[发明专利]一种基于Web的飞机装配数据可视化方法

摘要

一种基于Web的飞机装配数据可视化方法，该方法有四大步骤：步骤一：系统架构及开发环境搭建；步骤二：可视化AO设计；步骤三：装配工艺仿真；步骤四：装配现场的使用。本发明用于实现飞机装配过程中BOM（Bill of Material，物料清单）、AO（Assembly Order，装配大纲）、产品信息等数据的可视化在线浏览，提高了飞机的装配质量和工作效率。它在飞机制造业界具有较好的实用价值和广阔地应用前景。

主权项

1.一种基于Web的飞机装配数据可视化方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：系统架构及开发环境搭建选用B/S即Browser/Server浏览器/服务器网络结构，在传统的C/S即Client/Server体系中增加了一层中间件Middleware结构，将应用分为表示层、功能层和数据层三个处理层次，表示层由基于Web浏览器的客户端组成，用户通过系统的Web应用界面与系统进行人机交互，完成数据的采集录入或信息显示；功能层由Web服务器和Web应用服务器构成，Web服务器采用HTTP协议回应各客户端用户发送的请求，向Web应用服务器提供信息显示与数据的检索指令，向用户生成客户端实际显示页面；Web应用服务器通过数据库接口组件JDBC访问数据层，并收集底层数据提交给Web服务器，以实现用户的应用要求；数据层通过数据库服务器Oracle10i执行数据处理逻辑，为系统提供底层数据支持；步骤二：可视化AO设计(1)BOM的存储方式产品的BOM信息主要有两类：一是只与零部件自身相关的属性信息，由名称、编号、版本字段组成，是一个一维数据表；二是表达零部件之间层次结构和装配关系的信息，即装配结构，装配结构一般描述为零部件之间的父子关系和装配数量的集合，BOM的装配结构在存储上是一种图形数据结构；在进行数据库设计时，考虑到影响BOM复杂性的首要因素是产品结构复杂，以及大量零件、组件的相互借用关系，使装配关系的树状层次又演变成网状结构；为了减少数据冗余度，将BOM信息分为两部分存储，一部分存储产品的属性信息，另一部分存储其装配结构信息；BOM表达的难点和关键点主要在树形结构的装配结构的存储上，在BOM的树形结构定义中，采取以下几种数据模型：a.单层BOM所谓单层BOM就是单层BOM表中相同的结构关系只记录一次，其数据结构采用“单父——单子”的数据结构，是由一个父件和从属于父件的一个或多个子件组成的；如果对应设计图纸，父件指的是组装图上的装配件，子件指组成装配体的下一级零部件；将产品的所有单层BOM展开，即得到企业常用的分组明细表，最下一级即产品的零件清单；采用树形结构的遍历方法来获得，如表一所示；表一装配件零组件号单装数量(件)AB1AC1AD2b.多层BOM多层BOM也称缩行式BOM，表示产品的所有父子关系，采用“单父一多子”的数据结构，按层次列出了下属零组件和每个零组件相对于父件消耗的数量；同一层次的所有零组件号都按层次连续显示在同一列上，如表二所示；表二层次零组件装配件装配数量0A 11BA11CA11DA22EA12FA32GA12HA12IA13JA13KA1c.