一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维设计方法及系统与流程

本发明涉及卫星装配技术领域，具体地，涉及一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维布局方法及系统，具体地，涉及针对卫星热控分系统设计中舱板预埋热管在开展三维设计时的自顶向下设计、装配与更新方法。

背景技术：

随着卫星型号研制的发展需求日趋强烈，对面向全三维数字化设计和协同设计的要求也逐渐提高，尤其要完全实现全三维数字化模型并为三维下厂提供有效的保障；就需要形成卫星热控设计模型设计规范化、合理化、准确性，而卫星热控设计中预埋热管设计作为结构蜂窝板投产的重要设计输入，在前期设计过程中，依然采用根据其它专业三维设计模型进行二维图投影，而后在二维图中开展热管设计，随后根据二维图设计图纸进行三维建模与装配。不仅设计效率低下，且容易造成质量问题。

卫星热控预埋热管设计设计输入与干涉因素众多，需要考虑设备的热处理、与设备安装孔干涉情况、与结构蜂窝板预埋件、预埋框的干涉、与电缆网支架/卡箍安装孔的干涉、与管路阀门/导管支架的干涉以及卫星研制的成本。从而在完成热管设计后，需要对热管的构型与布局进行大量的迭代，虽然传统设计建模方法能够实现卫星热管的设计与装配，但随着卫星型号的多样化复杂化的发展需求，卫星预埋热管设计也面临着诸多挑战和困难。主要表现在：

(1)没有统一管理机制，预埋热管建模与装配方法因设计者水平而定；

(2)通过二维图开展设计，仅为满足其他专业而创建三维模型的设计模式造成工作效率不高；

(3)现有的热管派生、热管变形技术不符合热管的设计思路；

(4)热管修改变更环节较多，易出现遗漏。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维布局方法及系统。

根据本发明提供的一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维布局方法，包括：

热管布局环境准备步骤：在热控分系统三维布局模型中，收集舱板元件布局信息和舱板连接布局信息；

舱板热管管线布局步骤：根据热控分系统三维布局模型创建舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中根据收集的舱板元件布局信息和舱板连接布局信息排布热管，并预设表征预埋热管排布的中心线；

热管零件创建与装配步骤：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，将热管零件模型与舱板热管布局骨架模型以重合装配的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中；

热管管线收集步骤：将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中；

热管截面选型步骤：以热管零件模型中热管排布的中心线作为扫描特征的基准轴线，并从热管截面库中选择对应的热管型谱，创建热管零件特征；

创建热管自适性创建步骤：通过在舱板热管布局骨架模型中修改中心线几何描述尺寸与定位尺寸，热管模型以自适应的方式进行更新响应；

所述热控分系统三维布局模型是热控分系统开展布局的三维模型，用于开展热控分系统的三维布局设计；

所述舱板热管布局骨架模型是热管在自顶向下的分析算法设计过程中用于顶层定义的专用骨架模型，定义热管的排布中心线；

所述热管零件模型：根据热管数量创建的热管零件模型；

所述热管组件模型：热管与热管附件组成的装配模型；

所述热管截面库包括热管的型谱截面库，将型谱的剖面统一管理；

所述热管模型包括热管组件模型和热管零件模型。

优选地，所述热管布局环境准备步骤中舱板元件布局信息包括：舱板布局元件脚印信息；所述舱板连接布局信息包括舱板连接埋件脚印信息；

所述舱板热管管线布局步骤包括：在热控分系统三维布局模型中建立prt格式舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中，根据舱板元件布局信息和舱板连接布局信息，排布热管，并进行表征预埋热管排布的中心线，在管线顶点处创建热管安装基准坐标系。

优选地，所述热管零件创建与装配步骤包括：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，并通过热管零件模型中缺省坐标系创建偏距为卫星蜂窝夹层板的板厚*预设值的中性面基准坐标，并将舱板热管布局骨架模型中对应的管线通过共享数据的形式导入热管零件模型中，通过中性面基准坐标与舱板热管布局骨架模型中的热管安装基准坐标系重合的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中。

