基于Unity3D的模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)

楊向前,鄭清華,郭 華,曹建宇,張 甫,顧繼俊

(1.中海油研究總院有限責(zé)任公司,北京 100028;2.中國石油大學(xué)(北京) 機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院,北京 102249)

0 引 言

石油是人類可使用能源的重要組成部分,是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要影響因素。近年來,海洋油氣開發(fā)的發(fā)展步伐明顯加快,已成為全球油氣資源的交替區(qū),海洋石油開采難度較大,而模塊鉆機(jī)項(xiàng)目是海上石油勘測(cè)開采的重點(diǎn)項(xiàng)目之一[1-2]。傳統(tǒng)的模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)工作通常采用二維圖紙與三維模型相結(jié)合的方式,包括結(jié)構(gòu)、機(jī)械、配管、重控等13個(gè)專業(yè)協(xié)同工作,最后形成241份設(shè)計(jì)文件,設(shè)計(jì)步驟繁瑣,一旦得到的模塊鉆機(jī)不符合工程預(yù)期,就需要大量的優(yōu)化工作。為此,該文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于海上模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì),在數(shù)據(jù)庫中儲(chǔ)存模塊鉆機(jī)大量的設(shè)備信息,利用計(jì)算機(jī)減輕設(shè)計(jì)人員工作量。目前國內(nèi)外將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域多集中于仿真模擬,例如張登峰等人構(gòu)建虛擬飛機(jī)維修平臺(tái)[3];高國雪等人基于Unity3D仿真模擬焊接機(jī)器人的工作過程[4];Eduardo H. Tanaka等研發(fā)出了一種沉浸式虛擬變電站[5];Gonzalez-Badillo等開發(fā)了一套基于觸覺反饋的虛擬現(xiàn)實(shí)裝配系統(tǒng)[6];Freitag等將虛擬現(xiàn)實(shí)用于家具行業(yè)的設(shè)計(jì)與展示過程[7];Bruzzone等開發(fā)了用于港口交通管理和駕駛員培訓(xùn)的虛擬仿真系統(tǒng)[8]。該文基于Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)引擎開發(fā)一套海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范,可快速完成模塊鉆機(jī)三維模型搭建,實(shí)時(shí)顯示各設(shè)備的詳細(xì)信息,具備在設(shè)計(jì)完成后批量導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文件、重量控制計(jì)算、項(xiàng)目文件管理、連接VR設(shè)備進(jìn)行虛擬漫游等功能,將計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合應(yīng)用于海洋油氣領(lǐng)域,既通過計(jì)算機(jī)極大地減輕了設(shè)計(jì)人員的工作量,又呈現(xiàn)了可供漫游檢查的虛擬海洋平臺(tái)環(huán)境。

1 總體方案

海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用Unity3D引擎和C#語言作為開發(fā)平臺(tái)和編程語言。軟件模型數(shù)據(jù)庫源文件使用SOLIDWORKS建模工具,經(jīng)過3ds Max軟件做貼圖、渲染、軸系轉(zhuǎn)化后導(dǎo)出FBX格式儲(chǔ)存。軟件信息數(shù)據(jù)庫采用EXCEL編寫關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,經(jīng)過文件加密后儲(chǔ)存。軟件的外部輸入文件接口和文件輸出均通過C#編寫腳本實(shí)現(xiàn)。

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)由軟件和硬件結(jié)合組成,軟件部分主要由軟件數(shù)據(jù)庫、接口、智能算法、文件輸出系統(tǒng)和虛擬漫游系統(tǒng)五部分構(gòu)成,硬件部分分為VR頭盔、手柄、定位器。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

