本發(fā)明涉及衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種針對(duì)衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)三維模型自適應(yīng)創(chuàng)建和更新的方法。

背景技術(shù)：

隨著衛(wèi)星結(jié)構(gòu)高承載能力和輕量化設(shè)計(jì)的發(fā)展需求日趨強(qiáng)烈，復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)因其空間開敞性能優(yōu)、受運(yùn)載包絡(luò)尺寸限制少、易于進(jìn)行在軌展開或裝配等優(yōu)點(diǎn)，且所形成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通常為高次超靜定結(jié)構(gòu)，能有效的承受多向多類型耦合載荷的能力，剛度和整體性較好，特別適合有大跨度甚至超大跨度安裝需求的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。從應(yīng)用范圍上看，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的桁架屬于廣義的桁架結(jié)構(gòu)，包含狹義的桁架、剛架、梁或桿的組合結(jié)構(gòu)等，其主體是由桁架桿件和桁架接頭組成。隨著桁架結(jié)構(gòu)一體化成型工藝和大型桁架結(jié)構(gòu)裝配工藝的發(fā)展，各種結(jié)構(gòu)形式的桁架結(jié)構(gòu)在各類衛(wèi)星結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)大型化復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)。

桁架結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)建模是一個(gè)非常繁瑣復(fù)雜的工作，其需要經(jīng)過概念設(shè)計(jì)、初始設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)等多個(gè)階段的迭代和修改，設(shè)計(jì)調(diào)整和修改工作量巨大，設(shè)計(jì)周期冗長(zhǎng)。雖然傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建模方法能夠?qū)崿F(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)三維模型的設(shè)計(jì)創(chuàng)建，但隨著衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)的大型化復(fù)雜化的發(fā)展需求，桁架結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)建模也面臨著諸多挑戰(zhàn)和困難，主要表現(xiàn)在：

(1)桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的大型化發(fā)展使得結(jié)構(gòu)元件數(shù)量迅速增加，三維模型設(shè)計(jì)建模的工作量呈顯著放大的趨勢(shì)。雖然，通常情況下桁架結(jié)構(gòu)中存在大量相似元件，但傳統(tǒng)的建模方式仍然只能逐個(gè)元件單獨(dú)建模裝配，缺乏針對(duì)相似元件的自適應(yīng)快速建模的能力。

(2)桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的復(fù)雜化趨勢(shì)使得桁架內(nèi)部連接關(guān)系日趨復(fù)雜，同一桁架接頭上連接的桁架桿件越來越多，形成空間構(gòu)型極其復(fù)雜的接頭，進(jìn)一步加大了桁架結(jié)構(gòu)特別是接頭的三維設(shè)計(jì)建模難度。

(3)桁架結(jié)構(gòu)元件三維模型設(shè)計(jì)建模過程中存在著互為參照的關(guān)系，即桁架桿件需以連接接頭為建模參照和裝配參照，桁架接頭各通榫頭需以連接的各桁架桿件為建模參照和裝配參照。而在實(shí)際設(shè)計(jì)建模過程中，這種互為參照的關(guān)系受人為因素影響較大，存在著一定的隨意性和不確定性，桁架系統(tǒng)元件之間缺乏統(tǒng)一的參照和裝配關(guān)系，使得桁架元件三維模型再生極易受到參照關(guān)系的影響而產(chǎn)生失敗的可能。

(4)伴隨著研制過程，桁架結(jié)構(gòu)會(huì)隨外部需求的變化而進(jìn)行全局或局部的模型重構(gòu)或更新。參照和裝配關(guān)系復(fù)雜多樣性，同時(shí)還會(huì)在桁架結(jié)構(gòu)需要適應(yīng)外部需求變化進(jìn)行重構(gòu)或更新時(shí)引起設(shè)計(jì)模型再生失敗的可能，無法適應(yīng)外部需求變化而進(jìn)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的自適應(yīng)更新，顯著影響桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)三維模型自適應(yīng)創(chuàng)建和更新的方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的針對(duì)衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)三維模型自適應(yīng)創(chuàng)建和更新的方法，包括如下步驟：

