CN110516368B - 基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，主要包括制造执行系统模块、离线处理模块、实做数字样机；离线处理模块包括仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块、仪器安装执行记录签署模块、仪器状态关联式拍照模块和仪器状态数据及照片回传模块。本发明解决了生产现场关联化查看工艺模型及工艺文件问题以及照片离散式存储、应用的问题。

Description

基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统

技术领域

本发明属于航天器总装技术领域，具体涉及一种基于便携终端的航天器总装三维工艺展示及生产数据采集系统。

背景技术

目前，我国各型号卫星的产品设计工作已广泛实现三维化，总装部门依据设计模型、补充说明文件、结构化表格等建立了工艺数字样机，以工艺数字样机为数据源开展了三维工艺设计，将三维工艺文件发放到了现场，并最终通过手工方式实现了生产数据采集。

在CN201310636578.1《面向航天器总装的三维实做数字样机系统及其构建方法》中公开了三维实做数字样机的构建系统及方法。其包括8个模块：接口模块，包括与制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)接口和实做信息解算器；执行记录管理模块；实做数字样机模型显示模块；实做数字样机产品属性管理模块；实做数字样机产品结构管理模块；关联追溯模块，如图1所示。

但是，上述发明仅针对MES系统已有数据的情况下，说明了实做数字样机的构建方法和途径，但对于如何在MES中记录总装生产数据没有说明，还存在以下问题：

1)对于无网络、载人航天器舱内总装或卫星星上总装等情况，只能应用平板电脑等便携终端展示三维工艺和三维模型，但由于三维工艺未与三维模型关联，现场操作人员使用时无法同时查看三维模型和三维工艺；

2)整星总装过程中照片一般是通过照相机拍摄的，一般存储在照相机的存储卡中，数量约数千张，使用时需要将照片从存储卡中导出后使用。该模式具有“离散存储、非关联管理”的特点，同时由于照片未与产品结构或工艺文件关联，导致查询照片时使用不便。

本发明拟通过便携终端解决上述问题，主要实现三维模型与三维工艺的关联和展示，以及生产照片的关联化、结构化采集与管理。

发明内容

本发明主要是针对航天器总装过程中需要使用平板电脑等便携终端时，解决生产现场关联化查看工艺模型及工艺文件问题，以及解决照片离散式存储、应用的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，主要包括：制造执行系统模块(MES)；离线处理模块；实做数字样机；

其中，所述制造执行系统模块，是指总装现场实施所用的执行系统，用于查看工艺文件、工艺模型和记录产品总装实施状态，其主要用于接收三维工艺设计系统发布的三维工艺文件，并通过导出接口导出三维工艺文件到便携终端中；

所述离线处理模块，是指总装现场利用便携式终端，查看总装工艺信息和记录生产状态信息，并将总装执行记录进行记录和联网后回传，主要包括：工艺文件与工艺模型关联展示模块，用以实现工艺文件及其关联工艺模型的关联、查看、展示；产品安装执行记录签署模块，用以实现记录产品的安装参数，并记录人员、时间信息；产品状态关联拍照模块，通过调用便携终端摄像设备拍摄现场实施状态并与对应产品关联、记录；数据回传模块，用以实现将生产状态数据自动传递至对应的系统进行后续处理；

所述实做数字样机模块，用以解析执行记录处理模块中的执行记录，将对应生产参数和照片与对应产品进行关联，从而生成对应的仪器实做数字样机，进而实现生产状态的自动采集和结构化及关联化展示。