(1)軟件部分:軟件數(shù)據(jù)庫包含模塊鉆機(jī)設(shè)備模型及其詳細(xì)信息,在系統(tǒng)中孿生出虛擬設(shè)備;接口分為文件接口和人機(jī)交互接口,系統(tǒng)通過接口獲取用戶指令和輸入的文件;算法在后臺(tái)處理用戶的指令,反饋到UI界面或者儲(chǔ)存至數(shù)據(jù)庫;文件輸出系統(tǒng)通過處理數(shù)據(jù)庫信息及用戶輸入信息,批量輸出設(shè)計(jì)文件;虛擬漫游系統(tǒng)可連接VR硬件設(shè)備和虛擬場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)全方位校驗(yàn)?zāi)K鉆機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。

(2)硬件部分:VR頭盔、控制手柄以及定位器。手柄和定位器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶運(yùn)動(dòng)軌跡,輸入進(jìn)系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員在虛擬環(huán)境中檢查海洋平臺(tái)模塊鉆機(jī),進(jìn)行空間調(diào)整與優(yōu)化。

1.2 開發(fā)流程

針對(duì)軟件預(yù)期的功能, 采用如圖2所示的軟件開發(fā)流程。 第一步,在開發(fā)軟件前,研究模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范及模塊鉆機(jī)各設(shè)備出廠資料及設(shè)計(jì)圖紙,結(jié)合專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范和詳細(xì)的設(shè)備信息建立軟件數(shù)據(jù)庫;第二步使用UGUI完成軟件UI界面制作;第三步,根據(jù)軟件UI,通過微軟Visual Studio編寫C#腳本分步進(jìn)行功能開發(fā);第四步,在Unity3D內(nèi)引用System類,編寫文件輸出及文件管理腳本;第五步,搭建虛擬漫游系統(tǒng),調(diào)試硬件與軟件的數(shù)據(jù)通信;最后使用軟件復(fù)現(xiàn)設(shè)計(jì)陸豐14-4模塊鉆機(jī)項(xiàng)目,測(cè)試所有功能。

圖2 系統(tǒng)開發(fā)流程

2 系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)登陸權(quán)限管理

模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)可供13個(gè)專業(yè)協(xié)同工作,因此設(shè)有管理員權(quán)限管理所有項(xiàng)目信息和登陸權(quán)限。通過UGUI的Canvas下的Dropdown、Input field、Button等組件獲取用戶輸入,經(jīng)過加密函數(shù)轉(zhuǎn)換成亂碼儲(chǔ)存,新建項(xiàng)目的數(shù)據(jù)寫入時(shí)可用#new_project、#end_project等特定字符串隔開,然后通過識(shí)別字符串刷新Dropdown的選項(xiàng)。調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)通過Dropdown控件的監(jiān)聽方法,解密數(shù)據(jù)并反饋于UI交互面板上。

2.2 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫包含模塊鉆機(jī)的設(shè)備模型文件和數(shù)據(jù)信息,在進(jìn)行模型調(diào)用時(shí),能夠關(guān)聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。

(1)數(shù)據(jù)庫模型種類應(yīng)包含模塊鉆機(jī)所有獨(dú)立的設(shè)備,對(duì)于管線、防噴器組這類設(shè)計(jì)方案靈活度高的模塊,數(shù)據(jù)庫也應(yīng)包含其基本組件,如管線的管道、三通、閥門等。對(duì)于任意單個(gè)模型,應(yīng)包含設(shè)備的物理信息,如尺寸、重心、質(zhì)量、位置等。設(shè)備的三維模型可采用工業(yè)建模軟件SOLIDWORKS建立,經(jīng)過3ds Max軟件進(jìn)行貼圖、渲染后轉(zhuǎn)換成FBX格式的文件存入數(shù)據(jù)庫中[9-10]。Unity3D引擎采用Y軸豎直向上的左手坐標(biāo)系統(tǒng),為了消除模型導(dǎo)入后初始角不統(tǒng)一的問題,在3ds Max中需要進(jìn)行軸系轉(zhuǎn)化。詳細(xì)步驟為:采用Z軸向上建模,導(dǎo)入3ds Max時(shí)選擇Z軸向上,將所有零件模型的X軸旋轉(zhuǎn)-90°,導(dǎo)出FBX格式時(shí)選擇Y軸向上。模型庫搭建過程實(shí)例(絞車)見圖3。