优选地，所述热管管线收集步骤包括：通过复制几何将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中，并通过热管零件模型中缺省坐标系，将热管中心线定义到热管零件模型中缺省坐标系；

优选地，所述热管截面选型步骤包括：创建扫描特征和/或可变截面扫描特征，以导入热管零件模型中热管排布的中心线为扫描轨迹，从热管截面库中选型；

所述创建热管自适性创建步骤：通过在舱板热管布局骨架模型中修改管线几何驱动尺寸参数与位置驱动尺寸参数，热管模型以自适应的方式响应构型与安装位置的更新。

根据本发明提供的一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维布局系统，包括：

热管布局环境准备模块：在热控分系统三维布局模型中，收集舱板元件布局信息和舱板连接布局信息；

舱板热管管线布局模块：根据热控分系统三维布局模型创建舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中根据收集的舱板元件布局信息和舱板连接布局信息排布热管，并预设表征预埋热管排布的中心线；

热管零件创建与装配模块：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，将热管零件模型与舱板热管布局骨架模型以重合装配的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中；

热管管线收集模块：将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中；

热管截面选型模块：以热管零件模型中热管排布的中心线作为扫描特征的基准轴线，并从热管截面库中选择对应的热管型谱，创建热管零件特征；

创建热管自适性创建模块：通过在舱板热管布局骨架模型中修改中心线几何描述尺寸与定位尺寸，热管模型以自适应的方式进行更新响应；

所述热控分系统三维布局模型是热控分系统开展布局的三维模型，用于开展热控分系统的三维布局设计；

所述舱板热管布局骨架模型是热管在自顶向下的分析算法设计过程中用于顶层定义的专用骨架模型，定义热管的排布中心线；

所述热管零件模型：根据热管数量创建的热管零件模型；

所述热管组件模型：热管与热管附件组成的装配模型；

所述热管截面库包括热管的型谱截面库，将型谱的剖面统一管理；

所述热管模型包括热管组件模型和热管零件模型。

优选地，所述热管布局环境准备模块中舱板元件布局信息包括：舱板布局元件脚印信息；所述舱板连接布局信息包括舱板连接埋件脚印信息；

所述舱板热管管线布局模块包括：在热控分系统三维布局模型中建立prt格式舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中，根据舱板元件布局信息和舱板连接布局信息，排布热管，并进行表征预埋热管排布的中心线，在管线顶点处创建热管安装基准坐标系。

优选地，所述热管零件创建与装配模块包括：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，并通过热管零件模型中缺省坐标系创建偏距为卫星蜂窝夹层板的板厚*预设值的中性面基准坐标，并将舱板热管布局骨架模型中对应的管线通过共享数据的形式导入热管零件模型中，通过中性面基准坐标与舱板热管布局骨架模型中的热管安装基准坐标系重合的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中。

优选地，所述热管管线收集模块包括：通过复制几何将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中，并通过热管零件模型中缺省坐标系，将热管中心线定义到热管零件模型中缺省坐标系。

优选地，所述热管截面选型模块包括：创建扫描特征和/或可变截面扫描特征，以导入热管零件模型中热管排布的中心线为扫描轨迹，从热管截面库中选型；

所述创建热管自适性创建模块：通过在舱板热管布局骨架模型中修改管线几何驱动尺寸参数与位置驱动尺寸参数，热管模型以自适应的方式响应构型与安装位置的更新。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、与热管先建模后装配不同，通过自顶向下的设计思路，不改变热管设计流程，采用草绘热管中心线的形式，在参考脚印信息的基础上绘制热管，符合热管设计思路；