进一步地，所述离线模块包括仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块、仪器安装执行记录签署模块、仪器状态关联式拍照模块和仪器状态数据及照片回传模块；其中，所述仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块，通过利用模型和工艺文件进行补充关联，第一部分进行的是设计信息检查，提取三维模型中的设计数据与设计提供给工艺的总装配套文件进行对比，对模型中的设计信息进行检查；第二部分是工艺信息补充和工艺样机模型的创建，主要实现功能为对设计发布模型中的主工艺对象进行工艺信息的补充处理，对于设计发布模型中缺失的总装工艺信息，按照总装配套表进行完善和补充，基于工艺信息完整的设计发布模型创建工艺数字样机模型；最后通过导入TC系统提供的产品工艺规程文件按照代号匹配关系实现模型和工艺的快速关联，建立产品三维模型与其工艺文件之间的关联关系；所述仪器安装执行记录签署模块，支持总装执行记录采集和总装人员的签署功能，包括：总装工艺模型的展示、总装工艺规程的展示和现场总装执行记录的签署三个模块。在总装工艺模型展示中，包含对轻量化模型的三维展示，和多种属性信息的二维展示，具备旋转、放大、点选、查询等功能，实现模型信息多维方式的动态演示效果；在总装工艺规程的展示中，工艺分册下的工序操作以及工步的详细操作步骤，都有完整及全面的介绍，与MES信息保持一致，方便现场工人准确的按照工艺规程操作，达到规范、可控的高质量效率提升；现场总装执行记录的签署，即为现场工人通过便携终端查看模型工艺与实际操作的一种核对措施和检验证明，点选某一工艺操作，会有对应签署岗位，签署之后，会自动关联到工艺文件，并指导后续的拍照功能。所述仪器状态关联式拍照模块，基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统通过点选相关工艺分册中的对象工序或工步，点击拍照按钮，调用pad端的相机模块，实现实时的拍照功能；所述仪器状态数据及照片回传模块，将现场总装的实时状态数据，即工艺文件的签署情况和照片的拍摄，回传MES系统，实现照片的管理和仪器状态数据的管理，且Pad端在照片拍摄完毕后，接入网络，通过调用相关系统接口，点击提交按钮，把当前工艺文件及其配套的总转状态和照片上传到MES系统。

进一步地，安装执行记录签署模块支持指纹识别和用户名密码多种签署方式。

进一步地，所述三维工艺文件包含工艺模型、执行记录。

其中，便携终端是指装有Windows系统的平板电脑(如Surface Book)并部署有基于平板电脑开发的与总装工艺展示和采集相关的系统。

其中，总装工艺信息和记录生产状态信息包含实际生产参数和照片。

其中，安装参数为某设备接地阻值、是否安装信息。

其中，总装工艺信息包括紧固件、加热相关、热敏电阻、热控措施、多层信息或加热回路的工艺信息。

本发明在数据采集和生产状态管控方面的体现主要有以下两点：

1)依据工序与产品BOM(Bill of Material)的关联关系，实现了工序与对应产品的工艺模型关联，即实现了工艺文件与工艺模型的关联化便捷展示；

2)利用平板电脑等便携终端的拍照功能，通过平板电脑拍摄产品总装实物状态，并与对应的拍照执行记录关联，自动将照片回传、挂接到总装实做数字样机上，从而实现照片的结构化、关联化管理。。

附图说明

图1为现有技术中面向航天器总装的三维实做数字样机系统及构架示意图。

图2为本发明一具体实施方式的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统模块图；

图3为本发明一具体实施方式中基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统的工作流程图。

图4为本发明的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统中便携终端的工艺及模型展示界面。

图5为本发明的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统中便携终端的总装工艺签署和拍照界面。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的系统和方法进行详细说明，但该描述仅仅示例性的，并不旨在对本发明的的保护范围进行任何限制。

参见图2，图2显示了本发明一具体实施方式的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统模块图。其中，本发明的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，主要包括：制造执行系统模块(MES)；离线处理模块；实做数字样机；离线处理模块包括包括仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块、仪器安装执行记录签署模块、仪器状态关联式拍照模块和仪器状态数据及照片回传模块；

其中，所述制造执行系统模块，是指总装现场实施所用的执行系统，用于查看工艺文件、工艺模型和记录产品总装实施状态，其主要用于接收三维工艺设计系统发布的三维工艺文件，并通过导出接口导出三维工艺文件到便携终端中；

