阅读说明：本技术 一种焊接工艺标注自动生成方法 (Automatic generation method for welding process labels ) 是由 颜立超 王欢 黄燕 王钱浦 蒋辉 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种焊接工艺标注自动生成方法,该方法包括以下步骤：S1、建立焊接工艺数据库；S2、创建参数匹配规则；S3、焊接坡口建模,建立焊接坡口代码数据库；S4、焊接工艺匹配,生成每条焊缝对应的焊接工艺规范；S5、生成焊接工艺标注；生成焊接工艺规范文件。通过本发明的方法,可以快速准确匹配焊接工艺,减少人工判断焊接工艺出现不准确、失误判断的情况,可在船体结构模型图纸上标注相关零件的焊接工艺信息,提升标注效率和标注的准确率,施工人员根据船体结构模型图纸上的焊接工艺信息标注对照生成的焊接工艺文件进行操作,大幅提升焊接质量,缩短整体船舶设计及施工周期,提升船体设计及建造质量。(The invention relates to an automatic generation method of welding process labels, which comprises the following steps: s1, establishing a welding process database; s2, establishing a parameter matching rule; s3, modeling the welding groove, and establishing a welding groove code database; s4, matching welding processes to generate a welding process specification corresponding to each welding line; s5, generating a welding process label; and generating a welding process specification file. By the method, the welding process can be matched quickly and accurately, the condition that the welding process is judged inaccurately and erroneously by manual judgment is reduced, the welding process information of relevant parts can be marked on the ship structure model drawing, the marking efficiency and the marking accuracy are improved, and a constructor carries out operation according to the welding process file generated by marking and contrasting the welding process information on the ship structure model drawing, so that the welding quality is improved greatly, the whole ship design and construction period is shortened, and the ship design and construction quality is improved.)

一种焊接工艺标注自动生成方法

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，具体涉及一种焊接工艺标注自动生成方法。

背景技术

造船业中，焊接技术伴随造船业的发展突飞猛进，药芯焊丝气保焊、埋弧自动焊、垂直气电焊等新型焊接方法接踵而至，焊接工艺的发展大多集中于焊接设备的革新，而在焊接工艺设计上却基本沿用人工分析筛选、图面手动标注的工作模式，这种工作模式难以适应船舶建造复杂化、焊接工艺多元化的发展现状。

在现有的船体结构设计过程中，焊接工艺设计与焊接坡口设计相脱离，二者的信息并未在设计软件中产生拓扑关系，焊接工艺设计停留在纸面是导致这一现状的主要因素。

现有的焊接工艺设计大量依赖人工，对设计图纸进行分析、匹配焊接方法、筛选WPS(焊接工艺规范)、在图纸上标注焊接工艺信息都依靠人工来完成，此种工作模式效率低且易发生疏漏。

发明内容

为了克服现有技术中焊接工艺标注复杂程度高、设计准确率低、影响船舶建造周期的问题，本发明提供了一种焊接工艺标注自动生成方法，本发明的技术方案是通过以下技术方案实现的：

一种焊接工艺标注自动生成方法，该方法包括以下步骤：

S1、根据焊接工艺标准，建立焊接工艺数据库；

S2、依据船体结构拓扑关系，利用算法创建包含焊接坡口的船体结构模型与焊接工艺数据库之间的参数匹配规则；

S3、基于船体结构建模进行焊接坡口建模，建立焊接坡口代码数据库；

S4、焊接工艺匹配，生成每条焊缝对应的焊接工艺规范；

S5、在船体结构模型图纸中生成焊接工艺标注；生成焊接工艺规范文件。

进一步地，焊接工艺数据库包括接头形式、焊接参数、焊接方法、焊件规格、焊接材料、焊接位置、预处理工艺参数、工艺认证信息。

进一步地，焊件规格、焊接位置采用包含法进行匹配，接头形式、焊接方法、焊接材料采用一对一匹配。

进一步地，S3中，将焊接接头基本形式图册中的坡口构成信息输入造船设计软件中，编写坡口标准。

进一步地，坡口标准定义坡口代码所对应的坡口间隙、焊接收缩补偿值、坡口留根、坡口朝向、坡口角度及板厚差削斜等坡口信息。

进一步地，焊接工艺匹配包括三个阶段：

第一阶段、根据焊接坡口建模，创建焊缝几何模型，生成焊接朝向、接头形式、焊接零件厚度、焊接零件材料等焊接工艺数据；

第二阶段、获取建模坡口，解析焊接坡口代码，生成焊接坡口、焊接方法、焊材规格等焊接工艺数据；

第三阶段、获取焊缝几何模型，匹配焊接工艺数据库，生成每条焊缝的焊接工艺。

进一步地，在第二阶段：

获取建模坡口，判断是否可以与坡口代码数据库相匹配，如果可以匹配，则获取并解析坡口代码，读取焊接坡口对应的焊接方法表以获取对应的焊接工艺数据；

如果获取建模坡口不能与坡口代码数据库相匹配，则用缺省预设工艺信息进行覆盖，建立焊接工艺数据。

进一步地，在第三阶段，先获取焊缝几何模型，判断该焊缝几何模型是否已经匹配焊接工艺数据库，如果已经匹配，则结束匹配过程，否则，则读取焊接工艺数据库，按照匹配规则进行匹配；如果该焊缝与焊接工艺数据库进行匹配，则将匹配的数据写入焊缝属性表，结束匹配过程，如果该焊缝无法匹配焊接工艺数据库，则根据缺省值表进行匹配，并将根据缺省值表进行匹配的数据写入焊缝属性表中，结束匹配过程。

