CN107704639B - 一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，该系统包括可视化模块，重量检查模块，重量预警模块，基础重量特性数据库模块，测试模块以及用于集成上述模块的系统框架程序；该系统能够将飞行器的各个零部件的重量特性实时地以三维图像的方式展示出来，简洁直观，并在此基础上实现对飞行器重量特性数据进行合理性检查和重量指标预警的功能，以达到重量监控、及时预警和决策支持的目的。既可应用于飞行器研制全过程中的重量控制管理，变总量控制为过程控制，也可以应用于飞行器的飞行模拟或使用过程中的实时监测。

Description

一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统
技术领域
本发明涉及飞行器重量管理与控制设计的技术领域，具体涉及一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，并在可视化的基础上，实现对飞行器重量特性数据进行合理性检查和重量指标预警的功能，既可应用于飞行器研制全过程中的重量控制管理，也可以应用于飞行器的飞行模拟或使用过程中的实时监测。
背景技术
在现代飞行器设计过程中，大量专业数据的分析与管理是困扰相关技术人员的一道难题，尤其是在飞行器重量特性的数据控制与管理当中。飞行器重量特性主要包括飞行器的重量、重心、惯性矩、惯性矩等数据。飞行器重量特性控制与管理工作贯穿于飞行器设计与研制的全过程，是实现飞行器重量目标的保障手段。
目前，国外的飞行器设计制造普遍采用以数据库为支持，配置各种应用软件及接口的计算机辅助飞行器重量特性数据计算和管理，其中大部分功能已经集成在结构设计分析系统中，贯穿CAD/CAM设计的全过程。如MSC公司的SUPERMODEL，在进行建模和仿真的同时，集成了所有的结构重量数据库，能够精确的描述运行配重，调整结构模型，极大地提高了大型结构的设计效率。
在国内，由于普遍缺少重量控制与管理的集成技术手段，重量管理与控制工作基本靠手工完成，重量数据缺乏统一的规划和管理。典型的如：设计/制造重量数据的汇总、统计等工作完全依靠专业设计人员/生产检验人员手工填写，完成重量数据库(EXCEL表)/称重记录表(质表)内容，重管理人员依据汇总数据进行处理分析；最后以重量简报的形式定期向上级总师系统汇报重量情况。
由于飞行器重量特性具有数据量大、更改频繁等特点，数据的收集整理都采用手动录入方式，后续还要经过数据格式整理，数据真实性分析，耗时费力；而且重量数据通常以表格形式进行展现，直观性也比较差，不易于发现其中的错误。重量特性数据的汇总、统计、分析和使用困难，不仅牵扯了重量管理人员、设计和检验人员大量的时间和精力，更不能及时反映当前节点状态下飞机重量的实际情况。重量特性偏离发现得越晚，调整手段就会因为研制方案趋于定型而越发有限，甚至还会导致设计返工、周期拖延和成本增加等一系列问题，对飞行器的研制工作产生不可估量的负面影响。
发明内容
本发明的目的在于：为了克服现行飞行器重量控制与管理方式中存在的费时费力、直观性和实时性较差等不足，本发明充分利用现有技术手段，以C++编程为基础，提供了一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，它能够将飞行器的各个零部件的重量特性利用HOOPS 3D Application Framework(HOOPS/3dAF)组件实时地以三维图像的方式展示出来，并在此基础上实现对飞行器重量特性数据进行合理性检查和重量指标预警的功能，以达到重量监控、及时预警和决策支持的目的。
本发明采用的技术方案为：一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，其特征在于：该系统包括可视化模块，重量检查模块，重量预警模块，基础重量特性数据库模块，测试模块以及用于集成上述模块的系统框架程序；其中：
可视化模块：用于实现对飞行器重量特性的三维可视化展示，以及重量检查、重量预警的结果的显示。将飞行器各个零部件抽象为三维点，点坐标即为零部件重心坐标；根据点坐标通过HOOPS 3D Application Framework绘制出飞行器的三维重量模型；在不同的重量特性显示模式下，根据重量、惯性矩、惯性积的数据范围，将其分为九个等级，分别对应于彩虹颜色映射表中从冷色到暖色的九种颜色，绘制出飞行器各个零部件的重量、惯性矩、惯性积云图；在选择结构树或者在三维图像中选取某一零部件后，该零部件就会进行高亮显示，并将其全部重量特性传至程序界面上的重量特性面板，对于即将超过重量特性指标的数据用橙色显示，对于已经超过重量特性指标的数据用红色显示。在调用重量预警模块后，将预警的结果显示到三维图像中，对于即将超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用橙色进行标识并闪烁，对于已经超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用红色进行标识并闪烁。
