一種船舶分段吊裝方案的自動化設計方法技術

一種船舶分段吊裝方案的自動化設計方法，包括以下步驟：a、選擇吊裝分段模型；b、選取起吊設備模型；c、分段進行特征位置識別，生成初始化吊裝方案；d、對吊點位置的干涉判定、工藝適應性評價及快速動態調整：e、根據各吊點所處的位置特征及吊運形式選擇相應類型的眼板，并預估載荷自動選擇合適眼板選型；f、對吊裝方案進行快速力學分析；g.生成設計圖紙并完成輸出；本發明專利技術不同于常規吊裝仿真系統，本發明專利技術提出的船舶分段吊裝方案自動化設計方法主要用于吊裝方案設計初期，相比目前技術設計效率更高、方案可靠性更好，在此方法上開發的軟件系統可實現船舶分段吊裝方案設計工作的完全自動化，徹底解決吊裝方案人工設計上的不足。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】，包括以下步驟：a、選擇吊裝分段模型；b、選取起吊設備模型；c、分段進行特征位置識別，生成初始化吊裝方案；d、對吊點位置的干涉判定、工藝適應性評價及快速動態調整：e、根據各吊點所處的位置特征及吊運形式選擇相應類型的眼板，并預估載荷自動選擇合適眼板選型；f、對吊裝方案進行快速力學分析；g.生成設計圖紙并完成輸出；本專利技術不同于常規吊裝仿真系統，本專利技術提出的船舶分段吊裝方案自動化設計方法主要用于吊裝方案設計初期，相比目前技術設計效率更高、方案可靠性更好，在此方法上開發的軟件系統可實現船舶分段吊裝方案設計工作的完全自動化，徹底解決吊裝方案人工設計上的不足。【專利說明】-種船舶分段吊裝方案的自動化設計方法
本專利技術設及。
技術介紹
船舶分段吊裝是指施工單位使用起重設備對船體分段進行翻身或移位的作業工 作。為保證吊裝作業的順利進行，大多施工單位均要在作業前進行嚴密的吊裝方案設計。吊 裝方案設計是指在給定的幾何、力學、工藝規則等約束中求解分段吊裝可行性方案的過程， 從幾何意義上講，也就是在特定的空間中，確定吊環的空間位置，并使方案滿足穩定性和工 藝適用性等要求。吊裝方案設計是一個復雜的逐步尋優過程，方案的可行性與合理性，直接 決定了吊裝工作能否安全、高效的進行，從而影響整個船舶建造周期。 目前，國內大多數船廠可在Tribon等設計軟件的輔助下完成分段吊裝方案的設 計工作。WTribon系統為例，在先進PDM技術、可視化技術的支持下，用戶可在系統中方便 地提取分段的重量重屯、、結構尺寸等信息，并將吊環布置在分段模型的指定位置，按實際要 求生成設計圖紙。然而，調研發現；由于吊裝設計需要反復考量分段尺寸、重量、重屯、位置、 結構形式W及吊裝設備參數等多方面因素，W Tribon等軟件作為輔助工具進行吊裝設計 尚不能實現完全自動化，現階段吊裝方案設計工作存在W下問題： a.設計過程繁瑣，效率不高。 ①吊運方案設計對人員的技術水平要求較高。設計人員需綜合考慮分段結構特 征、場地方向、吊車起吊能力、眼板復用性等各種約束條件的制約W完成吊運方案的設計。 ②受實際作業的影響，吊運方案要進行多次修改。在方案修改過程中，往往對一個 吊點的位置做出調整后，其余吊點也要逐個做出相應的調整。 ⑨信息測算工作量大。吊運方案設計過程中大量的距離、載荷等信息需人工進行 測量和計算，極大影響了設計效率。 [000引 b.經驗估算為主，方案經濟性、可靠性受到影響。 受主觀經驗影響，人工設計的方案在經濟性、安全性和易操作性等多個目標之間 的協調難W做到最優化，過于保守的設計方案會造成材料的浪費，相反一些過于追求經濟 性的方案會存在安全隱患。 C. W經驗為基礎的設計方法不利于科學培訓體系的建立。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種提高船舶分段吊裝方案的設計效率，增強船舶分段吊裝 方案的安全性和經濟性的船舶分段吊裝方案的自動化設計方法。 