基于三维实体模型的钢结构工业厂房CAD/CAM软件后处理系统
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摘要： 为提高钢结构工业厂房设计的准确性、精确度和工作效率，为某钢结构工业厂房CAD/CAM软件研制出基于三维实体模型的后处理系统.该系统基于面向对象的编程技术，抽象出描述实际结构零件几何信息、结构特征和设计条件的智能型实体对象.将对象以及对象之间的层次关系和逻辑关系存储在AutoCAD图形数据库中，形成三维实体模型，用于直观、准确和完整地表现具有复杂空间关系和细部构造的真实结构；实现数据库对象的建立、编辑、查询、显示和数据整理等操作.该系统结合具体结构形式的特点，实现用于施工图设计和深化设计的全部关键功能.
关键词： 工业厂房； 钢结构； 三维实体模型； 后处理； 深化设计； ObjectARX
中图分类号： TU392； TP317.4 文献标志码： B
CAD/CAM post-process software of industrial steel
structure plant based on 3D solid model
CHANG Zhiguo1,2
(1. School of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;2. Shanghai Tonglei Civil Engineering Technology Co., Ltd., Shanghai 200092, China)
Abstract： To improve the design correctness, accuracy and efficiency of industrial steel structure plants, the post-process system of a CAD/CAM post-process software is developed on the basis of 3D solid model. Based on the object-oriented programming technology, a series of intelligent solid objects are abstracted to describe parts with deferent geometric information, structure characteristics and design requirements in real structures. The objects and their hierarchy and logic relations are stored into AutoCAD graphics database to construct a 3D solid model, which can visually, accurately and completely present the real structures with complex spatial relations and detail parts. The operations on the database objects such as creating, editing, querying, rendering, data processing and so on are implemented. All the key functions on construction drawing design and deep design are implemented for the post-process system by combining with the characteristics of concrete structures.
Key words： industrial plant; steel structure; 3D solid model; post-process; detailed design; ObjectARX
钢结构工业厂房的细部构造十分复杂，基于平面模型的设计软件难以表现其复杂的空间位置关系和节点细部构造，自动生成的图纸也难以满足加工制作要求的深度，因此，设计人员往往需要手工绘制施工图纸，同时，钢结构加工制作企业还需根据设计图纸人工完成加工详图的二次翻样设计.无论是钢结构设计单位还是加工制作企业，钢结构节点设计和图纸绘制都是费时、劳动强度大且极容易出错的工作.
1 架构设计
为提高钢结构设计工作的精确度、准确性和工作效率，研制基于三维实体模型的后处理系统.钢结构工业厂房cad/cam集成软件系统［1-2］见图1，其后处理子系统采用三维实体来直观、准确、完整地存储，展现和处理构件及细部零件的复杂空间位置关系与逻辑关系.
后处理系统的架构和功能模块见图2，其中，三维实体模型是系统数据库的核心，包含结构的几何、材料、制造和安装等方面的详细信息，按必要的控制参数调用各功能模块.系统的输入端从结构计算软件的模型提取和识别结构的几何信息、结构属性和设计参数等，并自动建造杆件的三维实体模型；系统的编模模块包括节点的设计、编辑以及构件和节点的编号等功能；系统的输出端完成二维图纸的绘制和CNC数据的输出.
系统采用VC + +，运用ObjectARX工具对AutoCAD进行二次开发［3］，开发平台和运行环境见图3.ObjectARX平台为基于AutoCAD的各种应用开发提供强大的开发工具，其速度、性能和功能都远高于ADS和AutoLISP；同时，ObjectARX的最大特点是基于面向对象编程技术，可将描述实际特征的智能型设计对象变成AutoCAD图形数据库中的一级对象.这样，系统建立的就是具有工程属性的专业应用对象.
系统研制的技术难点主要包括：(1)定义描述实际结构的层次数据结构；(2)结合钢结构工业厂房的结构特点，实现零件的三维建模、节点设计和编辑以及二维图纸绘制等功能的关键算法.