进一步地，焊接工艺标注基于用户交互设计，选取需标注的船体结构零件，根据所选取的船体结构零件匹配焊缝几何模型，根据焊缝几何模型获取焊接工艺信息，将焊接工艺信息标注在需标注的船体结构零件图纸上。

进一步地，将S4中已匹配的每条焊缝对应的焊接工艺规范汇总导出。

本发明的有益效果在于，通过本发明的方法，可以快速准确匹配焊接工艺，减少人工判断焊接工艺出现不准确、失误判断的情况，借助用户交互设计，可在船体结构模型图纸上标注相关零件的焊接工艺信息，提升标注效率和标注的准确率，借助生成的焊接工艺规范文件，可以对船体结构模型图纸上相关零件焊接工艺标注进行详细的说明，施工人员根据船体结构模型图纸上的焊接工艺信息标注对照生成的焊接工艺文件进行操作，大幅提升焊接质量，缩短整体船舶设计及施工周期，提升船体设计及建造质量。

附图说明

图1是本发明的技术方向路线图。

图2是本发明中解析焊接坡口代码流程图。

图3是本发明中角焊焊接工艺属性自动设计流程图。

图4是本发明中匹配焊接工艺库设计流程图。

图5是本发明中焊接工艺标注自动生成流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步描述：

一种焊接工艺标注自动生成方法，该方法包括算法标准规则层、核心算法、用户交互设计；算法标准规则层利用数据库技术和索引文件技术实现焊接工艺规则模型和规则算法的创建，利用为算法模型提供的焊接工艺对焊接工艺数据库进行定义，将焊接坡口与焊接工艺数据库相关联，依据船体结构拓扑特征完成焊接坡口与焊接工艺适配的基本规则定义。

核心算法利用所建立的焊接工艺数据库与焊接坡口模型所含焊接工艺参数相匹配，实现由计算机设计软件主导的焊接工艺自动适配，根据算法标准规则层所指定的焊接工艺标准，焊接工艺库应包含但不限于下列参数：焊接方法、焊接位置、焊接材料、焊接参数、预处理工艺参数、焊件规格、接头形式、工艺认证信息等，针对以上参数，依据船体结构拓扑关系，利用焊接坡口与焊接工艺适配算法，实现船体结构焊接工艺模型的构造。

用户交互设计在船体结构设计环节，提供用户交互焊接工艺设计界面，利用焊接坡口设计数据和焊接构件拓扑关系数据，适配最优焊接工艺并生成焊接工艺数据；焊接工艺设计与船体结构设计在用户焊接工艺设计界面完成，实现焊接工艺信息在船体结构三维模型中的生成，并在船体结构图纸上对相关零件焊接工艺进行标注以及生成对应的焊接工艺规范文件，实现船体焊接工艺标注自动化生成。

如图1-5所示，该方法包括以下步骤：

S1、根据焊接工艺标准，建立焊接工艺数据库；焊接工艺库中包括接头形式、焊接参数、焊接方法、焊件规格、焊接材料、焊接位置等参数。

更具体的，接头形式主要包括对接、角接两种形式，还可以包括搭接形式；焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、热输入、焊接坡口等信息；焊接方法包括气保焊、埋弧焊、气电立焊等；焊接规格主要为焊接工艺所能覆盖的材质、板厚、直径、壁厚等信息；焊接材料包括焊材牌号、焊材直径、AWS规格等；焊接位置分为平焊、横焊、立焊、仰焊等；焊接工艺库还可以包括预热温度、气体流量、道间清理等。

焊接工艺数据库中的数据中，焊接参数中的焊接电流、焊接电压、焊接速度等参数不具备工艺匹配有效性，但是仍会作为焊接工艺规范文件上的重要信息进行显示。

S2、依据船体结构拓扑关系，利用算法创建包含焊接坡口的船体结构模型与焊接工艺数据库之间的参数匹配规则；基于焊接坡口完成建模的前提下，提取出坡口模型所包含的焊接工艺信息，结合提取船体结构模型中的板架结构形式、板厚、板材质、建造基面信息，通过焊接工艺拓扑模型与焊接工艺数据库的焊接方法、焊接材料、接头类型、焊件规格、焊接位置进行匹配；其中焊件规格、焊接位置属于范围数据，采用包含法进行匹配，焊接方法、焊接材料、接头类型采取一对一的方式进行匹配；

S3、基于船体结构建模进行焊接坡口建模，建立焊接坡口代码数据库；焊接坡口的作用是使电弧能深入根部焊缝，其角度的大小与板厚、焊接方法有关，坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也增大。