本專利技術解決現有技術問題所采用的技術方案；一種船舶分段吊裝方案的自動化設 計方法，包括W下步驟： a、選擇吊裝分段模型；包括建立包含多個分段模型的模型庫及與各個分段模型相 關聯的包括各類典型分段類型的初始化吊裝算法的的初始算法庫；從模型庫中選擇與待吊 裝的船舶分段相對應的分段模型，所述初始算法庫中與所選擇的分段模型相關聯的初始化 吊裝算法被選定；通過Tribon系統提取所選的分段模型中的結構參數信息，并將所述結 構參數信息存儲于后臺數據庫；所述結構參數信息包括結構尺寸參數及重量重屯、信息； b、選取起吊設備模型；包括建立包含所有起吊設備模型的吊車模型庫；依據待吊 裝分段建造場地，從吊車模型庫中選擇與待吊裝分段建造場地相配適的起吊設備模型，并 通過Tribon系統讀取所選取的起吊設備模型的工藝參數，所述工藝參數包括：吊車起重能 力、吊鉤最大載荷；吊鉤間最大載荷差值、吊鉤間距范圍、起重高度、吊繩角度、單鉤跨距范 圍及最佳距離； C、分段進行特征位置識別，生成初始化吊裝方案：讀取步驟a中存儲于后臺服務 器中的結構參數信息，對該結構參數信息進行特征識別；所述特征識別包括特征板架和特 征板架的特征位置的識別； 所述特征板架的識別方法為；W投影面積識別板架為例，某分段由n個基本板架 組成，其全部板架的板邊幾何特征值A可表示為： 【權利要求】1. ，其特征在于，包括以下步驟： a、 選擇吊裝分段模型：包括建立包含多個分段模型的模型庫及與各個分段模型相關聯 的包括各類典型分段類型的初始化吊裝算法的的初始算法庫；從模型庫中選擇與待吊裝的 船舶分段相對應的分段模型，所述初始算法庫中與所選擇的分段模型相關聯的初始化吊裝 算法被選定；通過Tribon系統提取所選的分段模型中的結構參數信息，并將所述結構參數 信息存儲于后臺數據庫；所述結構參數信息包括結構尺寸參數及重量重心信息； b、 選取起吊設備模型：包括建立包含所有起吊設備模型的吊車模型庫；依據待吊裝分 段建造場地，從吊車模型庫中選擇與待吊裝分段建造場地相配適的起吊設備模型，并通過 Tribon系統讀取所選取的起吊設備模型的工藝參數，所述工藝參數包括：吊車起重能力、 吊鉤最大載荷；吊鉤間最大載荷差值、吊鉤間距范圍、起重高度、吊繩角度、單鉤跨距范圍及 最佳距離； c、 分段進行特征位置識別，生成初始化吊裝方案：讀取步驟a中存儲于后臺服務器中 的結構參數信息，對該結構參數信息進行特征識別；所述特征識別包括特征板架和特征板 架的特征位置的識別； 所述特征板架的識別方法為：以投影面積識別板架為例，某分段由n個基本板架組成， 其全部板架的板邊幾何特征值A可表示為：其中，xi1，xi2表示i板架在X方向尺寸跨度的最小值、最大值，y、z同理； 通過比較各板架在各方向投影面積的大小，識別出處于不同位置的平面板架P: P一(PiIMaxI 板架P表示了在XOY平面內投影面積最大的板架，用于識別底部板架和甲板板架； 特征位置的識別方法為：通過Tribon系統抽取被識別出的特征板架的結構中加強材 信息對所述特征板架平面內的特征位置進行識別，其識別方法為：某板架由n個加強材組 成，其全部加強材的重心信息B可表示為：其中，gix，giy，giz表示某加強材重心在X、Y、Z三個方向上的坐標值； 通過對各加強材某個坐標系方向的重心坐標進行排序，即可確定加強材的位置及間 距；即： s= {Maxgy，Max'gy，…，Min'gy，Mingy} AI=Maxgy-Max' gy，其中Maxgy辛Max'gy 其中，s為所有加強材按其重心Y坐標值由大到小進行排序，表示板架的特征位置； 由特征板架及加強材位置在步驟a中所選定的初始化吊裝算法中進一步確定與特征 板架的特征位置相關聯的初始化吊裝算法，并根據該初始化吊裝算法生成初始化吊裝方 案，記錄所述初始化吊裝方案中的吊點位置； d、 對吊點位置的干涉判定、工藝適應性評價及快速動態調整：在由步驟a所確定的初 始吊裝方案的基礎上，以吊裝分段模型的吊環空間坐標位置為基點，檢查其周圍是否存在 