一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，基于Visual?Basic6.0對(duì)Solidworks2010進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)接口訪問(wèn)及其內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用來(lái)建立船閘各部分的模型，為組成船閘整體，調(diào)用執(zhí)行程序完成虛擬裝配并進(jìn)行各項(xiàng)預(yù)覽操作。包括閘室設(shè)計(jì)模塊(1)；上、下閘首及其閘門設(shè)計(jì)模塊(2)；預(yù)覽模塊(3)。本發(fā)明在分析船閘結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)控制關(guān)鍵尺寸，實(shí)現(xiàn)了船閘上閘首、下閘首、閘室以及閘門的參數(shù)化設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)人員重復(fù)工作量，提高了設(shè)計(jì)效率；實(shí)現(xiàn)了船閘工作過(guò)程的動(dòng)態(tài)預(yù)覽和展示，通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例檢驗(yàn)程序開(kāi)發(fā)結(jié)果，能較好地實(shí)現(xiàn)程序開(kāi)發(fā)目的，為設(shè)計(jì)人員分析計(jì)算結(jié)果和預(yù)覽模型提供了一種方便的手段。
【專利說(shuō)明】一種船鬧參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航道工程，尤其是一種船閘參數(shù)化設(shè)計(jì)與可視化的動(dòng)態(tài)顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船閘是為船舶克服航道水位落差而建造的一種通航建筑物，能有效地改善航道的通航條件。其主體結(jié)構(gòu)包括閘室，上、下閘首和引航道等部分。船閘的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，特別是上閘首與下閘首，輸水廊道與消力設(shè)施變化較多，空間形狀不規(guī)則。以往設(shè)計(jì)成果往往以圖紙型式呈現(xiàn)，模型表達(dá)信息詳細(xì)但不比三維模型直觀易理解，尤其是閘首部分很難形象表達(dá)，也在一定程度上給設(shè)計(jì)人員之間的交流與設(shè)計(jì)成果的修改完善增加了難度。
[0003]針對(duì)此現(xiàn)狀，人們借助計(jì)算機(jī)科學(xué)，利用三維CAD技術(shù)，通過(guò)三維建模軟件，如AutoCAD等建立船閘模型。這種方法便于成果交流和直觀預(yù)覽，也解決了表達(dá)細(xì)部結(jié)構(gòu)時(shí)效果較差的問(wèn)題。目前的船閘建模軟件多注重結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算和穩(wěn)定分析，而對(duì)船閘細(xì)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有給予足夠重視，因而簡(jiǎn)化了模型外觀；考慮到閘首的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度大大超過(guò)了閘室，前人利用三維CAD技術(shù)建立船閘模型時(shí)對(duì)閘首建模進(jìn)行了方法分析和參數(shù)化設(shè)計(jì)，但是對(duì)船閘整體模型的三維建模尚沒(méi)有深入研究，其建模成果以靜態(tài)瀏覽為主，不能全面展示船閘整體的畫(huà)面效果或細(xì)致模擬船閘的工作過(guò)程，這也是船閘建模程序開(kāi)發(fā)的一個(gè)問(wèn)題。本發(fā)明開(kāi)發(fā)平臺(tái)為Solidworks2010,開(kāi)發(fā)工具為Visual Basic6.0。通過(guò)接口訪問(wèn)調(diào)用內(nèi)部不同方法與屬性建立船閘整體建模程序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠參數(shù)化建立船閘模型，且可以動(dòng)態(tài)預(yù)覽船閘整體的建模及顯示的方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，基于Visual Basic6.0對(duì)Solidworks2010進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),通過(guò)接口訪問(wèn)及其內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用來(lái)建立船閘各部分的模型，為組成船閘整體，調(diào)用執(zhí)行程序完成虛擬裝配并進(jìn)行各項(xiàng)預(yù)覽操作，包括如下部分:
