Pro／E二次開發技術在衛星結構設計中的應用

袁義 張亮 陳海峰 王嘉春 謝政 劉霞

（北京空間飛行器總體設計部，北京 100094）

1 引言

“總體-分系統”同步研制是國內采用的一種衛星研制模式。以衛星結構設計為例，總體設計部門負責整星構型設計、整星質量特性分析和儀器設備布局等工作；結構設計部門在總體設計部門下達的質量、空間等約束條件下進行衛星結構的具體設計，最終生成可供制造部門使用的結構設計圖樣。在這種研制模式下，總體設計部門與結構設計部門分別擁有屬于自己的三維設計模型，模型之間的信息交互通過約定的接口進行發布［1-2］。在交互過程中，結構設計部門最重要的工作之一，就是在結構設計過程中準確、及時地反映總體設計部門提出的儀器設備安裝位置信息。所有設備的安裝孔位置信息最終匯集在一起，形成孔表文件，提交給總體設計部門。孔表信息量大，且設計過程中存在大量人工重復工作，往往導致費工費時，還容易出錯；因此，如何實現基于孔表的結構快速、準確建模，減少設計人員的重復勞動，提高結構設計的準確性，是影響“總體-結構”協同設計的重要問題。

本文結合上述衛星研制模式，基于Pro／E 進行了二次開發，利用軟件解決結構設計過程中的難點，從而降低結構設計工作的復雜程度。

2 并行協同設計問題的解決途徑

在衛星、飛機等大型復雜產品設計過程中，設備在壁板上并不是均勻分布的，這導致設備安裝耳片定位孔相對安裝壁板的分布位置極為零散；因此，在總體設計部門提供給結構設計部門的接口數據文件中對設備安裝位置只能通過坐標值進行描述，結構設計人員在設計時也只能采用表陣列的建模方式。圖1就是在這種模式下總體設計部門與結構設計部門生成和使用儀器設備安裝孔位信息的流程。其中：總體設計部門傳遞給結構設計部門的設備布局信息以規范格式文本（孔表文件）發布，結構設計部門根據孔表文件開展具體的三維建模。

圖2顯示了一種期望的“總體-結構”交互模式，其中表陣列及陣列特征的相關處理均通過軟件開發自動實現，設計協同過程大大簡化。

圖1 總體接口信息在結構詳細模型中的應用Fig．1 Application of system interface information in structure detail design

圖2 基于表陣列自動創建的結構設計流程Fig．2 Structure design workflow based on table pattern auto-created

2．1 Pro／E表陣列的構成

Pro／E陣列作為一種特殊的特征形式（特征集），可以通過一系列的屬性組合和約束配置實現。表陣列的組成如圖3所示，豎直虛線左側部分表示三維模型特征，右側部分表示在二次開發中與左側特征對應的概念和對象［3］。

圖3 Pro／E表陣列的組成Fig．3 Composition of Pro／E table pattern

在圖3中，Header表示陣列頭。陣列特征作為一個特征組以集合的形式存在，Header即為該特征集的入口。找到了Header，才能依次找到特征集中的其他特征元素。Leader是整個陣列特征集中最重要的特征元素，其他組成元素均為Leader的拷貝，Leader發生的修改將直接對其他復制元素產生影響。Leader如被刪除，則整個陣列特征將不存在。其他元素作為Leader的復制項，其特征標志按照在陣列中所處的順序依次為Header＋1，Header＋2等。因此，通過獲取Header和Leader，就可以獲得陣列特征集中的所有特征［4-5］。

2．2 Pro／E表陣列的形成

與其他Pro／E特征相似，表陣列也是一系列屬性項和配置項的集合。比較特殊的是，表陣列本身是一個模型特征，但又以特征集的形式存在；因此表陣列的實現方法又有其特殊性［6-8］。圖4 為Pro／E表陣列的組成形式。

圖4 Pro／E表陣列的組成形式Fig．4 Composition form of Pro／E table pattern

2．3 表陣列自動建模的軟件實現

表陣列自動建模是實現“總體-結構”協同設計的關鍵，在進行自動建模前還要進行數據處理、參考設置等準備工作。本文在深入了解Pro／E 二次開發的基礎上，結合衛星研制實際，提出包括表陣列接口數據前處理、表陣列特征建模和表陣列元素命名在內的全套解決方案，其軟件實現流程見圖5，基于該方案開發的軟件界面及執行結果見圖6。Pro／E表陣列功能的自動實現，將結構設計師從繁雜的重復性工作中解脫出來，縮短了整星研制周期。

圖5 軟件實現流程Fig．5 Workflow of software

圖6 軟件界面及生成結果Fig．6 Software interface and its outcome

3 結束語

本文在結合工程實際應用的基礎上，基于Pro／E進行軟件二次開發，實現了表陣列自動建模，大幅度地提高了結構設計的效率，其可行性在多顆衛星的研制中得到了驗證。

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