包含該基點的結構件，以判定是否存在干涉工況；具體的判本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種船舶分段吊裝方案的自動化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：a、選擇吊裝分段模型：包括建立包含多個分段模型的模型庫及與各個分段模型相關聯的包括各類典型分段類型的初始化吊裝算法的的初始算法庫；從模型庫中選擇與待吊裝的船舶分段相對應的分段模型，所述初始算法庫中與所選擇的分段模型相關聯的初始化吊裝算法被選定；通過Tribon系統提取所選的分段模型中的結構參數信息，并將所述結構參數信息存儲于后臺數據庫；所述結構參數信息包括結構尺寸參數及重量重心信息；b、選取起吊設備模型：包括建立包含所有起吊設備模型的吊車模型庫；依據待吊裝分段建造場地，從吊車模型庫中選擇與待吊裝分段建造場地相配適的起吊設備模型，并通過Tribon系統讀取所選取的起吊設備模型的工藝參數，所述工藝參數包括：吊車起重能力、吊鉤最大載荷；吊鉤間最大載荷差值、吊鉤間距范圍、起重高度、吊繩角度、單鉤跨距范圍及最佳距離；c、分段進行特征位置識別，生成初始化吊裝方案：讀取步驟a中存儲于后臺服務器中的結構參數信息，對該結構參數信息進行特征識別；所述特征識別包括特征板架和特征板架的特征位置的識別；所述特征板架的識別方法為：以投影面積識別板架為例，某分段由n個基本板架組成，其全部板架的板邊幾何特征值A可表示為：其中，xi1,xi2表示i板架在X方向尺寸跨度的最小值、最大值，y、z同理；通過比較各板架在各方向投影面積的大小，識別出處于不同位置的平面板架p：p＝{pi|Max[(xi2?xi1)×(yi2?yi1)]}?板架p表示了在XOY平面內投影面積最大的板架，用于識別底部板架和甲板板架；特征位置的識別方法為：通過Tribon系統抽取被識別出的特征板架的結構中加強材信息對所述特征板架平面內的特征位置進行識別，其識別方法為：某板架由n個加強材組成，其全部加強材的重心信息B可表示為：其中，gix,giy,giz表示某加強材重心在X、Y、Z三個方向上的坐標值；通過對各加強材某個坐標系方向的重心坐標進行排序，即可確定加強材的位置及間距；即：s＝{Maxgy,Max'gy,…,Min'gy,Mingy}?Δl＝Maxgy?Max'gy，其中Maxgy≠Max'gy其中，s為所有加強材按其重心Y坐標值由大到小進行排序，表示板架的特征位置；由特征板架及加強材位置在步驟a中所選定的初始化吊裝算法中進一步確定與特征板架的特征位置相關聯的初始化吊裝算法，并根據該初始化吊裝算法生成初始化吊裝方案，記錄所述初始化吊裝方案中的吊點位置；d、對吊點位置的干涉判定、工藝適應性評價及快速動態調整：在由步驟a所確定的初始吊裝方案的基礎上，以吊裝分段模型的吊環空間坐標位置為基點，檢查其周圍是否存在包含該基點的結構件，以判定是否存在干涉工況；具體的判定方法為：假設吊環空間位置坐標為(dx,dy,dz)，其附近有A1,A2...An等多個板架，判斷存在干涉需滿足：dx∈(xi1,xi2)∩dy∈(yi1,yi2)∩dz∈(zi1,zi2)?其中，xi1,xi2表示Ai板架在X方向尺寸跨度的最小值、最大值，y、z同理；同時以基點為中心呈放射狀檢查基點周圍是否存在結構件，具體方法為：假設眼板與構件的可焊接的安全距離為△d,且眼板沿Z正方向布置，判斷存在無法焊接工況需滿足：dx±Δd∈(xi1,xi2)∩dy±Δd∈(yi1,yi2)∩dz+Δd∈(zi1,zi2)?若不滿所有工況要求，則用逐步以新值替代舊值的迭代方法求解吊點位置動態調整問題，并在每次迭代完成時以吊車約束作為終止迭代的判定條件，即可快速獲得最優解再以吊環空間坐標位置為基點，檢查其周圍是否存在包含該基點的結構件，以判定干涉工況，同時以基點為中心呈放射狀檢查其周圍是否存在結構件，在未取得上述可行解的情況下發布初始化方案重生成指令并返回上一步；e、根據各吊點所處的位置特征及吊運形式選擇相應類型的眼板，?并預估載荷自動選擇合適眼板選型，通過計算每個吊環所承載的重量確定相應規格的眼板；f、對吊裝方案進行快速力學分析，通過Tribon二次開發和ANSYS二次開發技術手段，對吊裝分段進行有限元模型重構，模擬吊裝工況，后臺調用ANSYS軟件進行強度校核并輸出計算結果，在分析結果不滿足設計要求情況下發布繼續優化指令并返回步驟e；g.生成設計圖紙并完成輸出。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李瑞，汪驥，劉玉君，張小明，張帆，馬馳，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21