一种航天器三维数字化装配方法

摘要

一种航天器三维数字化装配方法，首先建立航天器各仪器设备的三维结构模型，确定安装孔的孔位坐标、每个插座的安装位置坐标和方向、设备接地点的相对位置坐标。在此基础上，开展自动化装配设计，确定各设备在舱板上的安装位置、设备安装孔的紧固信息、电缆走向和接地线走向，并将结果分别存储于装配设计信息数据库中。最后，将三维结构模型和基于装配信息数据库生成的物料清单传输到装配现场，指导装配实施工作。本发明方法实现了设计意图的直观化和设计参数的结构化，克服了基于二维图纸的传统模式设计过程串行、结果信息分散、工作效率低下的不足，实现了协同化、并行化、自动化和集成化，能够大幅压缩设计周期，提高航天器的装配设计质量。

主权项

一种航天器三维数字化装配方法，其特征在于包括如下步骤：(1)建立航天器各仪器设备的三维结构模型；所述的三维结构模型仅包括与航天器总装相关的外部机械接口，不包括与航天器总装无关的外部结构特征，以及内部组件特征；所述的外部机械接口包括机械安装孔、电连接器插座、接地点；(2)对于各仪器设备，在其机械安装孔中标识R孔，并在R孔处建立设备坐标系，由此确定各机械安装孔的孔位坐标；所述的设备坐标系原点O₁为R孔轴线与设备安装面的交点，X₁O₁Y₁平面与设备安装面平行，Z₁轴垂直于设备安装面；(3)对于各仪器设备，在其每个电连接器插座处分别建立电连接器坐标系，根据电连接器坐标系与其所属仪器设备的设备坐标系的转换关系，确定每个电连接器插座相对于仪器设备的安装位置坐标和方向；所述电连接器坐标系的原点O₂为插座安装面的几何中心，X₂O₂Y₂平面与插座安装面平行，Z₂轴垂直于安装面；(4)对于各仪器设备，选择1个机械安装孔作为接地安装孔，并在其接地安装孔处建立设备接地坐标系，根据设备接地坐标系与其所属仪器设备的设备坐标系的转换关系，确定接地点相对于仪器设备的位置坐标；所述设备接地坐标系的原点O₃为接地安装孔轴线与设备安装面的交点，X₃O₃Y₃平面与设备安装面平行，Z₃轴垂直于安装面；(5)将各机械安装孔的孔径、耳片厚度、孔位坐标，每个电连接器插座相对于其所属仪器设备的安装位置坐标和方向，设备接地点相对于其所属仪器设备的位置坐标存入装配设计信息数据库；(6)对航天器各结构舱板进行建模，分别建立舱板坐标系，根据设备坐标系与舱板坐标系的转换关系，确定各仪器设备在结构舱板上的安装位置；同时，在结构舱板上为每台所属仪器设备确定舱板接地点，并分别建立设备舱板接地坐标系，由此确定每台仪器设备的设备接地坐标系与设备舱板接地坐标系的转换关系并存入装配设计信息数据库；所述舱板坐标系的原点O₄为结构舱板的几何中心，X₄O₄Y₄平面与舱板所在平面平行，Z₄轴垂直于舱板平面，所述舱板接地坐标系的原点O₅为舱板接地点，X₅O₅Y₅平面与舱板安装面平行，Z₅轴垂直于舱板安装面；(7)根据装配设计信息数据库中存储的各机械安装孔的孔径、耳片厚度、孔位坐标为各仪器设备安装孔配置紧固信息；所述的紧固信息包括螺钉‑平垫‑弹垫组合固定，或者螺钉‑平垫‑平垫‑弹垫‑螺母组合固定；(8)根据装配设计信息数据库中存储的每个电连接器插座相对于其所属仪器设备的安装位置坐标和方向，以路径最短且不与仪器设备干涉为原则，确定各电连接器之间连接电缆的走向路径；(9)根据装配设计信息数据库中存储的每台仪器设备的设备接地坐标系与设备舱板接地坐标系的转换关系，以路径最短且不与仪器设备干涉为原则，确定设备接地线的走向路径；(10)根据步骤(8)和步骤(9)的结果，生成电缆和接地线走向三维模型并存储，同时根据电缆和接地线走向的三维模型，测量各连接电缆和接地线的长度信息；(11)利用舱板坐标系、各仪器设备在结构舱板上的安装位置、设备舱板接地坐标系、设备安装孔配置紧固信息、各连接电缆和接地线的长度信息生成物料清单并存入装配设计信息数据库；(12)将三维结构模型和物料清单通过计算机网络传输到航天器装配现场，利用三维结构模型和物料清单进行航天器的实物组装。