步驟1：在桁架結(jié)構(gòu)三維模型起始位置建立桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的骨架模型，在骨架模型中根據(jù)整星布局坐標(biāo)系定義接頭中心點(diǎn)和依附上述中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系；

步驟2：在骨架模型中，運(yùn)用空間曲線將接頭中心點(diǎn)首尾連接，形成桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的線框構(gòu)型；

步驟3：選取參數(shù)化桿件模板，在桁架結(jié)構(gòu)裝配模型下自動(dòng)進(jìn)行與步驟2中的線框構(gòu)型對(duì)應(yīng)的桁架桿件實(shí)體化建模，并按照依附中心點(diǎn)局部參照坐標(biāo)系自行完成裝配；

步驟4：以骨架模型中的接頭中心點(diǎn)作為桁架接頭三維模型的基礎(chǔ)，將匯集于同一接頭的桿件參數(shù)化截面幾何信息導(dǎo)入桁架接頭三維模型，自動(dòng)進(jìn)行桁架接頭實(shí)體化建模和裝配；

步驟5：當(dāng)骨架中線框構(gòu)型發(fā)生更改或桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)更新時(shí)，桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以自適應(yīng)的方式進(jìn)行重構(gòu)，或者重新創(chuàng)建、更新結(jié)構(gòu)元件。

優(yōu)選地，所述步驟1包括：在桁架結(jié)構(gòu)三維模型中建立prt格式的對(duì)應(yīng)桁架結(jié)構(gòu)的骨架模型，根據(jù)整星布局坐標(biāo)系定義骨架基礎(chǔ)坐標(biāo)系，基于該骨架基礎(chǔ)坐標(biāo)系定義桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)和依附中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系；

所述桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)是指：在骨架模型中建立的與桁架接頭幾何中心相對(duì)應(yīng)的通過空間坐標(biāo)形式進(jìn)行描述的空間幾何點(diǎn)；

依附中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系是指：在骨架模型中參照整星布局坐標(biāo)系所建立的依附于桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)且與整星布局坐標(biāo)系一致的局部參照坐標(biāo)系。

優(yōu)選地，所述步驟4包括：復(fù)制匯集于同一接頭的桿件參數(shù)化截面幾何并向接頭三維模型發(fā)布，根據(jù)桿件曲線定義的延伸方向自動(dòng)進(jìn)行接頭實(shí)體化建模，并按照局部參照坐標(biāo)系自行完成裝配。

優(yōu)選地，所述步驟5中的衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)元件包括三維模型形式的桁架桿件、桁架接頭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明中通過構(gòu)建桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)骨架以及線框構(gòu)型，能夠從根本上實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)三維模型的建立和更新，避免了建模過程中的人為因素影響。

2、本發(fā)明設(shè)置有參數(shù)化的桿件模板，有效的簡(jiǎn)化了桿件的創(chuàng)建方式，解決了桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中大量相似桿件的自適應(yīng)創(chuàng)建，便于桁架桿件自動(dòng)創(chuàng)建。

3、本發(fā)明利用骨架中的線框構(gòu)型定義的延伸方向，并結(jié)合接頭中心點(diǎn)和參數(shù)化桿件截面幾何信息，將接頭和桿件的參照關(guān)系進(jìn)一步固化為有限緊密關(guān)聯(lián)，能夠非常便利的進(jìn)行桁架接頭的自動(dòng)創(chuàng)建和自適應(yīng)更新。

4、本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)元件的創(chuàng)建是在系統(tǒng)裝配模型中進(jìn)行，無需進(jìn)行額外的裝配；此外，由骨架模型和線框構(gòu)型定義，接頭各通榫頭均與桿件截面直接相關(guān)，結(jié)構(gòu)元件的互為參照關(guān)系明確，避免參照混亂引起的模型再生失敗。