圖3 絞車模型處理過程

(2)設(shè)備數(shù)據(jù)信息包括設(shè)備號(hào)、設(shè)備名稱、規(guī)格參數(shù)、干重、操作重、設(shè)計(jì)壽命等在內(nèi),可通過軟件內(nèi)的模型標(biāo)簽關(guān)聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息,通過構(gòu)建關(guān)系型數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)設(shè)備的其他信息。

2.3 SACS接口編寫

在海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,生成模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)有兩種方式。一是預(yù)制成熟的幾種模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)模型,按照2.2節(jié)模型庫搭建過程存入模型庫中,如果所設(shè)計(jì)的模塊鉆機(jī)工況類似于之前的項(xiàng)目,可以直接從模型庫中調(diào)用加以修改;二是從外部導(dǎo)入已經(jīng)經(jīng)過強(qiáng)度校核的鋼結(jié)構(gòu)模型。本節(jié)講述如何編寫接口讀取SACS模型。

2.3.1 SACS模型編碼規(guī)則

SACS是用于海洋平臺(tái)以及一般陸地結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)有限元分析軟件,已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)今海事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中最廣泛的軟件系統(tǒng)[11]。要實(shí)現(xiàn)在其他軟件里編寫SACS模型的接口程序,就要研究SACS模型的編碼規(guī)則。SACS常導(dǎo)出的文件格式是帶前綴“.inp”文件和帶后綴“.mac”格式文件。.inp格式文件的編碼邏輯是將所有節(jié)點(diǎn)的位置、組關(guān)系、材料屬性、截面形狀一一對(duì)應(yīng),這種格式是SACS默認(rèn)的保存格式。.mac格式文件主要含有節(jié)點(diǎn)信息、截面屬性、密度等與三維模型密切相關(guān)的信息,且讀取邏輯性更強(qiáng),更有利于與其他軟件形成接口。下面是參考SACS導(dǎo)入PDMS的方法[12]并繼續(xù)研究后所得的SACS軟件導(dǎo)出后綴“.mac”格式文件更詳細(xì)的編碼規(guī)則。

(1)NEW STRU:創(chuàng)建結(jié)構(gòu)。

(2)MM BOR/MM DIST:表示在SACS中單位是kg或者kN;FINCH BOR/ FINCH DIST表示單位為English。

(3)NEW POND/PSACXXXX:表示新建節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為XXXX,編號(hào)位數(shù)小于或等于4位,由數(shù)字或者字母組成。

(4)NPOS EX.XXX NX.XXX UX.XXX:表示新建節(jié)點(diǎn)的位置。E表示SACS右手坐標(biāo)系的X軸正向,N表示Y軸正向,U表示Z軸正向,X、Y、Z三軸的負(fù)方向則用W、S、D表示。

(5)STRINGFROM/PSACXXXATOPSACXXXB:表示以XXXA節(jié)點(diǎn)為起始點(diǎn),XXXB節(jié)點(diǎn)為終點(diǎn),存在一條線段。

(6)SPREF/AISC-SPEC/H200100:表示截面屬性為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的窄翼緣(HN)H型鋼的截面,型號(hào)為H200×100×5.5×8×13。其他型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)H型鋼,用H+高度+寬度表示。

(7)SPREF/DESPAR-SPEC/Beam with design parameters:表示自定義截面屬性,Beam表示H型鋼形狀,在SACS中為Wide Flange或者Plate Girder。其他截面除名稱代碼外都相同,如Tube表示管型鋼,Box表示矩形鋼,自定義截面文本行后面緊跟截面屬性,如第8條。

