CN119514008A - 基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，包括：步骤S1，明确所需建立的主船体大板架区域，在船体基本结构图、中横剖面图中进行信息核对；步骤S2，根据主船体大板架的定义，对船体图纸对象进行分类判定，分成船体板材、型材、标注；步骤S3，根据优化的二维识别策略，进行二维图纸中不同对象类型的提取；步骤S4，根据拓扑驱动规则，进行块参照图元的识别，得到船体板材的参数信息，并形成规则驱动的建模次；步骤S5，将所述步骤S3和步骤S4中的数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新。本发明运用二三维联动技术，实现多场景下主船体大板架高效、精确地自动创建。

Description

基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法

技术领域

本发明涉及基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法。

背景技术

船舶设计是一个复杂而系统的工程，其中船体大板架三维模型作为船体结构的重要组成成分，是船舶性能计算、结构有限元分析不可或缺的重要基础，如何快速准确地建立船体大板架三维模型尤为重要。

在传统船舶设计中，二维图纸转三维模型的主要方式包括手动建模与参数化建模。手动方式建模是设计人员在二维图纸的基础上，在三维设计软件中手动建模模型。这种建模方式无法充分利用有效资源，使得建模效率较为低下，且设计人员易出现错误、误差等问题，严重影响模型质量，众多设计软件间无法实现数据的流通与转换，造成设计参数的缺失；参数化建模是利用船舶三维设计软件原生建模功能的二次开发，通过设计参数的参数化定义，进行三维模型的批量创建。这种建模方式需预先定义大量设计参数，加大了参数化操作的难度，且模型结构与参数关系要有深入的了解，否则会造成模型不稳定。

现有专利中，公开号为CN116070345A的基于二维图纸驱动三维模型建模的方法、装置及计算机储存介质，该专利提出了基于中望CAD(计算机辅助技术)二维图纸驱动Smart3D平台进行管系模型三维建立的方法，提取二维图纸模型符号，将模型信息导入数据库，利用二次开发工具进行结构树的重新加载与三维模型的建立，一定程度上提高了管系建模效率，但此种方法是将二维图纸中设计参数存入数据库中，若发生二维图纸的修改，根据二维图纸构建的结构树以及数据库内的设计参数难以同步更改。

公开号为CN117034394A的船体板架的建模方法、系统、电子设备及介质，该专利提出了基于AutoCAD(二维软件)二维图纸得到设计参数实现三维模型建立的方法，该专利需要通过txt文件转换成模板文件实现船体板材与型材的设计参数的传递与流通，大量参数需在Smar3D接口提前定义。对于批量板材与型材只能以单一形式创建，且板材无板缝、板厚的布置，板材与板材之间无拓扑关系绑定，在后续的生产设计阶段易存在模型细化出错、板架之间单独隔离等问题。

因此，提供一种基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的缺陷而提供的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，运用二三维联动技术，实现多场景下主船体大板架高效、精确地自动创建。

实现上述目的的技术方案是：

基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，包括：

步骤S1，明确所需建立的主船体大板架区域，在船体基本结构图、中横剖面图中进行信息核对；

步骤S2，根据主船体大板架的定义，对船体图纸对象进行分类判定，分成船体板材、型材、标注；

步骤S3，根据优化的二维识别策略，进行二维图纸中不同对象类型的提取；

步骤S4，根据拓扑驱动规则，进行块参照图元的识别，得到船体板材的参数信息，并形成规则驱动的建模次；

步骤S5，将所述步骤S3和步骤S4中的数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新；

步骤S6，根据多场景判断规则，实现不同场景下数据源信息与Smart3D(三维软件)内置数据信息的匹配，为不同板架区域模型选择最佳创建方式；

步骤S7，基于Excel数据源文件，完成在不同场景下主船体大板架三维模型的创建。

优选的，所述步骤S1中，根据基本结构图上的起始肋位与终止肋位、中横剖面图中板材、型材原始数据信息，确定所需该方法建立三维模型的主船体大板架区域。

优选的，所述步骤S2中，通过对不同类型对象的图层颜色与显示特性的差异性，并先将二维图纸中板材部分提前设置创建成块。

优选的，所述步骤S3中，针对船体板材，进行属性定义并封装成块参照，针对船体型材，进行二维图纸中船体型材表格信息的提取，针对板材标注，进行标注信息的提取。

优选的，所述步骤S3中，船体板材的属性定义包括板材的基面信息、边界信息及属性信息。

优选的，所述步骤S4中，对板架块参照图元识别时所依据的拓扑驱动规则，为：

在二维图纸中识别板材顺序依次是甲板板、底边舱斜板、内底板、旁底桁、中底桁、纵舱壁、舷侧水平桁及内壳纵舱壁，甲板板作为拓扑驱动规则基础，在算法中将甲板板数据放入List列表内进行储存，下一类型板架以上一类型板架为边界条件，环环相扣，利用Smart3D中的命名空间，调用PlateSystem类，形成基于规则驱动的建模次序，实现在后续三维模型创建中完成板材之间拓扑关系的绑定。