5、本發(fā)明中接頭中心點(diǎn)建立在骨架模型中，并采用坐標(biāo)系進(jìn)行定義，骨架模型中的線框構(gòu)型定義了桁架桿件設(shè)計(jì)的空間位置需求以及桿件延伸方向，桁架桿件和接頭的裝配都采用坐標(biāo)系裝配的方式，將所有元件的創(chuàng)建和裝配參照進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一，便于后續(xù)根據(jù)外部需求進(jìn)行桁架系統(tǒng)全局或局部的自適應(yīng)更新，保證了桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的針對(duì)衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)三維模型自適應(yīng)創(chuàng)建和更新的方法簡(jiǎn)要流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的針對(duì)衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)三維模型自適應(yīng)創(chuàng)建和更新的方法詳細(xì)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的針對(duì)衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)三維模型自適應(yīng)創(chuàng)建和更新的方法，包括如下步驟：

步驟1：在桁架結(jié)構(gòu)三維模型起始位置建立桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的骨架模型，在骨架模型中根據(jù)整星布局坐標(biāo)系定義接頭中心點(diǎn)和依附上述中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系；

步驟2：在骨架模型中，運(yùn)用空間曲線將接頭中心點(diǎn)首尾連接，形成桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的線框構(gòu)型；

步驟3：選取參數(shù)化桿件模板，在桁架結(jié)構(gòu)裝配模型下自動(dòng)進(jìn)行與步驟2中的線框構(gòu)型對(duì)應(yīng)的桁架桿件實(shí)體化建模，并按照依附中心點(diǎn)局部參照坐標(biāo)系自行完成裝配；

步驟4：以骨架模型中的接頭中心點(diǎn)作為桁架接頭三維模型的基礎(chǔ)，將匯集于同一接頭的桿件參數(shù)化截面幾何信息導(dǎo)入桁架接頭三維模型，自動(dòng)進(jìn)行桁架接頭實(shí)體化建模和裝配；

步驟5：當(dāng)骨架中線框構(gòu)型發(fā)生更改或桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)更新時(shí)，桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以自適應(yīng)的方式進(jìn)行重構(gòu)，或者重新創(chuàng)建、更新結(jié)構(gòu)元件。

所述步驟1包括：在桁架結(jié)構(gòu)三維模型中建立prt格式的對(duì)應(yīng)桁架結(jié)構(gòu)的骨架模型，根據(jù)整星布局坐標(biāo)系定義骨架基礎(chǔ)坐標(biāo)系，基于該骨架基礎(chǔ)坐標(biāo)系定義桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)和依附中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系；

所述桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)是指：在骨架模型中建立的與桁架接頭幾何中心相對(duì)應(yīng)的通過空間坐標(biāo)形式進(jìn)行描述的空間幾何點(diǎn)；

依附中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系是指：在骨架模型中參照整星布局坐標(biāo)系所建立的依附于桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)且與整星布局坐標(biāo)系一致的局部參照坐標(biāo)系。

所述步驟4包括：復(fù)制匯集于同一接頭的桿件參數(shù)化截面幾何并向接頭三維模型發(fā)布，根據(jù)桿件曲線定義的延伸方向自動(dòng)進(jìn)行接頭實(shí)體化建模，并按照局部參照坐標(biāo)系自行完成裝配。

所述步驟5中的衛(wèi)星桁架結(jié)構(gòu)元件包括三維模型形式的桁架桿件、桁架接頭。

在桁架結(jié)構(gòu)三維模型中建立桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的骨架，在骨架中根據(jù)整星布局坐標(biāo)系定義桁架接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)和依附中心點(diǎn)的局部參照坐標(biāo)系；運(yùn)用空間曲線將骨架中的接頭中心點(diǎn)首尾連接，形成桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的線框構(gòu)型；定義并選取合適的參數(shù)化桿件模板，在桁架結(jié)構(gòu)裝配模型下自動(dòng)進(jìn)行線框構(gòu)型對(duì)應(yīng)的桁架桿件實(shí)體化建模，并按照局部參照坐標(biāo)系自行完成裝配；以接頭中心點(diǎn)為接頭三維模型基礎(chǔ)，通過復(fù)制幾何和發(fā)布幾何，將匯集于同一接頭的桿件參數(shù)化截面幾何信息導(dǎo)入接頭模型，根據(jù)骨架中線框構(gòu)型定義的延伸方向自動(dòng)進(jìn)行接頭實(shí)體化建模，并按照局部參照坐標(biāo)系自行完成裝配；骨架線框構(gòu)型發(fā)生更改或接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)更新，桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以自適應(yīng)的方式進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)或重新創(chuàng)建和更新結(jié)構(gòu)元件。

