一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法，將復(fù)雜航天器三維模型骨架模型自頂向下分為構(gòu)型層骨架模型和布局層骨架模型，其中，構(gòu)型層骨架模型是第一層骨架模型，由表達航天器與大系統(tǒng)接口、整器構(gòu)型、艙段分界面的頂層坐標系組成；布局層骨架模型是第二次骨架模型，在接收構(gòu)型層信息的基礎(chǔ)上，用于表達航天器中各分系統(tǒng)的單機設(shè)備、載荷、結(jié)構(gòu)機構(gòu)的布局信息，建立單機設(shè)備坐標系，通過整個航天器三維模型統(tǒng)一的坐標系進行自頂向下的傳遞，建立的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳遞和裝配基準，實現(xiàn)了三維模型信息的管理，提升航天器三維模型的可更改性、提高三維模型的準確性，實現(xiàn)設(shè)計者之間協(xié)同融合，從而實現(xiàn)系列化產(chǎn)品的快速衍生和變形。
【專利說明】一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于載人航天器領(lǐng)域，涉及一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 航天器三維建模是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由結(jié)構(gòu)總體、結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)和單機研制單 位等多個研制單位共同協(xié)同設(shè)計完成，整個協(xié)同設(shè)計過程是一個從抽象到具體的漸進過 程，可劃分為構(gòu)型設(shè)計階段、總裝布局設(shè)計階段、單元設(shè)備布局階段、詳細設(shè)計階段、總裝階 段和在軌支持階段。
[0003] 在航天器全生命周期的協(xié)同環(huán)境中，采取自頂向下的設(shè)計方法，各個分系統(tǒng)的總 布置要由總體來完成，總體分派給每個分系統(tǒng)占位空間，分系統(tǒng)根據(jù)總體所給占位空間分 配內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，再下傳給零、部件進行詳細設(shè)計。
[0004] 三維模型需要在這些不同的部門之間進行數(shù)據(jù)傳遞和模型更新，在每次數(shù)據(jù)傳輸 和模型更新的過程中，每個部門之間都會完成技術(shù)狀態(tài)確認及模型更新確認操作，為使三 維模型具有聯(lián)動修改效應(yīng)，在修改、變更中自動維護三維模型數(shù)據(jù)的一致性，從航天器的結(jié) 構(gòu)層次入手，將航天器的總體結(jié)構(gòu)布局、設(shè)計約束、參照基準及其布局等抽象出來，并用空 間的點、線、面及參數(shù)草圖等構(gòu)建出骨架模型，反映產(chǎn)品的空間布局，零部件間的空間位置 形狀、拓撲關(guān)系和裝配關(guān)聯(lián)關(guān)系等要求的主要框架的空間線框架構(gòu)，并以骨架模型為傳遞 載體，在總裝布局設(shè)計、單元設(shè)備布局和詳細設(shè)計時，使上游建立的設(shè)計基準、幾何特征、相 關(guān)參考等參考傳遞到下游設(shè)計中，使其成為下游設(shè)計所需的定位基準、設(shè)計基準和參考特 征。
[0005] 航天器骨架模型通常由基準點、基準線和基準面等基準特征組成，并以這些基準 作為裝配過程中零件裝配的定位基準來確定各個零部件大小及相互間的參考關(guān)系，下游 設(shè)計師通過骨架模型進行參照接收，并根據(jù)該層次的設(shè)計要求進行細化后進一步向下游傳 遞，從而實現(xiàn)參照關(guān)系的第二次傳遞，依此類推直至設(shè)計參照抵達最底層設(shè)計師，這種參考 依此逐層傳遞的方法，模型之間的關(guān)聯(lián)性很復(fù)雜，對于已發(fā)布可關(guān)聯(lián)的幾何不能有刪除、分 害I]、合并、相交等影響幾何元素 ID的操作，而且會出現(xiàn)零件間的循環(huán)參照，必然使得數(shù)據(jù)極 大冗余，造成參照關(guān)系混亂，不便于管理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)解決問題是克服傳統(tǒng)的航天器三維模型管理存在的問題，提出 一種基于坐標系骨架模型的復(fù)雜航天器三維模型的管理方法，包括如下步驟：
