié)果信息 ;加工工藝設(shè)定模塊與幾何計算模塊相連傳輸加工工藝參數(shù)信息；數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模 塊與數(shù)控切割文件處理模塊相連傳輸數(shù)控機(jī)床指令格式信息；套料操作模塊與數(shù)控切割文件 處理模塊相連傳輸套料操作結(jié)果信息和套料處理完成信息；套料操作模塊和顯示模塊相連傳 輸套料模擬顯示請求信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種海洋石油平臺多幾何體相貫鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控切割系統(tǒng)，包括系統(tǒng)外部存儲單元、鋼結(jié)構(gòu)描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、幾何計算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊和強(qiáng)度校核模塊。本發(fā)明實現(xiàn)了節(jié)點處由任意數(shù)量圓柱、圓錐、平面和圓環(huán)相貫而成的金屬構(gòu)件的焊接坡口曲面的精確計算；對鋼結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行仿真及強(qiáng)度校核；在金屬構(gòu)件上切割端面時，控制切割槍旋轉(zhuǎn)自由度為2個，保證了大厚度金屬構(gòu)件的切割質(zhì)量；對各個金屬構(gòu)件切割后的模型進(jìn)行三維實體仿真；提供了節(jié)省原材料的模塊。
文檔編號B23K7/00GK101664845SQ20091030819
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者徐文超, 殷躍紅, 謝瑾瑜, 健 陸, 陳柳蕓 申請人:上海交通大學(xué)