优选的，所述步骤S4中，针对二维图纸中表格与标注信息，通过提取算法，进一步对其中参数信息进行筛选保留，并将数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新；

通过提取算法解析表格及标注中的文字数据信息主要包括：

当利用基于模式匹配的提取算法时会自动分析表格或标注类型，按照两种类型模式进行匹配，通过调用AutoCAD中的命名空间中Regex类处理结构化或半结构化的文本数据，根据不同对象类型进行文本信息的查找、拆分和提取。

实施例中，通过Smart3D与Excel数据源文件间的数据流通，实现数据可视化及修改功能，主要包括：

在建模工具界面中显示数据源信息，修改表格，即可解锁数据源信息显示控件，完成对数据源信息的修改，插入行，新增数据源信息条目时使用，锁定表格，防止在进行其他操作时误触导致数据源信息的出错，更新表格。

优选的，所述步骤S6中，在优化的二维识别策略与拓扑驱动规则的基础下，基于Smart3D二次开发接口，利用.NET语言，依据多场景判断规则，实现在不同场景下Excel数据源文件信息与Smart3D内置数据信息的相应匹配，便于在不同板架区域进行最佳方式的三维模型创建。

优选的，所述步骤S5中，通过Smart3D与Excel数据源文件间的数据流通，实现数据可视化及修改功能，主要包括：

在建模工具界面中显示数据源信息，修改表格，即可解锁数据源信息显示控件，完成对数据源信息的修改，插入行，新增数据源信息条目时使用，锁定表格，防止在进行其他操作时误触导致数据源信息的出错，更新表格。

优选的，所述步骤S6中，在优化的二维识别策略与拓扑驱动规则的基础下，基于Smart3D二次开发接口，利用.NET语言，依据多场景判断规则，实现在不同场景下Excel数据源文件信息与Smart3D内置数据信息的相应匹配，便于在不同板架区域进行最佳方式的三维模型创建；

多场景判断规则，主要包括：

拓扑驱动规则的前提下，通过判断数据信息是否来自主甲板区域/底边舱区域的建模场景；

如果是，则将板材的X、Y、Z三点坐标信息与Smart3D内置的三点坐标系信息相匹配；

如果不是则将板材的基面位置、边界位置信息与Smart3D内置的笛卡尔坐标系信息相匹配。

优选的，所述步骤S7中，创建出的主船体大板架三维模型包含板材的位置信息、属性信息，型材的位置信息、属性信息，板材的板厚、板缝位置信息、属性信息，通过Smart3D中Platesystem、StiffenerSystem及Seam类进行自动创建；

其中，板材的位置信息、属性信息通过提前预设并封装到块参照的方式进行获取，型材的位置信息、属性信息，板材的板厚、板缝位置信息、属性信息均是通过直接提取的方式，配合匹配模式的提取算法进行获取，三者输出至Excel单一形式数据源文件中。

本发明的有益效果是：本发明基于优化的二维识别策略，实现了图纸不同形式内容的获取，且大部分图纸数据已通过算法进行自动处理，无需手动编辑数据；全程使用Excel单一形式数据源文件，保证了AutoCAD与Smart3D之间数据流通的高度匹配性，配合相应的判断规则，实现在不同场景下自动选择最佳建模方式，确保三维模型的高效、精确地建立；各个板架区域之间存在拓扑关系，将板架之间建立相互联系，为后续模型的其他设计奠定基础；保留二维设计与三维设计的各自优势，实现基于二维图纸识别策略的三维联动建模方法，方便后期设计阶段二维图纸对三维模型的检验与更新。

附图说明

图1是本发明基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法的流程图；

图2是本发明中基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法生成的三维模型示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，包括：

步骤S1，明确所需建立的主船体大板架区域，在船体基本结构图、中横剖面图中进行信息核对。

实施例中，根据基本结构图上的起始肋位与终止肋位、中横剖面图中板材、型材原始数据信息，确定所需该方法建立三维模型的主船体大板架区域。

步骤S2，根据主船体大板架的定义，对船体图纸对象进行分类判定，分成船体板材、型材、标注。

实施例中，通过对不同类型对象的图层颜色与显示特性的差异性，例如板材图层颜色为黄色，型材图层颜色为浅蓝色，标注图层颜色为黄色，判定出二维图纸中的板材、型材表格以及标注的不同对象类型，并先将二维图纸中板材部分提前设置创建成块。