[0007] 1)將復(fù)雜航天器三維模型骨架模型自頂向下分為構(gòu)型層骨架模型和布局層骨架 模型，其中，構(gòu)型層骨架模型是第一層骨架模型，由表達航天器與大系統(tǒng)接口、整器構(gòu)型、艙 段分界面的頂層坐標系組成；布局層骨架模型是第二次骨架模型，在接收構(gòu)型層信息的基 礎(chǔ)上，用于表達航天器中各分系統(tǒng)的單機設(shè)備、載荷、結(jié)構(gòu)機構(gòu)的布局信息；
[0008] 2)進行所述的構(gòu)型層骨架模型設(shè)計，包括：建立整器坐標系、艙段坐標系和分界 面坐標系，所建立的坐標系分別作為整器的基準坐標系和相應(yīng)的基準坐標系，并根據(jù)設(shè)計 要求以發(fā)布幾何的形式向下游傳遞，作為布局層設(shè)計的輸入；
[0009] 3)建立所述的布局層骨架模型，通過直接復(fù)制的方式接收和解析構(gòu)型層骨架模型 中的相關(guān)基準坐標系，上下級模型裝配采用下級骨架模型設(shè)定坐標系與上級骨架模型設(shè)定 坐標系對齊裝配，以此為參照開展布局層中后續(xù)設(shè)備安裝坐標系的創(chuàng)建；
[0010] 4)在所述的布局層骨架模型中，根據(jù)各分系統(tǒng)提供的各單機設(shè)備安裝要求建立全 部單機設(shè)備布局坐標系；
[0011] 5)單機設(shè)備裝配時，在設(shè)備上建立設(shè)備坐標系，按照坐標系約束的方式與布局層 骨架模型中對應(yīng)的單元設(shè)備布局坐標系進行坐標系對齊建立裝配關(guān)系。
[0012] 本發(fā)明實現(xiàn)了整個航天器三維模型通過統(tǒng)一的坐標系進行自頂向下的傳遞，建立 的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳遞和裝配基準，實現(xiàn)了三維模型信息的管理，上下級模型的裝配、本級組件 裝配、單機設(shè)備安裝通過統(tǒng)一的坐標系實現(xiàn)，克服了以往單骨架模型參照傳遞的局限，有效 地解決了設(shè)計參照傳遞與重用間的矛盾，從而有效規(guī)避了參照關(guān)系的混亂與無序，可以有 效管理參照關(guān)系，而且可以靈活解決"系列化"和"差異化"的功能模塊單元，提升航天器三 維模型的可更改性、提高三維模型的準確性，實現(xiàn)設(shè)計者之間協(xié)同融合，從而實現(xiàn)系列化產(chǎn) 品的快速衍生和變形。

【具體實施方式】
[0013] 下面以有三艙段組成的航天器在Pro/E下三維模型的管理為例，對本發(fā)明作進一 步的說明：
[0014] 1)在三艙段航天器構(gòu)型層骨架模型設(shè)計階段，在航天器與火箭對接面的幾何中心 建立整器坐標系 CS_0-0,在三個艙段（艙段-1、艙段-2和艙段-3)沿發(fā)射方向最底面的幾 何中心建立各自的艙段坐標系CS_l-0、CS_2-0和CS_3-0,作為整器的基準坐標系和相應(yīng)的 基準坐標系，并根據(jù)設(shè)計要求以發(fā)布幾何的形式向下游傳遞，作為布局層的輸入；
[0015] 2)布局設(shè)計師建立布局層骨架模型時，首先通過直接復(fù)制的方式接收和解析構(gòu)型 層骨架模型中的相關(guān)基準坐標系（CS_〇-〇、CS_l-〇、CS_2-0和CS_3-0);
[0016] 3)艙段-1的布局層骨架模型裝配采用布局層骨架模型的設(shè)定坐標系CS_Z-l-0和 構(gòu)型層骨架模型對應(yīng)的基本坐標系cs_i-0坐標系對齊來實現(xiàn)；
[0017] 4)艙段-2的布局層骨架模型裝配采用布局層骨架模型的設(shè)定坐標系CS_Z-2-0和 構(gòu)型層骨架模型對應(yīng)的基本坐標系CS_2-0坐標系對齊來實現(xiàn)；
[0018] 5)艙段-3的布局層骨架模型裝配采用布局層骨架模型的設(shè)定坐標系CS_Z-3-0和 構(gòu)型層骨架模型對應(yīng)的基本坐標系CS_3-0坐標系對齊來實現(xiàn)；
