基于MBD环境的数字化军检方法研究
2021-12-13孙磊杨望东刘小龙
孙磊 杨望东 刘小龙
摘要：随着军用电子设备技术性能和质量要求的不断提高，数字化军检成为新形势下装备检测验收的必然趋势。而基于模型定义（MBD）技术的发展与成熟，为现代武器装备的数字化军检提供了现实条件。论文将MBD技术和数字化检测有机结合起来，开展基于MBD环境的装备数字化军检方法研究，具有极其重要的现实意义和工程应用价值。
关键词：数字化；军检；MBD技术
引言
随着国防科技工业技术水平的飞速发展，军用电子设备的结构和功能日趋复杂，这为新形势下的装备检验和验收带来了极大的挑战。传统的装备军检主要以产品实物质量检测为主，存在检测工作效率低、数据获取实时性差、装备研制过程状态难以追溯等诸多弊端[ 1 ]，已无法满足现代武器装备的军检要求。因此，在军用电子设备技术性能日益复杂和质量要求不断提高的形势下，数字化军检应运而生，已经成为军检验收工作发展的必然趋势。
所谓数字化军检，是指采用现代信息技术手段，在装备研制、生产过程中对装备质量形成过程及装备（或产品）最终质量进行数字化、智能化检查控制的方法[ 2 ]。随着现代武器装备的数字化程度越来越高，我国对发展与设计、工艺、制造密切相关的数字化军检技术的需求也愈加迫切。
目前，军用电子设备相关质量监督以及检验设备的数字化程度，还需要进一步研究与探索，从而提升设备的数字化检测水平。基于模型定义（Model Based Definition，MBD）是一种采用集成的三维实体模型来完整地表达产品定义信息的数字化技术，基于MBD环境的数字化检测作为新的检测领域，极大地满足了现代武器装备的检测要求。因此，本文开展了基于MBD环境的数字化军检方法研究。
1 MBD技术
基于模型定义（MBD）技术采用一个集成的三维模型来准确、有效、完整、规范地表达产品几何与非几何制造信息[ 3 - 4 ]。MBD技术改变了传统的以二维工程图纸为主、三维实体模型为辅的设计制造方法，使三维模型成为设计制造过程中的唯一依据，能更加准确、直观地反映设计人员的设计意图[ 5 ]；同时，MBD环境下的数字样机模型有助于实现设计、工艺、工装、制造和检验等人员的协同工作，就产品设计、制造问题实现有效的沟通，为提高装备设计质量、缩短研制周期提供了可视化保障。
数字化设计制造的核心是产品三维数字样机模型的构建，而基于MBD环境进行装备数字化检测是实现数字化军检的有效技术途径。基于MBD环境的数字化技术得到快速发展和广泛应用之后，这种包含设备产品全部信息的三维MBD模型，已经成为全三维数字化设计、制造与检测的数据基础。因此，将MBD技术和数字化检测有机结合起来，研究MBD环境下的装备数字化军检验收方法，具有极其重要的现实意义和工程应用价值。
2基于MBD环境的数字化军检方法
基于MBD环境的数字化军检方法流程框图如图1所示。该方法是以产品MBD模型中包含的全部信息为基准，根据MBD模型制定检测工艺规划文件并提取标准检测参数；然后，依托于数字化测量设备和智能检测技术获取装备实物的质量检测数据，将其与MBD模型中的质检参数进行比对，便可获取装备质量检测结果。此外，结合实时监测和可视化技术，可以实现装备军检的实时过程监测，从而加强产品质量的过程控制。
2.1 MBD模型构建及检验
在MBD环境下构建的装备三维数字样机模型，是实现军检过程数字化的基准模型。数字样机模型的构建，离不开相应软件平台的支撑，诸如设计阶段的产品数据管理（PDM）软件、制造过程的企业资源计划（ERP）软件、三维工艺规划（CAPP）软件和制造执行系统（MES）软件等等，同时也需要设计、工艺、制造乃至检测人员的共同参与和努力。
MBD模型的准确性与有效性，是制约装备数字化检测质量高低的关键。因而，首先需要根据产品的设计要求，对数字样机的正确性进行审查和检验，确保其准确有效，从而为实现军检数字化奠定基础。
2.2检测工艺规划制定
目前，产品的工艺规划主要是由工艺人员依据二维工程图纸进行编制，专业性较强且不便于检测。而基于产品的三维MBD模型，可以更为直观地提取被检测产品的PMI（产品制造信息）参数。通过规定待测装备被检测的特征和参数，自动导入产品的几何尺寸、公差、基准等信息，确定工艺检测基准和测量仪器，进而制定检测工艺规划文件，并将其上传至MBD环境下的系统数据库中，作为下一步装备实物质量检测的指导性文件。
2.3装备质量在线检测
装备实物质量的在线检测，是一种数字化、智能化、自动化的检测手段，这种检测技术对检测设备和被检装备的可数字化测试性有一定的要求。但在装备的研制过程中，设计人员往往只关注设备的功能和性能指标，并未留有足够的数据接口从而导致装备的可数字化测试性不高，这为实现装备的数字化检测造成了一定的困难，理应引起设计人员足够的重视；而目前市场上已经存在一些专门的数字化测量设备，如三坐标测量仪、数显游标卡尺等，则为数字化军检的实现提供了一定的便利。
在數字化军检系统的研制与开发时，可以对数字化检测设备硬件接口进行编程，以快速获取装备实物的在线检测数据，并配以专用的数据分析软件，对采集到的质量检测数据进行统计和分析[ 6 ]。然后，将其与系统数据库中的质检标准数据进行比对，形成装备实物的质量检测结果。