2、热管骨架中的管线和热管零件几何构型，能够从根本上实现驱动三维模型的建立和更新，避免了建模过程中的人为因素影响；

3、因采用坐标系匹配装配，装配关系简单，避免参照混乱引起的模型再生失败的可能，为后续设计变更提供正确有效更新基础；

4、热管模型可根据草绘的折弯数量的增删自动完成更新，不会造成模型再生或位置错误；

5、采用该方法可以有效统一管理机制，影响到从设计开始到变更到最终完成；让卫星预埋热管的设计方法更为规范；提高整个预埋热管设计效率；

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为针对卫星预埋热管的自顶向下三维设计方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明主要解决在开展卫星预埋热管三维设计过程中，从二维图设计—三维模型建模装配的设计模式，向基于三维模型的全三维设计模式转变时面临的热管设计流程繁琐、热管调整工作量大、装配设计规范性、产品更改更新困难等问题。通过以骨架模型中的热管中心线驱动热管模型的位置与轮廓，似的热管可自适应的创建和更新，同时确保热管三维模型的独立性和稳定性。

根据本发明提供的一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维布局方法，包括：

热管布局环境准备步骤：在热控分系统三维布局模型中，收集舱板元件布局信息和舱板连接布局信息；

舱板热管管线布局步骤：根据热控分系统三维布局模型创建舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中根据收集的舱板元件布局信息和舱板连接布局信息排布热管，并预设表征预埋热管排布的中心线；

热管零件创建与装配步骤：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，将热管零件模型与舱板热管布局骨架模型以重合装配的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中；

热管管线收集步骤：将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中；

热管截面选型步骤：以热管零件模型中热管排布的中心线作为扫描特征的基准轴线，并从热管截面库中选择对应的热管型谱，创建热管零件特征；

创建热管自适性创建步骤：通过在舱板热管布局骨架模型中修改中心线几何描述尺寸与定位尺寸，热管模型以自适应的方式进行更新响应；

所述热控分系统三维布局模型是热控分系统开展布局的三维模型，用于开展热控分系统的三维布局设计；

所述舱板热管布局骨架模型是热管在自顶向下的分析算法设计过程中用于顶层定义的专用骨架模型，定义热管的排布中心线；

所述热管零件模型：根据热管数量创建的热管零件模型；

所述热管组件模型：热管与热管附件组成的装配模型；

所述热管截面库包括热管的型谱截面库，将型谱的剖面统一管理；

所述热管模型包括热管组件模型和热管零件模型。热管零件特征实际为热管零件里面的特征，特征为组成三维模型的基本元素。

具体地，所述热管布局环境准备步骤中舱板元件布局信息包括：舱板布局元件脚印信息；所述舱板连接布局信息包括舱板连接埋件脚印信息；

所述舱板热管管线布局步骤包括：在热控分系统三维布局模型中建立prt格式舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中，根据舱板元件布局信息和舱板连接布局信息，排布热管，并进行表征预埋热管排布的中心线，在管线顶点处创建热管安装基准坐标系。热管中心线为热管零件模型中的草绘或曲线特征，该中心线为热管的扫描轨迹线；

具体地，所述热管零件创建与装配步骤包括：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，并通过热管零件模型中缺省坐标系创建偏距为卫星蜂窝夹层板的板厚*预设值的中性面基准坐标，并将舱板热管布局骨架模型中对应的管线通过共享数据的形式导入热管零件模型中，通过中性面基准坐标与舱板热管布局骨架模型中的热管安装基准坐标系重合的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中。热管数量驱动热管零件的模型数量，如果热管数量是4，需要分别创建4个热管零件模型。中性面基准坐标是位于热管中性面上的坐标系，以该坐标系为基准进行安装；

具体地，所述热管管线收集步骤包括：通过复制几何将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中，并通过热管零件模型中缺省坐标系重合的装配形式，将热管中心线定义到热管零件模型中缺省坐标系；使用缺省坐标系，以保证模型装配的稳定性，减少丢失参考时修复的内容。该装配形式为pro/e在装配外部复制集合时的一种装配方式。使用的是热管零件模型的缺省坐标系与骨架模型中的热管安装坐标系进行重合装配，与上一条的区别为，上一条装配的是零件模型，本条是装配外部复制几何的特征。