综合BOM综合BOM根据零件号的次序，一次性列出用于最高层装配件或最终产品下属所有零件的配套件数，但它并不关心其产品结构的层次关系，产品A的综合BOM见表三所示；表三(2)BOM数据结构设计在BOM设计过程中需着重考虑的两个要素是：合理的BOM结构模型，即在数据库中设计合理的方式存储BOM数据，保证BOM数据的完整性、一致性、可靠性和无冗余；高效便捷的算法完成对产品结构的遍历和分解，满足对产品结构的查询、汇总；前者关系到BOM的易维护性，后者关系到BOM的易使用性，以下简称为BOM“设计的两要素”；为了更好在BOM设计两要素之间需求均衡，综合单层BOM的数据冗余度是最小的、清晰地定义产品的结构树、BOM表更简单的优点，为了反映MBOM的装配顺序关系，设计出一种BOM树状数据结构，如表四所示；表四ID零组件号父装配件号单装数量叶节点标识符子节点顺序1A 1012BA1013CA1124DA2035EB1116FB3127GD1018HD1129ID11310JG11111KG112（3）产品信息的三维可视化设计在运用CAD系统设计产品时，建立的产品信息模型通常由产品结构形状、建模过程、工程约束、特征属性信息组成，导致三维设计模型中保存了大量的非几何信息，所以一般的三维设计模型都比较大，动辄数十兆、数百兆；上述信息对设计工程师是非常重要的，但对制造人员来说许多信息是冗余的，他们主要关注零件的结构几何信息；因此，从CAD系统中如何转换到可在Web中显示的数据模型的交换方式是问题的关键所在；目前交换方式有三种：直接三维数据模型交换、中性几何文件格式数据交换和中性显示模型数据交换；但因为数据量大、丢失几何信息、不便于传输的弊端无法很好地满足需求；本方法利用ActiveX技术将一款多用途的文档浏览、标注、协同作业应用软件OracleAutoVue嵌入至Web页面，分别选取各组成组件，改变其颜色、透明度、网线解析程度及是否显示参数，或将其坐标改变，移动零件；具有测量功能，例如距离、面积、角度、体积及质量中心、边角长度；具有标注功能，其标注组件包括：弧线、矩形、箭头、多边形、文字、注释、符号；步骤三：装配工艺仿真国际航空工业已经广泛的采用CATIA作为CAD设计软件；在后CAD时代，数字化制造已经成为企业关注的焦点，而在业界只有达索公司系统地开发一套完全底层共享的3DPLM方案，用于帮助加快所有制造工程的活动；其中，CATIA提供产品的解决方案，DELMIA提供工艺与资源的解决方案，ENOVIA提供数据与工作流程的管理功能；本方法中采用DELMIA作为装配过程仿真的工具和环境，DELMIA可以设计数字化产品的全部生产流程，在部署任何实际材料和机器之前进行虚拟演示；其建立于一个开放式结构的产品、工艺与资源组合模型即PPR——Products,Processes,and Resources上，此模型使得在整个研发过程中可以持续不断地进行产品的工艺生成和验证；DELMIA系统包含了上百个子模块，按功能划分为三大应用板块：数字化仿真平台工具集数字制造工艺即Digital Process Manufacture，DPM、面向数字化工艺规划模块数字工艺工程DPE即Digital Process Engineer，DPE和车间现场制造执行系统的资源建模与仿真集成模块，这三个相对独立的部分通过PPR Hub相连接；DPE与DPM两部分为进行装配工艺规划及流程仿真的关键模块，资源建模与仿真模块为辅助模块支持其功能；其中，DPE为数字化工艺规划平台，它建立产品数据、资源数据和工艺结构，并将三者有效地关联在一起，实现工艺方案的评估、各种数据的统计计算、装配工艺结果的输出；DPM为工艺细节规划和验证应用的环境，以实际产品的三维模型，构造三维工艺过程，进行数字化装配过程仿真与验证；利用验证的结果分析出产品的可制造性、可达性、可拆卸性和可维护性；两者通过PPR Hub数据库共享数据，同时配套使用DPM、DPE比单一使用DPM更加有效；但是依据所具备的数据信息，本方法选择单一使用DPM进行仿真验证，并将仿真结果输出为仿真动画，利用ActiveX技术嵌入至Web中在线浏览；步骤四：装配现场的使用装配现场采用电脑客户端，通过网络浏览器实时下载可视化的产品信息、装配ＡＯ信息、装配仿真视频，并实现在线浏览；客户端操作人员也可以将数据信息进行存储，实现离线浏览等功能。