本发明属于数字化制造
技术领域：
，涉及卫星智能装配工艺规划系统。
背景技术：
：在现代高技术战争中，卫星核心军事装备，将承担越来越重要的国防重任。发展新一代军事遥感卫星、新一代军事通信中继卫星和新一代导航卫星等，并具有高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率，高目标定位精度等性能要求，对新一代卫星研制进度也提出了迫切的需求。在卫星的研制过程中,卫星装配是卫星产品功能和性能实现的最终阶段和关键环节，也是需要急需优化的难点。首先，卫星装配周期占整个研制周期的30％-40％，随着型号研制周期不断缩短，装配任务压力越来越大。装配所需的人力约占熟练劳动力的40％，超过40％以上的生产费用用于产品装配，且装配工作手工劳动量较大。其次，卫星型号结构装配过程复杂，质量要求高，对装配工艺细化、量化的指导能力要求越来越高。以xx卫星为例子，该卫星在成像分辨率、成像精度等方面均有较大的改进和提高，其天线两翼展开长度达56m，天线展开系统十分复杂，展开系统内部的杆件、铰链等接口关系匹配性要求高，装配中多个环节需要试装、精测与调试，最终性能需要进行多项测试和试验，目前的装配工艺仿真手段、手动装调方式、普通激光跟踪仪经纬仪在线测量方法已经不能满足需求，技术实现要素：本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出卫星智能装配工艺规划系统，快速高效完成装配工艺的设计，缩短装配工艺设计周期，提升装配工艺设计效率。本发明解决技术的方案是：卫星智能装配工艺规划系统，包括知识管理单元和装配工艺设计单元；其中，知识管理单元包括本体词汇管理模块、卫星结构的装配特征关系管理模块、装配语义结构化定义模块、装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；装配工艺设计单元包括装配设计模型解析与特征提取模块、卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块、装配工艺实测记录定义模块、智能装配工艺编制模块、工艺审批模块和设计变更的工艺快速响应消息通知模块；本体词汇管理模块：用关键词标注装配对象与装配关系，后续通过卫星结构装配领域的本体词汇关联，形成卫星结构装配领域的知识网络；将知识网络发送至装配语义结构化定义模块；卫星结构的装配特征关系管理模块：管理卫星装配结构的装配关系；将装关系发送至装配语义结构化定义模块；装配语义结构化定义模块：接收本体词汇管理模块传来的知识网络；接收卫星结构的装配特征关系管理模块传来的装配关系；根据知识网络对装配关系进行定义；将定义完成后的装配关系发送至装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；装配关系与装配工艺描述性知识表达模块：根据历史数据归纳出卫星结构中的典型特点，预设装配工序；接收装配语义结构化定义模块传来的定义完成后的装配关系；结合定义后的装配关系描述出装配工序的内容；将其存储在装配工艺知识库；装配设计模型解析与特征提取模块：通过零件的边界匹配进行装配特征识别；并提取装配特征；卫星结构装配序列推送模块：针对卫星部装结构；从装配工艺知识库中调取装配工序的内容；根据装配工序内容，基于拆-装分析法对装配序列进行最优化序列选择；获得卫星部装结构的装配序列规划；并运用球面几何计算确定拆卸方向，推送智能规划生成装配路径；装配工艺知识推送模块：根据用户对模型的需求从语义层面上对模型库中已有模型进行检索；装配工艺实测记录定义模块：根据装配设计模型要求，设计；智能装配工艺编制模块：在卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块的基础上，根据设计需求，对具体内容进行完善；工艺审批模块：对装配工艺进行受控管理，按照审批流程对装配工艺进行审批；设计变更的工艺快速响应消息通知模块：用于任务变更后工艺快速响应，通过设计模型的变更,及时控制装配模型管理、装配工艺形成，及时更新装配工艺。在上述的卫星智能装配工艺规划系统，所述装配关系包括高级关系和基础关系；其中，高级关系为零部件之间的层次关系、连接关系；基础关系为零部件几何特征与几何约束的位置关系、配合关系。在上述的卫星智能装配工艺规划系统，所述装配关系定义包括装配知识项定义和装配语义定义；知识项定义为描述装配对象2者之间的关系；装配语义定义为描述装配对象、装配动作、装配序列、装配路径、装配资源。在上述的卫星智能装配工艺规划系统，所述装配设计模型解析与特征提取模块采用基于图形的装配特征提取方法，获取零件的边界。