[0006]閘室設(shè)計(jì)模塊⑴；上、下閘首及其閘門設(shè)計(jì)模塊⑵；預(yù)覽模塊⑶；輸水廊道剖面圖、船閘工作過(guò)程效果圖。
[0007]所述閘室設(shè)計(jì)模塊(I)中，在Visual Basic設(shè)計(jì)界面中輸入閘室各部位尺寸，程序運(yùn)行后首先激活Solidworks文件，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)用Solidworks內(nèi)嵌的API函數(shù)生成閘室的零件文件同時(shí)自動(dòng)保存在指定文件夾中，供用戶調(diào)用和修改。設(shè)計(jì)人員輸入閘室及上部胸墻設(shè)計(jì)參數(shù)。閘室設(shè)計(jì)參數(shù)包括:閘室長(zhǎng)度(鎮(zhèn)靜段及有效長(zhǎng)度)、閘室寬度、閘室凈高度、底板厚度、邊墻寬度、邊墻外側(cè)底部豎直墻高度；胸墻設(shè)計(jì)參數(shù)包括:胸墻高度、胸墻寬度、胸墻下外側(cè)水平距離。
[0008]所述上、下閘首及其閘門設(shè)計(jì)模塊(2)中，方法將上、下閘首與對(duì)應(yīng)閘門在同一模塊中建立，并保存在同一個(gè)文件夾中，裝配體環(huán)境模擬船閘工作過(guò)程時(shí)需分別調(diào)用。閘首與閘門建模原理相同，首先建立了固定形式的閘門與閘首模板。程序運(yùn)行后，調(diào)用So I i dworks內(nèi)部函數(shù)，根據(jù)輸入的尺寸參數(shù)生成模型。上閘首與下閘首的結(jié)構(gòu)型式大致相同，總體分為:輸水廊道、閘首邊墩和閘首底板三個(gè)部分。輸水廊道設(shè)計(jì)參數(shù)包括:沿程各關(guān)鍵位置處轉(zhuǎn)彎半徑、進(jìn)水口寬度、出水口寬度、閥門處寬度、閥門的位置和尺寸。閘首邊墩設(shè)計(jì)參數(shù)包括:門前段長(zhǎng)度、門龕段長(zhǎng)度、支持段長(zhǎng)度、檢修閘門厚度、邊墩寬度和高度。閘首底板人字閘門設(shè)計(jì)參數(shù)包括:底板長(zhǎng)度、寬度和高度。閘門長(zhǎng)度、寬度、高度以及兩側(cè)閘門關(guān)閉時(shí)相接觸處高水位一側(cè)的長(zhǎng)度縮短距離。根據(jù)建模前確定的參數(shù)，在此輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)參數(shù)化建模生成上閘首、下閘首與人字閘門的模型。
[0009]上述輸水廊道均采用集中式輸水，上閘首和下閘首的建模在兩個(gè)界面中完成。界面中包括上閘首的建模和上閘首一端閘門的建模，兩部分模型相互獨(dú)立的保存，以便擴(kuò)展功能。
[0010]所述預(yù)覽模塊(3)中，觀察輸水廊道剖面圖時(shí)，調(diào)出閘首模型，輸入剖面到底板底部距離，即可在此位置生成剖面。上、下閘首內(nèi)部的輸水廊道為中空結(jié)構(gòu)。為更方便預(yù)覽內(nèi)部結(jié)構(gòu)，首先調(diào)用出已經(jīng)建立好的模型，選擇不同視角預(yù)覽閘首三視圖，此時(shí)模型變?yōu)榫€架圖，點(diǎn)選“實(shí)體模型”重新變?yōu)閷?shí)體圖形。在數(shù)據(jù)框中輸入剖面到底板底部距離，點(diǎn)選“輸水廊道剖面預(yù)覽”即可在此位置生成剖面，觀察輸水廊道剖面圖。
[0011]所述預(yù)覽模塊(3)中，已知船閘各處水位，閘門啟閉時(shí)間，模擬船閘工作過(guò)程時(shí)，首先插入已經(jīng)建模結(jié)束并保存的閘室，閘首，閘門等零部件，在裝配體環(huán)境下，將上、下閘首與閘室通過(guò)“配合”功能固定連接起來(lái)，而閘門相對(duì)于水流方向可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，制作動(dòng)畫(huà)時(shí)通過(guò)控制閘室內(nèi)外水位、閘門位置模擬船閘的工作過(guò)程。用戶輸入條件觀察輸水廊道效果圖、船閘工作效果圖。
