地面高机动雷达结构虚拟装配应用研究

地面高机动雷达结构虚拟装配应用研究

章巍

摘要：对高机动雷达结构系统功能结构一体化、架撤机构灵巧化等关键技术作了一些探索和设计验证工作，并取得了显著的成效，不仅实现了雷达系统的单车集成，而且架撤过程仅需单人数分钟内完成，雷达整机机动性指标达到了先进水平，研究成果具有较高的应用推广价值。

关键词：地面高机动雷达；整机装配工艺；应用

前言

在现代战争中由于电子侦察能力和快速打击能力的大幅提高,雷达面对低空突防和巡航导弹、反辐射导弹的广泛使用,其生存能力受到严峻考验。为了提高雷达在未来战争中的战斗力和战场生存能力,满足我军打赢现代化高技术战争的需求,新型低空性能好、测量精度高、抗干扰能力强、机动性和可靠性高的高机动雷达是部队作战急需的军事装备。而设计出战技指标优异、能实现快速部署和转移、阵地适应性强的高机动雷达是结构总体设计师追求的目标,也是对结构总体设计装配人员的考验。

1高机动雷达系统基本架构

数字阵列雷达与常规相控阵雷达的主要不同点之一是引入了数字阵列模块（DAM），该模块是数字阵列雷达的核心设备，是高度集成了微波电路器件、数字电路器件、光处理模块、电源及冷却液通道的多I／O数字化组件。由于DAM与雷达其他主要设备在物理上高度融合，其设计理念和技术实现与常规相控阵雷达有着明显的不同。本文针对某新型数字阵列高机动雷达的开发，提出了地面数字阵列高机动雷达系统的基本架构，可划分为数字阵列天线、机电液光传输机构、架撤机构、伺服传动与控制、运输载体、工作平台、电子设备方舱、液冷源、电站等主要部分。该体制雷达系统架构具有如下几个特点：1）多种功能模块高度集成应用CBB思想进行雷达系统的顶层结构设计，根据各组成部分建立CBB基本数据库，可分别构建工作平台、架撤机构、伺服控制、电子设备方舱、液冷源、电站等CBB模块。根据不同雷达的要求，通过更换相应CBB模块，快速实现雷达系统的可重构。2）有源天线的结构功能一体化由于DAM与其他设备存在着高密集度的光、电、液互联互通，传统的分离式设计已不能满足设计需求，需要采取多种融合设计的措施，实现结构功能一体化。3）架撤机构的创新灵巧化本文以某型雷达为例，采用新型空间多连杆机构，通过多油缸协调运动实现雷达天线的展开折叠，具有动作时间短、展收压缩比大、刚性好、安全性高、外形美观等特点。
二、虚拟装配技术内容

虚拟组装的本质就是通过计算机绘图与模拟技术来实现对产品的可装配性进行可视化的分析与研究。在此基础上，对装配工艺规划、干涉检验技术以及装配仿真的仿真进行了深入的探讨。

（1）装配工艺规划。80年代以来，CAD技术对组装过程的规划进行了系统的设计，其中包括了组装顺序的设计和装配路线的设计。组装顺序的产生和几何可移量的分析是组装顺序设计的重要内容。组装顺序的几何适用性是指两个组装部件的组装和拆卸过程中没有任何的几何干扰。针对装配过程中各个部件的相互干扰和装配顺序的产生，现有的装配优先约束法、相关图模型法、装配割集法、基于层次图的装配条件法、网络表示装配顺序路线和装配顺序排序法。组装顺序计划可以决定部件组装的次序，但是不能保证部件在哪个方向或者路线上组装，或者组装过程中会不会产生干涉性。在基于组装模型和组装顺序的基础上，对装配路线进行了全面的解析与求解，并对其做出正确的选择，从而为设计者的视觉辅助设计提供了一种直观的辅助设计手段。组装路线的设计，包括组装件的预处理、分离方向的确定、分离平移的确定、分离方向的确定、分离方向的确定以及对零件的干扰检查。当前，关于组装路线的研究主要有：VMap法、T-Line法、方向多面锥代数法、位置空间法。