(8)DESP 1 650.000 MM 450.000 MM 25.000 MM 50.000 MM 0.0 0.0 7.849 MM:依次表示H型鋼的高度、寬度、腹板厚度、翼緣厚度、密度。

(9)NEW PANE:表示新建鋼板,下一行表示鋼板某一個(gè)頂點(diǎn)的位置;NEW PLOO的下一行表示鋼板的厚度;NEW PAVE下一行表示鋼板頂點(diǎn)的位置。SACS中只能生成三角形鋼板和四邊形鋼板,通過判斷鋼板代碼段中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量判斷是哪種類型鋼板。

(10)POSS WX.XXX SX.XXX UX.XXX/POSE WX.XXX SX.XXX UX.XXX:POSS行和POSE行相連表示上一條線段的首尾節(jié)點(diǎn)發(fā)生了偏移,POSE行表示偏移后的起始點(diǎn)位置,POSE表示偏移后的終點(diǎn)位置。在模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,為了使甲板平鋪在梁的上表面,鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)經(jīng)常做偏移處理。

2.3.2 SACS文件讀取

讀取SACS文件的重點(diǎn)是研究SACS文件編碼規(guī)則和寫生成網(wǎng)格的方法。Unity3D對(duì)于復(fù)雜模型,沒有自動(dòng)添加網(wǎng)格和碰撞體功能[13],因此必須有重建SACS模型算法。Unity3D中所有模型都是由大量三角面片組成,通過代碼設(shè)置網(wǎng)格每個(gè)三角形面片的頂點(diǎn)與拓?fù)浞较?就可以得到任意形狀的物體模型。圖4為編寫.mac格式文件接口程序的流程圖,圖5為此系統(tǒng)SACS接口讀取文件的效果圖。

圖4 SACS接口編程邏輯

圖5 讀取SACS模型

2.4 模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)功能

軟件的UI界面設(shè)計(jì)綜合考慮模塊鉆機(jī)的布置規(guī)范和模塊化設(shè)計(jì)原則,分為窗口、主菜單、目錄樹、子菜單、對(duì)話框、提示欄等部分,完成模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)過程中的人機(jī)交互。系統(tǒng)可滿足模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)流程,可分模塊、逐層設(shè)計(jì)。對(duì)于任意設(shè)備,系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫生成模型,并可對(duì)模型進(jìn)行鼠標(biāo)交互、精準(zhǔn)移動(dòng)、智能裝配、任意角旋轉(zhuǎn)、尺寸修改、信息顯示等基本功能。軟件整體的UI界面與設(shè)計(jì)模塊鉆機(jī)的過程如圖6所示。

對(duì)于模塊鉆機(jī)獨(dú)立的設(shè)備,可以預(yù)制模型存入數(shù)據(jù)庫中,設(shè)計(jì)時(shí)只需要從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用。但是模塊鉆機(jī)還有很多模塊的設(shè)計(jì)方案靈活度高,例如管線設(shè)計(jì)、防噴器組設(shè)計(jì)、散裝罐模塊設(shè)計(jì),需要根據(jù)工況,考慮其設(shè)計(jì)壓力、占位尺寸、操縱方式等因素,從而會(huì)有多種設(shè)計(jì)方案。預(yù)制這些模塊的模型,工作量大且有局限性。對(duì)于這類模塊,可以在系統(tǒng)中建立模型智能裝配系統(tǒng),在子系統(tǒng)中由這些模塊的基本組成單位,設(shè)計(jì)滿足技術(shù)要求的方案。以管線設(shè)計(jì)中的同軸心裝配關(guān)系為例,參考圖7的流程,配合UGUI的UI組件,編寫監(jiān)聽方法調(diào)整模型相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)模型智能裝配。