具体地，所述热管截面选型步骤包括：创建扫描特征和/或可变截面扫描特征，以导入热管零件模型中热管排布的中心线为扫描轨迹，从热管截面库中选型；

所述创建热管自适性创建步骤：通过在舱板热管布局骨架模型中修改管线几何驱动尺寸参数与位置驱动尺寸参数，热管模型根据中性面基准坐标系以自适应的方式响应构型与安装位置的更新。

根据本发明提供的一种针对卫星预埋热管的自顶向下三维布局系统，包括：

热管布局环境准备模块：在热控分系统三维布局模型中，收集舱板元件布局信息和舱板连接布局信息；

舱板热管管线布局模块：根据热控分系统三维布局模型创建舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中根据收集的舱板元件布局信息和舱板连接布局信息排布热管，并预设表征预埋热管排布的中心线；

热管零件创建与装配模块：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，将热管零件模型与舱板热管布局骨架模型以重合装配的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中；

热管管线收集模块：将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中；

热管截面选型模块：以热管零件模型中热管排布的中心线作为扫描特征的基准轴线，并从热管截面库中选择对应的热管型谱，创建热管零件特征；

创建热管自适性创建模块：通过在舱板热管布局骨架模型中修改中心线几何描述尺寸与定位尺寸，热管模型以自适应的方式进行更新响应；

所述热控分系统三维布局模型是热控分系统开展布局的三维模型，用于开展热控分系统的三维布局设计；

所述舱板热管布局骨架模型是热管在自顶向下的分析算法设计过程中用于顶层定义的专用骨架模型，定义热管的排布中心线；

所述热管零件模型：根据热管数量创建的热管零件模型；

所述热管组件模型：热管与热管附件组成的装配模型；

所述热管截面库包括热管的型谱截面库，将型谱的剖面统一管理；

所述热管模型包括热管组件模型和热管零件模型。热管零件特征实际为热管零件里面的特征，特征为组成三维模型的基本元素。

具体地，所述热管布局环境准备模块中舱板元件布局信息包括：舱板布局元件脚印信息；所述舱板连接布局信息包括舱板连接埋件脚印信息；

所述舱板热管管线布局模块包括：在热控分系统三维布局模型中建立prt格式舱板热管布局骨架模型，在舱板热管布局骨架模型中，根据舱板元件布局信息和舱板连接布局信息，排布热管，并进行表征预埋热管排布的中心线，在管线顶点处创建热管安装基准坐标系。热管中心线为热管零件模型中的草绘或曲线特征，该中心线为热管的扫描轨迹线；

具体地，所述热管零件创建与装配模块包括：根据舱板热管布局骨架模型中预设的热管数量分别创建对应的热管零件模型，并通过热管零件模型中缺省坐标系创建偏距为卫星蜂窝夹层板的板厚*预设值的中性面基准坐标，并将舱板热管布局骨架模型中对应的管线通过共享数据的形式导入热管零件模型中，通过中性面基准坐标与舱板热管布局骨架模型中的热管安装基准坐标系重合的形式，将热管零件模型装配至热管组件模型中。热管数量驱动热管零件的模型数量，如果热管数量是4，需要分别创建4个热管零件模型。中性面基准坐标是位于热管中性面上的坐标系，以该坐标系为基准进行安装；

具体地，所述热管管线收集模块包括：通过复制几何将舱板热管布局骨架模型中热管排布的中心线导入对应的热管零件模型中，并通过热管零件模型中缺省坐标系重合的装配形式，将热管中心线定义到热管零件模型中缺省坐标系；使用缺省坐标系，以保证模型装配的稳定性，减少丢失参考时修复的内容。该装配形式为pro/e在装配外部复制集合时的一种装配方式。使用的是热管零件模型的缺省坐标系与骨架模型中的热管安装坐标系进行重合装配，与上一条的区别为，上一条装配的是零件模型，本条是装配外部复制几何的特征。

