CN102456082A - 二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法 - Google Patents

Abstract

二维与三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，通过将三维虚拟现实环境与二维总装工艺规划环境形结合，以二维工艺规划工作流程为牵引，将卫星的总装过程模拟仿真作为卫星总装工艺规划的一种设计和验证手段，在进行二维工艺规划的同时，可以随时进入虚拟现实环境进行装配方案的仿真模拟，检验卫星装配方案的可行性、安全性及操作舒适性等，使设计人员能够更加直观、清晰地进行总装工艺设计、仿真及验证，克服了传统卫星总装二维工艺设计过程中，工艺人员完全凭借个人经验进行工艺规划的局限性，通过借助于三维虚拟装配环境，将二维与三维工艺设计方法相结合，大大提高了工艺规划工作的效率，降低了工艺人员在工作中对个人经验的依赖，改进了工艺设计方案的优化程度。

Description

二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法

技术领域

本发明涉及一种二维与三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，属于卫星总装工艺信息化技术领域。

背景技术

总装是卫星研制过程中十分重要的一个环节，卫星总装工艺规划设计文件是卫星总装工作的指导性文件，其优劣直接制约着卫星总装工作的质量，对卫星的整体性能有着至关重要的影响。传统的卫星总装工艺设计工作，主要通过工艺人员参照设计部门提供的二维的文件、图纸，凭借自己的经验，绘制总装工艺技术流程图和总装工艺技术路线，进行工艺组册规划等。由于缺乏相应的辅助设计工具，工艺人员的设计难度较大，尤其对于工作经验较少的工艺人员，仅凭抽象的想象，很难将总装过程各要素考虑周全，这种工作模式下最终形成的工艺设计方案往往存在技术相对保守、优化程度低、一致性差等缺陷，严重制约了卫星总装技术水平的提高。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对现有工艺设计模式的不足，提供一种更加形象的卫星工装工艺规划方法，使工艺人员在一定程度上摆脱对自身经验的依赖，能够在进行二维工艺规划设计的同时，在三维虚拟现实环境中利用卫星的数字化模型进行模拟总装，对总装规划方案进行全过程仿真验证，及时发现装配方案中存在的装配顺序错误、零件干涉、错装、漏装等问题，及时对总装工艺规划方案进行修正和优化，从而在降低工艺规划难度的同时，工艺方案更加优化。

本发明的技术解决方案：二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，以传统的二维工艺规划方法为引导(主流程)，在二维环境中设计完每一步工序之后，可根据需要进入虚拟现实环境进行该工序的总装过程模拟仿真。在虚拟环境当中，可以根据实际总装情形构建出逼真的卫星总装环境，并利用卫星的数字样机进行该工序的全过程模拟，对零部件等进行试装配，数字仿真环境可以提供多种检查和验证手段，包括三维测量、干涉检查、碰撞检测、装配路径显示与优化等，通过这些手段，可以对装配方案的可行性、安全可靠性和操作舒适性等进行检验验证，先期发现装配方案中存在的问题并进行修正，然后再次在三维虚拟环境中对装配方案进行仿真验证，如此反复，最终得到可行、优化的装配工艺方案。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)工艺设计过程更加形象，降低了设计工作的难度。通过在虚拟装配环境中进行卫星总装工艺方案的模拟仿真，工艺设计人员可以对自己工艺规划方案有一个形象而清晰的直观印象，可以对总装操作的可行性和总装效率进行评估验证，降低了对自身经验的依赖程度，从而降低了卫星总装工艺设计工作的难度。

(2)工艺规划方案更加优化。通过在虚拟装配环境中对卫星总装方案进行仿真和验证，可以及时找出装配方案中存在的问题，尤其是对于操作空间狭小、操作难度大的零部件装配，可以及时发现装配方案可能存在的与其他已装零件干涉、无法下手操作、操作危险性高等缺陷，从而对装配方案及时进行修正和完善，使得最终的工艺规划方案优化程度更高。

附图说明

图1为二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真流程图。

具体实施方式

二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法的实现流程如图1所示。

在进行总装工艺规划之前，先将卫星的数字化零部件模型导入到虚拟现实环境当中，并根据卫星的实际总装环境和资源，通过调整它们的具体位置，添加工艺装备模型、工具模型等，构建出一个逼真的虚拟卫星总装环境，为后续在该环境中进行总装仿真操作做好准备。