在上述的卫星智能装配工艺规划系统，所述提取的装配特征包括装配特征语义、几何元素、装配特征坐标系、配合特征、装配公差和装配图形信息。在上述的卫星智能装配工艺规划系统，所述序列生成周期缩短40％，装配工艺描述内容及配套信息生成周期缩短30％，实现装配工艺设计周期缩短30％，卫星一次装配成功率达到90％。本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明通过设计任务构建对应的装配产品结构，并根据装配模型提取模型中的特征关系，以此为输入，推送类似装配关系的装配序列，再进行装配语义相似性的工艺知识检索，获得装配工艺描述内容；(2)本发明在工艺完成设计的基础上，进行工艺审批受控，审批过程中如存在问题，可直接返回编制进行修改，再重新启动流程即可；(3)本发明在受控后，设计任务变更，则系统会自动消息通知工艺编制者，对其工艺进行完善。附图说明图1为本发明卫星智能装配工艺规划流程图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步阐述。本发明提出一种面向卫星智能装配工艺规划系统及方法，采用基于装配知识推理的装配序列智能生成技术，获得产品的初步拆-装序列、装配技术要求等初级装配工艺信息，并根据产品质量要求，直接从质量记录模板库中选择记录表插入工序，记录质量数据，快速高效完成装配工艺的设计，缩短装配工艺设计周期，提升装配工艺设计效率。卫星智能装配工艺规划系统，包括知识管理单元和装配工艺设计单元；其中，知识管理单元包括本体词汇管理模块、卫星结构的装配特征关系管理模块、装配语义结构化定义模块、装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；装配工艺设计单元包括装配设计模型解析与特征提取模块、卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块、装配工艺实测记录定义模块、智能装配工艺编制模块、工艺审批模块和设计变更的工艺快速响应消息通知模块；本体词汇管理模块：用关键词标注装配对象与装配关系，后续通过卫星结构装配领域的本体词汇关联，形成卫星结构装配领域的知识网络；将知识网络发送至装配语义结构化定义模块；装配关系包括高级关系和基础关系；其中，高级关系为零部件之间的层次关系、连接关系；基础关系为零部件几何特征与几何约束的位置关系、配合关系。卫星结构的装配特征关系管理模块：管理卫星装配结构的装配关系；将装关系发送至装配语义结构化定义模块；装配语义结构化定义模块：接收本体词汇管理模块传来的知识网络；接收卫星结构的装配特征关系管理模块传来的装配关系；根据知识网络对装配关系进行定义；将定义完成后的装配关系发送至装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；装配关系定义包括装配知识项定义和装配语义定义；知识项定义为描述装配对象2者之间的关系；装配语义定义为描述装配对象、装配动作、装配序列、装配路径、装配资源。装配关系与装配工艺描述性知识表达模块：根据历史数据归纳出卫星结构中的典型特点，预设装配工序；接收装配语义结构化定义模块传来的定义完成后的装配关系；结合定义后的装配关系描述出装配工序的内容；将其存储在装配工艺知识库；装配设计模型解析与特征提取模块：通过零件的边界匹配进行装配特征识别；并提取装配特征；装配设计模型解析与特征提取模块采用基于图形的装配特征提取方法，获取零件的边界。提取的装配特征包括装配特征语义、几何元素、装配特征坐标系、配合特征、装配公差和装配图形信息。卫星结构装配序列推送模块：针对卫星部装结构；从装配工艺知识库中调取装配工序的内容；根据装配工序内容，基于拆-装分析法对装配序列进行最优化序列选择；获得卫星部装结构的装配序列规划；并运用球面几何计算确定拆卸方向，推送智能规划生成装配路径；装配工艺知识推送模块：根据用户对模型的需求从语义层面上对模型库中已有模型进行检索；装配工艺实测记录定义模块：根据装配设计模型要求，设计；智能装配工艺编制模块：在卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块的基础上，根据设计需求，对具体内容进行完善；工艺审批模块：对装配工艺进行受控管理，按照审批流程对装配工艺进行审批；设计变更的工艺快速响应消息通知模块：用于任务变更后工艺快速响应，通过设计模型的变更,及时控制装配模型管理、装配工艺形成，及时更新装配工艺。