CN107992686B - 一种用于全自动布线机的线束路径生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，通过对线束CAD图纸进行解析能够有效提升布线加工的效率和可靠性，对推动大型复杂线束工艺的数字化改造和提升具有重大意义。图纸解析模块用于加载和处理图纸元素，通过加载元素过滤策略去除图纸中的无效元素；线缆路径生成模块通过加载的线束接线表和所述图纸解析模块处理后的图纸解析数据，依据每条线缆的起始位置构建路径树，路径树描述了线缆的全部路径信息；线缆查询模块遍历线缆路径生成模块构建的路径树，查找并输出指定型号线缆的路径信息；线缆路径仿真检测模块检测线缆查询模块输出的指定型号线缆的路径信息是否存在干涉、碰撞等异常，最终生成机械手的控制程序。

Description

一种用于全自动布线机的线束路径生成系统

技术领域

本发明涉及一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，通过对线束CAD图纸进行解析生成线缆的布线路径，减少人工生成成本，提高布线效率。

背景技术

线束是由多种线缆加工在一起的电缆线，承担着信号和电力传输的重要作用，线束质量直接关系着电气系统的可靠性。大型复杂线束的铺设长度往往达到10米以上，线束中线缆的数量在1万以上，传统方法是通过人工手动的将线束逐一的铺设到工作台上，不仅工作量大而且出错率高。随着近年来机器人技术的发展，线束布线方法实现了由手工向机械手布线方式的转变，通过对机械手路径进行规划，达到机械手自动布线的目的。

当前，在机械手路径规划方面需要工人针对线束中每条线缆逐一检索线缆的铺设路线，通过查找CAD图纸确定每条线缆的起始位置，终止位置以及线缆经过的各个转向点。提取出这些信息之后，再手工规划机械手的运动路径。这种方法加大了工人的工作量，且难以保证路径生成的质量。此外，一旦线束图纸发生变化，就需要工人逐一排查变更点并重新进行线缆的路径规划，极大的降低了线束的布线效率。另一方面，当前在对线缆进行检测时需要不断对照图纸进行比对，不仅对工人识图能力有一定要求，而且查询一条线缆的完整路径会消耗大量时间，效率低下，出错率较高。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，通过对线束CAD图纸进行解析能够有效提升布线加工的效率和可靠性，实现了布线工艺的革新，对推动大型复杂线束工艺的数字化改造和提升具有重大意义。

本发明采取的技术方案是：

一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，其特征在于，包括：图纸解析模块、线缆路径生成模块，线缆查询模块，路径仿真检测模块；

图纸解析模块用于加载和处理图纸元素：导入并读取线束的CAD图纸，通过加载元素过滤策略去除图纸中的无效元素，将剩余有效元素的属性信息存储到数据缓存中，并为线缆路径生成模块提供数据支持；

线缆路径生成模块通过加载的线束接线表和所述图纸解析模块处理后的图纸解析数据，确定每条线缆的起始和终止位置以及前序和后序节点，并依据每条线缆的起始位置构建路径树，路径树描述了线缆的全部路径信息，路径树中每个节点表示一个型号的线缆，每条分支表示线束中的一条支路，每个节点元素中以链表的形式存储该型号线缆经过的具体路径；

线缆查询模块能够通过遍历线缆路径生成模块构建的路径树，查找并输出指定型号线缆的路径信息；

线缆路径仿真检测模块将线缆查询模块输出的指定型号线缆的路径信息加载到线缆路径仿真检测模块，得到机械手布线过程的模拟效果，同时检测是否存在干涉、碰撞等异常，最终生成机械手的控制程序；

通信控制模块为一数据交换接口，通过预制指令可以实现对各个模块的数据的访问，并传递给全自动布线机其他子系统，以实现多系统数据交换。

本发明的有益效果是：本发明所述的一种用于全自动布线机的线束路径生成系统通过解析线束CAD图纸将无须的元素信息转化为能够易于识别的线缆路径数据，并实现了线缆路径数据的检验。为机械手路径规划提供了数据支撑，也为工人线缆信息检索提供了便利。大大增强了飞机电缆制造的自动化水平，显著提高了生产效率，降低工人的劳动强度。

1.该线束路径生成系统采用低耦合设计模式，各个模块之间功能相互独立，各模块通过定义的数据接口进行数据交换。因此，模块的修改不会对其他模块造成干扰，具有较强的鲁棒性和扩展性。

2.实现了图纸的自动解析，路径的自动生成，使由图纸到实际布线这一过程完全自动化，极大提高了线缆铺设的数字化水平。

3.线缆查询模块实现了线缆的快速查找，使工人摆脱图纸检索的困扰。结合多屏投影系统，可以实现线缆数据的直观显示。

4.该发明能够为推进飞机电缆制造数字化改造奠定一定基础。

附图说明

图1所示为本发明线束路径生成系统结构图

图2所示为本发明图纸解析模块工作流程图

图3所示为本发明线缆路径生成模块工作流程图

图4所示为线缆铺设示意图

图5所示为线缆路径树生成示意图

图6所示为本发明线缆查询模块工作流程图

图7所示为本发明线缆路径仿真检测模块工作流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1所示，一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，包括：图纸解析模块、线缆路径生成模块，线缆查询模块，路径仿真检测模块。