具體實(shí)施步驟如下：

1)在空間桁架結(jié)構(gòu)三維模型中建立桁架對(duì)應(yīng)的骨架，根據(jù)整星布局坐標(biāo)系定義接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)和依附的參照坐標(biāo)系；

2)運(yùn)用空間曲線將骨架中的接頭中心點(diǎn)首尾連接，形成桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的線框構(gòu)型；

3)定義參數(shù)化的桿件截面尺寸和長(zhǎng)度的桿件模板，完成對(duì)骨架中各曲線對(duì)應(yīng)桁架桿件自動(dòng)創(chuàng)建和裝配；

4)以接頭中心點(diǎn)為基礎(chǔ)，向匯集多個(gè)桿件的接頭復(fù)制和發(fā)布截面幾何信息，根據(jù)骨架模型中定義的延伸方向進(jìn)行實(shí)體化，以自適應(yīng)的方式創(chuàng)建和裝配桁架接頭。

具體地的操作過程：

1.建立桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的骨架

在桁架系統(tǒng)三維模型中建立桁架對(duì)應(yīng)的骨架模型(.prt格式)，根據(jù)整星布局坐標(biāo)系在骨架模型中定義接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)值，并在接頭中心點(diǎn)處建立局部裝配坐標(biāo)系，將該局部坐標(biāo)系與整星布局坐標(biāo)系進(jìn)行一致性處理，形成一致的接頭中心點(diǎn)依附的參照坐標(biāo)系；

2.建立桁架系統(tǒng)的線框構(gòu)型

在前述骨架模型中，通過空間曲線將帶有依附參照坐標(biāo)系的接頭中心點(diǎn)首尾連接，形成桁架結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的線框模型；同時(shí)，根據(jù)各桿件實(shí)際長(zhǎng)度需求，對(duì)相應(yīng)曲線表征的長(zhǎng)度進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，在表征桿件實(shí)際首尾處建立依附于該曲線的空間點(diǎn)，表征桿件實(shí)體化模型的方向，建立與整星布局坐標(biāo)系一致的局部裝配坐標(biāo)系，最終形成曲線表征桿件空間布局、首尾點(diǎn)距離表征桿件長(zhǎng)度且?guī)в幸栏絽⒄兆鴺?biāo)系的線框模型。

3.創(chuàng)建桁架桿件

對(duì)桁架桿件進(jìn)行參數(shù)化定義，主要對(duì)桿件截面幾何和長(zhǎng)度進(jìn)行參數(shù)定義；隨后，在線框模型中選取表征桿件的曲線，根據(jù)實(shí)際桿件形狀的需要，設(shè)定桿件模板，后續(xù)即可根據(jù)桿件曲線、桿件首尾指向和桿件曲線局部裝配坐標(biāo)系等，通過實(shí)體化特征完成桿件三維模型的自動(dòng)創(chuàng)建和裝配；

4.創(chuàng)建桁架接頭

桁架接頭以接頭中心點(diǎn)為基礎(chǔ)，通過復(fù)制交匯于接頭的各桿件參數(shù)化截面幾何并向接頭三維模型發(fā)布，將這些截面幾何信息導(dǎo)入接頭模型，根據(jù)骨架模型中定義的桿件延伸方向進(jìn)行接頭三維模型實(shí)體化自動(dòng)創(chuàng)建，形成接頭基座和各通榫頭模型，根據(jù)接頭中心點(diǎn)局部裝配坐標(biāo)系進(jìn)行裝配。

5.桁架元件自適應(yīng)更新

如果桁架結(jié)構(gòu)元件需要進(jìn)行全局或局部重構(gòu)，則只需對(duì)接頭中心點(diǎn)坐標(biāo)或桁架桿件截面幾何參數(shù)化重新定義，然后重復(fù)前述3、4兩步，重新自動(dòng)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)桿件和接頭，裝配關(guān)系不受前述變化影響，以自適應(yīng)的方式完成結(jié)構(gòu)元件的創(chuàng)建和更新。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。