步骤S3，根据优化的二维识别策略，进行二维图纸中不同对象类型的提取。

实施例中，针对船体板材，进行属性定义并封装成块参照，针对船体型材，进行二维图纸中船体型材表格信息的提取，针对板材标注，进行标注信息的提取；其中，针对型材表格与标注的提取在算法中用到的接口是Autodesk.AutoCAD.Databa seServices.Table和Autodesk.AutoCAD.DatabaseServices.Dimens ion，便于在框选时精确的锁定不同类型对象进行数据提取。

实施例中，船体板材的属性定义包括板材的基面信息、边界信息及属性信息。

步骤S4，根据拓扑驱动规则，进行块参照图元的识别，得到船体板材的参数信息，并形成规则驱动的建模次。

实施例中，对板架块参照图元识别时所依据的拓扑驱动规则，为：

在二维图纸中识别板材顺序依次是甲板板、底边舱斜板、内底板、旁底桁、中底桁、纵舱壁、舷侧水平桁及内壳纵舱壁，甲板板作为拓扑驱动规则基础，在算法中将甲板板数据放入List列表内进行储存，下一类型板架以上一类型板架为边界条件，环环相扣，利用Smart3D中Ingr.SP3D.Structure.Middle的命名空间，调用PlateSystem类，形成基于规则驱动的建模次序，实现在后续三维模型创建中完成板材之间拓扑关系的绑定；其中，板材块参照的提取所用到的接口是Autodesk.AutoCAD.DatabaseServices.BlockReference，便于在框选二维图纸时对块参照类型对象进行精确锁定。

实施例中，针对二维图纸中表格与标注信息，通过提取算法，进一步对其中参数信息进行筛选保留，并将数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新；

通过提取算法解析表格及标注中的文字数据信息主要包括：

当利用基于模式匹配的提取算法时会自动分析表格或标注类型，按照两种类型模式进行匹配，通过调用AutoCAD中System.Text.RegularExpress ions的命名空间中Regex类处理结构化或半结构化的文本数据，根据不同对象类型进行文本信息的查找、拆分和提取。

步骤S5，将步骤S3和步骤S4中的数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新。

实施例中，通过Smart3D与Excel数据源文件间的数据流通，实现数据可视化及修改功能，主要包括：

在建模工具界面中显示数据源信息，修改表格，即可解锁数据源信息显示控件，完成对数据源信息的修改，插入行，新增数据源信息条目时使用，锁定表格，防止在进行其他操作时误触导致数据源信息的出错，更新表格；实现后台Excel数据源文件的实时更新，保持数据在不同设计软件间的一致性。

Excel数据源文件的实时更新，方便与二维图纸内容进行核对检验，确保数据源信息的准确性，同时为三维模型的建立提供数据基础。

步骤S6，根据多场景判断规则，实现不同场景下数据源信息与Smart3D内置数据信息的匹配，为不同板架区域模型选择最佳创建方式。

实施例中，在优化的二维识别策略与拓扑驱动规则的基础下，基于Smart3D二次开发接口，利用.NET语言，依据多场景判断规则，实现在不同场景下Excel数据源文件信息与Smart3D内置数据信息的相应匹配，便于在不同板架区域进行最佳方式的三维模型创建。

实施例中，多场景判断规则，主要包括：

拓扑驱动规则的前提下，通过判断数据信息是否来自主甲板区域/底边舱区域的建模场景；

如果是，则将板材的X、Y、Z三点坐标信息与Smart3D内置的三点坐标系信息相匹配；

如果不是则将板材的基面位置、边界位置信息与Smart3D内置的笛卡尔坐标系信息相匹配。

步骤S7，基于Excel数据源文件，完成在不同场景下主船体大板架三维模型的创建。

实施例中，创建出的主船体大板架三维模型包含板材的位置信息、属性信息，型材的位置信息、属性信息，板材的板厚、板缝位置信息、属性信息，通过Smart3D中Platesystem、StiffenerSystem及Seam类进行自动创建；

其中，板材的位置信息、属性信息通过提前预设并封装到块参照的方式进行获取，型材的位置信息、属性信息，板材的板厚、板缝位置信息、属性信息均是通过直接提取的方式，配合匹配模式的提取算法进行获取，三者输出至Excel单一形式数据源文件中。