焊接坡口是影响焊接结构承载性的重要工艺参数，坡口形式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法、工艺过程，通常要考虑以下几个方面：

1、可焊到性或便于施焊，避免大量的仰焊；

2、降低焊接材料的消耗量，对于比较厚的构件采用X型坡口比V型坡口能节省较多的焊接材料；

3、坡口易加工；

4、减少或控制焊接变形。

为了实现在生产设计阶段进行焊接工艺自动匹配及自动标注，需要对焊接坡口进行建模，焊接坡口建模基于船体结构建模实现。为了实现计算机自动识别坡口代码信息，首先要建立坡口代码数据库，把焊接接头基本形式图册中的坡口构成信息输入造船设计软件中，本实施例中将焊接接头基本形式图册中的坡口构成信息输入到SPD软件(SchiffDesign-System)中，编写坡口标准,SPD软件是中国船舶工业集团公司下属的沪东中华造船(集团)有限公司开发的船舶三维设计系统，借助该软件可以系统进行船体型线定义、结构布局、建立具有拓扑关系的三维船体结构模型数据库。

坡口标准定义了每种坡口代码所对应的坡口间隙、焊接收缩补偿值、坡口留根、坡口朝向、坡口角度及板厚差削斜等坡口信息。坡口标准定义完成后，在后续坡口建模过程中，只需选择坡口代码，相应坡口信息会自动录入SPD软件中转化为零件加工信息。

焊接坡口建模要求在分段内及分段间的板架对接处、型材接头、肘板边界、深熔焊及熔透角焊处进行建模，综合考虑板厚、构架面、板厚朝向、建造方式、施工场地条件等挑选最合适的焊接坡口。对于单个板材同时与多种厚度板架对接的情况，必要时需要将此条板缝按多个不同焊接坡口分割成若干段进行建模。

S4、焊接工艺匹配，生成每条焊缝对应的焊接工艺规范；

焊接工艺匹配主要分为三个阶段：

第一阶段、根据焊接坡口建模，创建焊缝几何模型，生成焊接朝向、接头形式、焊接零件厚度、焊接零件材料等焊接工艺数据；

第二阶段、获取建模坡口，解析焊接坡口代码，生成焊接坡口、焊接方法、焊材规格等焊接工艺数据。

具体的，如图2所示，获取建模坡口，判断是否可以与坡口代码数据库相匹配，如果可以匹配，则获取并解析坡口代码，读取焊接坡口对应的焊接方法表以获取对应的焊接工艺数据；

如果获取建模坡口不能与坡口代码数据库相匹配，则用缺省预设工艺信息进行覆盖，建立焊接工艺数据。

更具体的，以角焊为例，如图3所示：

获取建模坡口，并调取结构模型信息，判断焊缝接头类型，若判断结果为角接接头，解析坡口模型中的坡口代码并与坡口代码数据库相匹配，如果匹配成功，则读取角接焊的焊接方法表以获取焊接工艺数据；

如果获取建模坡口不能与坡口代码数据库相匹配，则读取缺省参数表预设的焊接样式、焊接坡口、焊材规格等焊接工艺数据；

如果匹配建模坡口后，判断焊接坡口代码对应的焊接坡口类型并非角焊坡口类型，则读取缺省参数表预设的焊接样式、焊接坡口、焊材规格。

第三阶段、如图4所示，先获取焊缝几何模型，判断该焊缝几何模型是否已经匹配焊接工艺数据库(WPS)，如果已经匹配，则结束匹配过程；如果尚未匹配，则读取焊接工艺数据库，按照匹配规则进行匹配；如果该焊缝与焊接工艺数据库进行匹配，则将匹配的数据写入焊缝属性表，结束匹配过程；如果该焊缝无法匹配焊接工艺数据库，则根据缺省值表进行匹配的数据写入焊缝属性表，结束匹配过程。

S5、在船体结构模型图纸中生成焊接工艺标注，如图5所示，主要分为三个步骤：

第一步：选取标注对象，在人机交互界面选择船体模型库中需要标注的船体结构零件，形成船体零件集合；

第二步：根据所选取的船体结构零件集合匹配焊缝几何模型，得到焊缝几何模型集合；

第三步：根据焊缝模型集合获取标注的几何数据(标注定位点)和焊接工艺数据库中的焊接工艺信息(焊接方法、焊材规格、焊角高度、焊接长度等)，将焊接工艺信息标注在船体结构零件图纸上。

焊接工艺规范文件是船舶建造中对焊接工艺的权威性指导文件，其基于焊接工艺数据库，结合焊接工艺自动匹配功能，生成针对船舶产品优化的焊接工艺规范文件。

选择焊接工艺数据库中的焊接工艺数据，可以对焊接工艺数据多选进行下发，导出成功后生成焊接工艺规范文件，并将焊接工艺规范文件以XLS格式自动整理成册，方便下发车间。

在船体结构零件图纸上包含焊缝代码，在焊接工艺规范文件上包含由焊缝代码对应的焊接工艺信息，通过含有标注的船体结构零件图纸结合焊接工艺规范文件对相关零件焊接进行指导。

本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。