DTⅡ型胶带输送机三维设计软件的开发与应用

李俊，闫羽，相冲

随着信息技术的发展，工程设计计算机软件工具也在不断升级。在CAD绘图阶段，胶带输送机的设计计算绘图采用二维绘图软件工具实现电算化。在以BIM技术为核心的三维设计阶段，胶带输送机需要依靠新的软件技术实现在三维条件下的计算、选型、和参数化模型的生成。因此我公司采用C#语言和REVIT接口，开发了“DTⅡ型胶带输送机三维设计软件”（以下简称软件），通过该软件可提高DTⅡ型胶带输送机三维设计效率和设计质量，实现可视化设计。

运用DTⅡ型胶带输送机三维设计软件技术生成的三维胶带机模型可用来配合水泥厂的三维布置设计，更加智能化、参数化，避免了手工建立三维胶带机模型过程中查表、绘制模型、计算等大量的重复性劳动，节省了人力资源。生成的三维模型能够直接显示胶带机在三维空间内真实的布置情况，避免了二维设计简化模型导致的设计失误，降低了设计风险。三维设计生成的订货单可以直接提供给胶带机厂家用于采购和制造。三维模型直观、可靠，如对模型进一步加工，可用来指导安装和现场施工；可直接导入到其他分析软件中进行分析，也可导入到机械软件Autodesk Inventor中进一步加工；可制作加工成效果图，用于水泥厂的投标和市场宣传，增加企业竞争力。

1 软件主要功能

依据工艺布置要求和输送物料等条件，软件能够生成符合要求的三维DTⅡ型胶带输送机的BIM模型，校核输送能力和胶带张力，计算电机功率，选择合适的电机减速机，并生成文字版的胶带机计算书和订货单。

2 软件适用范围

依据《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》，软件能生成带宽500～1 400mm的胶带输送机。胶带输送机工艺布置形式主要为：水平、倾斜、凹弧、凸弧及凹凸弧五种，带速0.8～2.5m/s，生成的胶带机功率范围为2.2～315kW，基本满足水泥厂厂区内的物料输送。

3 软件应用条件

软件是基于Autodesk BIM平台下的软件。生成的胶带机为三维的REVIT模型，REVIT模型可与其他三维设计软件进行转换，满足不同工厂三维设计系统的需求。DTⅡ三维胶带机软件主要生成适用于水泥厂厂区内块状或散状物料输送所采用的胶带机。

4 软件数学模型

图1 三维坐标系统

图2 DTⅡ胶带机张力以及电机功率计算框图1

图3 DTⅡ胶带机张力以及电机功率计算框图2

软件采用笛卡儿坐标系三维坐标系统（图1）（三维笛卡儿坐标系是在二维笛卡儿坐标系的基础上根据右手定则增加第三维坐标（即Z轴）形成。在三维坐标系统中，采用矢量计算和矩阵变换，实现坐标系变化），根据需要的胶带机工艺布置形式，计算胶带机部件的空间位置，实现胶带机三维布置。

5 软件计算方法

按《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》计算方法，校核DTⅡ胶带机输送能力通过微软Linq等操作数据库的程序模块，查询数据库，得到相关部件的表数据，返回到程序中。程序再通过调用Revit API，从系统中载入胶带机参数化族文件，用参数驱动部件的外形尺寸，并根据布置要求将其拼接成满足输入参数要求的胶带机BIM模型。软件系统结构见图4。和胶带张力，计算电机功率[1]。计算流程见图2、3。

6 软件系统结构设计

软件采用面向对象的设计方法，程序设计具有封装性好、可扩展性强等特点。在面向对象的程序设计方法基础上，运用了一些先进的.NET设计模式，如工厂模式和工厂方法。

软件在.NET平台下采用C#作为开发语言，采用Microsoft visual studio 2012做为开发工具。根据输入参数

作为查询胶带机部件参数表的条件，

图4 软件系统结构设计

图5 部件参数化拼接组合方法

图6 胶带机二维图

图7 胶带机三维模型

图8 车间胶带输送机

7 软件在工程中应用的实例

软件采用Windows Form输入，通过胶带机选型参数输入主对话框、胶带机布置参数输入对话框等，按一定规则确定设计参数，经过复杂计算，生成文本格式的计算书，运用部件参数化拼接组合的方法（图5），生成用于订货的二维图（图6）和布置设计的三维模型（图7）。

胶带机软件已经在实际工程中大量应用，运用参数化软件方法，可以快速生成多条参数工况类似的胶带机，参数调整迅速，方便多次优化，以达到合理的结构布置形式。图8为胶带机模型在水泥厂设计中的典型应用。

8 软件系统部署方案

软件采用C/S模式设计，C/S（Client/Server，客户机/服务器）模式又称C/S结构，C/S结构的关键在于功能的分布，一些功能放在前端机（即客户机）上执行，另一些功能放在后端机（即服务器）上执行。胶带机选型参数表配置在服务器端的SQL数据库里，参数化胶带机BIM模型放置在服务器端对应的网络磁盘路径上。用户输入界面和程序输出在客户端上配置，以插件的形式安装在Autodesk BIM平台软件内，运行后输出的结果直接保存在用户电脑里。

运行时配置好服务器端的数据库，设置胶带机BIM模型文件的访问权限，然后在客户端执行插件程序。

9 结语

本软件采用BIM技术（建筑信息模型，Building Information Modeling），在 Autodesk Revit平台下二次开发，借助DTⅡ胶带机在水泥厂工程设计中的经验，实现参数化BIM模型的建立，为BIM技术条件下DTⅡ胶带机标准设备参数化设计提供了可行的解决方案，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。