CN104657552A - 一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***，包括数据库、参数输入模块、参数存储模块、模型调度模块、三维模型生成模块和三维模型装配模块；数据库用于存储火箭贮箱构建所需结构件的三维模型；参数输入模块将用户输入的设计参数发送至参数存储模块存储；参数存储模块将用户设计参数进行缓存；模型调度模块接收并根据三维模型生成模块发送的模型调用请求，从数据库中进行遍历检索、查询与该请求匹配的模型；三维模型生成模块发送模型调用请求至模型调度模块以及调用数据库中对应的三维模型数据；三维模型装配模块将所需的结构件进行装配，完成贮箱三维模型的构建。本发明提高了产品设计效率和产品设计质量，缩短了产品研制周期。

Description

一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***

技术领域

本发明属于运载火箭三维快速设计技术，涉及一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***。

背景技术

目前，设计人员在利用三维模型设计软件进行运载火箭箭体贮箱结构类型的设计过程中，从贮箱总体骨架模型设计、箱底法兰布置、参考传递到结构详细设计等过程存在大量的相似性重复工作。在零部件的层次上，部分零部件如壁板、短壳板、瓜瓣、端框、法兰、防晃板、卡箍等零部件数量多、种类多，结构相似，这些零部件设计过程繁琐，重复性工作较多。设计人员需要花费大量的时间和精力在软件复杂的操作过程中，导致设计工作效率低下，直接影响产品设计周期。

此外，利用三维模型设计软件的标准模块进行设计过程中，由于不同设计人员设计水平的差异，导致设计模型质量参差不齐，设计规范性不高，影响了产品数字样机模型的整体修改和数字模装，间接影响了产品设计的正确性。

发明内容

本发明的技术解决问题的目的在于：针对现有技术的不足，提供了一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***，提高了产品设计效率和产品设计质量，降低了设计过程中软件操作难度，缩短了产品研制周期。

本发明的技术解决方案是：

一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***，包括：数据库、参数输入模块、参数存储模块、模型调度模块、三维模型生成模块和三维模型装配模块；

数据库，用于存储火箭贮箱构建所需结构件的三维模型；所述的结构件三维模型包含贮箱的壁板、短壳板、瓜瓣、端框、法兰、防晃板、卡箍、隧道管、化铣壁板和Y形环；

参数输入模块，接收用户输入的设计参数，并将设计参数发送至参数存储模块存储；所述的设计参数包括结构件类型、名称、结构件尺寸、结构件装配位置；

参数存储模块，将参数输入模块发送的用户设计参数进行缓存，供三维模型生成模块使用；

模型调度模块，接收并根据三维模型生成模块发送的模型调用请求，从数据库中进行遍历检索、查询与该请求匹配的模型，若存在匹配模型，则通知三维模型生成模块调用相应的模型；否则向三维模型生成模块发送模型调用请求失败的提示；

三维模型生成模块，从参数存储模块获取结构件类型、名称和结构尺寸参数，并根据结构件名称，发送模型调用请求至模型调度模块；同时根据模型调度模块的通知，调用数据库中对应的三维模型数据；根据结构尺寸参数和模型数据生成结构件的三维模型，并将其发送至三维模型装配模块；

三维模型装配模块，根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数，判断三维模型生成模块输出的结构件三维模型的布局形式，当结构件类型为筒段时，建立串联均等装配机制；当结构件类型为瓜瓣、化铣壁板、短壳板、端框、Y形环时，建立回转均等装配机制；当结构件为其他类型，采用独立装配机制；三维模型装配模块，根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数和采用的装配机制，创建安装坐标系，并将所需的结构件进行装配，完成贮箱三维模型的构建。

三维模型装配模块根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数和采用的装配机制，创建安装坐标系，并将所需的结构件进行装配的具体方式如下：

三维模型装配模块，采用独立装配机制时，按装配定义位置创建1个安装坐标系A；采用串联均等装配机制时，按装配定义位置创建坐标系，并将需要安装的m个结构件，沿创建的坐标系Z轴等距创建m个安装坐标系A i，i＝1,…,m；采用回转均等装配机制时，按装配定义位置位置创建坐标系，并将需要安装的m个结构件，绕坐标系Z轴旋转等角度创建m个安装坐标系A i，i＝1,…,m；m大于等于1；