具体地，所述热管截面选型模块包括：创建扫描特征和/或可变截面扫描特征，以导入热管零件模型中热管排布的中心线为扫描轨迹，从热管截面库中选型；

所述创建热管自适性创建模块：通过在舱板热管布局骨架模型中修改管线几何驱动尺寸参数与位置驱动尺寸参数，热管模型根据中性面基准坐标系以自适应的方式响应构型与安装位置的更新。

以下具体实施例对本发明作进一步说明：

在热控舱板组件模型中装配舱板布局元件脚印骨架和舱板连接预埋件脚印骨架；在热控舱板组件模型中创建热管骨架，并激活骨架模型开展该舱板热管管线设计，并在每根热管的管线顶点处创建热管零件的安装坐标系；创建热管零件模型并通过坐标系重合的方式装配到热控舱板组件模型中；在热管零件模型中创建位于热管中性面处的基准坐标系，并将热管骨架中对应热管管线通过共享数据的形式导入；以导入的热管管线为扫描轨迹，从热管截面库中选型，完成热管创建；热管骨架中管线几何构型或位置发生变更时，热管零件模型以自适应的方式响应变更。具体实施步骤如下：

1)通过缺省的装配形式将舱板布局元件的脚印骨架和舱板连接埋件预埋件的脚印骨架装配到热控舱板组件模型中；

2)在热控舱板组件模型中创建热管骨架，也可以直接使用热控舱板骨架模型，激活骨架模型，以脚印信息作为设计环境参照，通过用草绘特征开展该舱板热管管线设计，并在每根热管的管线顶点处创建热管零件的安装坐标系；

3)创建热管零件模型并通过坐标系重合的方式装配到热控舱板组件模型中；

4)在热管零件模型中创建位于热管中性面处的基准坐标系，并将热管骨架中对应热管管线通过共享数据的形式导入；以导入的热管管线为扫描轨迹，从热管截面库中选型，完成热管创建；

5)以导入的热管管线为扫描轨迹，通过从热管截面库中选型，通过扫描特征或可变截面扫描特征完成热管几何体的创建；

6)热管骨架中管线几何构型或位置发生变更时，热管零件模型以自适应的方式响应变更。

1.装配舱板脚印骨架模型

在本实施例中，卫星舱板脚印骨架分为设备脚印骨架、管路支架脚印骨架、电缆支架脚印骨架，舱板连接脚印骨架，通过缺省装配的形式装配到热控分系统舱板组件模型中；

2.创建舱板热管骨架，完成热管管线设计

在本实施例中，采用热控舱板骨架模型作为热管骨架，激活该骨架，创建草绘特征以舱板平面为草绘平面，舱板侧面为方向平面，通过直线命令完成2根直热管和2根弯热管的管线设计，并在参考管线顶点创建z轴垂直于舱板平面，x轴朝向管线方向的热管安装基准坐标；

3.创建热管零件模型，并装配至舱板组件模型

在本实施例中，分别创建4个热管零件模型，并通过坐标系重合的装配形式，使热控零件的缺省坐标系和舱板骨架中对应的热管安装基准坐标系重合，完成热管零件的装配；。

4.热管中性面基准坐标系定义

在本实施例中，在热管零件模型中，参考缺省坐标系创建热管中性面基准坐标系，该坐标系向-z方向偏移板厚×0.5的偏距，并通过复制几何特征，将舱板骨架中对应的管线收集到舱板模型中，管线以安装基准坐标系和中性面基准坐标系重合的形式放置；

5.热管零件实体创建

在本实施例中，通过可变剖面扫描特征，选择外部复制几何特征中的管线为扫描轨迹，热管横截面在进入草绘后，通过在调色板对应的选项卡中选取热管横截面后，完成热管零件的几何体创建；

6.热管自适应你更新

在本实施例中，通过在舱板骨架中修改草绘特征中管线的长度、折弯半径、增加折弯并修改热管位置，热管产品自适应完成装配和几何体的更新。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。