重量检查模块：用于实现对飞行器重量特性数据的合理性检查的功能。技术人员根据飞行器的三维重量模型图，通过选取不同的飞机零部件，使其在三维重量特性模型中高亮显示，以检查零部件的空间位置；通过选择不同的重量特性显示模式如重量、惯性矩及惯性积，来检查飞行器的重量、惯性矩、惯性积的分布情况；在选中某一零部件的同时，程序界面上的重量特性面板会显示出这个零部件的全部重量特性信息，以实现对某个具体零部件的检查，并且对于即将超过重量特性指标的数据用橙色显示，对于已经超过重量特性指标的数据用红色显示。此外，还可以实现若干零部件的重量特性数据的导出。
重量预警模块：用于实现飞行器重量特性数据的预警功能。重量预警模块会将当前飞行器的重量特性数据与相应的重量特性指标进行对比，筛选出即将超过重量特性指标的零部件和已经超过重量特性指标的零部件，并通过可视化模块在三维图像上进行警示，对于即将超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用橙色进行标识并闪烁，对于已经超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用红色进行标识并闪烁，提醒设计人员采取相应措施。
基础重量特性数据库模块：用于处理飞行器重量特性数据资源；包括飞行器重量特性数据库的维护与应用模块以及飞行器重量特性指标数据库的维护与应用模块。
测试模块：用于动态模拟飞行器重量特性数据的实时变化并因此产生随数据变化而变化的三维图像的动态效果。测试模块会定时随机改变若干选中的飞行器零部件的重量特性数据，随后，调用可视化模块进行重绘，将更新的图像显示出来，以动态模拟飞行器重量特性数据的实时变化以及因此产生的随数据变化而变化的三维图像的动态效果。
系统框架程序：用于实现各子模块的集成和数据的传递与管理，其功能包括对三维重量特性模型的建立、打开操作及对各子模块的调用，以及对基础重量特性数据库的调用。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
本发明充分利用现有技术手段，提供了一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，它能够将飞行器的各个零部件的重量特性实时地以三维图像的方式展示出来，简洁直观，并在此基础上实现对飞行器重量特性数据进行合理性检查和重量指标预警的功能，以达到重量监控、及时预警和决策支持的目的。既可应用于飞行器研制全过程中的重量控制管理，变总量控制为过程控制，也可以应用于飞行器的飞行模拟或使用过程中的实时监测。
附图说明
图1为本发明一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统架构图；
图2为本发明的程序界面图；
图3为本发明的数据结构图；
图4为本发明的颜色映射图；
图5为本发明的实现过程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示的系统构架图可知，本发明是一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，该系统包括可视化模块，重量检查模块，重量预警模块，基础重量特性数据库模块，测试模块以及用于集成上述模块的系统框架程序。整体实现过程如下：
如图2所示，通过导入按钮将导入飞行器重量特性数据及指标，程序中数据结构如图3所示，可视化模块将飞行器各个零部件抽象为三维点，点坐标即为零部件重心坐标；根据点坐标通过HOOPS 3D Application Framework绘制出飞行器的三维重量模型；在不同的重量特性显示模式下，程序会根据重量、惯性矩、惯性积的数据范围，将其分为九个等级，分别对应于彩虹颜色映射表中从冷色到暖色的九种颜色，如图4所示，绘制出飞行器各个零部件的重量、惯性矩、惯性积云图；技术人员可根据飞行器的三维重量模型图，通过选取不同的飞机零部件，使其在三维重量特性模型中高亮显示，以检查零部件的空间位置；通过选择不同的重量特性显示模式如重量、惯性矩及惯性积，来检查飞行器的重量、惯性矩、惯性积的分布情况；在选中某一零部件的同时，程序界面上右侧的重量特性面板会显示出这个零部件的全部重量特性信息，以实现对某个具体零部件的检查，并且对于即将超过重量特性指标的数据用橙色显示，对于已经超过重量特性指标的数据用红色显示。