申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2020-03-27

公开（公告）日：2021-06-08

公开（公告）号：CN111475893B

主分类号：G06F30/17(20200101)

分类号：G06F30/17(20200101);G06T17/00(20060101);G06Q10/06(20120101);G06Q30/06(20120101);G06F119/02(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.06.08#授权;2020.08.25#实质审查的生效;2020.07.31#公开

摘要：本发明涉及一种基于产品三维模型的空间故障场模型构建方法。该方法是基于场的概念，将产品组成单元的故障模式分布可视化，并辐射到产品表面形成故障场，进而为产品维修性设计提供依据。它包含三大步骤：1计算产品每个单元、每个故障模式的风险指数，即根据故障模式影响及危害性分析结果确定每个组成单元每个故障模式的风险指数；2计算产品组成单元的空间故障场强，即结合故障模式风险指数及单元维修难度计算；3计算产品表面故障场强，即将不规则单元转化为规则的三维线框体，然后将单元空间故障场强投射到产品表面形成故障场分布模型。基于该模型即可指导产品维修口盖设计。

主权项：1.一种基于产品三维模型的空间故障场模型构建方法，其特征在于它包含以下步骤：步骤一：计算产品每个单元、每个故障模式的风险指数；根据产品故障模式影响及危害性分析FMECA结果，计算产品每个组成单元、每个故障模式的风险指数，它由故障模式发生概率等级、严酷度等级、检测难度等级确定；步骤二：计算产品组成单元的空间故障场强；空间故障场强是综合描述单元故障模式风险指数及维修难度的定量指标，其中，单元空间故障场强又是由单元故障模式的故障场强叠加而来，本步骤包含3个子步骤：步骤1：计算产品组成单元中每个故障模式的故障场强，它由每个故障模式的风险指数确定；步骤2：计算每个产品组成单元的维修难度，对于产品组成单元而言，维修难度可通过可达性和可拆卸性衡量：可达性越好，维修难度越低；可拆卸性越好，维修难度越低；步骤3：计算每个产品组成单元的空间故障场强，单元空间故障场强由本步骤子步骤1和子步骤2所确定的故障模式场强及单元维修难度叠加决定，单元故障场强与故障模式场强成正比，与单元维修难度成反比；步骤三：计算产品表面故障场强；表面故障场强是由部分产品组成单元空间故障场强在产品表面的故障辐射值叠加而成，本步骤包含5个子步骤：步骤1：运用最小包容原则，将不规则的产品三维物理模型转化为规则的三维长方体线框模型，其长、宽、高分别用L、W、H表示，记作L,W,H；步骤2：继续运用最小包容原则，将产品组成单元转化为三维圆柱体，进而确定其重心、底面半径、圆柱体高度以及圆柱体的中心轴向，并根据单元空间故障场强确定圆柱体故障场强；1以产品重心为原点O，分别沿长方体L,W,H的长、宽、高三个方向建立三维笛卡尔坐标系D，记作X，Y，Z；2以单元重心为原点o，沿坐标系D的X轴、Y轴、Z轴方向建立三维子坐标系d，记作x,y,z；3运用最小包容原则，以单元重心为三维圆柱体重心，分别以x轴、y轴、z轴为中心轴，构建圆柱体，记作Cx、Cy、Cz，对比三个圆柱体的体积，取体积最小的圆柱体作为对应产品单元的三维圆柱体，记作C|kk＝x,y,z，圆柱体半径记作r、高记作HC；其中，k＝x表示以x轴为中心轴构建的圆柱体体积最小，以此类推；4将单元空间故障场强赋值给对应圆柱体C|k，即圆柱体C|k的故障场强等于对应产品单元空间故障场强；步骤3：计算圆柱体在产品表面上的投影区域；投影方向规定如下：1圆柱体中心横截面S：S是以圆柱体重心为圆心、与中心轴k轴垂直所做的横切面，即圆心为圆柱体中心、半径为r的圆，沿k轴正、负方向直接投射到产品表面，其投影即为横截面投影区域；2圆柱体侧面：以一个长为HC、宽为2r的长方形圆柱体中心轴截面，沿横截面S的半径方向投射到产品表面，即360°投射到产品表面，辐射到产品表面时，其投影区域应扣除无法投影区域；步骤4：计算单元到产品表面的辐射场；1圆柱体中心横截面S的辐射场：首先，计算横截面S的圆心OD沿k轴正、负方向投影面的绝对距离，记作d+、d-；然后，计算横截面S分别在正、负方向的辐射场，与单元空间故障场强成正比、与绝对距离成反比；2圆柱体侧面的辐射场：首先，计算圆柱体重心沿横切面S半径方向到产品表面的距离，此时可以设定一个角度ε，其中ε可整除360，且ε需足够大以保证同一表面不会被同一侧面重复投射，横切面S的半径沿横切面每转动ε°，则计算一次圆柱体重心沿横切面S半径方向到产品表面的距离，由此可得到一个距离数组然后，计算圆柱体故障场强在产品表面的辐射场，它与圆柱体故障场强成正比，与di成反比；步骤5：计算产品表面故障场强；由于产品组成单元众多，各个组成单元的空间故障场强投射到产品表面形成辐射场，还需进一步叠加计算产品表面故障场强，进而为产品维修口盖设计提供依据，其过程如下：1取产品表面上任意一个点f，其中f＝1,2,…,n，计算所有投射到该点的辐射值之和2归一化处理，确定产品表面点f的故障场强其中f＝1,2,…,n；3将故障场强与故障场强颜色条进行对比，取产品表面上点f的故障场强对应的颜色值，其中f＝1,2,…,n，对产品对应位置进行着色，从而得到产品表面故障场强分布。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于产品三维模型的空间故障场模型构建方法

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