进行卫星总装工艺规划与仿真的具体方法如下：

1)先对卫星的总装图纸、总装技术文件等进行分析，根据自己的型号总装相关经验，对某一工序的操作内容进行规划，确定该工序内容的操作顺序、操作方式，所用工装工具等。

2)对该工序是否需要进行装配仿真进行判断。判断的原则是：对于之间从未进行过的操作、操作空间狭小的操作、操作难度大的操作、关键件及重要件的操作以及工艺人员对操作可行性不能肯定的操作均需要进行装配仿真来对装配可行性、安全性等进行验证，其他诸如之前曾多次进行且操作人员已非常熟悉的操作、舱外进行的简易操作等工艺人员对装配方案有较大把握的可不进行装配过程仿真验证。对于不需要进行装配仿真验证的工序，可直接开始规划下一道工序，而对于需要进行装配仿真的工序，工艺人员必须进入三维虚拟装配仿真环境，进行该工序内容的装配仿真。

3)进入三维虚拟装配仿真环境之后，必须使三维虚拟装配环境根据当前需要进行仿真的工序内容自动同步到该工序之前的装配工况。具体实施为：将该工序之前的工序中已装的零部件在数字化样机模型上进行显示，本工序待装的零部件放置到数字样机旁待装配零部件货架上，其他零部件在数字化样机模型上进行消隐处理。

4)在三维虚拟装配仿真环境当中，根据初步规划的工序内容对本工序的操作进行全过程模拟，对本工序待装的零部件进行装配仿真。在仿真的过程中，可根据需要利用虚拟现实环境提供的检查工具(三维测量、静态干涉检查、动态干涉检查、装配路径显示与自动优化，装配路径包络体显示等)对数字装配情况进行检查，例如在操作空间较小的情况下利用三维测量工具对待装零部件在装配过程中与附近结构或零部件发生干涉的情况(或可能性)进行检查，从而对操作的可行性和危险性进行判断分析。

5)根据本工序内容在三维虚拟装配仿真环境当中的实际仿真和分析，对本工序初步规划的结果进行可行性、安全性和操作舒适性判断，确认是否需要进行进一步修正。如果需要进行修正，则根据仿真结果针对发现的问题回到二维环境中对本工序进行调整和优化，然后重新进入虚拟环境进行仿真验证。如果不需要进行修正，则可以退回到二维环境中继续进行下一个工序的规划。

Claims (4)

1.二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，包括如下步骤：

1)根据卫星的总装图纸、总装技术文件和某一工序的操作内容进行规划，确定该工序内容的操作顺序、操作方式，所用工装工具；

2)对该工序是否需要进行装配仿真进行判断，对于之间从未进行过的操作、操作空间狭小的操作、操作难度大的操作、关键件及重要件的操作以及工艺人员对操作可行性不能肯定的操作均需要进行装配仿真来对装配可行性、安全性等进行验证，进入三维虚拟装配仿真环境，进行该工序内容的装配仿真；对于不需要进行装配仿真验证的工序，直接开始规划下一道工序；

3)进行三维虚拟装配仿真，将该工序之前的工序中已装的零部件在数字化样机模型上进行显示，本工序待装的零部件放置到数字样机旁待装配零部件货架上，其他零部件在数字化样机模型上进行消隐处理；

4)进行三维虚拟装配仿真环境中的实际仿真和分析，对本工序初步规划的结果进行可行性、安全性和操作舒适性判断，确认是否需要进行进一步修正；如果需要进行修正，则根据仿真结果针对发现的问题回到二维环境中对本工序进行调整和优化，然后重新进入虚拟环境进行仿真验证；如果不需要进行修正，则可以退回到二维环境中继续进行下一个工序的规划。

2.根据权利要求1所述的二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，其特征在于：在三维虚拟装配仿真环境中，根据初步规划的工序内容对本工序的操作进行全过程模拟，对本工序待装的零部件进行装配仿真。

3.根据权利要求2所述的二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，其特征在于：在仿真的过程中，在操作空间较小的情况下利用三维测量工具对待装零部件在装配过程中与附近结构或零部件发生干涉的情况进行检查，从而对操作的可行性和危险性进行判断分析。

4.根据权利要求1所述的二维-三维相结合的卫星总装工艺规划与仿真方法，其特征还在于：二维工艺设计与三维虚拟总装仿真相结合，二维工艺设计是整个工艺规划设计的主流程，最终形成工作的输出，三维卫星总装仿真是使工艺规划设计形象化的主要手段，可对工序内容进行形象模拟，二者彼此紧密结合。

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