所述离线处理模块，是指总装现场利用便携式终端，查看总装工艺信息和记录生产状态信息，并将总装执行记录进行记录和联网后回传，主要包括：工艺文件与工艺模型关联展示模块，用以实现工艺文件及其关联工艺模型的关联、查看、展示；产品安装执行记录签署模块，用以实现记录产品的安装参数，并记录人员、时间信息；产品状态关联拍照模块，通过调用便携终端摄像设备拍摄现场实施状态并与对应产品关联、记录；数据回传模块，用以实现将生产状态数据自动传递至对应的系统进行后续处理；

所述实做数字样机模块，用以解析执行记录处理模块中的执行记录，将对应生产参数和照片与对应产品进行关联，从而生成对应的仪器实做数字样机，进而实现生产状态的自动采集和结构化及关联化展示。实做数字样机模块包括仪器实做数字样机、管路实做数字样机、电缆实做数字样机、热控实做数字样机。在具体实施方式中，离线模块包括仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块、仪器安装执行记录签署模块、仪器状态关联式拍照模块和仪器状态数据及照片回传模块；其中，所述仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块，通过利用模型和工艺文件进行补充关联，第一部分进行的是设计信息检查，提取三维模型中的设计数据与设计提供给工艺的总装配套文件进行对比，对模型中的设计信息进行检查；第二部分是工艺信息补充和工艺样机模型的创建，主要实现功能为对设计发布模型中的主工艺对象进行工艺信息的补充处理，对于设计发布模型中缺失的总装工艺信息，按照总装配套表进行完善和补充，基于工艺信息完整的设计发布模型创建工艺数字样机模型；最后通过导入TC系统提供的产品工艺规程文件按照代号匹配关系实现模型和工艺的快速关联，建立产品三维模型与其工艺文件之间的关联关系；所述仪器安装执行记录签署模块，支持总装执行记录采集和总装人员的签署功能，包括：总装工艺模型的展示、总装工艺规程的展示和现场总装执行记录的签署三个模块。在总装工艺模型展示中，包含对轻量化模型的三维展示，和多种属性信息的二维展示，具备旋转、放大、点选、查询等功能，实现模型信息多维方式的动态演示效果；在总装工艺规程的展示中，工艺分册下的工序操作以及工步的详细操作步骤，都有完整及全面的介绍，与MES信息保持一致，方便现场工人准确的按照工艺规程操作，达到规范、可控的高质量效率提升；现场总装执行记录的签署，即为现场工人通过便携终端查看模型工艺与实际操作的一种核对措施和检验证明，点选某一工艺操作，会有对应签署岗位，签署之后，会自动关联到工艺文件，并指导后续的拍照功能。所述仪器状态关联式拍照模块，基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统通过点选相关工艺分册中的对象工序或工步，点击拍照按钮，调用pad端的相机模块，实现实时的拍照功能；所述仪器状态数据及照片回传模块，将现场总装的实时状态数据，即工艺文件的签署情况和照片的拍摄，回传MES系统，实现照片的管理和仪器状态数据的管理，且Pad端在照片拍摄完毕后，接入网络，通过调用相关系统接口，点击提交按钮，把当前工艺文件及其配套的总转状态和照片上传到MES系统。

参见图3，图3显示了本发明一具体实施方式中基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统的工作流程图。首先将MES系统中的工艺文件和工艺模型导入到移动终端中；通过移动终端中部署的系统对仪器工艺模型和工艺文件等信息进行关联和展示，支持总装现场的签署和拍照等操作直接在移动终端中进行；将移动终端中的总装签署信息和总装拍照信息回传至MES系统进行展示，同时MES系统将总装工艺、总装签署和照片信息传递至数字样机系统，数据样机系统对此数据进行处理和关联，并进行展示。

