[发明专利]一种船舶管路路径优化设计方法

权利要求书

1.一种船舶管路路径优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)依据船体结构、设备布局参数，建立管路布局空间三维实体模型；

2)设备模型重构，对设备模型进行简化、建立设备模型的自由空间和生成设备模型的.STL格式文件；

3)处理模型的.STL文件，获取文件中各三角片顶点的坐标以及顶点的向量坐标，确定各设备所占据的布局空间范围；

4)设置管路布局空间参数，构建布局空间数学模型；

5)分析管路系统原理图，确定各设备连接点间的相互联通关系，结合连接点的网格坐标值，建立船舶设备联通关系及管径信息列表；

6)利用优化算法进行管路路径规划，依据管路管径的大小、连接点的数目，利用将迷宫算法、改进非支配排序算法及协同进化算法相结合的管路路径优化设计方法，规划管路路径得出优选解，并根据输出的路径编码及管径信息，更新空间参数的设置；

7)依据环境建模参数、管路编码信息，构建船舶管路系统三维实体模型。

2.根据权利要求1所述的一种船舶管路路径优化设计方法，其特征在于，步骤1)是利用三维设计软件建立管路布局空间三维实体模型。

3.根据权利要求1所述的一种船舶管路路径优化设计方法，其特征在于，步骤2)所述的对设备模型进行简化包括：

对设备模型几何性质进行简化；简化的具体步骤如下：

(1)构建设备模型的轴平行包围盒；

(2)根据设备特点，采用非均等网格对轴平行包围盒进行划分；

(3)对每一个网格，找到包含于当前网格或与当前网格相交的设备部分；

(4)对步骤(3)中的相交部分用轴平行包围盒进行包络；

(5)用步骤(4)得到的轴平行包围盒对网格进行修裁；

(6)循环跳回步骤(3)直到所有的网格修裁完毕。

4.根据权利要求1所述的一种船舶管路路径优化设计方法，其特征在于，步骤2)所述的建立设备模型的自由空间，包括有可操作性空间、可维护性空间、部件的运动空间及安全性空间，其中，所述的可操作性空间和可维护性空间用于在设备的日常使用中有操作和维护需要的设备；所述的部件的运动空间用于在设备的日常使用中含有运动部件的设备；所述的安全性空间用于在设备的日常使用中有底面和安装表面的空间不允许管路通过的设备。

5.根据权利要求1所述的一种船舶管路路径优化设计方法，其特征在于，步骤2)所述的生成设备模型的.STL格式文件，是在对设备模型进行几何性质的简化以及建立设备模型相应的自由空间的基础之上，利用三维设计软件SolidWorks将设备模型转换成.STL格式的文件，为布局空间参数自动设置奠定基础。

6.根据权利要求1所述的一种船舶管路路径优化设计方法，其特征在于，步骤4)所述的设置管路布局空间参数是，利用栅格法对管路布局空间进行网格划分，利用均布的网格近似表达布局空间，划分精度也即立方体网格边长取为最小管路直径的大小，网格值默认赋值为0；根据步骤3)中处理.STL文件后获得的数据，确定各设备所占据的布局空间范围，得到各设备所占据的网格空间的范围，并将各设备所占据的网格值设定为“#”，作为管路布局空间的障碍；在网格划分的基础上，标定各设备连接点的网格坐标值，完成空间参数的设置，构建出管路布局空间的数学模型。