聊聊Smart3D中的定位

文摘   2024-06-05 23:23   福建  
个人一直觉得,建模操作无非两部分:模型的定位与定性。

定位,根据项目规定,设计规范,参考数据,完成模型的位置。保证所有对象各司其位。

定性,包括对象的几何外形,包括对象的基本信息等等。直观上,我们可以看到对象的外形,高矮胖瘦;界面上,我们可以看到对象的各种信息,位号,温度压力,保温,材质,生产日期以及作者等等等。。。
定性还是目前“BIM”概念中最重要的部分,information。从这点来讲流程行业的BIM相比其他行业真的是早了太多太多。说远了,本文主要还是基于“定位”做一些相关说明。理解了软件的各种定位方式,在建模时,根据实际情况选用合适的方式,可以很好的帮助我们保证质量,提高效率。定位,再简化一下,其实就可以理解成“找点”的一个过程,利用各种方法找到我需要的下一个点。

下面开始相关介绍。首先我们了解几个概念。

三种空间坐标系:

空间直角坐标系

为了沟通空间图形与数的研究,我们需要建立空间的点与有序数组之间的联系,为此我们通过引进空间直角坐标系来实现。过定点O,作三条互相垂直的数轴,它们都以O为原点且一般具有相同的长度单位.这三条轴分别叫做x轴(横轴)、y轴(纵轴)、z轴(竖轴);统称坐标轴.通常把x轴和y轴配置在水平面上,而z轴则是铅垂线;它们的正方向要符合右手规则,即以右手握住z轴,当右手的四指从正向x轴以π/2角度转向正向y轴时,大拇指的指向就是z轴的正向,这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系,点O叫做坐标原点。这样就构成了一个笛卡尔坐标。

球坐标系

球坐标系(英语:Spherical coordinate system)是一种利用球标示一个点 p 在三维空间的位置的三维正交坐标系。图1显示了球坐标的几何意义:原点到 P 点的距离 r ,原点到点 P 的连线与正 z-轴之间的天顶角以及原点到点 P 的连线,在 xy-平面的投影线,与正 x-轴之间的方位角。

柱坐标系

圆柱坐标系是一种三维坐标系统。它是二维极坐标系往 z-轴的延伸。添加的第三个坐标 专门用来表示 P 点离 xy-平面的高低。按照国际标准化组织建立的约定 (ISO 31-11) ,径向距离、方位角、高度,分别标记为ρ,θ,z。


平面坐标系分为三类: 

绝对坐标:是以点O为原点,作为参考点,来定位平面内某一点的具体位置,表示方法为:A(X,Y);

相对坐标:是以该点的上一点为参考点,来定位平面内某一点的具体位置,其表示方法为:A(@△X,△Y);

相对极坐标:是指出平面内某一点相对于上一点的位移距离、方向及角度,具体表示方法为:A(@d<α)。



以上介绍的各种坐标系实际上就是我们在建模操作中应用的各种数学“定位手段”。结合软件操作,也就是软件中支持的各种方案。比如三种空间坐标系统的切换,以及其他一些定位方式的处理。
  • 多种坐标系切换

    直角坐标系:

    球坐标系

柱坐标系:

结合操作的实际情况,选取合适的坐标系统,来定位。就可以很大的提高我们的准确性和效率。

比如,在设备定位时候我们可以使用直角坐标系;

而设备上的管口,如果是立罐那么就可以使用柱坐标系甚至球坐标系。另外围着储罐布置管道,同样也可以切换到柱坐标系。

  • 绝对坐标

    在确定了坐标系统,知道了相关定位方式后,根据相关参数,我们就可以确定目标位置。通常情况下,我们可以直接以对象的绝对坐标定位。比如,从坐标(1000,1000,1000)的位置上布置一段向东的直管。



  • 相对坐标

    在很多时候,我们的定位更需要用到相对坐标。比如项目的设计原点。这时候的定位,就可以使用“相对坐标系”。比如下图中的CS_1坐标系,我们相关的坐标也都是相对于CS_1的原点而计算出来的。另外,使用柱坐标系以及球坐标系时,大多使用相对坐标系。

  • 以对象参照

    如上,我们是使用了Grid相关功能创建了完整的坐标系统。但是grid line太多了往往会干扰我们的定位。因此,我们需要基于模型中的一些对象,直接进行定位。比如:

    这时,我们输入的位置坐标就是以当前选中的换热器上高亮的直角坐标系为原点完成的取点。
  • 空间定义临时坐标系

    使用下图的定义临时坐标系按钮就可以帮助我们定义相关的临时坐标系。

  • 定义临时原点及取消

    坐标系其实主要有两个要素,原点以及方向。上面定义的临时坐标系都是可以同时自定义原点和方向的。但是往往我们只需要定义一个临时的原点就够了。这时候,我们就可以使用下面的命令:

    定义

    取消

  • relative tracking

    在操作过程中,有很多的对象都是线性的,并且连续的。这时候,就引入了“动态原点”的概念。使用动态原点,软件不停的自动“定义原点”。从而简化了相关的操作。

    以上的几种定位,可以讲是基于3D的建模,对于线性的对象,其实我们的操作往往都是在平面内的操作,因此就可以使用下面的各种“二维坐标系”。
  • 方向+距离(长度+方向

    该定位方式其实也就是上文提到的“极坐标”方式。

    以管道为例,在确定起点后,通常我们首先要找到正方向的指示,然后就可以给一个长度值,从而完成布置。


    完成第一步放置之后,长度默认为锁定状态,并且角度锁也是90度。这时,我们还可以继续指定一个方向,然后结合距离完成布置。




  • point along

    point along的定位方式不是很常用。主要场景有非正交管道,距某一端一定距离上添加元件。

  • 锁定平面的绝对与相对坐标系

    该方式定位主要对照平面直角坐标系。将相关对象限制在二维平面内完成布置的方式。

    上面的定位方式,主要是基于“坐标系”的数据完成的,不论是绝对还是相对,都是可以转换为坐标参数的定位。下面的定位,主要是基于其他对象来完成的。
  • offset

    offset有两个要素,一在平面内的操作,二有一个合适的参考对象。

  • 参考其他已有的对象自动计

    S3D软件有强大的定位计算功能,利用软件的自动计算以及相关提示也可以快速的完成定位。

  • 延长线(交点)
    如下图:管道转弯后,软件自动提示与前段管道相交的位置。


  • 对齐

    基于已有的对象,通过其关键点完成新增对象的定位。


  • 关键点捕捉

    当然还有一个重要的“关键点捕捉”的功能。基于对象的各种关键点完成定位。

  • 管口参数化定位

    管口的定位也是一个很有意思的方式。通过各种参数完成相关定位。不同的形式有不同的参数。但是要注意的都是以下的对应关系。确认好nozzle,nozzle parent与parent coordinate system之间的对应关系。只有这样才能保证定位的准确。

还有nozzle的position by point方式定位,就是上面的基于各种坐标系的定位了。

此外一些二次开发的工具,比如之前的“一边高、一边齐”等也可以帮助我们快速的调整模型的位置。但是不论怎么操作,位置的确定其实最终还是一个“数学”问题。把工程的需求,操作的要求简化成一个数学模型,让软件更好的为工程服务。

到此为止,祝各位在建模过程中,准确、高效。




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