按照本发明设计的装配工艺规划系统，序列生成周期缩短40％，装配工艺描述内容及配套信息生成周期缩短30％，实现装配工艺设计周期缩短30％，卫星一次装配成功率达到90％。卫星智能装配工艺规划方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤1：针对航天器型号任务要求，接收xx型号下载荷舱，系统中创建装配产品pbom节点gfj-3_1-0_desing/a-载荷舱、gfj-3_1-0_desing为产品代号，a为节点版本、载荷舱为中文名称；步骤2：根据步骤1中得到的装配产品结构，gfj-3_1-0_desing/a-载荷舱包含承力筒、顶板、底板、隔板、外板。在装配产品节点创建装配工艺，创建过程中系统进行装配模型特征的提取，通过装配特征的比对，自动推送对应的装配路径；装配关系如表1所示：表1序号装配关系类型装配关系名称本体词汇1属于关系结构板载荷舱2包含关系服务舱结构板3同轴关系-y-x竖隔板 y x竖隔板4同轴关系 y-x竖隔板-y x竖隔板5垂直关系 y-x竖隔板 y-x横隔板6角条连接 y-x横隔板-y-x横隔板7距离关系 y-x横隔板-x向底板总工艺由产品代号.zgy/版本-产品中文名称 总工艺组成。工艺编号的结构由型号.工艺类型.流水码/版本-工艺中文名称组成；版本由字母a到z升序控制版本，中文名称产品代号 产品中文名称组成。gfj-3_1-0_desing/a-载荷舱工艺创建过程中生成并同时创建对应的总工艺，gfj-3_1-0_desing.zgy/a-载荷舱以及工艺xx.2030.000005/a-gfj-3_1-0_desing/a载荷舱。步骤3：根据步骤2中得到的装配路径，再进行装配工艺内容的匹配，获得工艺描述内容。例如针对角条连接关系，在载荷舱装配结构中，识别与承力筒进行角条连接的结构板，按照智能规划的装配序列与路径进行操作，涉及具体内容包括：钳工序第一行，找到与承力筒之间是角条连接关系的结构板，依据装配序列结果顺序执行结构板的装配。钳工序第二行，安装结构板的路径方位也依据装配序列路径规划结果执行。钳工序第三行，按照承力筒与隔板之间是贴合关系的检索结果执行，且要求依据参照工艺员绘制的过程视图。钳工序第四行，按照结构板之间是角条连接的检索结果执行，且要求依据参照工艺员绘制的过程视图。获得“钳”装配工序知识内容：将隔板类装配对象、隔板1、隔板2、隔板3；从承力筒路径或方位装配动作；根据xx视图将隔板对对象和承力筒对象贴合关系螺钉连接；根据xx视图安装资源类装配对象装配动作。步骤4：在步骤3中得到智能装配工艺基本架构及其内容描述，从质量记录库中选择装配过程中涉及的实测记录表。在工艺内容描述界面，根据质量检测要求，从质量记录库中选择对应的记录表，并完善检测要求，包括检测项目、设计指标等内容。步骤5：在步骤4的基础上，工艺员完善工艺参数、内容，确保整个工艺描述的完整。对应“钳”装配工序内容完善：将载荷舱 x向隔板、-x向隔板、y向隔板；从承力筒上方放入；根据a-a视图将-x向隔板和承力筒下框面面贴合螺钉连接；根据c-c视图安装连接角条将隔板相互连接。步骤6：工艺审批模块(8)根据步骤5的结果，将其进行审批受控，对装配工艺进行版本控制。例如：装配工艺xx.2030.000005/a-gfj-3_1-0_desing/a载荷舱编制完成后，对其提交工艺审批流程，受控后此工艺版本将不再允许进行任何操作，只允许预览。当工艺由于编制问题导致修改，则需通过工艺更改对这般工艺进行升版，则装配工艺版本升为b版，工艺节点为xx.2030.000005/b-gfj-3_1-0_desing/a载荷舱，工艺可以做任意的更改。在完善内容后，需再次提交工艺审批流程进行受控，再发布。步骤7：设计变更的工艺快速响应消息通知模块(9)在步骤6的结果上，由于设计xxt型号下中载荷舱设计变更，则根据产品节点工艺装配工艺xx.2030.000005/a-gfj-3_1-0_desing/a载荷舱编制者，对其发送设计变更通知。当工艺编制人员通过消息通知接收到设计变更信息后，首先需要对其总工艺进行升版操作，将gfj-3_1-0_desing.zgy/a-载荷舱总工艺升版为gfj-3_1-0_desing.zgy/b-载荷舱总工艺升版，该节点则自动关联至最新版本的产品节点gfj-3_1-0_desing/b-载荷舱下。若工艺内容需要完善，则需对管路焊接工艺xx.2030.000005/a-gfj-3_1-0_desing/a进行工艺升版为xx.2030.000005/b-gfj-3_1-0_desing/a进行内容完善。若工艺内容不变，则将附加的设计模型变为最新版本即可。当前第1页1 2 3
