基于Pro/E航天器总装工艺数字样机自动构建系统的制作方法

本发明属于航天器总装技术领域，具体涉及一种基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建系统及方法。

背景技术：

目前，我国各型号卫星的产品设计工作已广泛实现三维化，各种设计信息以三维模型结合外部受控技术文件的形式进行传递，设计的三维化对三维工艺设计和三维下厂工作都提出了要求。实现基于三维模型的工艺数字样机快速构建是后续进行三维工艺设计和三维下厂等工作的前提和关键。但是，工艺数字样机快速构建工作还存在以下问题：

1)总体三维设计数据有缺失，部分数据仍为二维图的形式；

2)三维建模不规范，导致总装部门无法正确接收；

3)总装信息无法显性表达，需要进行大量交互查询工作，影响工作效率；

4)部分关键设计信息与三维模型分离，无法根据三维模型直接抽取信息。

因此，工艺数字样机构建本质是将以模型为载体的设计信息转化为生产制造信息的过程，在此过程中，由于设计信息源的复杂性，本发明涉及的工艺数字样机自动构建需要解决如下技术难题：

1)解决设计信息存在的以三维模型(含属性)信息为主、二维信息(如文本、二维图片)为辅的信息源问题，需通过二维信息的结构化、关联化处理，实现设计信息全三维格式表达；

2)解决三维建模不规范问题，需建立三维模型建模规则，并内置在本发明所涉及的系统中，通过自动检查和人工辅助识别的方式，保证三维设计输入的规范性；

3)解决设计模型中生产制造信息的识别、处理和展示，即将设计模型中内含的如制造尺寸、技术要求等信息显性处理，保证工艺人员、生产及检验人员直观获取相关信息，而无需人工交互；

4)将设计模型转化为总装生产所需的工艺模型，主要涉及产品装配关系识别与展示、装配尺寸信息自动展示、模型轻量化处理和面向pdm系统的工艺设计信息输出。

鉴于此，构建并得到航天器总装工艺数字样机自动构建系统及方法非常必要。

技术实现要素：

本发明的发明目的是明确工艺数字样机的处理模式，针对基本的工艺数字样机构建过程，建立合理便捷的处理流程。本发明的系统针对仪器设备等元件的装配工艺过程，开展工艺模型构建、紧固件显性表达和三维装配模型的综合信息查询工作，根据工艺数字样机的整个设计流程，本系统在功能上要实现的目标有以下几个方面：

1)根据各类产品装配模型的不同属性(如仪器、电缆、管路、支架等产品)，实现对模型几何级信息的规范性检查和装配信息的完整性检查，并在完整性检查的基础上实现自动和手动补充产品装配信息；

2)将航天器总装产品分为七类产品工艺主对象，包括仪器、电缆、管路、舱板、直属件、加热回路和热控多层，其它产品为附属产品对象，根据主辅工艺模型属性和结合模型之间的装配关系，实现工艺模型之间关联关系的便捷指定和工艺模型的快速创建；

3)基于已构建的工艺模型，实现对工艺相关设计信息的显性表达、综合查询、信息提取和输出；

4)能满足工艺编写人员快速浏览、定位、查询、分类的轻量化模型专用浏览器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建系统，主要包括以下模块：三维设计模型接收与检查模块、制造信息提取与重构模块、工艺模型输出模块；

所述三维设计模型接收与检查模块，根据总装生产部门接收到设计部门发布的基于pro/e格式的航天器三维设计模型以及设计文件，按照已制定的三维模型建模规则进行检查，所述建模规则已在所述系统中预定义，主要包括但不仅限于产品信息完整性检查、零部件模型建模规范性检查、产品制造信息完备性检查；

所述制造信息提取与重构模块包括机电热设计信息提取与补充设置模块、基于产品工艺主对象的关联与标记模块和工艺模型构建模块，所述机电热信息提取与补充设置模块将三维模型中机械产品、电性能产品、热性能产品信息识别提取后，按照预定的检查规则识别出产品信息是否有缺失或不规范的情况，再由相关人员进行手工补充或调整，从而形成其它两个模块的数据输入；所述基于产品工艺主对象的关联与标记模块，是将总装产品分为七大类、24小类对象，将机电热信息提取与补充设置模块形成的数据按照七大类对象形成新的bom结构，其中24小类产品对象均作为七大类对象的附属产品，以清晰、完整表达出航天器产品结构及其产品装配信息；所述工艺模型构建模块是以基于产品工艺主对象的关联与标记模块形成的新的bom为输入，通过补充工艺说明、自动生成产品装配pmi等信息，形成面向总装的工艺模型(pro/e格式)，输出pdm所需的数据并导入pdm系统中供工艺设计使用，同时还将工艺模型轻量化处理后导入pdm系统中，通过pdm系统发放到总装现场；机电热设计信息提取与补充设置模块通过提取三维设计模型中的制造信息，并按照总装工作要求对三维设计模型进行机电热设计信息提取与补充设置；所述基于产品工艺主对象的关联与标记模块，用于指定产品工艺主对象与附属对象之间的关联关系，根据布局及位置关系来实现附属元件对主工艺对象的自动或交互关联并根据设置的模型属性和关联关系为工艺模型构建模块提供必要的输入；所述工艺模型构建模块，用于在设计模型的基础上重构符合总装需求的工艺模型，工艺模型的装配结构形式会根据在基于主工艺对象的关联与标记模块中的设置去重构，创建；

