Shape Maker kvalitetskontrollverktøy

Alexander Alexanov
6 days ago
4 min read

Generelt sett kan nesten alle CAD-systemer som støtter frie NURBS-overflater, brukes til skroglinjedesign. Svært ofte avhenger det av CAD-prisnivået og funksjonaliteten for NURBS-modellering. Til og med mekaniske CAD-systemer kan brukes til dette. Det kan være greit hvis det er foreløpig linjedesign. Men når det er nødvendig å lage noe mer presist, vil det ta mye mer tid, og til slutt vil du ikke oppnå et akseptabelt resultat. Problemet ligger i dårlig funksjonalitet for linjekvalitetskontroll i de fleste universelle CAD-systemer.

Flere viktige forhold vi må ta hensyn til når vi jobber med skipsoverflatemodellering:

I skipskonstruksjon jobber vi hovedsakelig med tverrsnitt som spant, vannlinjer og spring. De fleste konstruksjonselementene er knyttet til skipsskroget langs slike linjer, og det er derfor svært naturlig for ingeniøren å kontrollere overflatekvaliteten ved å undersøke tverrsnittslinjene.

Stor skala på modellene. Skipsoverflater har vanligvis mye større utstrekning sammenlignet med for eksempel en bil eller et fly. Stor skala krever mer presist arbeid med overflateutjevnelse (fairing) og å følge mange ulike innledende data samtidig.

Teknologiske aspekter ved skrogutjevning. Under produksjon på verkstedet er det mange bøyde elementer som platekledning og profiler. En dårlig utjevnet overflate vil skape problemer ved bøying og sveising.

Tidsfaktoren. Skipskonstruksjon er stort sett som et skreddersydd produkt. Hvert skip er forskjellig fra det neste. Vanligvis tar hele designprosessen flere måneder, og skroglinjene bør være klare så raskt som mulig.

Økonomisk aspekt. Hvis en riktig utjevnet overflate sparer skipsrederen for bare noen få liter drivstoff i timen, kan det bli ganske mye over total driftstid.

Estetisk aspekt. Gjennom lang menneskehistorie har skipskonstruksjon alltid vært som en kunst. Hver skipsreder forventer å ha et pent skip med perfekt skrogform, ikke en stygg beholder for litt utstyr inni. Når det gjelder yachter, er dette et av de viktigste spørsmålene.

I mange år har vi brukt Shape Maker til utjevning (fairing) av produksjonslinjer. Det ble utviklet fra begynnelsen av for skipskonstruksjon og i nært samarbeid med skipskonstruktører. Jeg vil gjerne vise frem kvalitetskontrollfunksjonene til denne programvaren.

Shape Maker-verktøy for overflatekvalitetskontroll.

1. Dynamisk kontrollvolum.

Noen ganger er det svært vanskelig å kontrollere vannlinjer i området ved bulbstevn. Mange av dem krysser hverandre og ser ut som en røre av linjer. I Shape Maker kan brukeren definere et volum for visualisering. Alle objekter utenfor dette volumet vil bli skjult. I tillegg kan brukeren angi hvor mange seksjoner som spant, vannlinjer og spring som skal vises inne i dette volumet. Dette hjelper til med å kontrollere eventuelle lokale formområder svært presist. En annen kontrollvolum-mulighet hjelper til med å kontrollere tverrsnitt linje for linje. En bruker kan sette opp et kontrollvolum, for eksempel for én spantavstand i dybden, og forskyve det med samme avstand i dybden. Dette gjør det veldig enkelt å kontrollere hvert tverrsnitt og gjøre endringer om nødvendig.

2. Gammel, men svært effektiv metode for å kontrollere skroglinjekvalitet er å se langs linjen nesten i tegningens plan.

Det hjelper med å se alle linjedefektene. Denne metoden ble brukt før datamaskinens tid, og selv nå bruker noen konstruktører, som bare stoler på sine egne øyne, den. En analog av dette i Shape Maker er skalering av visning. En modell kan skaleres i én retning. Dette gir en bedre oversikt. For eksempel, hvis vi jobber med en lang og smal form, som en NACA-profil, er det nesten umulig å kontrollere hvor god denne formen er. Komprimert visning viser alle feil. Hvis linjene ser OK ut i komprimert visning, betyr det at i virkelig skala burde alt være OK. Modellen i Shape Maker skaleres kun for visualisering. Alle koordinater og dimensjoner skaleres ikke, og brukeren kan jobbe i en skalert visning som en normal visning. Dette alternativet er svært nyttig for kontroll og modifisering av overflater i forbindelse med flat side og flat bunn. Ofte er det nesten umulig å kontrollere utviklingen av spant i forbindelse med den flate siden. Så mange linjer kommer nesten til samme punkt. I en komprimert visning er det mye enklere å kontrollere og redigere slike områder. Hvis det ser bra ut i komprimert visning, vil det være mye bedre i virkelig skala. For å oppsummere – det er som et mikroskop for en konstruktør.

Sidevisning i virkelig skala og komprimert.

Planvisning i virkelig skala og komprimert.

3. Visualisering av krumning.

De fleste systemene har mer eller mindre samme alternativ. I Shape Maker vises krumningsradier. Det hjelper til med å se alle områder der det er noen lokale flate områder. Dette er svært viktig for produksjon. Krumningsradier oppdateres dynamisk sammen med spantseksjonene under formendring. Det gir brukeren en god forståelse av hvordan formen bør endres.

4. Visualisering av infleksjonslinjer.

Selv om vi bruker overflaten til skrogdefinisjon, opererer vi med spant, vannlinjer og spring. De fleste av de interne konstruksjonsdetaljene er basert på disse snittplanene. Det er svært viktig for en konstruktør å kontrollere formen på slike tverrsnitt. Shape Maker har mulighet for dynamisk visualisering av infleksjonslinjer på overflaten – linjer der spant, vannlinjer og spring endrer krumningsretning. Hvis et spant krysser en infleksjonslinje flere ganger, betyr det at spantet har unødvendige ujevnheter og må fikses. Infleksjonslinjer indikerer områder med problemer, og oppdateres dynamisk når brukeren endrer formen. I tillegg har Shape Maker visualisering av infleksjonslinjer for Gaussisk krumning. Det viser områder der Gaussisk krumning endrer retning.

5. Skyggelagt visualisering av Gaussisk krumning.

Skyggelagt visualisering av Gaussisk krumning hjelper til med å kontrollere overflaten mer presist. Krumningsbildet oppdateres dynamisk under overflatemodifiseringsprosessen.