技术特征：1.卫星智能装配工艺规划系统，其特征在于：包括知识管理单元和装配工艺设计单元；其中，知识管理单元包括本体词汇管理模块、卫星结构的装配特征关系管理模块、装配语义结构化定义模块、装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；装配工艺设计单元包括装配设计模型解析与特征提取模块、卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块、装配工艺实测记录定义模块、智能装配工艺编制模块、工艺审批模块和设计变更的工艺快速响应消息通知模块；
本体词汇管理模块：用关键词标注装配对象与装配关系，后续通过卫星结构装配领域的本体词汇关联，形成卫星结构装配领域的知识网络；将知识网络发送至装配语义结构化定义模块；
卫星结构的装配特征关系管理模块：管理卫星装配结构的装配关系；将装关系发送至装配语义结构化定义模块；
装配语义结构化定义模块：接收本体词汇管理模块传来的知识网络；接收卫星结构的装配特征关系管理模块传来的装配关系；根据知识网络对装配关系进行定义；将定义完成后的装配关系发送至装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；
装配关系与装配工艺描述性知识表达模块：根据历史数据归纳出卫星结构中的典型特点，预设装配工序；接收装配语义结构化定义模块传来的定义完成后的装配关系；结合定义后的装配关系描述出装配工序的内容；将其存储在装配工艺知识库；
装配设计模型解析与特征提取模块：通过零件的边界匹配进行装配特征识别；并提取装配特征；
卫星结构装配序列推送模块：针对卫星部装结构；从装配工艺知识库中调取装配工序的内容；根据装配工序内容，基于拆-装分析法对装配序列进行最优化序列选择；获得卫星部装结构的装配序列规划；并运用球面几何计算确定拆卸方向，推送智能规划生成装配路径；
装配工艺知识推送模块：根据用户对模型的需求从语义层面上对模型库中已有模型进行检索；
装配工艺实测记录定义模块：根据装配设计模型要求，设计；
智能装配工艺编制模块：在卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块的基础上，根据设计需求，对具体内容进行完善；
工艺审批模块：对装配工艺进行受控管理，按照审批流程对装配工艺进行审批；
设计变更的工艺快速响应消息通知模块：用于任务变更后工艺快速响应，通过设计模型的变更,及时控制装配模型管理、装配工艺形成，及时更新装配工艺。
2.根据权利要求1所述的卫星智能装配工艺规划系统，其特征在于：所述装配关系包括高级关系和基础关系；其中，高级关系为零部件之间的层次关系、连接关系；基础关系为零部件几何特征与几何约束的位置关系、配合关系。
3.根据权利要求2所述的卫星智能装配工艺规划系统，其特征在于：所述装配关系定义包括装配知识项定义和装配语义定义；
知识项定义为描述装配对象2者之间的关系；
装配语义定义为描述装配对象、装配动作、装配序列、装配路径、装配资源。
4.根据权利要求3所述的卫星智能装配工艺规划系统，其特征在于：所述装配设计模型解析与特征提取模块采用基于图形的装配特征提取方法，获取零件的边界。
5.根据权利要求4所述的卫星智能装配工艺规划系统，其特征在于：所述提取的装配特征包括装配特征语义、几何元素、装配特征坐标系、配合特征、装配公差和装配图形信息。
6.根据权利要求5所述的卫星智能装配工艺规划系统，其特征在于：所述序列生成周期缩短40％，装配工艺描述内容及配套信息生成周期缩短30％，实现装配工艺设计周期缩短30％，卫星一次装配成功率达到90％。
技术总结本发明涉及卫星智能装配工艺规划系统，属于数字化制造技术领域；包括知识管理单元和装配工艺设计单元；其中，知识管理单元包括本体词汇管理模块、卫星结构的装配特征关系管理模块、装配语义结构化定义模块、装配关系与装配工艺描述性知识表达模块；装配工艺设计单元包括装配设计模型解析与特征提取模块、卫星结构装配序列推送模块、装配工艺知识推送模块、装配工艺实测记录定义模块、智能装配工艺编制模块、工艺审批模块和设计变更的工艺快速响应消息通知模块；本发明快速高效完成装配工艺的设计，缩短装配工艺设计周期，提升装配工艺设计效率。
技术研发人员：谭益梅;刘丽霞;冯锦丹;孙连胜;刘金山
受保护的技术使用者：北京卫星制造厂有限公司
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2021.03.12