由上述方法创建出的主船体大板架三维模如图2所示，此方法全程使用Excel单一形式数据源文件，保证了AutoCAD与Smart3D之间数据流通的高度匹配性，配合相应的判断规则，实现在不同场景下自动选择最佳建模方式，确保三维模型的高效、精确地建立；各个板架区域之间存在拓扑关系，将板架之间建立相互联系，为后续模型的其他设计奠定基础；保留二维设计与三维设计的各自优势，实现基于二维图纸识别策略的三维联动建模方法，方便后期设计阶段二维图纸对三维模型的检验与更新。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，包括：

步骤S1，明确所需建立的主船体大板架区域，在船体基本结构图、中横剖面图中进行信息核对；

步骤S2，根据主船体大板架的定义，对船体图纸对象进行分类判定，分成船体板材、型材、标注；

步骤S3，根据优化的二维识别策略，进行二维图纸中不同对象类型的提取；

步骤S4，根据拓扑驱动规则，进行块参照图元的识别，得到船体板材的参数信息，并形成规则驱动的建模次；

步骤S5，将所述步骤S3和步骤S4中的数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新；

步骤S6，根据多场景判断规则，实现不同场景下数据源信息与Smart3D内置数据信息的匹配，为不同板架区域模型选择最佳创建方式；

步骤S7，基于Excel数据源文件，完成在不同场景下主船体大板架三维模型的创建。

2.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据基本结构图上的起始肋位与终止肋位、中横剖面图中板材、型材原始数据信息，确定所需该方法建立三维模型的主船体大板架区域。

3.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过对不同类型对象的图层颜色与显示特性的差异性，并先将二维图纸中板材部分提前设置创建成块。

4.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S3中，针对船体板材，进行属性定义并封装成块参照，针对船体型材，进行二维图纸中船体型材表格信息的提取，针对板材标注，进行标注信息的提取。

5.根据权利要求4所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S3中，船体板材的属性定义包括板材的基面信息、边界信息及属性信息。

6.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S4中，对板架块参照图元识别时所依据的拓扑驱动规则，为：

在二维图纸中识别板材顺序依次是甲板板、底边舱斜板、内底板、旁底桁、中底桁、纵舱壁、舷侧水平桁及内壳纵舱壁，甲板板作为拓扑驱动规则基础，在算法中将甲板板数据放入List列表内进行储存，下一类型板架以上一类型板架为边界条件，环环相扣，利用Smart3D中的命名空间，调用PlateSystem类，形成基于规则驱动的建模次序，实现在后续三维模型创建中完成板材之间拓扑关系的绑定。

7.根据权利要求6所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S4中，针对二维图纸中表格与标注信息，通过提取算法，进一步对其中参数信息进行筛选保留，并将数据信息输出至Excel数据源文件，实现数据源可视化以及自定义修改更新；

通过提取算法解析表格及标注中的文字数据信息主要包括：

当利用基于模式匹配的提取算法时会自动分析表格或标注类型，按照两种类型模式进行匹配，通过调用AutoCAD中的命名空间中Regex类处理结构化或半结构化的文本数据，根据不同对象类型进行文本信息的查找、拆分和提取。

8.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S5中，通过Smart3D与Excel数据源文件间的数据流通，实现数据可视化及修改功能，主要包括：

在建模工具界面中显示数据源信息，修改表格，即可解锁数据源信息显示控件，完成对数据源信息的修改，插入行，新增数据源信息条目时使用，锁定表格，防止在进行其他操作时误触导致数据源信息的出错，更新表格。

9.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S6中，在优化的二维识别策略与拓扑驱动规则的基础下，基于Smart3D二次开发接口，利用.NET语言，依据多场景判断规则，实现在不同场景下Excel数据源文件信息与Smart3D内置数据信息的相应匹配，便于在不同板架区域进行最佳方式的三维模型创建；

多场景判断规则，主要包括：

拓扑驱动规则的前提下，通过判断数据信息是否来自主甲板区域/底边舱区域的建模场景；

如果是，则将板材的X、Y、Z三点坐标信息与Smart3D内置的三点坐标系信息相匹配；

如果不是则将板材的基面位置、边界位置信息与Smart3D内置的笛卡尔坐标系信息相匹配。

10.根据权利要求1所述的基于二维识别策略三维联动的主船体大板架拓扑建模方法，其特征在于，所述步骤S7中，创建出的主船体大板架三维模型包含板材的位置信息、属性信息，型材的位置信息、属性信息，板材的板厚、板缝位置信息、属性信息，通过Smart3D中Platesystem、StiffenerSystem及Seam类进行自动创建；

其中，板材的位置信息、属性信息通过提前预设并封装到块参照的方式进行获取，型材的位置信息、属性信息，板材的板厚、板缝位置信息、属性信息均是通过直接提取的方式，配合匹配模式的提取算法进行获取，三者输出至Excel单一形式数据源文件中。