(1)图纸解析模块用于加载和处理图纸元素：导入并读取线束的CAD图纸，通过加载元素过滤策略去除图纸中的无效元素，将剩余有效元素的属性信息(如位置、类型、句柄等)存储到数据缓存中，并为线缆路径生成模块提供数据支持。

(2)线缆路径生成模块通过加载的线束接线表(存储线束中所有线缆的型号，起始位置、终止位置、接续关系信息)和步骤(1)的图纸解析数据，确定每条线缆的起始和终止位置以及前序和后序节点。随后，线缆路径生成模块将依据每条线缆的起始位置构建路径树，该路径树描述了线缆的全部路径信息，路径树中每个节点表示一个型号的线缆，每条分支表示线束中的一条支路。每个节点元素中以链表的形式存储该型号线缆经过的具体路径。通过遍历该路径树，可以轻易查找线缆的路径信息。

(3)线缆查询模块能够通过遍历路径树，查找并输出指定型号线缆的路径信息。

(4)线缆路径仿真检测模块起到路径模拟仿真功能，以检验生成的路径是否符合实际预期。线缆路径仿真检测模块将线缆查询模块检索出来的指定型号线缆的路径信息加载到线缆路径仿真检测模块，可以得到机械手布线过程的模拟效果，同时检测是否存在干涉、碰撞等异常，最终生成机械手的控制程序。

(5)通信控制模块为一数据交换接口，通过预制指令可以实现对各个模块的数据的访问，并传递给其他子系统(如投影系统，机械手系统等)，以实现多系统数据交换。通信控制模块能够通过TCP/IP协议向其他外部系统，如投影系统、机械手控制系统提供数据查询服务，通过访问线束路径生成系统中内置的指令，实现特定数据查询功能。

下面，我们对本发明线束路径生成系统中各个模块的工作过程进行具体描述：

(1)图纸解析工作流程：如图2所示

1.1)开始；

1.2)读取CAD图纸数据；

1.3)遍历图纸中所有元素信息，并存储到本地数据缓存中；

1.4)加载配置的元素过滤策略，元素过滤策略为一<元素-属性矩阵>，矩阵的每一列表明元素的一个属性，矩阵的每一行表明一个CAD元素，通过判断元素是否满足对应的属性要求，可以对元素进行过滤；

1.5)判断元素是否读取完毕，若读取完毕则转至步骤1.8)，否则转至步骤1.6)；

1.6)继续从本地数据缓存中读取下一个元素，判断该元素是否满足元素过滤策略，若不满足则转至步骤1.5)继续下一个元素，否则转至步骤1.7)；

1.7)将元素所有属性信息存储到本地数据库中，转至步骤1.5)；

1.8)结束；

(2)线缆路径生成模块工作流程，如图3所示

2.1)开始；

2.2)加载存储在本地数据库中通过图纸解析模块过滤后的元素数据；

2.3)读取接线表数据；

2.4)获取线束起始节点，读取前序节点为空的线缆作为线束的起始点，由于一条通常线束会有多条分支，因此可能会存在多个起始点，如图4所示；

2.5)从本地数据库中检索所有匹配起始点位置数据的元素，这些元素即为对应的起始线缆元素；

2.6)生成路径树数据，通过接线表的接续关系，可以生成一个线缆连接顺序的树形结构，树中的每一个节点表示一条线缆节点；

2.7)判断是否遍历了生成路径树的所有节点，如果遍历完毕转至步骤2.11)，否则转至步骤2.8)；

2.8)初始化当前节点的路径链表，并将该节点作为链表的起始点；

2.9)判断是否存在后续节点，通过检测本地数据库中是否存在以当前节点的结束位置为起点的元素，若存在则将该元素加入到链表中，若不存在表示该线缆路线已经结束，此时跳转至步骤2.7)；

2.10)检测线缆的路径信息是否检索完毕。判断后续节点是否为当前线缆的结束位置，若为结束位置则表明该线缆路径已经结束，设置该点为路径的终结点，并转至步骤2.7)。否则，设置当前节点为路径关键节点，转至步骤2.9)；

