[发明专利]一种复杂航天器三维模型的管理方法

说明书

技术领域

本发明属于载人航天器领域，涉及一种复杂航天器三维模型的管理方法。

背景技术

航天器三维建模是一个复杂的系统工程，由结构总体、结构分系统和单机研制单位等多个研制单位共同协同设计完成，整个协同设计过程是一个从抽象到具体的渐进过程，可划分为构型设计阶段、总装布局设计阶段、单元设备布局阶段、详细设计阶段、总装阶段和在轨支持阶段。

在航天器全生命周期的协同环境中，采取自顶向下的设计方法，各个分系统的总布置要由总体来完成，总体分派给每个分系统占位空间，分系统根据总体所给占位空间分配内部空间结构，再下传给零、部件进行详细设计。

三维模型需要在这些不同的部门之间进行数据传递和模型更新，在每次数据传输和模型更新的过程中，每个部门之间都会完成技术状态确认及模型更新确认操作，为使三维模型具有联动修改效应，在修改、变更中自动维护三维模型数据的一致性，从航天器的结构层次入手，将航天器的总体结构布局、设计约束、参照基准及其布局等抽象出来，并用空间的点、线、面及参数草图等构建出骨架模型，反映产品的空间布局，零部件间的空间位置形状、拓扑关系和装配关联关系等要求的主要框架的空间线框架构，并以骨架模型为传递载体，在总装布局设计、单元设备布局和详细设计时，使上游建立的设计基准、几何特征、相关参考等参考传递到下游设计中，使其成为下游设计所需的定位基准、设计基准和参考特征。

航天器骨架模型通常由基准点、基准线和基准面等基准特征组成，并以这些基准作为装配过程中零件装配的定位基准来确定各个零部件大小及相互间的参考关系，下游设计师通过骨架模型进行参照接收，并根据该层次的设计要求进行细化后进一步向下游传递，从而实现参照关系的第二次传递，依此类推直至设计参照抵达最底层设计师，这种参考依此逐层传递的方法，模型之间的关联性很复杂，对于已发布可关联的几何不能有删除、分割、合并、相交等影响几何元素ID的操作，而且会出现零件间的循环参照，必然使得数据极大冗余，造成参照关系混乱，不便于管理。

发明内容

本发明解决的技术解决问题是克服传统的航天器三维模型管理存在的问题，提出一种基于坐标系骨架模型的复杂航天器三维模型的管理方法，包括如下步骤：

1)将复杂航天器三维模型骨架模型自顶向下分为构型层骨架模型和布局层骨架模型，其中，构型层骨架模型是第一层骨架模型，由表达航天器与大系统接口、整器构型、舱段分界面的顶层坐标系组成；布局层骨架模型是第二次骨架模型，在接收构型层信息的基础上，用于表达航天器中各分系统的单机设备、载荷、结构机构的布局信息；

2)进行所述的构型层骨架模型设计，包括：建立整器坐标系、舱段坐标系和分界面坐标系，所建立的坐标系分别作为整器的基准坐标系和相应的基准坐标系，并根据设计要求以发布几何的形式向下游传递，作为布局层设计的输入；

3)建立所述的布局层骨架模型，通过直接复制的方式接收和解析构型层骨架模型中的相关基准坐标系，上下级模型装配采用下级骨架模型设定坐标系与上级骨架模型设定坐标系对齐装配，以此为参照开展布局层中后续设备安装坐标系的创建；

4)在所述的布局层骨架模型中，根据各分系统提供的各单机设备安装要求建立全部单机设备布局坐标系；

5)单机设备装配时，在设备上建立设备坐标系，按照坐标系约束的方式与布局层骨架模型中对应的单元设备布局坐标系进行坐标系对齐建立装配关系。

本发明实现了整个航天器三维模型通过统一的坐标系进行自顶向下的传递，建立的统一的数据传递和装配基准，实现了三维模型信息的管理，上下级模型的装配、本级组件装配、单机设备安装通过统一的坐标系实现，克服了以往单骨架模型参照传递的局限，有效地解决了设计参照传递与重用间的矛盾，从而有效规避了参照关系的混乱与无序，可以有效管理参照关系，而且可以灵活解决“系列化”和“差异化”的功能模块单元，提升航天器三维模型的可更改性、提高三维模型的准确性，实现设计者之间协同融合，从而实现系列化产品的快速衍生和变形。

具体实施方式

下面以有三舱段组成的航天器在Pro/E下三维模型的管理为例，对本发明作进一步的说明：

1)在三舱段航天器构型层骨架模型设计阶段，在航天器与火箭对接面的几何中心建立整器坐标系CS_0-0，在三个舱段(舱段-1、舱段-2和舱段-3)沿发射方向最底面的几何中心建立各自的舱段坐标系CS_1-0、CS_2-0和CS_3-0，作为整器的基准坐标系和相应的基准坐标系，并根据设计要求以发布几何的形式向下游传递，作为布局层的输入；