一种非规则设备的建模方法
【专利摘要】本发明提出一种非规则设备的建模方法，通过在不同研制阶段建立与当前研制相适应的三维模型，在控制顶层接口的基础上，实现单机设备与整个航天器的并行研制、数字样机指导产品实施并控制实施过程中的各个细节，达到提高研制效率和质量的目的。
【专利说明】一种非规则设备的建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天器三维数字化领域，具体涉及一种非规则设备的建模方法。
【背景技术】
[0002] 航天器的设计和研制存在功能需求越来越多、系统间的接口关系越来越复杂、对 设计质量要求越来越高等特点。目前采取三维数字化协同设计手段解决适应航天器的设计 和研制需求。航天器的大部分单机设备为非规则设备，非规则设备三维模型作为整个航天 器数字化协同设计的核心输入，非规则设备三维模型需要表达准确的机电接口并满足参数 化设计需求的前提下，尽可能实现数据量小以不影响设计效率。同时，随着型号研制的深 入，非规则设备与整个航天器的研制处于并行设计状态，为了提高航天器研制效率，需要通 过合理有效的非规则设备建模有效控制非规则设备与航天器的接口并满足并实现非规则 设备研制与整个航天器的研制过程相互独立、互不影响。
[0003] 为了满足航天器数字化设计的上述需求，迫切需要建立有效的非规则设备三维建 模方法。但目前的非规则设备三维建模存在如下问题：--即，常规方法无法实现非规则 设备的研制与航天器系统研制并行设计；常规方法建立的非规则三维模型无法保证三维模 型与实物产品一致性。
[0004] 采用常规的建模方法，非规则设备三维模型随着非规则设备研制的不断成熟而不 断更新变化，极大影响航天器总体模型的设计，并给航天器总体模型的设计带来极大风险， 无法实现非规则设备的研制与航天器系统研制并行设计、互不影响，影响研制效率。
[0005] 现有航天器的系统复杂，设备安装密度大、电缆及管路连接关系复杂。非规则设备 三维模型作为整个数字化协同设计的核心输入，采用常规方法建立的非规则三维模型，无 法保证三维模型与实物产品的一致性，导致设计状态与实物状态的不一致引入质量问题。
[0006] 单机产品交付验收作为整个单机产品的质量控制点，基于单机设备三维模型进行 单机产品的验收，通过保证单机设备实物产品与三维模型的一致性实现单机设备技术状态 的精细化控制；但常规的建模方法，无法保非规则设备三维模型与实物产品的一致性，无法 通过在单机产品交付过程中的层层把关实现单机设备技术状态的精细化控制；另外，非规 则设备三维模型与实物产品的不一致，导致数字样机无法真正指导产品实物总装，影响产 品总装过程中的质量控制。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的技术问题是提出一种非规则设备的建模方法，通过在不同研制阶段 建立与当前研制相适应的三维模型，在控制顶层接口的基础上，实现单机设备与整个航天 器的并行研制、数字样机指导产品实施并控制实施过程中的各个细节，达到提高研制效率 和质量的目的，包括如下步骤：
[0008] 1)总体根据需求制定标准的建模模板，下发给各分系统，并由各分系统下发到相 关单机单位；
[0009] 2)结合非规则设备的接口特点和研制需求，将非规则设备的接口分为外部接口与 内部接口两类，外部接口与整个航天器的研制相关，内部接口与单机单位内部设计相关；确 定非规则设备三维模型中只反映外部接口；
[0010] 3)方案设计阶段，建立反映非规则设备外部接口的接口控制模型，该模型仅含影 响系统方案的特征，不含对方案无影响的细节特征，该接口模型数据量小，方便设计过程中 的数据传递与引用；并根据接口控制模型的接口分类，将接口控制模型中通用接口模型建 立为标准件库，供所有分系统建模引用；
[0011] 4)各分系统交付非规则设备接口控制模型后，总体单位与分系统均以该接口控制 模型为约束并行开展设计工作；
[0012] 5)初样设计阶段，建立与实物产品一致的非规则设备全外观模型，该模型采用将 下属所有零部件收缩为一个整体包络的方式建立；该模型不含有设计需要交互和引用的特 征，仅用于单机产品交付、总装过程的质量控制和技术状态控制。
[0013] 本发明所采用的一种非规则设备的建模方法，在方案设计阶段与初样设计阶段建 立不同的模型，实现了总体与分系统的并行设计，提高了研制效率；采用在方案设计阶段建 立非规则设备的接口控制模型的建模方法，实现了单机设备接口的顶层控制，且通过将接 口控制模型进行细分并建立反映通用接口的标准件模型库，在提高设计效率的同时，保证 了设计质量；采用在初样设计阶段建立非规则设备全外观模型的建模方法，实现了单机产 品交付、总装过程的质量控制和技术状态控制；采用将非规则设备初样设计模型下属所有 零部件收缩为一个整体包络建立全外观模型的建模方法，避免了模型重复建立，提高了建 模效率。
