CN103488845A - 一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法，包括导管组件导入模块、管路组件坐标转换模块、管路装配仿真平台创建模块、管路组件位姿优化模块、管路组件数字化标识模块、夹持工装导入模块、夹持工装与管路组件装配过程仿真模块、装配过程干涉检查模块、夹持工装偏置数据输入模块、驱动数据输出模块。通过本发明，有效避免了数字化标识添加过程中繁琐的人工操作，降低了出错率、规范了输出格式、使管接头标识趋于一致；通过本发明，也大大缩短了焊装的时间和管路系统的研制周期，简化了操作过程。

Description

一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法

技术领域

本发明本涉及一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法，属于计算机辅助制造领域。

背景技术

在航天器设计及实施过程中，管路系统设计及制造、安装占有重要位置，管路生产是航天器研制过程中一个非常重要的阶段，同时生产周期也是制约航天器研制进度的关键因素。目前管路系统的焊装方法主要有在航天器设备仪仪器设备布局完成后进行手动焊装和脱离航天器设备仪器实物的数字化焊装两种。

在航天器设备仪仪器设备布局完成后进行手动焊装的方式，存在占用总装研制周期、生产效率低、成形精度一致性差等问题。脱离航天器设备仪器实物的数字化焊装方式，需要根据管路设计模型的3D数据完成焊装，这个过程需要进行基准选择、坐标转换、数据提取、数据偏置补偿、干涉检查等工作，由于管路复杂，坐标数据量大，存在人工操作繁琐、容易出错、输出格式不规范、管接头标识不一致等问题。特别是在航天器型号种类和数量多、管路焊装呈现小批量和多样化特点的背景下，上述两种焊装方式时间和周期都很长且操作过程繁琐，严重制约了管路系统研制周期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法，使得在保证正确率的同时，快速完成脱离航天器设备仪器实物的管路系统数字化焊装，确保管路系统焊装不占用总装研制周期，且能够缩短管路系统的研制周期。

本发明的技术解决方案是：

一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统，包括导管组件导入模块、管路组件坐标转换模块、管路装配仿真平台创建模块、管路组件位姿优化模块、管路组件数字化标识模块、夹持工装导入模块、夹持工装与管路组件装配过程仿真模块、装配过程干涉检查模块、夹持工装偏置数据输入模块、驱动数据输出模块；

导管组件导入模块根据管路系统模型生成工艺源数据，并将工艺源数据送入到管路连接件坐标转换模块中；工艺源数据是指设计坐标系中显示的管路组件产生的数据；

管路组件坐标转换模块接收导管组件导入模块的工艺源数据，将在设计坐标系中显示的管路组件转换到工作坐标系中，完成工艺源数据的修改，并将修改后的工艺源数据送入到管路组件位姿优化模块，同时将工作坐标系送入到管路装配仿真平台创建模块；

管路装配仿真平台创建模块在来自管路组件坐标转换模块的工作坐标系的基础上，根据管路装配平台的实物尺寸和具体结构完成管路装配仿真平台的创建并显示在工作坐标系中，并将管路装配仿真平台送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块和装配过程干涉检查模块；

管路组件位姿优化模块根据来自管路组件坐标转换模块的修改后的工艺源数据，完成管路组件的位姿优化，对管路组件不合理的摆放姿态进行初步调整，达到便于管路焊装的姿态，将位姿优化完成的管路组件送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块，接收来自装配过程干涉检查模块传来的干涉检查结果数据，据此数据定位需要进行微调的存在干涉的管路组件部位，进一步调整管路组件的摆放姿态，使之达到不存在干涉的最佳管路焊装姿态；

管路组件数字化标识模块完成管路组件的数字化自动标识，显示管路焊装过程中管路组件之间的对应关系，防止焊装过程中发生导管与管路连接件之间的错装，并将完成数字化标识的导管组件送入到夹持工装偏置数据输入模块；

夹持工装导入模块用于固定管路连接件的夹持工装的导入，实现管路连接件的定位，并将夹持工装送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块和装配过程干涉检查模块；

