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方案

本发明专利技术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。通过本发明专利技术，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；通过本发明专利技术，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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，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。通过本专利技术，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；通过本专利技术，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。【专利说明】
本专利技术本涉及，属于计算机辅助制造领域。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供，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。本专利技术的技术解决方案是: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贝1J，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，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳朋，张加波，乐毅，侯文德，周莹皓，李光，颜家勇，屈林，董礼港，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：