此外，还可以将若干零部件的重量特性数据的进行导出，在结构树或三维图像中选中所需的零部件，通过添加按钮，将其添加至图2中右侧的列表中，点击导出按钮进行导出。在打开预警功能后，重量预警模块会将当前飞行器的重量特性数据与相应的重量特性指标进行对比，筛选出即将超过重量特性指标的零部件和已经超过重量特性指标的零部件，并通过可视化模块在三维图像上进行警示，对于即将超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用橙色进行标识并闪烁，对于已经超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用红色进行标识并闪烁，提醒设计人员采取相应措施。在打开测试功能后，测试模块会定时随机改变添加至列表中的飞行器零部件的重量特性数据，随后，调用可视化模块进行重绘，将更新的图像显示出来，以动态模拟飞行器重量特性数据的实时变化以及因此产生的随数据变化而变化的三维图像的动态效果。

Claims (1)

1.一种实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，其特征在于：该系统包括可视化模块，重量检查模块，重量预警模块，基础重量特性数据库模块，测试模块以及用于集成上述模块的系统框架程序；其中：
可视化模块，用于实现对飞行器重量特性的三维可视化展示，以及重量检查、重量预警的结果的显示，将飞行器各个零部件抽象为三维点，点坐标即为零部件重心坐标；根据点坐标通过HOOPS 3D Application Framework绘制出飞行器的三维重量模型；在不同的重量特性显示模式下，根据重量、惯性矩、惯性积的数据范围，将其分为九个等级，分别对应于彩虹颜色映射表中从冷色到暖色的九种颜色，绘制出飞行器各个零部件的重量、惯性矩、惯性积云图；在三维图像中选取某一零部件后，该零部件就会进行高亮显示，并将其全部重量特性传至程序界面上的重量特性面板，对于即将超过重量特性指标的数据用橙色显示，对于已经超过重量特性指标的数据用红色显示，在调用重量预警模块后，将预警的结果显示到三维图像中，对于即将超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用橙色进行标识并闪烁，对于已经超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用红色进行标识并闪烁；
重量检查模块，用于实现对飞行器重量特性数据的合理性检查的功能，根据飞行器的三维重量模型图，通过选取不同的飞机零部件，使其在三维重量特性模型中高亮显示，以检查零部件的空间位置；通过选择不同的重量特性显示模式：重量、惯性矩及惯性积，来检查飞行器的重量、惯性矩、惯性积的分布情况；在选中某一零部件的同时，程序界面上的重量特性面板会显示出这个零部件的全部重量特性信息，以实现对某个具体零部件的检查，并且对于即将超过重量特性指标的数据用橙色显示，对于已经超过重量特性指标的数据用红色显示，此外，还可以实现若干零部件的重量特性数据的导出；
重量预警模块，用于实现飞行器重量特性数据的预警功能，重量预警模块会将当前飞行器的重量特性数据与相应的重量特性指标进行对比，筛选出即将超过重量特性指标的零部件和已经超过重量特性指标的零部件，并通过可视化模块在三维图像上进行警示，对于即将超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用橙色进行标识并闪烁，对于已经超过重量特性指标的零部件，会改变其点的形状，同时用红色进行标识并闪烁，提醒设计人员采取相应措施；
基础重量特性数据库模块，用于处理飞行器重量特性数据资源；包括飞行器重量特性数据库的维护与应用模块以及飞行器重量特性指标数据库的维护与应用模块；
测试模块，用于动态模拟飞行器重量特性数据的实时变化并因此产生随数据变化而变化的三维图像的动态效果，测试模块会定时随机改变若干选中的飞行器零部件的重量特性数据，随后，调用可视化模块进行重绘，将更新的图像显示出来，以动态模拟飞行器重量特性数据的实时变化以及因此产生的随数据变化而变化的三维图像的动态效果；
系统框架程序，用于实现各子模块的集成和数据的传递与管理，其功能包括对三维重量特性模型的建立、打开操作及对各子模块的调用，以及对基础重量特性数据库的调用；
该实现飞行器重量特性三维可视化展示的系统，它能够将飞行器的各个零部件的重量特性实时地以三维图像的方式展示出来，并在此基础上实现对飞行器重量特性数据进行合理性检查和重量指标预警的功能，以达到重量监控、及时预警和决策支持的目的，既可应用于飞行器研制全过程中的重量控制管理，变总量控制为过程控制，也可以应用于飞行器的飞行模拟或使用过程中的实时监测。
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