夹持工装与管路组件装配过程仿真模块从管路组件位姿优化模块接收经过初步位姿优化完成的管路组件，从管路装配平台创建模块接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块接收夹持工装，对管路组件、装配仿真平台和夹持工装之间的装配过程进行仿真模拟，建立装配关系，完成夹持工装与导管组件之间的装配过程仿真，并将管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到装配过程干涉检查模块；

装配过程干涉检查模块从管路装配平台创建模块接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块接收夹持工装，从夹持工装与管路组件装配过程仿真模块接收管路组件，而后基于经过装配过程仿真验证的装配关系，通过控制系统计算仿真平台、夹持工装和管路组件之间的相对位置关系并判断三者之间是否存在干涉，从而完成三者之间的干涉检查，并将不存在干涉后最终的干涉检查结果、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到驱动数据输出模块；

夹持工装偏置数据输入模块从管路组件数字化标识模块中接收完成数字化标识的管路组件，完成夹持工装实际旋转轴与理论旋转轴之间偏置数据的输入，偏置数据用于补偿由于实际旋转轴与理论旋转轴之间偏差造成的旋转后管路连接件位置与理论位置的偏移，从而实现夹持工装偏置数据与管路组件之间的一一对应，并将偏置数据送入到驱动数据输出模块；

驱动数据输出模块基于装配过程干涉检查模块的最终干涉检查结果、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系，自动提取管路组件空间位姿数据；基于夹持工装偏置数据输入模块的偏置数据，自动提取数字化标识数据；将空间位姿数据和偏置数据转化为驱动电机运动的驱动数据，将驱动数据传输到控制驱动电机的控制系统，由控制系统驱动装配仿真平台实现预定动作；所述驱动电机设置在夹持工装上。

管路组件数字化标识模块包括管路组件类型识别模块、编号规则添加模块、管路连接件位置识别模块和数字化标识自动添加模块；

管路组件类型识别模块用于识别管路组件中的零件类别，根据识别出来的零件类别确定是否进行编号以及编号的数量及编号的位置；编号规则添加模块用于定制编号规则，包括编号前缀、后缀、起始值和增量值；管路连接件位置识别模块用于获取管路连接件的空间位置信息，并根据空间位置信息确定添加数字化标识所处的位置；数字化标识自动添加模块用于获取管路组件类型识别模块识别出的零件类别、编号规则添加模块创建的编号规则、管路连接件位置识别模块提取的位置信息，并根据上述信息添加管路连接件的数字化标识，实现数字化标识在三维环境中的显示。

夹持工装导入模块中实现管路连接件的定位具体为：夹持工装上设有由电机驱动的旋转轴和线性位移轴，通过夹持工装上旋转轴的旋转角度和线性位移轴的垂直高度确定管路连接件的空间姿态，实现管路连接件的定位。

一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的方法，包括以下步骤：

第一步，将管路系统模型导入到工艺管理系统；

第二步，设置工作坐标系，完成管路组件由设计坐标系到工作坐标系的转换；管路系统模型导入工艺管理系统后，管路组件显示于设计坐标系中，通过选择管路组件中的轴线分别设定工作坐标系X轴和工作坐标系Y轴，如果工作坐标系不满足要求，则重新设置工作坐标系，如果满足要求，则完成坐标系转换；

第三步，创建管路装配仿真平台，根据管路装配平台的实际尺寸和装配平台的基准位置创建管路装配仿真平台；添加管路组件的数字化标识，首先配置数字化标识规则，配置内容包括编号前缀、后缀、起始值和增量值的增加，根据配置好的数字化标识规则，自动识别管路组件的类型，完成管路组件的数字化标识；导入夹持工装，将夹持工装导入到工艺管理系统，并进行绘制；

第四步，优化管路组件位姿，根据管路焊装过程的工艺经验和第三步创建的装配仿真平台，优化管路组件的摆放位姿，摆放方式包括延轴线的平移、旋转以及绕点的旋转运动；

第五步，进行夹持工装与管路组件的装配过程仿真，根据第三步创建的装配仿真平台、导入的夹持工装和第四步摆放的管路组件位姿进行夹持工装、仿真平台和管路组件之间的装配仿真；

