[发明专利]一种计算船舶设备三维模型总布置占位区间的方法

说明书

本发明涉及一种计算船舶设备三维模型总布置占位区间的方法，首先提出了基于坐标变换计算方向向量的方法，通过计算船长、宽、高方向的在设备局部坐标系中的向量坐标，提取模型在该方向上的极值特征，然后通过在设备局部坐标系中创建全局坐标系原点的方式，采用测距手段获取极值的坐标，避免了数据类型不确定导致直接测量极值特征时报错的情况，保证了批量自动化的可实施性。本发明方法可计算设备在全局坐标系中沿船长、宽、高或任一方向的极值，输出该设备在船舶总布置坐标系中的占位区间。该方法通用性好，可自动化实施，从而大幅减少了设计师获取布置信息时逐个设备手动测量的工作量。

技术领域

本发明涉及船舶三维设计技术领域，具体涉及一种计算船舶设备三维模型总布置占位区间的方法。

背景技术

设备布置是船舶设计过程中的重要内容。三维设计为设备综合布置提供了有力的解决方案，但在设备布置信息获取方面仍存在一些问题，例如：

设备的空间布置比较抽象，在三维虚拟环境中可以明确表达但是三维模型数据量庞大，且依赖计算机或光盘等载体，在日常交流沟通中难以携带及实时展示。目前三维交付的相关标准正在研究，行业仍以二维模式为主，在设计习惯上，数据交互多依赖于纸质载体的表格或数值。

在厂所信息交互层面，由于模型数据量庞大加之军工行业保密审批等原因，模型发送流程较长，时间成本较大，数据沟通方式更倾向于提供清单或数值。此外，由于厂所双方结构树组织形式不同，厂方难以从结构树中自上而下找到相关模型，而往往需要设计所提供模型所处的肋位区间来定位到相应目标。

因此，基于三维模型提取各设备的布置位置信息及占位区间，在设计信息交互方面有较大的需求。并且，基于数据信息校核而不用打开庞大的三维模型，在一定程度上也有应用背景。

目前，基于三维模型提取设备的占位区间较为困难，表现在：

三维设计软件原生功能仅可以输出船舶设备三维模型的重心位置或装配原点位置，无法进一步表达设备本身的几何外形要素，如沿船长、宽、高方向的占位区间。以柴油机为例，其主尺度较大，沿船长方向跨越多个肋位，以重心或装配原点这样的“点”来描述其在总布置中的空间占位信息并不充分。为此，设计师通常需要在三维模型中，人为选择模型的边界，并手动测量和记录该边界在总布置中的坐标以表述设备占位区间。船舶设备数量众多，外形形状及装配角度也各不相同，该过程工作量巨大，耗时耗力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种计算船舶设备三维模型总布置占位区间的方法，该方法可计算设备在全局坐标系中沿船长、宽、高或任一方向的极值，输出该设备在船舶总布置坐标系中的占位区间；该方法通用性好，可自动化实施，从而大幅减少了设计师获取布置信息时逐个设备手动测量的工作量。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种计算船舶设备三维模型总布置占位区间的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、计算方向向量坐标：

设全局坐标系(装配前的设备局部坐标系)为Oxyz，装配后的设备局部坐标系为O′x′y′z′。以船长方向为例，为提取设备模型在船长方向的极值，首先要计算装配后O′x′y′z′中与Oxyz中船长方向同向的方向向量

在三维装配设计中，设备模型装配前，其局部坐标系与全局坐标系完全重合。装配完成后，设备模型通过装配矩阵的形式记录其在全局坐标系中的装配信息。设装配矩阵为R，可在软件中读取，其表达形式如下：

其中，为坐标旋转矩阵，为坐标偏移向量。