三维模型装配模块，采用独立装配机制时，调用三维模型生成模块输出的1个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与按装配定义位置创建的坐标系A重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配；三维模型装配模块，采用串联均等装配机制时，调用三维模型生成模块输出的m个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与安装坐标系A i，i＝1,…,m分别重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配；三维模型装配模块，采用回转均等装配机制时，调用三维模型生成模块输出的m个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与安装坐标系A i，i＝1,…,m分别重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明通过建立贮箱类结构件三维模型模板数据库，在该数据库中建立不同零件的三维模型，并将该数据库中的内容与三维模型自动化生成模块及模板调度模块相关联，使得本发明平台根据用户的不同输入参数，简单、快速地生成火箭贮箱结构的不同零件，极大提高了设计人员的设计工作效率，提升了模型的设计质量水平，模型更加规范，并且缩短了产品的研制周期。

(2)本发明根据火箭贮箱结构的特点，利用三维模型自动化装配模型获取用户输入的装配位置信息定义参数值，将三维模型自动化生成模块输出的多个零件结构三维模型按坐标系重合约束自动装配成组件结构三维模型，不需要提前定义大量装配参考基准，降低装配参照丢失错误的概率，并且利于零组件的姿态位置自动化调整，提高了工作效率和产品质量。

附图说明

图1为本发明的***结构图；

图2为本发明的一种Y形环三维模型模板；

图3为本发明的筒段串联均等装配示意图；

图4为本发明的瓜瓣回转均等装配示意图；

图5为本发明的贮箱自动化构建结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步介绍。

如图1所示，本发明一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***包括：数据库、参数输入模块、参数存储模块、模型调度模块、三维模型生成模块和三维模型装配模块；

数据库，用于存储火箭贮箱构建所需结构件的三维模型；所述的结构件三维模型包含贮箱的壁板、短壳板、瓜瓣、端框、法兰、防晃板、卡箍、隧道管、化铣壁板和Y形环；

参数输入模块，接收用户输入的设计参数，并将设计参数发送至参数存储模块存储；所述的设计参数包括结构件类型、名称、结构件尺寸、结构件装配位置；如以图2所示Y形环为例，参数输入模块需要输入的参数值包括Y形环名称，Y形环结构尺寸，装配位置尺寸；其中Y形环结构尺寸包括直径(如3338)，周向角度(如360)，壁筒延伸量(如90)，短壳延伸量(如75)，弧面母线半径(如400)，厚度(如6)；Y形环装配位置尺寸包括装配高度(如1043)。除周向角度单位为°，其余为mm。

参数存储模块，将参数输入模块发送的用户设计参数进行缓存，供三维模型生成模块使用；

模型调度模块，接收并根据三维模型生成模块发送的模型调用请求，从数据库中进行遍历检索、查询与该请求匹配的模型，若存在匹配模型，则通知三维模型生成模块调用相应的模型；否则向三维模型生成模块发送模型调用请求失败的提示；

三维模型生成模块，从参数存储模块获取结构件类型、名称和结构尺寸参数，并根据结构件名称，发送模型调用请求至模型调度模块；同时根据模型调度模块的通知，调用数据库中对应的三维模型数据；根据结构尺寸参数和模型数据生成结构件的三维模型(数据库中存的是三维模板，它是个源，根据用户的具体尺寸可以变形或派生出具体用户需要的模型)，并将其发送至三维模型装配模块；

三维模型装配模块，根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数，判断三维模型生成模块输出的结构件三维模型的布局形式，当结构件类型为筒段时，建立串联均等装配机制；当结构件类型为瓜瓣、化铣壁板、短壳板、端框、Y形环时，建立回转均等装配机制；当结构件为其他类型，采用独立装配机制；三维模型装配模块，根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数和采用的装配机制，创建安装坐标系，并将所需的结构件进行装配，完成贮箱三维模型的构建。

三维模型装配模块根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数和采用的装配机制，创建安装坐标系，并将所需的结构件进行装配的具体方式如下：