第六步，进行装配过程的干涉检查，根据第五步的装配仿真结果，检查夹持工装、装配仿真平台和管路组件之间的干涉情况，如果存在干涉则再次进行第四步，如果不存在干涉情况则进行第七步；

第七步，输入夹持工装偏置数据，根据实际测量得到的夹持工装旋转轴与理论旋转轴之间的偏差，完成偏置数据的输入；

第八步，输出装配仿真平台驱动数据，根据第七步输入的偏置数据、第四步摆放的管路组件位姿，自动完成管路组件空间位姿数据到装配仿真平台所需数据的转换，并按一定格式写入文件。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）通过本发明，有效避免了数字化标识添加过程中繁琐的人工操作，降低了出错率、规范了输出格式、使管接头标识趋于一致；

（2）通过本发明的自动添加管路连接件的数字化标识，大大缩短了焊装的时间和管路系统的研制周期，简化了操作过程。

附图说明

图1为本发明模块图；

图2为本发明管路组件数字化标识模块组成图；

图3为本发明夹持工装与管路组件装配过程仿真流程图；

图4为本发明装配过程干涉检查流程图；

图5为本发明流程图。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统进行详细说明，该系统包括导管组件导入模块1、管路组件坐标转换模块2、管路装配仿真平台创建模块3、管路组件位姿优化模块4、管路组件数字化标识模块5、夹持工装导入模块6、夹持工装与管路组件装配过程仿真模块7、装配过程干涉检查模块8、夹持工装偏置数据输入模块9、驱动数据输出模块10。

通过导管组件导入模块1将包含几何特征、装配关系、空间位姿信息的管路系统模型导入到工艺管理系统，该模型源于Pro/E设计系统，工艺管理系统为UG平台,即将Pro/E模型导入到UG软件中，作为整个系统的基础数据输入，该模型反映了管路组件在产品上的位置和空间姿态；工艺管理系统把设计系统中的基础数据转化为工艺源数据并存储至工艺管理系统中，并将经导管组件导入模块1转化产生的工艺源数据送入到管路连接件坐标转换模块2。

通过管路组件坐标转换模块2从导管组件导入模块1接收工艺源数据，该工艺源数据中包含了管路组件的三维模型和显示三维模型的设计坐标系，该模块在UG软件中根据管路组件中的几何信息指定坐标系的原点、X轴、Y轴、Z轴，创建管路制造过程使用的工作坐标系，并在创建好的工作坐标系中显示管路组件，完成将管路组件由在设计坐标系中显示转换为在工作坐标系中显示，这里的工作坐标系作为后续管路制造过程中的基准，从而完成工艺源数据的修改，并将修改后的工艺源数据送入到管路组件位姿优化模块4，同时将工作坐标系送入到管路装配平台创建模块3。

通过管路装配平台创建模块3接收来自管路组件坐标转换模块2的工作坐标系，并完成管路装配仿真平台的创建，用于模拟管路装配平台实物，仿真平台的创建主要根据管路装配平台的实物尺寸和具体结构，通过管路装配平台创建模块在系统后台执行相应指令，在UG软件中完成管路装配平台实体模型的创建；在由管路组件坐标转换模块2创建的工作坐标系中显示管路装配仿真平台，并将管路装配仿真平台送入到夹持工装与导管组件装配过程仿真模块7和装配过程干涉检查模块8。

通过管路组件位姿优化模块4从管路组件坐标转换模块2接收经过坐标系转换的工艺源数据，用于完成管路组件的位姿优化，根据工艺经验，初步调整管路组件不合理的摆放姿态，达到便于管路焊装的姿态，并将位姿优化完成的管路组件送入到夹持工装与导管组件装配过程仿真模块7，并接收来自装配过程干涉检查模块8传来的干涉检查结果数据，据此数据定位需要进行微调的存在干涉的管路组件部位，进一步调整管路组件的摆放姿态，使之达到不存在干涉的最佳管路焊装姿态。