所述工艺模型输出模块，是指面向三维工艺设计和轻量化工艺模型查看的需求，由工艺模型自动输出三维工艺设计所需要的各类报表、工艺数字样机(pro/e格式)、轻量化工艺模型(pvz格式)，并在相应浏览工具中查看制造信息。

其中，所述制造信息包括pmi信息和综合信息。

其中，所述基于产品工艺主对象的关联与标记模块，主要功能包括：模型类型属性的自动获取、分类；产品工艺主对象的自动识别；基于紧固信息的产品工艺主对象自动指定；产品工艺主对象的交互式指定；产品工艺主对象和产品附属对象的智能和交互式关联；产品工艺主对象模型属性的取消指定；主辅工艺对象的取消关联。

其中，所述工艺模型构建模块的主要功能包括：元件装配信息的自动获取；生成工艺模型，包括整星、平台、舱段、舱板、设备模型及其他主工艺对象；根据紧固信息装配紧固件模型；根据产品工艺主对象与附属对象的关联关系，将附属对象装配到工艺主对象上。

其中，所述产品分为产品工艺主对象和附属产品对象，其中产品工艺主对象包括仪器、电缆、管路、舱板、直属件、加热回路和热控多层。

规范化pmi信息快速展示，用于标注规范的工艺信息，工艺信息主要包括舱板热敏电阻位置信息、设备热敏电阻位置信息和元件安装技术要求信息等。主要功能包括：标注舱板热敏电阻的安装尺寸信息；标注设备热敏电阻的安装尺寸信息；标注工艺主对象的安装技术要求信息；支持在整星/舱段/舱板下进行标注操作；根据交互指定主工艺对象进行标注；各类已标注信息的检查与更新；

所述工艺模型信息查询与输出，实现整星装配产品结构的提取和轻量化模型的输出，产品结构提取和轻量化模型导出将基于工艺模型，提取出的产品信息可用于检查、对比与报表输出，结构化表格可以直接导入三维工艺设计系统中用于工艺数字样机的自动构建。主要功能包括：工艺数字样机结构树获取；紧固规格和数量解析；报表输出；轻量化模型导出。

其中，产品信息包括产品名称和产品代号；

其中，产品链接信息为紧固件信息、接地线、装配精度要求的信息。

产品信息缺失或不规范的情况包括产品名称缺失、紧固件信息缺失等。

基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建方法，主要包括以下步骤：

1)根据总装生产部门接收到设计部门发布的基于pro/e格式的三维设计模型以及设计文件，按照已制定的三维模型建模规则进行检查，所述建模规则已进行预定义，主要包括但不仅限于产品信息完整性检查、零部件模型建模规范性检查、产品制造信息完备性检查；

2)通过提取三维设计模型中的制造信息，并按照总装工作要求对三维设计模型进行机电热设计信息提取与补充设置；指定产品工艺主对象与附属对象之间的关联关系，根据布局及位置关系来实现附属元件对主工艺对象的自动或交互关联并根据设置的模型属性和关联关系为工艺模型构建模块提供必要的输入；在设计模型的基础上重构符合总装需求的工艺模型，工艺模型的装配结构形式会根据在基于主工艺对象的关联与标记模块中的设置去重构，创建；

3)面向三维工艺设计和轻量化工艺模型查看的需求，由工艺模型自动输出三维工艺设计所需要的各类报表、工艺数字样机(pro/e格式)、轻量化工艺模型(pvz格式)，并在相应浏览工具中查看制造信息。

本系统上线后在设计质量方面的体现主要有以下几点：

1)得到了能够满足总装生产所需的工艺模型；

2)通过自动识别模型和关联关系，在不增加工艺时间的前提下实现设计模型向工艺模型的自动转化；

3)系统上线后，通过直接从设计模型继承并提取设计信息和关联关系，大幅提高了工艺数据的构建速度，并且实现了结构数据与三维模型之间的关联，保证了数据的准确性和时效性；

4)在模型组织上更符合工艺特点，把相关模型组织在一起，可方便相关信息的获取。通关开发的查询专业工具，可以实现根据模型基本信息和参数信息对元件模型进行查询并定位。

5)型号设计模型的体量就很大，配置较低的主机都无法打开或流畅的查看模型。系统上线后，可以导出附带设计信息的pvz格式的轻量化模型，不只解决了在低配置主机上浏览查看的问题，还能实现根据模型的基本信息和参数信息进行查询，定位和紧固信息的即时查看和统计。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建系统模块结构示意图；