【具体实施方式】
[0014] 下面对本发明作进一步的说明：
[0015]总体根据需求制定标准的建模模板，下发给各分系统，并由各分系统下发到相关 单机单位，标准模板中包含点、坐标系、参考平面、轴、曲面等默认特征信息。
[0016] 结合非规则设备的接口特点和研制需求，将非规则设备的接口分为外部接口与内 部接口两类，外部接口与整个航天器的研制相关，内部接口与单机单位内部设计相关；确定 非规则设备三维模型中只反映的外部接口内容如下：
[0017] 外形曲面、包络曲面、安装面、安装孔；
[0018] 电连接器（含接地桩）安装坐标系、管接头安装坐标系、设备安装坐标系；
[0019] 视场曲面、极性（或方向）要求标识等接口信息；
[0020] 精测立方镜、工装接口、保护件等信息；
[0021] 设备交付时就已安装好热控包覆的设备，模型包络曲面应包含热控包覆的尺寸；
[0022] 外部运动部件及运动特性参数。
[0023] 方案设计阶段，建立反映非规则设备外部接口的接口控制模型，该模型仅含影响 系统方案的特征（详见b)条），不含对方案无影响的细节特征，包括局部凸起、螺钉头、刚性 电缆、开关与按钮等；该接口模型数据量小，方便设计过程中的数据传递与引用；并根据接 口控制模型的接口分类，将接口控制模型中通用接口模型建立为标准件库，供所有分系统 建模引用，标准件库包含电连接器、管接头与接地桩。
[0024] 各分系统交付非规则设备接口控制模型后，总体单位与分系统均以该接口控制模 型为约束并行开展设计工作。
[0025] 初样设计阶段，建立与实物产品一致的非规则设备全外观模型：
[0026] 该模型采用将下属所有零部件收缩为一个整体包络零件的方式建立，将顶层装配 模型下的所有子组件整合为一个零件模型，收缩包络的过程中应选取模型的主要安装定位 基准坐标系，并尽量使模型数据量最小；
[0027] 确定非规则设备全外观模型需要包含的信息内容如表1所示；
[0028] 非规则设备全外观模型不含有设计需要交互和引用的特征，仅用于单机产品交 付、总装过程的质量控制和技术状态控制。
[0029] 表1非规则设备全外观模型需包含的信息内容
[0030]
【权利要求】
1. 一种非规则设备的建模方法，其特征是，包括如下步骤： 1) 总体根据需求制定标准的建模模板，下发给各分系统，并由各分系统下发到相关单 机，单位； 2) 结合非规则设备的接口特点和研制需求，将非规则设备的接口分为外部接口与内部 接口两类，外部接口与整个航天器的研制相关，内部接口与单机单位内部设计相关；确定非 规则设备三维模型中只反映外部接口； 3) 方案设计阶段，建立反映非规则设备外部接口的接口控制模型，该模型仅含影响系 统方案的特征，不含对方案无影响的细节特征，该接口模型数据量小，方便设计过程中的数 据传递与引用；并根据接口控制模型的接口分类，将接口控制模型中通用接口模型建立为 标准件库，供所有分系统建模引用； 4) 各分系统交付非规则设备接口控制模型后，总体单位与分系统均以该接口控制模型 为约束并行开展设计工作； 5) 初样设计阶段，建立与实物产品一致的非规则设备全外观模型，该模型采用将下属 所有零部件收缩为一个整体包络的方式建立；该模型不含有设计需要交互和引用的特征， 仅用于单机产品交付、总装过程的质量控制和技术状态控制。
2. 根据权利要求1所述的一种非规则设备的建模方法，其特征是，所述的标准模板中 包含点、坐标系、参考平面、轴、曲面默认特征信息。
3. 根据权利要求1所述的一种非规则设备的建模方法，其特征是，所述的外部接口信 息包括：外形曲面、包络曲面、安装面、安装孔；含接地桩的电连接器安装坐标系、管接头安 装坐标系、设备安装坐标系；视场曲面、极性或方向要求标识等接口信息；精测立方镜、工 装接口、保护件信息；设备交付时就已安装好热控包覆的设备，模型包络曲面应包含热控包 覆的尺寸；外部运动部件及运动特性参数。
4. 根据权利要求1所述的一种非规则设备的建模方法，其特征是，所述的标准件库包 含电连接器、管接头与接地桩。
5. 根据权利要求1所述的一种非规则设备的建模方法，其特征是，步骤5)中收缩包络 的过程中选取模型的主要安装定位基准坐标系，并尽量使模型数据量最小。
【文档编号】G06F17/50GK104217054SQ201310221104
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】张鹏, 金玮玮, 王羽白, 刘晓震, 方杰, 尚明友, 杨永彬, 王颖 申请人:北京空间技术研制试验中心