通过管路组件数字化标识模块5完成管路组件的自动数字化标识，在标识过程中，系统后台（系统后台是指软件模块在后台自动执行指令并进行运算，不需要电脑前台的人员进行操作）根据添加的编号规则以及自动识别管路的类型和提取的管路位置，完成数字化标识的自动添加，这个过程无需人为干预；数字化标识用于显示管路焊装过程中管路组件之间的对应关系，防止焊装过程中发生导管与管路连接件之间的错装，并将完成数字化标识的管路组件送入到夹持工装偏置数据输入模块9。

管路组件数字化标识模块5包括管路组件类型识别模块、编号规则添加模块、管路连接件位置识别模块和数字化标识自动添加模块，其中管路组件类型识别模块用于识别管路组件中的零件类别，包括四通、三通、角通、柱塞接头、管路和夹持工装等，根据识别出来的零件类别确定是否进行编号以及编号的数量及编号的位置；编号规则添加模块用于定制编号规则，包括编号前缀、后缀、起始值和增量值，例如：一套管路组件的编号依次为151-110-C，151-120-C……其中前缀是151-，起始值是110，增量值是10，-C是后缀，根据之前设定的编号前缀、后缀、起始值和增量值确定编号的具体字段；管路连接件位置识别模块用于获取管路连接件的空间位置信息，并根据空间位置信息确定添加数字化标识所处的位置，保证数字化标识处在管路连接件的附近；数字化标识自动添加模块用于获取管路组件类型识别模块识别出的零件类别、编号规则添加模块创建的编号规则、管路连接件位置识别模块提取的位置信息，并根据上述信息添加导管连接件的数字化标识，实现数字化标识在三维环境中的显示。

通过夹持工装导入模块6完成管路连接件夹持工装的导入，夹持工装用于固定管路连接件，通过夹持工装上两个旋转轴的旋转角度确定管路连接件的空间姿态，通过夹持工装在装配平台上所处的位置及高度确定管路连接件的空间位置，两个旋转轴和线性位移轴均由电机驱动，从而实现管路连接件的六自由度定位；并将夹持工装的三维模型送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块7、装配过程干涉检查模块8。

通过夹持工装与管路组件装配过程仿真模块7从管路组件位姿优化模块4接收经过位姿优化完成的管路组件，从管路装配仿真平台创建模块3接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块6接收管路组件夹持工装的三维模型，对管路组件、装配仿真平台和夹持工装之间的装配过程进行仿真模拟，完成夹持工装与导管组件之间的装配过程仿真，并将管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到装配过程干涉检查模块8。

通过装配过程干涉检查模块8从管路装配平台创建模块3接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块6接收管路连接件的夹持工装的三维模型，从夹持工装与管路组件装配过程仿真模块7接收管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系，通过系统后台即控制系统计算仿真平台、夹持工装和管路组件之间的相对位置关系，通过位置关系得出三者之间是否存在干涉，从而完成三者之间的干涉检查，如果三者间存在干涉，则把干涉检查结果送入到管路组件位姿优化模块4，根据干涉检查结果进一步优化管路组件的位姿，优化后继续进行装配过程仿真和干涉检查，直至三者间不存在干涉，并将最终的干涉检查结果、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到驱动数据输出模块10。

通过夹持工装偏置数据输入模块9从管路组件数字化标识模块5中接收完成数字化标识的管路组件，用于将偏置数据对应到具有数字化标识的管路组件上，实现夹持工装偏置数据与管路组件之间的一一对应，实现夹持工装实际旋转轴与理论旋转轴之间偏置数据的输入，该偏置数据用于补偿由于实际旋转轴与理论旋转轴之间偏差造成的旋转后管路连接件位置与理论位置的偏移，并将与管路组件之间存在对应关系的偏置数据送入到驱动数据输出模块10。

通过驱动数据输出模块10从装配过程干涉检查模块8接收干涉检查结果、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系，从夹持工装偏置数据输入模块9接收与导管组件之间存在对应关系的偏置数据，然后根据管路组件及装配关系提取管路组件的空间位姿数据，再根据夹持工装偏置数据在系统后台计算控制系统所需驱动数据，并将驱动数据以一定格式传输到控制系统，驱动硬件平台实现预定动作。

