针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法技术

本发明专利技术提供了一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，包括建立桁架结构对应的骨架模型，在骨架模型中定义桁架接头中心点坐标及依附中心点的局部参照坐标系；将上述接头中心点首尾连接，形成桁架结构对应的线框构型；定义参数化杆件模板并进行桁架杆件实体化建模和装配；基于接头中心点，将汇集于同一接头的杆件参数化截面几何信息导入接头三维模型后进行接头实体化建模和装配；当骨架中线框构型发生更改或接头中心点坐标更新时，桁架结构系统以自适应的方式进行重构或者重新创建、更新结构元件。本发明专利技术通过桁架结构骨架和参照一致性传递，以骨架和参数化杆件模板驱动的结构元件自适应创建和更新，确保桁架结构系统三维模型的独立性和稳定性。

Method for adaptive creation and updating of 3D model of satellite truss structure

The present invention provides a method for 3D model of satellite adaptive truss structure for creating and updating, including the establishment of the corresponding skeleton model of truss structure, the definition of truss joint center coordinates and local coordinates refer to attachment point in the center of the skeleton model; joint center connected, forming the corresponding line configuration frame truss structure definition; parametric bar template and truss entity modeling and assembly; joint center based on pole parameters will converge at the same joint of geometric information into the joint 3D model after joint entity modeling and assembly; when the skeleton frame configuration changes or midline joint center coordinates update, truss system in adaptive manner to reconstruct or re create and update the structure element. The truss structure framework and reference consistency transfer bar structure element adaptive template driven framework and to create and update the parameters, to ensure the independence and stability of the three-dimensional model of truss system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星桁架结构
，具体地，涉及一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法。
技术介绍
随着卫星结构高承载能力和轻量化设计的发展需求日趋强烈，复合材料桁架结构因其空间开敞性能优、受运载包络尺寸限制少、易于进行在轨展开或装配等优点，且所形成的结构系统通常为高次超静定结构，能有效的承受多向多类型耦合载荷的能力，刚度和整体性较好，特别适合有大跨度甚至超大跨度安装需求的结构中应用。从应用范围上看，卫星结构中应用的桁架属于广义的桁架结构，包含狭义的桁架、刚架、梁或杆的组合结构等，其主体是由桁架杆件和桁架接头组成。随着桁架结构一体化成型工艺和大型桁架结构装配工艺的发展，各种结构形式的桁架结构在各类卫星结构系统中得到了越来越广泛的应用，且结构形式呈现大型化复杂化的发展趋势。桁架结构三维设计建模是一个非常繁琐复杂的工作，其需要经过概念设计、初始设计和详细设计等多个阶段的迭代和修改，设计调整和修改工作量巨大，设计周期冗长。虽然传统设计建模方法能够实现桁架结构三维模型的设计创建，但随着卫星桁架结构的大型化复杂化的发展需求，桁架结构三维设计建模也面临着诸多挑战和困难，主要表现在：(1)桁架结构系统的大型化发展使得结构元件数量迅速增加，三维模型设计建模的工作量呈显著放大的趋势。虽然，通常情况下桁架结构中存在大量相似元件，但传统的建模方式仍然只能逐个元件单独建模装配，缺乏针对相似元件的自适应快速建模的能力。(2)桁架结构系统的复杂化趋势使得桁架内部连接关系日趋复杂，同一桁架接头上连接的桁架杆件越来越多，形成空间构型极其复杂的接头，进一步加大了桁架结构特别是接头的三维设计建模难度。(3)桁架结构元件三维模型设计建模过程中存在着互为参照的关系，即桁架杆件需以连接接头为建模参照和装配参照，桁架接头各通榫头需以连接的各桁架杆件为建模参照和装配参照。而在实际设计建模过程中，这种互为参照的关系受人为因素影响较大，存在着一定的随意性和不确定性，桁架系统元件之间缺乏统一的参照和装配关系，使得桁架元件三维模型再生极易受到参照关系的影响而产生失败的可能。(4)伴随着研制过程，桁架结构会随外部需求的变化而进行全局或局部的模型重构或更新。参照和装配关系复杂多样性，同时还会在桁架结构需要适应外部需求变化进行重构或更新时引起设计模型再生失败的可能，无法适应外部需求变化而进行结构系统的自适应更新，显著影响桁架结构系统模型的稳定性。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法。