[0019] 6)在艙段-1、艙段-2和艙段-3的布局層骨架模型中，根據(jù)某單機設(shè)備TGk430的 安裝位置要求，建立該單機設(shè)備布局坐標系CS_TGk430_SKEL ;
[0020] 7)重復(fù)步驟6)，建立全部單機設(shè)備的布局坐標系；
[0021] 8)單機設(shè)備裝配時，首先在設(shè)備上建立設(shè)備坐標系然后按照坐標系約束方式 裝配，例如：對于單機設(shè)備TGk430,首先在設(shè)備TGk430的幾何中心建立設(shè)備坐標系CS_ TGk430,然后根據(jù)安裝關(guān)系，把設(shè)備坐標系CS_TGk430與布局層骨架模型單元設(shè)備布局坐 標系CS_TGk430_SKEL按照坐標系約束的方式裝配，其中，對于圓柱類側(cè)壁上安裝的設(shè)備一 般米用圓柱坐標系安裝；
[0022] 9)重復(fù)步驟8)完成全部單機設(shè)備的裝配。
[0023] 本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
[0024] 最后應(yīng)說明的是：以上實施例應(yīng)用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù) 方案；因此，盡管本說明書參照上述的各實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明了進行修改或者等同替換；而一切不脫離發(fā) 明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法，其特征是，包括如下步驟： 1) 將復(fù)雜航天器三維模型骨架模型自頂向下分為構(gòu)型層骨架模型和布局層骨架模型， 其中，構(gòu)型層骨架模型是第一層骨架模型，由表達航天器與大系統(tǒng)接口、整器構(gòu)型、艙段分 界面的頂層坐標系組成；布局層骨架模型是第二次骨架模型，在接收構(gòu)型層信息的基礎(chǔ)上， 用于表達航天器中各分系統(tǒng)的單機設(shè)備、載荷、結(jié)構(gòu)機構(gòu)的布局信息； 2) 進行所述的構(gòu)型層骨架模型設(shè)計，包括：建立整器坐標系、艙段坐標系和分界面坐 標系，所建立的坐標系分別作為整器的基準坐標系和相應(yīng)的基準坐標系，并根據(jù)設(shè)計要求 以發(fā)布幾何的形式向下游傳遞，作為布局層設(shè)計的輸入； 3) 建立所述的布局層骨架模型，通過直接復(fù)制的方式接收和解析構(gòu)型層骨架模型中的 相關(guān)基準坐標系，上下級模型裝配采用下級骨架模型設(shè)定坐標系與上級骨架模型設(shè)定坐標 系對齊裝配，以此為參照開展布局層中后續(xù)設(shè)備安裝坐標系的創(chuàng)建； 4) 在所述的布局層骨架模型中，根據(jù)各分系統(tǒng)提供的各單機設(shè)備安裝要求建立全部單 機設(shè)備布局坐標系； 5) 單機設(shè)備裝配時，在設(shè)備上建立設(shè)備坐標系，按照坐標系約束的方式與布局層骨架 模型中對應(yīng)的單元設(shè)備布局坐標系進行坐標系對齊建立裝配關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法，其特征是，在所述的 布局層骨架模型中，骨架模型與本級組件裝配采用坐標系對齊裝配。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法，其特征是，在步驟5) 中，在設(shè)備的幾何中心建立設(shè)備坐標系，根據(jù)安裝關(guān)系，把設(shè)備坐標系與布局層骨架模型單 元設(shè)備布局坐標系按照坐標系約束的方式裝配。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復(fù)雜航天器三維模型的管理方法，其特征是，圓柱類側(cè) 壁上安裝的設(shè)備采用圓柱坐標系安裝。
【文檔編號】G06F17/50GK104217048SQ201310220927
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】康焱, 劉剛, 侯向陽, 尚明友, 王威, 尹釗, 沈鋒鋼, 鞏朝陽 申請人:北京空間技術(shù)研制試驗中心