偏置解析算法为管路组件空间位姿数据与控制系统平移轴、旋转轴之间的映射关系求解算法。该算法依据管路组件空间位姿数据，和夹持工装的偏置数据，解算出控制系统平移轴移动量和旋转轴旋转量，求解过程采用三维几何变换矩阵来计算。其中，（a）为绕C1轴旋转的坐标变换矩阵，（b）为绕B2轴旋转的坐标变换矩阵，（c）为绕C3轴旋转的坐标变换矩阵，（d）为B2轴和C1轴之间偏差的坐标变换矩阵，（e）为B2轴和C3轴之间偏差的坐标变换矩阵，（f）为偏置解析算法中三维几何变换的复合旋转矩阵。

$\mathrm{Rot}1=\left[\begin{array}{cccc}\cos C1& -\sin C1& 0& 0\\ \sin C1& \cos C1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right]---\left(a\right)$ $\mathrm{Rot}2=\left[\begin{array}{cccc}\cos B2& 0& \sin B2& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ -\sin B2& 0& \cos B2& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(b\right)$ $\mathrm{Rot}3=\left[\begin{array}{cccc}\cos C3& -\sin C3& 0& 0\\ \sin C3& \cos C3& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(c\right)$

$\mathrm{Trans}21=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& X21\\ 0& 1& 0& Y21\\ 0& 0& 1& Z21\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(d\right)$ $\mathrm{Trans}32=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& X32\\ 0& 1& 0& Y32\\ 0& 0& 1& Z32\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(e\right)$

$\begin{array}{c}{T}_R=\mathrm{Rot}3\×\mathrm{Trans}32\×\mathrm{Rot}2\×\mathrm{Trans}21\×\mathrm{Rot}1\\ =\left[\begin{array}{cccc}\cos B2\cos C1\cos C3-\sin C1\sin C3& -\cos C1\sin C3-\cos B2\cos C3\sin C1& \cos C3\sin B2& X32\cos C3-Y21\sin C3-Y32\sin C3+X21\cos C3\cos B2+Z21\cos C3\sin B2\\ \cos C3\sin C1+\cos B2\cos C1\sin C3& \cos C1\cos C3-\cos B2\sin C1\sin C3& \sin B2\sin C3& Y21\cos C3+Y32\cos C3+X32\sin C3+X21\cos B2\sin C3+Z21\sin B2\sin C3\\ -\cos C1\sin B2& \sin B2\sin C1& \cos B2& Z32+Z21\cos B2+Z21\sin B2\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\end{array}---\left(f\right)$

上式中，C1、B2、C3分别代表夹持工装绕三个正交轴的旋转角度；X21、15Y21、Z21代表B2轴和C1轴之间偏差坐标；X32、Y32、Z32代表B2轴和C3轴之间偏差坐标，如图4所示；T_R代表管路连接件C1轴、B2轴和C3轴旋转的三维几何变换矩阵。根据几何变换矩阵结果T_R，以及管路组件的位姿数据，可以解算出夹持工装三个旋转轴和三个平移轴转动、移动量。

下面结合具体实例来说明本发明实现方法，实现方法流程图如图5所示。

一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的方法，包括以下步骤：

第一步，将管路系统模型导入到工艺管理系统；

第二步，设置工作坐标系，完成管路组件由设计坐标系到工作坐标系的转换；管路系统模型导入工艺管理系统后，管路组件显示于设计坐标系中，通过选择管路组件中的轴线分别设定工作坐标系X轴和工作坐标系Y轴，如果工作坐标系不满足要求，则重新设置工作坐标系，如果满足要求，则完成坐标系转换；

第三步，创建管路装配仿真平台，根据管路装配平台的实际尺寸和装配平台的基准位置创建管路装配仿真平台；添加管路组件的数字化标识，首先配置数字化标识规则，配置内容包括编号前缀、后缀、起始值和增量值的增加，根据配置好的数字化标识规则，自动识别管路组件的类型，完成管路组件的数字化标识；导入夹持工装，将夹持工装导入到工艺管理系统，并进行绘制；