（2）装配过程中的干涉检验。在虚拟组装中，零件之间存在着相互碰撞、接触等问题，对零件之间的相互影响进行检测，并将其输出出来，以便为正确的设计提供依据。装配干扰检查就是检查工件在组装中的间隙位置，也就是在同一时刻，是否占据公共的空间。将其划分为三个层面：静态干涉检查、动态干涉检查和动态干涉检查。静态干扰测试的目的在于检测工件在组装完成后的状态，因为静干扰只涉及工件的空间定位，所以可以通过几何学的方法来进行。

（3）装配仿真。总成仿真是指在电脑上对产品进行真实的组装，以直观地展现其组装工艺与工艺，并能对零件的姿态进行调节与控制，实现对装配干扰的即时检测，提高产品的组装性能。根据模拟的方式，将组装模拟划分成静态和动态两种。静态模拟以与或图、二叉树为例，模拟组装顺序的并行与技术可行性，以实现对组装顺序的实时修正和修正。通过组合干扰检查，可以发现每个通道中有无干扰现象，同时也可以检测到每个节点的干扰和冲突。通过仿真，可以对实际的制造和组装进行仿真，②通过交互式的方法产生流程图、规范和进度表；③进行组装工艺的动态干扰检测；④采用人机工程学方法对组装工艺进行研究[2]。

三、虚拟装配技术在雷达装配中的应用

现有的组装体系中，有许多问题，比如：“装配情景模型”缺乏可信度，我们已经了解到，利用诸如Pro/Engineer,Catia等以特性为基础的模型，比如工厂，尽管十分的精密，但是却不够逼真；Creator的能力非常强大，可以批量建造工厂、道路等，而且不需要太过繁琐的建模，再加上Vega Prime，我们就可以通过 Vega Prime来构建出更好的环境，而且不需要太多的图片。实际上，在实际中，抓起物体是利用物体自身的引力和摩擦来实现的，所以我们利用机械臂的旋转原理，结合机械臂的旋转原理，将物体的运动规律和运动规律结合起来，从而实现物体的运动。利用旋转方法，对其在抓取时的抓取力方向、大小和运动时的限制进行了研究和分析。

雷达是一个包含多种组装的机电集成的系统，它是一个虚拟装配技术的应用平台，它可以为雷达产品的设计和预装和安装提供技术支撑。在进行三维 CAD的基础上，对组件进行了 DFA的初步分析，通过建模和建模的转换界面，将其输入到eM-Engineer的虚拟组装中。在装配中，通过对装配序列、装配路径的实时调整与调控，使每个加工工序都能根据需要进行调整，从而达到装配时的干扰检测。在产品的生产中，产品的生产和销售是实现产品的软件和硬件基础。虚拟组装系统由局域网络系统、计算机图形工作站和三维投影系统组成。在虚拟组装中，目前最常用的是商品化的虚拟组装软件 eM- Engineer，它由 eM- Assembler、 eM Human和CAD interface三大部分组成。eM-Assembler模型为用户提供了一个面向对象的三维设计与解析的软件系统，在此环境中，使用者可以对其进行组装与拆解，并对其进行排序与拆解。eM-Human模组是一个专门的三维CAD软件，它能为不同的用户设计模式提供各种不同的模型规范，能够模拟不同的作业条件下的人员操作问题[3]。

结语

在进行生产前，通过电脑对零件的组装进行整体划分，实现了一种更为有效、实用的方式和手段，在生产过程中有着广泛的应用和实用意义。对该领域的关键技术及其建立进行了一些有益的探讨，为以后的研究与推广奠定了一定的理论依据。

参考文献：

[1] 姜海涛,邓友银. 虚拟装配技术在雷达装配中的应用[J]. 机械工程与自动化,2007(5):32-34. DOI:10.3969/j.issn.1672-6413.2007.05.012.

[2] 陈帝江,张红旗,王梅,等. 雷达结构虚拟产品研发技术研究[J]. 雷达科学与技术,2013,11(4):443-450. DOI:10.3969/j.issn.1672-2337.2013.04.020.

[3] 于淼. 雷达结构虚拟装配系统关键技术研究[D]. 陕西:西安电子科技大学,2010. DOI:10.7666/d.y1669026.