[0012]有益效果:本發(fā)明在分析船閘結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)控制關(guān)鍵尺寸，實(shí)現(xiàn)了船閘上閘首、下閘首、閘室以及閘門的參數(shù)化設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)人員重復(fù)工作量，提高了設(shè)計(jì)效率；實(shí)現(xiàn)了船閘工作過(guò)程的動(dòng)態(tài)預(yù)覽和展示，通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例檢驗(yàn)程序開(kāi)發(fā)結(jié)果，能較好地實(shí)現(xiàn)程序開(kāi)發(fā)目的，為設(shè)計(jì)人員分析計(jì)算結(jié)果和預(yù)覽模型提供了一種方便的手段。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是實(shí)例中的閘室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是上閘首及其閘門結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是上閘首參數(shù)化設(shè)計(jì)界面；
[0016]圖4是下閘首及其閘門結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是下閘首輸水廊道剖面圖；
[0018]圖6是船閘整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7是船閘整體效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0021](I)方法基于Visual Basic對(duì)Solidworks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),通過(guò)閘室模塊,上閘首及其閘門模塊、下閘首及其閘門模塊建立船閘模型，通過(guò)預(yù)覽模塊在Solidworks裝配體環(huán)境下將各個(gè)部分組合成船閘整體實(shí)現(xiàn)可視化預(yù)覽。根據(jù)工程，船閘結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)得出后，根據(jù)數(shù)據(jù)建立閘室模型，閘室結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
[0022](2)閘室建模完成后進(jìn)行上閘首及其閘門的建模。人字閘門的結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)度、寬度、高度以及兩側(cè)閘門關(guān)閉時(shí)相接觸處高水位一側(cè)的長(zhǎng)度縮短距離等尺寸確定。上閘首輸水廊道形狀由若干關(guān)鍵尺寸決定:進(jìn)水口寬度6m，出水口寬度5m，閥門寬度處4m，進(jìn)水口外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑6m、內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑1.5m,出水口外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑7m、內(nèi)側(cè)2m。上閘首沿水流方向分為門前段、門龕段、支持段三部分。本實(shí)例中門前段1.6m,門龕段15m，支持段8.4m，為預(yù)留安放閘門的維持，門龕段向內(nèi)側(cè)挖入2m。上閘首及其閘門結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。下閘首及其閘門建模過(guò)程與上閘首及其閘門建模類似，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
[0023](3)預(yù)覽模塊在裝配體環(huán)境下工作，將各個(gè)部位調(diào)入并按真實(shí)形狀組合在一起，通過(guò)配合關(guān)系確定各部位的空間位置。在該模塊中可細(xì)致觀察輸水廊道剖面圖。輸入剖面到底板底部距離4m，可在此位置生成剖面圖。輸入船閘上、下游及閘室水位，還可實(shí)時(shí)預(yù)覽船閘工作過(guò)程。下閘首輸水廊道剖面圖如圖5所示，船閘整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，船閘整體效果圖如圖7所示。
【權(quán)利要求】
1.一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，基于Visual Basic6.0對(duì)SolidWorks2010進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)接口訪問(wèn)及其內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用來(lái)建立船閘各部分的模型，為組成船閘整體，調(diào)用執(zhí)行程序完成虛擬裝配并進(jìn)行各項(xiàng)預(yù)覽操作，其特征在于，包括: 閘室設(shè)計(jì)模塊(1);上、下閘首及其閘門設(shè)計(jì)模塊(2);預(yù)覽模塊(3);輸水廊道剖面圖、船閘工作過(guò)程效果圖； 