PDMS三维信息标注的研究

PDMS三维信息标注的研究

高元王静赵金涛

高元王静赵金涛

中国核电工程有限公司北京100840

摘要：随着数字化技术的发展，基于模型的定义，即数字化产品定义得到大力发展。PDMS三维布置设计已成功应用于多个核电项目，三维标注信息技术急需开发，使模型成为设计数据的唯一信息载体，实现数字化核电协同设计平台。

关键词：三维标注；MBD；数字化；

1研究目标

我公司自2004年开始，选择AVEVA公司的PDMS（三维设计）作为设计平台，并已成功应用于多个项目，该平台已成为我公司核电、核工程设计的核心设计平台。在工程实际运用过程中将二维图纸结合三维模型进行设计、施工。三维设计二维出图。采用二维图纸表达不够直观，若设计有较大改动，修改二维图纸工作量很大。目前在PDMS三维模型显示界面中只有几何模型，没有标注信息，在实际应用中，需对三维模型进行测量、查询才能获取相关信息，导致工作量增加。

通过开发相关软件，将三维设计信息定义到产品的三维数字化模型中，逐步做到摈弃二维图样，直接应用三维标注模型作为施工依据，实现系统设计的数据向三维的传输，所有工作均在三维数字化模型下进行，真正实现数字化核电协同设计平台。

2国内外研究现状

随着数字化技术的发展，在机械制造领域，航空、航天、汽车等企业，MBD技术得到了大力发展。美国波音公司把三维标注模型作为制造依据，取得巨大成就，实现设计、加工、检测检验的高度协同，确保了波音飞机的质量和制造周期，开创了飞机数字化设制造的新篇章，三维数字一体化集成系统得到全面应用。ISO颁布了ISO16792-2006技术标注，为用户提供支持。

在国内，数字化模型晚于国外，经多年研究，在航空工业领域得到了广泛应用。2009年，我国推出了《数字化产品定义数据通则》，推动三维数字化模型的应用。

MBD（ModelBasedDefinition）即基于模型的定义，也被称为数字化产品定义，数据集是对一个产品对象的定义描述集合，以三维模型为核心集成了完整的产品数字化定义信息。目前三维设计软件种类众多，主流三维软件已具备三维标注模块。

3技术路线和技术方案

标注指不用手动或外部操作即可见的各种注释、文本、符号、尺寸等。传统进行产品定义时是在平面布置图、剖面图或各方向视图上进行标注。利用三维模型标注时，需要引入一个面，垂直相交或表面共面。

三维标注的基本原则：

（1）信息提取完整性。三维标注模型包含的信息应涵盖工程图样包含的信息量。完整的设计细节体现在三维模型中，剖切、放大和标注，可以完整表达模型形状和附加属性。三维模型比传统二维图纸包含的信息量多，标注信息部分可直接从三维模型中提取尺寸、标高；部分可从数据库中读取。

（2）信息提取规范性。三维标注应符合特定标准，按照相关规则进行命名。三维模型中同时显示所有标注信息，查看某一方向的标注信息不能按照用户要求展示出来，导致快速查看模型困难。对模型信息进行结构化管理可实现信息的快速检索、查询、修改。三维标注信息按照一定的层次结构与三维模型结合并存储，应用计算机对这些信息进行检索、管理。通过采用类型、视图、层次，可防止标注信息杂乱。

（3）信息提取关联性。建立标注内容与三维模型的关联关系，满足标注定义的完整性。三维标注信息关联模型变更信息，模型特征变化后，相应的标注信息也随之变化。

（4）信息提取用户自定义。向后续工作传递正确的设计意图，提高标注模型的可读性。

4研究内容

（1）研究国内外数字化三维模型标注现状，分析数字化三维模型技术的发展趋势。

（2）研究出适用于PDMS三维标注的工具，利用该工具能够在三维模型中实现基本尺寸、公差以及ISO图中的标注信息。

（3）进一步深化研究三维标注问题，标注信息多样化针对模型角度研究其标注显示平面。

（4）最终实现直接利用三维模型对工程进行设计、施工、运行、维护。三维模型成为所有信息的唯一数字化载体，实现数字化核电协同设计平台。

5关键技术及解决途径

（1）在工程设计、施工、运行的各环节，都能应用三维模型，根据各环节的不同使用人群，模型标注显示管理功能能够提供不同的信息，提高模型的可持续性。

（2）三维模型标注显示形式。一种方法是通过PDMS平台提供的视图管理器：各种平剖视图实现传统二维工程视图功能，可实现二维图纸向三维模型的平稳过渡，后续引用方便。但为清晰表达设计意图，需较多视图，信息读取仍需二维、三维间转换。另一种方法是三维轴测图显示方法。此方式可用较少视图来尽量全面的表达设计信息。

（3）三维标注样式标准的建立。寻找合适的三维模型标注标准。根据模型中不同的信息类型，研究不同的标注样式，建立多层次的标注，创建捕获功能，捕获时根据需要，隐藏或显示元素，可以实现各种类型元素的快速筛选、显/隐设置等。当三维模型内部结构无法看清时，应用剖面图表示。PDMS核电设计专业众多，需要调研各专业的特殊标注需求。《技术产品文件数字化产品定义数据通则》，该国际标准在很大程度上涉及了产品三维数字化设计与管理类方面的标准内容，在核电工程设计的三维模型标注标准中要坚持与国际标准相一致的原则。密切关注国际标准的修订方向。

（4）三维标注中开口项的问题，二维图纸中开口项设置用云线标出，三维标注中开口项的设置也需特定形式给予特殊标注。

6项目达到的技术指标

合理选择二次开发工具和语言，是功能实现的关键。

分析比较目前各种三维软件的三维标注工具开发工具和三维标注功能界面，选择适合PDMS三维标注的工具及与语言，见表1。

6.1技术体系：

a）AVEVA公司的PDMS数据库系统、元件库、等级库等应用环境和主要开发环境PML语言。

b）AutoCAD开发环境VBA。

6.2配套需求：

a）技术体系的软硬件需求。

b）开发工作所需工作环境。

c）负责需求分析和测试的各专业设计人员、负责开发管理工作和工作程序创建的技术管理人员，负责软件程序、数据库建立开发的技术工作人员。

d）各专业三维标注需求分析汇总

7预期成果

三维标注软件开发的最终目的是产生能在PDMS中执行的程序。PDMS中实现符合各专业需求的三维标注。包含研究报告、设计规范、图纸、说明、改进项检测实验报告、标准等。

参考文献

[1]王婷基于MBD的三维CAD模型与工程图信息提取[J]机械与电子，2012

[2]冯潼能MBD技术在协同设计制造中的应用[J]航空制造技术，2013

[3]刘超MBD中三维标注信息的本体构建方法研究[J]制造业信息化2014

[4]赵杨基于UG三维模型标注的动态显示研究。西南交通大学出版社，2015

[5]彭政洲基于Pro_E二次开发的三维标注信息显示控制研究[J]中国农机化学报，2015