三维模型装配模块，采用独立装配机制时，按装配定义位置创建1个安装坐标系A(装配定义位置根据用户输入的设计参数中的结构件装配位置获得，每个模型在输入的时候，都以自身为标准设立一个坐标系)；采用串联均等装配机制时，按装配定义位置创建坐标系，并将需要安装的m个结构件，沿创建的坐标系Z轴等距创建m个安装坐标系A i，i＝1,…,m；采用回转均等装配机制时，按装配定义位置位置创建坐标系，并将需要安装的m个结构件，绕坐标系Z轴旋转等角度创建m个安装坐标系A i，i＝1,…,m；m大于等于1；

三维模型装配模块，采用独立装配机制时，调用三维模型生成模块输出的1个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B(每个模型都以用户需求以自身建立一个本体坐标系)与按装配定义位置创建的坐标系A重合约束(坐标系A与B重合)，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配；三维模型装配模块，采用串联均等装配机制时，调用三维模型生成模块输出的m个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与安装坐标系A i，i＝1,…,m分别重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配；三维模型装配模块，采用回转均等装配机制时，调用三维模型生成模块输出的m个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与安装坐标系A i，i＝1,…,m分别重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配。

如图3所示，为三个筒段分段模型按串联均等装配机制自动装配后结果。当装配机制为回转均等时，自动装配同上。如图4所示，为八个瓜瓣按回转均等装配机制自动装配后结果。如图5所示，为贮箱自动化构建结果示意图

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***，其特征在于包括：数据库、参数输入模块、参数存储模块、模型调度模块、三维模型生成模块和三维模型装配模块；

数据库，用于存储火箭贮箱构建所需结构件的三维模型；所述的结构件三维模型包含贮箱的壁板、短壳板、瓜瓣、端框、法兰、防晃板、卡箍、隧道管、化铣壁板和Y形环；

参数输入模块，接收用户输入的设计参数，并将设计参数发送至参数存储模块存储；所述的设计参数包括结构件类型、名称、结构件尺寸、结构件装配位置；

参数存储模块，将参数输入模块发送的用户设计参数进行缓存，供三维模型生成模块使用；

模型调度模块，接收并根据三维模型生成模块发送的模型调用请求，从数据库中进行遍历检索、查询与该请求匹配的模型，若存在匹配模型，则通知三维模型生成模块调用相应的模型；否则向三维模型生成模块发送模型调用请求失败的提示；

三维模型生成模块，从参数存储模块获取结构件类型、名称和结构尺寸参数，并根据结构件名称，发送模型调用请求至模型调度模块；同时根据模型调度模块的通知，调用数据库中对应的三维模型数据；根据结构尺寸参数和模型数据生成结构件的三维模型，并将其发送至三维模型装配模块；

三维模型装配模块，根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数，判断三维模型生成模块输出的结构件三维模型的布局形式，当结构件类型为筒段时，建立串联均等装配机制；当结构件类型为瓜瓣、化铣壁板、短壳板、端框、Y形环时，建立回转均等装配机制；当结构件为其他类型，采用独立装配机制；三维模型装配模块，根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数和采用的装配机制，创建安装坐标系，并将所需的结构件进行装配，完成贮箱三维模型的构建。

2.根据权利要求1所述的一种火箭贮箱结构三维模型自动化构建***，其特征在于：所述三维模型装配模块根据参数存储模块缓存的结构件用户设计参数和采用的装配机制，创建安装坐标系，并将所需的结构件进行装配的具体方式如下：

三维模型装配模块，采用独立装配机制时，按装配定义位置创建1个安装坐标系A；采用串联均等装配机制时，按装配定义位置创建坐标系，并将需要安装的m个结构件，沿创建的坐标系Z轴等距创建m个安装坐标系Ai，i＝1,…,m；采用回转均等装配机制时，按装配定义位置位置创建坐标系，并将需要安装的m个结构件，绕坐标系Z轴旋转等角度创建m个安装坐标系Ai，i＝1,…,m；m大于等于1；

三维模型装配模块，采用独立装配机制时，调用三维模型生成模块输出的1个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与按装配定义位置创建的坐标系A重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配；三维模型装配模块，采用串联均等装配机制时，调用三维模型生成模块输出的m个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与安装坐标系Ai，i＝1,…,m分别重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配；三维模型装配模块，采用回转均等装配机制时，调用三维模型生成模块输出的m个结构件三维模型，通过结构件三维模型中自带的安装坐标系B与安装坐标系Ai，i＝1,…,m分别重合约束，完成结构三维模型在空间骨架模型上的自动装配。