参见图4，图4中窗口的主区域为工艺模型的展示区域，支持旋转、缩放、平移、快速定位和总装信息巡航展示等操作；左侧是产品结构树展示区域，展示产品明细等信息；右侧是工艺文件展示区域，读选中仪器的总装工艺进行关联展示；下部系列窗口为仪器的总装信息展示窗口，包括所属舱板定位展示、仪器紧固信息展示、仪器热控信息展示、仪器接地信息展示、仪器属性信息展示。

参见图5，图5中对仪器的总装工艺进行展示，对仪器安装进行指导，待总装现场仪器安装完毕，相关一岗、二岗、检验等人员通过指纹或账号可快速完成执行记录的签署；选中相关工序或工步，点击拍照按钮可进行拍照和照片管理等操作；移动终端接入网络后，可将总装数据和照片传至MES系统。

本发明系统的实施过程如下：

第一，MES接收到包含工序名称为“安装设备A”的工艺文件，经排产后发放到操作人员看板上；操作人员将该工艺文件下载到平板电脑中。以仪器安装工艺模型为例，其包括仪器产品代号、名称及所使用的紧固件、接地线、热敏电阻等。以设备A安装工艺为例，工序名称为“安装设备A”，包括设备A安装的工艺要求、质量注意事项等文本描述；工艺中定义了设备A安装相关的执行记录，如“设备A安装到位”、“设备A接地阻值___”、“设备A紧固件测力___Nm”、“设备A拍照记录___”。。

第二，通过平板电脑打开查看工序“安装设备A”及其工艺模型，进行操作实施后，记录并签署生产状态，如“设备A已安装到位”、“设备A接地阻值_6毫欧__”、“设备A紧固件测力_5__Nm”；调用平板电脑摄像设备，拍照自动记录照片并将其与对应的执行记录关联，如“设备A拍照记录_照片编号A01_”；操作并记录完毕后，将平板电脑连入办公网络，自动将工序“安装设备A”相关的生产信息传递至执行记录处理模块，并将照片传递至专用的照片存储服务器。

第三，执行记录处理模块识别、采集出工序“安装设备A”中的执行记录信息，包括“设备A已安装到位”、“设备A接地阻值_6毫欧__”、“设备A紧固件测力_5__Nm”和“设备A拍照记录_照片编号A01_”，并将上述4条执行记录传递至实做数字样机系统。

第四，实做数字样机系统解析收到的4条执行记录，首先将“设备A已安装到位”、“设备A接地阻值_6毫欧__”、“设备A紧固件测力_5__Nm”等3条执行记录解析后，将其中的生产参数与仪器实做数字样机中的设备A关联后供查询、应用；然后解析获取执行记录“设备A拍照记录_照片编号A01_”中的照片编号信息，通过该编号在照片存储服务器中查找对应照片，记录该照片的存储位置，并将存储位置与与仪器实做数字样机中的设备A关联后供查询、应用。