根据本专利技术提供的针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，包括如下步骤：步骤1：在桁架结构三维模型起始位置建立桁架结构对应的骨架模型，在骨架模型中根据整星布局坐标系定义接头中心点和依附上述中心点的局部参照坐标系；步骤2：在骨架模型中，运用空间曲线将接头中心点首尾连接，形成桁架结构对应的线框构型；步骤3：选取参数化杆件模板，在桁架结构装配模型下自动进行与步骤2中的线框构型对应的桁架杆件实体化建模，并按照依附中心点局部参照坐标系自行完成装配；步骤4：以骨架模型中的接头中心点作为桁架接头三维模型的基础，将汇集于同一接头的杆件参数化截面几何信息导入桁架接头三维模型，自动进行桁架接头实体化建模和装配；步骤5：当骨架中线框构型发生更改或桁架接头中心点坐标更新时，桁架结构系统以自适应的方式进行重构，或者重新创建、更新结构元件。优选地，所述步骤1包括：在桁架结构三维模型中建立prt格式的对应桁架结构的骨架模型，根据整星布局坐标系定义骨架基础坐标系，基于该骨架基础坐标系定义桁架接头中心点坐标和依附中心点的局部参照坐标系；所述桁架接头中心点坐标是指：在骨架模型中建立的与桁架接头几何中心相对应的通过空间坐标形式进行描述的空间几何点；依附中心点的局部参照坐标系是指：在骨架模型中参照整星布局坐标系所建立的依附于桁架接头中心点坐标且与整星布局坐标系一致的局部参照坐标系。优选地，所述步骤4包括：复制汇集于同一接头的杆件参数化截面几何并向接头三维模型发布，根据杆件曲线定义的延伸方向自动进行接头实体化建模，并按照局部参照坐标系自行完成装配。优选地，所述步骤5中的卫星桁架结构元件包括三维模型形式的桁架杆件、桁架接头。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术中通过构建桁架结构系统骨架以及线框构型，能够从根本上实现驱动三维模型的建立和更新，避免了建模过程中的人为因素影响。2、本专利技术设置有参数化的杆件模板，有效的简化了杆件的创建方式，解决了桁架结构系统中大量相似杆件的自适应创建，便于桁架杆件自动创建。3、本专利技术利用骨架中的线框构型定义的延伸方向，并结合接头中心点和参数化杆件截面几何信息，将接头和杆件的参照关系进一步固化为有限紧密关联，能够非常便利的进行桁架接头的自动创建和自适应更新。4、本专利技术中的结构元件的创建是在系统装配模型中进行，无需进行额外的装配；此外，由骨架模型和线框构型定义，接头各通榫头均与杆件截面直接相关，结构元件的互为参照关系明确，避免参照混乱引起的模型再生失败。5、本专利技术中接头中心点建立在骨架模型中，并采用坐标系进行定义，骨架模型中的线框构型定义了桁架杆件设计的空间位置需求以及杆件延伸方向，桁架杆件和接头的装配都采用坐标系装配的方式，将所有元件的创建和装配参照进行了规范和统一，便于后续根据外部需求进行桁架系统全局或局部的自适应更新，保证了桁架结构系统的稳定性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法简要流程图；图2为本专利技术提供的针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法详细流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，包括如下步骤：步骤1：在桁架结构三维模型起始位置建立桁架结构对应的骨架模型，在骨架模型中根据整星布局坐标系定义接头中心点和依附上述中心点的局部参照坐标系；步骤2：在骨架模型中，运用空间曲线将接头中心点首尾连接，形成桁架结构对应的线框构型；步骤3：选取参数化杆件模板，在桁架结构装配模型下自动进行与步骤2中的线框构型对应的桁架杆件实体化建模，并按照依附中心点局部参照坐标系自行完成装配；步骤4：以骨架模型中的接头中心点作为桁架接头三维模型的基础，将汇集于同一接头的杆件参数化截面几何信息导入桁架接头三维模型，自动进行桁架接头实体化建模和装配；步骤5：当骨架中线框构型发生更改或桁架接头中心点坐标更新时，桁架结构系统以自适应的方式进行重构，或者重新创建、更新结构元件。所述步骤1包括：在桁架结构三维模型中建立prt格式的对应桁架结构的骨架模型，根据整星布局坐标系定义骨架基础坐标系，基于该骨架基础坐标系定义桁架接头中心点坐标和依附中心点的局部参照坐标系；所述桁架接头中心点坐标是指：在骨架模型中建立的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：在桁架结构三维模型起始位置建立桁架结构对应的骨架模型，在骨架模型中根据整星布局坐标系定义接头中心点和依附上述中心点的局部参照坐标系；步骤2：在骨架模型中，运用空间曲线将接头中心点首尾连接，形成桁架结构对应的线框构型；步骤3：选取参数化杆件模板，在桁架结构装配模型下自动进行与步骤2中的线框构型对应的桁架杆件实体化建模，并按照依附中心点局部参照坐标系自行完成装配；步骤4：以骨架模型中的接头中心点作为桁架接头三维模型的基础，将汇集于同一接头的杆件参数化截面几何信息导入桁架接头三维模型，自动进行桁架接头实体化建模和装配；步骤5：当骨架中线框构型发生更改或桁架接头中心点坐标更新时，桁架结构系统以自适应的方式进行重构，或者重新创建、更新结构元件。

【技术特征摘要】
1.一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：在桁架结构三维模型起始位置建立桁架结构对应的骨架模型，在骨架模型中根据整星布局坐标系定义接头中心点和依附上述中心点的局部参照坐标系；步骤2：在骨架模型中，运用空间曲线将接头中心点首尾连接，形成桁架结构对应的线框构型；步骤3：选取参数化杆件模板，在桁架结构装配模型下自动进行与步骤2中的线框构型对应的桁架杆件实体化建模，并按照依附中心点局部参照坐标系自行完成装配；步骤4：以骨架模型中的接头中心点作为桁架接头三维模型的基础，将汇集于同一接头的杆件参数化截面几何信息导入桁架接头三维模型，自动进行桁架接头实体化建模和装配；步骤5：当骨架中线框构型发生更改或桁架接头中心点坐标更新时，桁架结构系统以自适应的方式进行重构，或者重新创建、更新结构元件。2.根据权利要求1所述的针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金军，彭海阔，王志国，顾志悦，赵发刚，姚骏，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31