图2为本发明实施例的一种基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建系统模块的工作流程图；

图3为本发明的系统中模型补充设置的结构示意图；

图4为本发明的系统中模型信息完整性检查的结构示意图；

图5为本发明的系统中装配关系关联与标记的结构示意图；

图6为本发明的系统中产品对象发布的结构示意图；

图7为本发明的系统中添加标注信息的结构示意图；

图8为本发明的系统中输出工艺模型产品结构的结构示意图；

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参见图1，图1显示了本发明的基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建系统模块结构示意图。其中，本发明的航天器总装工艺数字样机自动构建系统模块结构主要包括以下模块：三维设计模型接收与检查模块、制造信息提取与重构模块、工艺模型输出模块。

本发明的基于pro/e的航天器总装工艺数字样机自动构建系统模块的工作流程图如图2所示，本发明的工作流程如下：

第一，设计部门通过设计数据管理系统(avidm系统等)完成航天器三维设计后，在设计数据管理系统中向总装部门发布航天器三维设计模型。总装部门通过设计数据管理系统与工艺数字样机自动构建系统间接口自动或手动接收三维设计模型及设计文件。

第二，工艺人员利用机电热设计信息提取与补充设置模块对接收到的三维设计模型进行检查，包括(但不限于)：产品名称、产品代号等产品信息完整性检查；零部件模型建模规范性检查，如坐标系定义、草绘建模等)；产品制造信息完备性检查，如紧固件信息、接地线、装配精度要求等。该检查过程涉及的检查规则均由总装部门制定并在系统中预定义。检查完成后，自动输出设计输入检查情况报表，并对不符合规则要求的项目以颜色等进行提示，由工艺人员人工确认是否要求设计部门重新进行设计或者修正。如图4所示，表格对应列即为检查的信息类型、左侧结构树为检查的产品对象，红色部分即为不合格项。

第三，在利用机电热设计信息提取与补充设置模块对接收到的三维设计模型进行检查、设置后，即形成后续工作所需的规范、完整的模型信息，由工艺人员根据制造装配需求在三维设计模型基础上补充工艺信息，主要涉及七类产品工艺主对象和产品附属对象的类型定义，为后续以产品工艺主对象为基础提取产品结构奠定基础。如图3所示，相关人员利用机电热设计信息提取与补充设置模块对模型进行产品类型等信息进行设置，如将对应bom节点设置为对应的舱板、仪器、紧固件等类型。

第四，在基于产品工艺主对象的关联与标记模块中，系统自动读取24类产品对象的属性信息，通过自动识别产品间装配关系，以七类产品工艺主对象为主要节点，将整星所有产品对象按照整星、舱段、舱板三个层级进行组织，并由系统自动标记、提取该层级关系。如图5所示，部分产品间装配关系(如仪器与接地线、多个仪器与单个支架间)不易自动识别时，由工艺人员手工指定产品间装配关系并添加关联标记，以为系统所识别。上述标记可为工艺模型模块中生成对应的工艺模型提供输入。

第五，在所述工艺模型模块中，以仪器类产品工艺主对象为例，某仪器a属于某舱段某舱板的产品，在工艺模型中，其产品结构是按照整星、舱段、舱板和仪器及其附属对象进行组织的。如图6所示仪器与紧固件等附属产品的装配关系与结构。

第六，根据制造装配工艺要求，按照生产阶段和产品类别自动提取或手工指定生产所需要的产品模型和制造信息。例如，在进行舱段仪器总装时，工艺人员仅需提取对应舱段的仪器类产品工艺主对象及其附属产品的工艺模型，而对于电缆、管路等其他产品或者其它舱段的仪器无需提取，进而提高总装实施效率。该过程中提取的工艺模型结构树即为工艺数字样机的产品结构树，可输出产品结构树报表及三维工艺设计所需要的工艺数字样机产品结构(如图8所示的产品结构、属性数据及模型等数据)。根据以上信息，工艺人员即可在三维工艺设计系统(如teamcenter)中构建工艺数字样机并开展三维工艺设计。

第七，在总装实施时，操作人员和检验人员需查看经轻量化处理的工艺模型(pvz格式)。轻量化工艺模型是由工艺人员在基于产品工艺主对象的模型信息提取基础上，构建按照七类主对象进行结构组织的工艺模型(pro/e格式)，进行紧固件信息显性处理、电缆工艺模型构建、添加pmi信息(如图7所示的热敏电阻装配尺寸自动标注)和补充工艺要求信息，并将工艺模型进行轻量化处理，根据需要进行综合信息查询。需要说明的是，工艺人员既可在工艺模型中进行信息综合查询，也可以在轻量化工艺模型中进行综合信息查询。在轻量化工艺模型中，操作人员可以直接查看仪器等紧固件信息、产品pmi信息(如装配尺寸等)，也可以查看电缆等柔性产品的装配信息(如铺设路径、分支关系、技术要求等)。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。