服装CAD排料系统在宁海闸水工模型地形断面制作中的应用

2016-03-22邱学峰胡朝阳王新强四川大学水利水电学院成都60065福建省水利水电勘测设计研究院福州35000福建省水工程水动力研究中心福州35000

中国农村水利水电 2016年7期

邱学峰，胡朝阳，王新强(.四川大学水利水电学院，成都 60065 ；2.福建省水利水电勘测设计研究院，福州 35000；3.福建省水工程水动力研究中心，福州 35000)

断面板法是水工(河工)模型试验中常用的地形制作方法，在模型河道较长或模型控制断面间距较短时往往会需要大量的地形断面，地形断面的制作包括断面绘制、排版、割板等一系列繁琐流程[1]。河道地形断面是典型二维不规则图形，其会随着河型、滩槽分布特性、模型设计等呈现出不同的形态，地形断面的绘制和切割多已实现自动化[2-6]，而地形断面的排版则多采用人工方法，究其原因主要在于河道地形断面形状的复杂性与极不规则性。服装CAD排料系统是用于服装、内衣、帽、箱包、沙发、帐篷等行业的专业排料软件，它是对服装样片等各种二维不规则图形在有限大小的布料上进行自动排版，并实现布料利用率最大化[7,8]。本文将“河道地形断面”作为“服装样片”，引入服装CAD排料系统来实现河道地形断面的自动化排版，并以宁海闸水工模型地形制作为例，介绍了其实现途径。

1 宁海闸水工模型试验简介

宁海闸位于木兰溪宁海古桥下游约800 m处，是一座具有“挡潮、蓄淡、生态、景观”等综合水利效益的拦河闸，其泄洪消能具有流量大、弗氏数低、泄洪(水)消能率低等特点，需要通过合理的消能布置方式解决水闸不同运行工况下的消能防冲问题，为此开展水工模型试验研究。宁海闸水工模型比尺为1∶70，模型模拟范围包括水闸上游1 000 m和水闸下游1 050 m。水闸上下游河道地形制作采用断面板法，其中两控制断面间距按40 cm进行制作，并在局部地形变化较大时进行加密控制，整个模型共布置81个断面，图1为模型地形控制断面布置图。

图1 宁海闸模型地形控制断面布置图Fig.1 Control topographic sections of Ninghai sluice hydraulic model

2 地形断面制作系统及工作流程

宁海闸水工模型地形制作系统主要由断面自动绘制、断面自动排版、断面自动切割及断面安装4部分构成，其主要工作流程如图2所示。

图2 地形断面制作系统流程图Fig.2 Flow chart of fabrication of topographic section board

2.1 断面自动绘制

断面自动化绘制包括断面数据的自动提取和断面图形的自动绘制，具体步骤[6]：

(1)以实测CAD数据格式的河道地形图为基础，利用软件建立河道地形DEM；

(2)在DEM上布设模型控制断面及局部地形加密控制断面，利用软件实现各断面地形数据的自动提取，并将其保存为*.dat或*.txt格式文件；

(3)将断面数据导入AutoCAD，调用基于VB的绘图程序，实现断面图形的自动绘制，并按照模型比尺进行断面尺寸的换算，换成以mm为单位的断面数据；

(4)借助AutoCAD图形编辑功能对各断面图形进行分块剪切、编辑和标注。

2.2 断面自动排版

2.2.1某服装排料系统简介

某服装CAD系统是用于服装行业的专用出版、放码及排版的软件，包含DGS(自动打版、自由打版、放码)和GMS(排料)两个部分。GMS排料系统界面简洁而友善，所设计的排料工具功能强大、使用方便，能够实现全自动、手动排料，并自动计算材料利用率，还可以与裁床、绘图仪、切割机、打印机等输出设备连接。

2.2.2断面排版步骤及结果

(1)将在AutoCAD中自动绘制的断面数据另存为*.dxf格式文件，并将其导入DGS设计放码系统，然后点击“加缝份”命令进行加缝处理(因加工刀具本身有一定的半径，“加缝份”是为了实现刀具补偿，使加工后的零件尺寸与实际相符)；

(2)GMS排料系统仅支持DGS设计放码系统输出的专用文件格式，因此需将经过“加缝份”处理的断面数据文件另存为*.dgs格式文件；

(3)打开GMS排料系统，新建一个宽1 200 mm、长度大于2 400 mm的唛架[根据服装款式的要求及布料幅宽，将整件衣服各部分的纸样以最省布的形式经过精密的排列，并画于纸上，这种列有整件衣服各部分的纸张称为唛架(Marker)]，在唛架中间每隔2 400 mm加入一个裁片，载入*.dgs文件，开始自动排料或定时排料，自动排料速度最快但材料利用率较低，定时排料可以自己设定材料利用率和排料时间(本例中材料利用率76%，用时3 min)，对于不满意的排料结果可以在其排版基础上进行手动修改，其排版结果如图3所示；

(4)将排版好的唛架输出，另存为*.dxf格式文件。

2.3 断面自动切割

断面自动切割主要通过雕刻软件及雕刻机来实现，具体步骤为：①将雕刻用的三合板安装至雕刻机台面上并固定；②打开文泰雕刻软件，导入制作好的断面排版文件，并进行预处理(原点、坐标轴、刀具型号、抬刀高度、内/外轮廓等参数设置)，预处理是为了生成各种刀具的运动轨迹，然后保存为nc文件。③开启雕刻机和雕刻机控制软件，导入雕刻路径nc文件，调整钻头原点、雕刻转速和行进速度等雕刻参数，自动完成对机械行走及切割装置的精确控制；④在切割好的断面板上标记断面编号、控制点高程及中轴线位置等信息。