所述閘室設(shè)計(jì)模塊(1)中，在Visual Basic設(shè)計(jì)界面中輸入閘室關(guān)鍵部位尺寸，程序運(yùn)行后首先激活Solidworks文件，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)用Solidworks內(nèi)嵌的API函數(shù)生成閘室的零件文件同時(shí)自動(dòng)保存在指定文件夾中，供用戶調(diào)用和修改； 所述上、下閘首及其閘門設(shè)計(jì)模塊(2)中，方法將上、下閘首與對(duì)應(yīng)閘門在同一模塊中建立，閘首與閘門建模原理相同，首先建立了固定形式的閘門與閘首模板，程序運(yùn)行后，調(diào)用Solidworks內(nèi)部函數(shù)，根據(jù)輸入的尺寸參數(shù)生成模型，閘首與閘門零件文件沒(méi)有關(guān)聯(lián)，裝配體環(huán)境中模擬船閘工作過(guò)程時(shí)需分別調(diào)用，便于管理和修改，并保存在指定文件夾中； 所述預(yù)覽模塊(3)中 ，為觀察閘首結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同視角生成閘首三視圖；觀察輸水廊道剖面圖，首先調(diào)出上閘首或下閘首模型，結(jié)合預(yù)覽部位輸入剖面到底板底部距離，即可在此位置生成剖面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，其特征在于:所述閘室設(shè)計(jì)模塊(1)中，設(shè)計(jì)人員輸入閘室及上部胸墻設(shè)計(jì)參數(shù)；閘室設(shè)計(jì)參數(shù)包括:閘室長(zhǎng)度(鎮(zhèn)靜段及有效長(zhǎng)度)、閘室寬度、閘室凈高度、底板厚度、邊墻寬度、邊墻外側(cè)底部豎直墻高度；胸墻設(shè)計(jì)參數(shù)包括:胸墻高度、胸墻寬度、胸墻下外側(cè)水平距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，其特征在于:所述上、下閘首及其閘門設(shè)計(jì)模塊(2)中，上閘首與下閘首的結(jié)構(gòu)型式大致相同，總體分為:輸水廊道、閘首邊墩和閘首底板三個(gè)部分； 輸水廊道設(shè)計(jì)參數(shù)包括:沿程各關(guān)鍵位置處轉(zhuǎn)彎半徑、進(jìn)水口寬度、出水口寬度、閥門處寬度、閥門的位置和尺寸；閘首邊墩設(shè)計(jì)參數(shù)包括:門前段長(zhǎng)度、門龕段長(zhǎng)度、支持段長(zhǎng)度、檢修閘門厚度、邊墩寬度和高度； 閘首底板人字閘門設(shè)計(jì)參數(shù)包括:底板長(zhǎng)度、寬度和高度；閘門長(zhǎng)度、寬度、高度以及兩側(cè)閘門關(guān)閉時(shí)相接觸處高水位一側(cè)的長(zhǎng)度縮短距離；根據(jù)建模前確定的參數(shù)，在此輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)參數(shù)化建模生成上閘首、下閘首與人字閘門的模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，其特征在于:所述輸水廊道均采用集中式輸水，上閘首和下閘首的建模在兩個(gè)界面中完成；界面中包括上閘首的建模和上閘首一端閘門的建模，兩部分模型相互獨(dú)立的保存，以便擴(kuò)展功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種船閘參數(shù)化建模及預(yù)覽的動(dòng)態(tài)顯示方法，其特征在于:所述預(yù)覽模塊(3)中，預(yù)覽船閘工作過(guò)程，調(diào)出已建立的閘室、上閘首、上閘首閘門、下閘首、下閘首閘門模型，根據(jù)實(shí)際工程空間位置，在Solidworks裝配體環(huán)境下，再調(diào)用內(nèi)部配合功能，通過(guò)“配合”，“同心”，“角度距離”等約束條件固定各結(jié)構(gòu)位置建立船閘整體；已知船閘內(nèi)外水位，閘門啟閉時(shí)間，提前算出閘門關(guān)閉時(shí)與水流方向夾角，通過(guò)控制閘室內(nèi)外水位改變值、閘門的啟閉狀態(tài)，結(jié)合關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)便可模擬船閘的工作過(guò)程，進(jìn)一步作出動(dòng)畫(huà)成果
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103970955SQ201410206630
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】梁桂蘭, 鄂俁錕, 陳偉秋 申請(qǐng)人:河海大學(xué)