2.11)保存生成路径树数据；

2.12)结束。

生成的路径树如图5所示。

(3)线缆查询模块工作流程，如图6所示。

3.1)开始；

3.2)输入待查询线缆编号；

3.3)在线缆路径生成模块生成的路径树中查找该线缆编号；

3.4)判断该线缆是否存在，若不存在转至步骤3.6)；

3.5)读取路径树对应节点的链表数据，并输出该线缆路径信息；

3.6)结束。

(4)线缆路径仿真检测模块工作流程，如图7所示。

4.1)开始；

4.2)输入待查询线缆编号；

4.3)调用线缆查询模块；

4.4)判断该线缆是否存在，若不存在转至步骤4.7)；

4.5)保存线缆查询模块输出的线缆路径信息，传入Delmia仿真模块进行干涉检测；

4.6)判断是否存在干涉，若不存在则调用Delmia生成程序生成机器人控制程序，并转至步骤4.7)。否则，调整线缆路径布局，并转至步骤4.5)；

4.7)结束。

Claims (4)

1.一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，其特征在于，包括：图纸解析模块、线缆路径生成模块，线缆查询模块，路径仿真检测模块；

图纸解析模块用于加载和处理图纸元素：导入并读取线束的CAD图纸，通过加载元素过滤策略去除图纸中的无效元素，将剩余有效元素的属性信息存储到数据缓存中，并为线缆路径生成模块提供数据支持；

线缆路径生成模块通过加载的线束接线表和所述图纸解析模块处理后的图纸解析数据，确定每条线缆的起始和终止位置以及前序和后序节点，并依据每条线缆的起始位置构建路径树，路径树描述了线缆的全部路径信息，路径树中每个节点表示一个型号的线缆，每条分支表示线束中的一条支路，每个节点元素中以链表的形式存储该型号线缆经过的具体路径；

线缆路径生成模块的工作过程为：

1)加载存储在本地数据库中通过所述图纸解析模块过滤后的元素数据；

2)读取接线表数据；

3)获取线束起始节点，读取前序节点为空的线缆作为线束的起始点；

4)从本地数据库中检索所有匹配起始点位置数据的元素，这些元素即为对应的起始线缆元素；

5)生成路径树数据：通过接线表的接续关系，生成一个线缆连接顺序的树形结构，路径树中的每一个节点表示一个型号的线缆；

6)判断是否遍历了路径树的所有节点，如果遍历完毕则过程结束，否则转至步骤7)；

7)初始化当前节点的路径链表，并将该节点作为链表的起始点；

8)判断是否存在后续节点：通过检测本地数据库中是否存在以当前节点的结束位置为起点的元素，若存在则将该元素加入到链表中，若不存在表示该线缆路线已经结束，此时转至步骤6)；

9)检测线缆的路径信息是否检索完毕：判断后续节点是否为当前线缆的结束位置，若为结束位置则表明该线缆路径已经结束，设置该点为路径的终结点，并转至步骤6)；否则，设置当前节点为路径关键节点，转至步骤8)；

10)保存路径树数据；

线缆查询模块能够通过遍历线缆路径生成模块构建的路径树，查找并输出指定型号线缆的路径信息；

线缆路径仿真检测模块将线缆查询模块输出的指定型号线缆的路径信息加载到线缆路径仿真检测模块，得到机械手布线过程的模拟效果，同时检测是否存在干涉、碰撞等异常，最终生成机械手的控制程序；

通信控制模块为一数据交换接口，通过预制指令可以实现对各个模块的数据的访问，并传递给全自动布线机其他子系统，以实现多系统数据交换。

2.如权利要求1所述的一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，其特征在于，所述图纸解析模块的工作过程为：

1)读取线束的CAD图纸数据；

2)遍历图纸中所有元素信息，并存储到本地数据缓存中；

3)加载配置的元素过滤策略，元素过滤策略为一<元素-属性矩阵>，矩阵的每一列表明元素的一个属性，矩阵的每一行表明一个CAD元素，通过判断元素是否满足对应的属性要求，来对元素进行过滤；

4)判断元素是否读取完毕，若读取完毕则过程结束，否则转至步骤5)；

5)从本地数据缓存中读取下一个元素，判断该元素是否满足元素过滤策略，若不满足则转至步骤4)继续过滤下一个元素，否则转至步骤6)；

6)将图纸中元素所有属性信息存储到本地数据库中，转至步骤4)。

3.如权利要求1所述的一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，其特征在于，所述线缆查询模块的工作过程为：

1)输入待查询线缆编号；

2)在所述线缆路径生成模块生成的路径树中查找该线缆编号；

3)判断该线缆是否存在，若不存在则该过程结束；

4)读取路径树对应节点的链表数据，并输出该线缆路径信息。

4.如权利要求1所述的一种用于全自动布线机的线束路径生成系统，其特征在于，所述线缆路径仿真检测模块的工作过程为：

1)输入待查询线缆编号；

2)调用线缆查询模块；

3)判断该线缆是否存在，若不存在则该过程结束；

4)保存所述线缆查询模块输出的线缆的路径信息，传入Delmia仿真模块进行干涉检测；

5)判断是否存在干涉，若不存在则调用Delmia生成程序生成机器人控制程序；否则，调整线缆路径布局，并转至步骤4)。

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