【摘 要】
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五百米口径球面射电望远镜(Five-Hundred-Meter Aperture Spherical Radio Telescope,简称FAST),于2016年在中国贵州落成启用,超过美国阿雷西博望远镜,成为世界上最大的射电望远镜。FAST地处偏远山区,为避免电磁污染,不便实地观看。并且FAST结构复杂,运行维护精度高、工作量大且维护周期长。阿雷西博望远镜因运营管理单位的变化和缺乏资金等问题,年
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五百米口径球面射电望远镜(Five-Hundred-Meter Aperture Spherical Radio Telescope,简称FAST),于2016年在中国贵州落成启用,超过美国阿雷西博望远镜,成为世界上最大的射电望远镜。FAST地处偏远山区,为避免电磁污染,不便实地观看。并且FAST结构复杂,运行维护精度高、工作量大且维护周期长。阿雷西博望远镜因运营管理单位的变化和缺乏资金等问题,年久失修而面临被关闭的风险。如何避免我国FAST望远镜遭遇同样的困境,促进FAST工程信息得到有效传承与保护,满足长期运行管理和维护的需要,成为亟待解决的问题。近年来许多国家推出制造业转型战略,数字孪生技术作为实现物理和信息世界交互融合的关键技术成为研究热点。为了推动FAST科普教育及成果推广,保护FAST设施信息传承以及辅助FAST使用维护及发展规划,本文在分析FAST六大组成系统的基础上,对FAST主动反射面系统和馈源支撑系统进行了数字孪生模型的创建及可视化,并探讨了它的应用方面。FAST主动反射面主要由反射面单元面板、反射面单元背架、索网、圈梁、格构柱和促动器组成。FAST馈源支撑系统主要由馈源舱、舱停靠平台、馈源支撑塔和索驱动构成。本文采用的开发环境为中标麒麟国产操作系统,利用Blender三维开源工具,结合Python编程语言,对FAST这两大系统进行了手工三维建模和代码自动建模。代码建模是将物理模型抽象为几何模型,分析数学关系,再利用编程实现建模,能够提高建模效率和精度。最后将各部分模型集成整合,利用Blender游戏引擎对FAST数字孪生模型进行虚拟漫游可视化,并提出了其模型在科普教育、信息传承与保护和数字孪生工业智造方面的应用。通过以上研究,基于中标麒麟国产操作系统,利用Blender软件,结合Python代码自动创建FAST数字孪生模型,为复杂结构模型的三维创建在技术和理论层面提供了一种快速有效的方法。将数字孪生技术应用于大型科研设施的科普推广、信息传承保护和使用维护中,对数字孪生技术的应用发展提供了参考。
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