第四步，优化管路组件位姿，根据管路焊装过程的工艺经验和第三步创建的装配仿真平台，优化管路组件的摆放位姿，摆放方式包括延轴线的平移、旋转以及绕点的旋转运动；

第五步，进行夹持工装与管路组件的装配过程仿真，根据第三步创建的装配仿真平台、导入的夹持工装和第四步摆放的管路组件位姿进行夹持工装、仿真平台和管路组件之间的装配仿真；

第六步，进行装配过程的干涉检查，根据第五步的装配仿真结果，检查夹持工装、装配仿真平台和管路组件之间的干涉情况，如果存在干涉则再次进行第四步，如果不存在干涉情况则进行第七步；

第七步，输入夹持工装偏置数据，根据实际测量得到的夹持工装旋转轴与理论旋转轴之间的偏差，完成偏置数据的输入；

第八步，输出装配仿真平台驱动数据，根据第七步输入的偏置数据、第四步摆放的管路组件位姿，自动完成管路组件空间位姿数据到装配仿真平台所需数据的转换，并按一定格式写入文件。

本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统，其特征在于，包括导管组件导入模块（1）、管路组件坐标转换模块（2）、管路装配仿真平台创建模块（3）、管路组件位姿优化模块（4）、管路组件数字化标识模块（5）、夹持工装导入模块（6）、夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）、装配过程干涉检查模块（8）、夹持工装偏置数据输入模块（9）、驱动数据输出模块（10）；

所述导管组件导入模块（1）将管路系统模型导入到工艺管理系统中，生成工艺源数据，并将工艺源数据送入到管路组件坐标转换模块（2）中；所述工艺源数据是指设计坐标系中显示的管路组件产生的数据；

所述管路组件坐标转换模块（2）接收导管组件导入模块（1）的工艺源数据，将在设计坐标系中显示的管路组件转换到工作坐标系中显示，完成工艺源数据的修改，并将修改后的工艺源数据送入到管路组件位姿优化模块（4），同时将工作坐标系送入到管路装配仿真平台创建模块（3）；

所述管路装配仿真平台创建模块（3）在来自管路组件坐标转换模块（2）的工作坐标系的基础上，根据管路装配平台的实物尺寸和具体结构完成管路装配仿真平台的创建并显示在工作坐标系中，并将管路装配仿真平台送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）和装配过程干涉检查模块（8）；

所述管路组件位姿优化模块（4）根据来自管路组件坐标转换模块（2）的修改后的工艺源数据，完成管路组件的位姿优化，对管路组件不合理的摆放姿态进行初步调整，达到便于管路焊装的姿态，将初步位姿优化完成的管路组件送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7），接收来自装配过程干涉检查模块（8）传来的干涉检查结果数据，据此数据定位需要进行微调的存在干涉的管路组件部位，进一步调整管路组件的摆放姿态，使之达到不存在干涉的最佳管路焊装姿态；

所述管路组件数字化标识模块（5）完成管路组件的数字化自动标识，显示管路焊装过程中管路组件之间的对应关系，防止焊装过程中发生导管与管路连接件之间的错装，并将完成数字化标识的管路组件送入到夹持工装偏置数据输入模块（9）；

所述夹持工装导入模块（6）用于固定管路连接件的夹持工装的导入，实现管路连接件的定位，并将夹持工装送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）和装配过程干涉检查模块（8）；

所述夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）从管路组件位姿优化模块（4）接收经过初步位姿优化完成的管路组件，从管路装配平台创建模块（3）接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块（6）接收夹持工装，对初步位姿优化完成的管路组件、管路装配仿真平台和夹持工装之间的装配过程进行仿真模拟，建立装配关系，完成夹持工装与导管组件之间的装配过程仿真，并将管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到装配过程干涉检查模块（8）；

所述装配过程干涉检查模块（8）从管路装配平台创建模块（3）接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块（6）接收夹持工装，从夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）接收管路组件及经装配过程仿真验证的装配关系，通过控制系统计算管路装配仿真平台、夹持工装和管路组件之间的相对位置关系并判断三者之间是否存在干涉，若存在干涉，则将干涉检查结果数据传输给管路组件位姿优化模块（4），直至将不存在干涉后最终的干涉检查结果数据、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到驱动数据输出模块（10）；