圖7 管線裝配系統(tǒng)工作流程

2.5 質(zhì)量控制算法

模塊鉆機(jī)質(zhì)量重心控制直接影響著鉆井平臺(tái)甲板的可變載荷、平臺(tái)的穩(wěn)性和吊裝運(yùn)輸[14]。在完成模塊鉆機(jī)設(shè)計(jì)后,提取結(jié)構(gòu)桿件尺寸及材料屬性進(jìn)行結(jié)構(gòu)重心計(jì)算;通過標(biāo)簽?zāi)_本對(duì)已布置的設(shè)備進(jìn)行分層歸類,提取設(shè)備數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)械設(shè)備重心位置。通過計(jì)算模塊鉆機(jī)的重心,調(diào)整布置方案、優(yōu)化重心位置可提高平臺(tái)的抗風(fēng)載能力以及穩(wěn)定性。

(1)結(jié)構(gòu)重控計(jì)算。

以某海上模塊鉆機(jī)DSM結(jié)構(gòu)為例,提出基于Unity3D引擎開發(fā)系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)計(jì)算模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)重心的方法。圖8為DSM結(jié)構(gòu)模型,可以看出該結(jié)構(gòu)由大量的H型鋼、矩形鋼、管材、板材等焊接而成。

圖8 DSM結(jié)構(gòu)模型

系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中提取每一根結(jié)構(gòu)桿件的尺寸參數(shù)及密度,通過組合物體重心理論公式,求解整個(gè)結(jié)構(gòu)的重心位置。從SACS模型文件中提取結(jié)構(gòu)桿件尺寸和密度的方法可參考2.3.1節(jié)。下面為單根桿件的理論重量計(jì)算公式:

wi=[t1(H-2t2)+2Bt2+φr2]×ρ

(1)

式中:wi為H型鋼單位長度理論重量,kg/m;t1為H型鋼腹板厚度,m;H為H型鋼的高度,m;t2為H型鋼翼緣厚度,m;B為H型鋼寬度,m;φ為焊縫系數(shù),根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)一般取0.858 4;r為圓角,m;ρ為鋼材密度,kg/m3。

(2)

式中:wi為矩形鋼管單位長度理論重量,kg/m;H為鋼材高度,m;B為鋼材寬度,m;d為鋼材壁厚,m;r為鋼材截面內(nèi)腔圓角,m;ρ為鋼材密度,kg/m3。

計(jì)算其他幾類桿件的理論重量后,由式(3)～式(5)編寫程序計(jì)算模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的重心坐標(biāo)。

(3)

(4)

(5)

(2)機(jī)械設(shè)備重控計(jì)算。

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中寫入設(shè)備的重心位置和重量,并給模型綁定自動(dòng)添加標(biāo)簽的腳本,使設(shè)備實(shí)時(shí)獲得表示層位置的標(biāo)簽。由Unity.Engine.GameObject類的FindGameObjectWithTag()函數(shù)獲得某類設(shè)備后,查找設(shè)備的重量屬性,可由式(3)～式(5)實(shí)時(shí)計(jì)算出設(shè)備的重心位置,如與預(yù)期位置不符,可以及時(shí)調(diào)整設(shè)備布局。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文件管理

模塊鉆機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件總量達(dá)240份左右,分為規(guī)格書、數(shù)據(jù)表、料單、圖紙、設(shè)備清單、計(jì)算書、報(bào)告。海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫獲得文件模板,通過軟件UI輸入獲得封面信息,通過后臺(tái)算法處理數(shù)據(jù)庫設(shè)備信息,獲得變量,實(shí)現(xiàn)批量輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文件,達(dá)到避免重復(fù)性輸入和減輕工作量的目的。

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文件分為.docx、.xlsx、.dwg三類。以.docx格式文件為例,通過Visual Studio使用C#調(diào)用NPOI.XWPF程序包并編寫程序,通過FileStream和XWPFDocument類對(duì).docx文件進(jìn)行信息填充、文本替換、頁眉頁腳修改等操作,寫入文件結(jié)束后,調(diào)用多個(gè)dll包實(shí)現(xiàn).docx文件的生成。