本发明主要有以下发明点：

1)针对不同的总装阶段，由工艺人员依据整星三维设计模型设计、制作了工艺模型，如仪器安装工艺模型、电缆铺设工艺模型和管路安装工艺模型等；

2)给不同工序定义配套的同时，依据工序与产品BOM(Bill of Material)的关联关系，实现了工序与对应产品的工艺模型关联；

3)利用平板电脑等便携终端的拍照功能，由操作人员通过平板电脑拍摄产品总装实物状态，并与对应的拍照执行记录关联，进而通过解析该执行记录中照片与产品的关系，自动将照片回传、挂接到总装实做数字样机上，从而实现照片的结构化、关联化管理。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，主要包括：制造执行系统模块MES；离线处理模块；实做数字样机；其中，所述制造执行系统模块，是指总装现场实施所用的执行系统，用于查看工艺文件、工艺模型和记录产品总装实施状态，其主要用于接收三维工艺设计系统发布的三维工艺文件，并通过导出接口导出三维工艺文件到便携终端中；所述离线处理模块，是指总装现场利用便携式终端，查看总装工艺信息和记录生产状态信息，并将总装执行记录进行记录和联网后回传，其主要包括：仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块、仪器安装执行记录签署模块、仪器状态关联式拍照模块和仪器状态数据及照片回传模块；其中，仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块，用以实现工艺文件及其关联工艺模型的关联、查看、展示；产品安装执行记录签署模块，用以实现记录产品的安装参数，并记录人员、时间信息；产品状态关联拍照模块，通过调用便携终端摄像设备拍摄现场实施状态并与对应产品关联、记录；数据回传模块，用以实现将生产状态数据自动传递至对应的系统进行后续处理；所述实做数字样机，用以解析执行记录处理模块中的执行记录，将对应生产参数和照片与对应产品进行关联，从而生成对应的仪器实做数字样机，进而实现生产状态的自动采集和结构化及关联化展示。

2.如权利要求1所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，

所述仪器工艺文件与工艺模型关联展示模块，通过利用模型和工艺文件进行补充关联，第一部分进行的是设计信息检查，提取三维模型中的设计数据与设计提供给工艺的总装配套文件进行对比，对模型中的设计信息进行检查；第二部分是工艺信息补充和工艺样机模型的创建，主要实现功能为对设计发布模型中的主工艺对象进行工艺信息的补充处理，对于设计发布模型中缺失的总装工艺信息，按照总装配套表进行完善和补充，基于工艺信息完整的设计发布模型创建工艺数字样机模型；最后通过导入TC系统提供的产品工艺规程文件按照代号匹配关系实现模型和工艺的快速关联，建立产品三维模型与其工艺文件之间的关联关系；

所述仪器安装执行记录签署模块，支持总装执行记录采集和总装人员的签署功能，包括：总装工艺模型的展示、总装工艺规程的展示和现场总装执行记录的签署三个模块，在总装工艺模型展示中，包含对轻量化模型的三维展示，和多种属性信息的二维展示，具备旋转、放大、点选和查询功能，实现模型信息多维方式的动态演示效果；在总装工艺规程的展示中，工艺分册下的工序操作以及工步的详细操作步骤，都有完整及全面的介绍，与MES信息保持一致，方便现场工人准确的按照工艺规程操作，达到规范、可控的高质量效率提升；现场总装执行记录的签署，即为现场工人通过便携终端查看模型工艺与实际操作的一种核对措施和检验证明，点选某一工艺操作，会有对应签署岗位，签署之后，会自动关联到工艺文件，并指导后续的拍照功能，所述仪器状态关联式拍照模块，基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统通过点选相关工艺分册中的对象工序或工步，点击拍照按钮，调用pad端的相机模块，实现实时的拍照功能；所述仪器状态数据及照片回传模块，将现场总装的实时状态数据，即工艺文件的签署情况和照片的拍摄，回传MES系统，实现照片的管理和仪器状态数据的管理，且Pad端在照片拍摄完毕后，接入网络，通过调用相关系统接口，点击提交按钮，把当前工艺文件及其配套的总转状态和照片上传到MES系统。

3.如权利要求1或2所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，安装执行记录签署模块支持指纹识别和用户名密码两种签署方式。

4.如权利要求1所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，所述三维工艺文件包含工艺模型、执行记录。

5.如权利要求1所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，便携终端是指装有Windows系统的平板电脑并部署有基于平板电脑开发的与总装工艺展示和采集相关的系统。

6.如权利要求1所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，总装工艺信息和记录生产状态信息包含实际生产参数和照片。

7.如权利要求1所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，安装参数为某设备接地阻值、是否安装信息。

8.如权利要求1所述的基于便携终端的航天器三维工艺展示及生产数据采集系统，其中，总装工艺信息包括紧固件、加热相关、热敏电阻、热控措施、多层信息或加热回路的工艺信息。

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