所述夹持工装偏置数据输入模块（9）从管路组件数字化标识模块（5）中接收完成数字化标识的管路组件，完成夹持工装实际旋转轴与理论旋转轴之间偏置数据的输入，偏置数据用于补偿由于实际旋转轴与理论旋转轴之间偏差造成的旋转后管路连接件位置与理论位置的偏移，从而实现夹持工装偏置数据与管路组件之间的一一对应，并将偏置数据送入到驱动数据输出模块（10）；

所述驱动数据输出模块（10）基于装配过程干涉检查模块（8）的最终干涉检查结果数据、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系，自动提取管路组件空间位姿数据；基于夹持工装偏置数据输入模块（9）的偏置数据，自动提取数字化标识数据；将空间位姿数据和偏置数据转化为驱动电机运动的驱动数据，将驱动数据传输到控制驱动电机的控制系统，由控制系统驱动装配仿真平台实现预定动作；所述驱动电机设置在夹持工装上。

2.根据权利要求1所述的一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统，其特征在于，所述管路组件数字化标识模块（5）包括导管组件类型识别模块、编号规则添加模块、管路连接件位置识别模块和数字化标识自动添加模块；

导管组件类型识别模块用于识别导管组件中的零件类别，根据识别出来的零件类别确定是否进行编号以及编号的数量及编号的位置；编号规则添加模块用于定制编号规则，包括编号前缀、后缀、起始值和增量值；管路连接件位置识别模块用于获取管路连接件的空间位置信息，并根据空间位置信息确定添加数字化标识所处的位置；数字化标识自动添加模块用于获取导管组件类型识别模块识别出的零件类别、编号规则添加模块创建的编号规则、管路连接件位置识别模块提取的位置信息，并根据上述信息添加管路连接件的数字化标识，实现数字化标识在三维环境中的显示。

3.根据权利要求1所述的一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统，其特征在于，所述夹持工装导入模块（6）中实现管路连接件的定位具体为：夹持工装上设有由电机驱动的旋转轴和线性位移轴，通过夹持工装上旋转轴的旋转角度和线性位移轴的垂直高度确定管路连接件的空间姿态，实现管路连接件的定位。

4.一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将管路系统模型导入到工艺管理系统；

第二步，设置工作坐标系，完成管路组件由设计坐标系到工作坐标系的转换；管路系统模型导入工艺管理系统后，管路组件显示于设计坐标系中，通过选择管路组件中的轴线分别设定工作坐标系X轴和工作坐标系Y轴，如果工作坐标系不满足要求，则重新设置工作坐标系，如果满足要求，则完成坐标系转换；

第三步，创建管路装配仿真平台，根据管路装配平台的实际尺寸和装配平台的基准位置创建管路装配仿真平台；添加管路组件的数字化标识，首先配置数字化标识规则，配置内容包括编号前缀、后缀、起始值和增量值的增加，根据配置好的数字化标识规则，自动识别管路组件的类型，完成管路组件的数字化标识；导入夹持工装，将夹持工装导入到工艺管理系统，并进行绘制；

第四步，优化管路组件位姿，根据管路焊装过程的工艺经验和第三步创建的装配仿真平台，优化管路组件的摆放位姿，摆放方式包括延轴线的平移、旋转以及绕点的旋转运动；

第五步，进行夹持工装与管路组件的装配过程仿真，根据第三步创建的装配仿真平台、导入的夹持工装和第四步摆放的管路组件位姿进行夹持工装、仿真平台和管路组件之间的装配仿真；

第六步，进行装配过程的干涉检查，根据第五步的装配仿真结果，检查夹持工装、装配仿真平台和管路组件之间的干涉情况，如果存在干涉则再次进行第四步，如果不存在干涉情况则进行第七步；

第七步，输入夹持工装偏置数据，根据实际测量得到的夹持工装旋转轴与理论旋转轴之间的偏差，完成偏置数据的输入；

第八步，输出装配仿真平台驱动数据，根据第七步输入的偏置数据、第四步摆放的管路组件位姿，自动完成管路组件空间位姿数据到装配仿真平台所需数据的转换，并写入文件。

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