海上模塊鉆機(jī)13個(gè)專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文件可以由平臺(tái)統(tǒng)一管理,軟件通過查找項(xiàng)目文件夾的路徑,實(shí)時(shí)獲得任意項(xiàng)目的完成度,并且通過調(diào)用System.Diagnostics.Process.Start()函數(shù)打開程序查看文件。

2.7 虛擬漫游

系統(tǒng)虛擬漫游功能分為場(chǎng)景漫游和連接VR設(shè)備漫游兩部分。虛擬漫游功能可以呈現(xiàn)虛擬海洋平臺(tái)環(huán)境,設(shè)計(jì)人員可以頭戴VR設(shè)備,在虛擬平臺(tái)中“走”到模塊鉆機(jī)的各個(gè)工作間,近距離檢查設(shè)備的操作環(huán)境、維護(hù)空間、管線排布等。實(shí)現(xiàn)方法為使用Translate()函數(shù)與Rotate()函數(shù)[15]編寫程序控制多個(gè)Camera運(yùn)動(dòng)軌跡、歐拉角、相機(jī)切換,來改變屏幕的顯示圖像。圖9為場(chǎng)景漫游和連接VR設(shè)備漫游的視角。

圖9 虛擬漫游

3 陸豐14-4案例測(cè)試

為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的實(shí)用性并統(tǒng)計(jì)其解放人工工作量占比,對(duì)陸豐14-4模塊鉆機(jī)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果指標(biāo)主要考慮場(chǎng)景還原度、計(jì)算結(jié)果精確度、可減工作量、軟硬件通訊情況。表1為陸豐14-4案例測(cè)試結(jié)果,結(jié)果分析如下:

表1 陸豐14-4案例測(cè)試結(jié)果

(1)通過模型數(shù)量表示場(chǎng)景還原度,結(jié)果為100%,表明軟件模型庫的完整性。

(2)通過計(jì)算結(jié)果誤差表示精確度,測(cè)試誤差在5%以內(nèi)。誤差原因是模型庫中預(yù)制模型的重心位置與設(shè)備實(shí)際出廠數(shù)據(jù)有偏差,解決辦法是軟件具有設(shè)置模型重心位置功能。

(3)通過計(jì)算軟件可輸出文件占比表示其可減少的人工工作量,結(jié)果為38.17%。模塊鉆機(jī)項(xiàng)目龐大,設(shè)計(jì)文件涉及的專業(yè)種類多,文件數(shù)量大。其中可通過計(jì)算機(jī)技術(shù)編程解放勞動(dòng)力的占比不足一半,目前軟件可一鍵快速輸出92份設(shè)計(jì)文件,極大地減輕了人工工作量,表示軟件具有良好的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。

(4)測(cè)試過程中定位傳感器、手柄與系統(tǒng)的通訊順暢,VR頭盔顯示圖像質(zhì)量高,總體情況良好。

4 結(jié)束語

(1)海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過搭建數(shù)據(jù)庫、編寫多個(gè)接口與算法,實(shí)現(xiàn)了快速搭建模塊鉆機(jī)三維模型、模塊鉆機(jī)重心布局優(yōu)化、實(shí)時(shí)更新并批量輸出設(shè)計(jì)文件、提高海上平臺(tái)空間利用率,有效解決了模塊鉆機(jī)前期設(shè)計(jì)效率低的問題。

(2)給出了SACS模型文件詳細(xì)的編碼規(guī)則,對(duì)開發(fā)軟件讀取.mac文件具有借鑒意義,并在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)增減結(jié)構(gòu)桿件,以適應(yīng)模塊鉆機(jī)設(shè)備布置空間。

(3)由復(fù)現(xiàn)陸豐14-4模塊鉆機(jī)項(xiàng)目的過程與結(jié)果,證實(shí)了海上模塊鉆機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)用性;通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中仿真設(shè)計(jì),在海洋工程領(lǐng)域中具有應(yīng)用前景。