CN110442992A - 一种航天系统电缆网的机电协同设计方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种航天系统电缆网的机电协同设计方法及装置，属于航天系统电缆网技术领域，解决了现有技术中电缆网的设计效率低、差错率高及无法实现电气与结构设计的协同等问题。首先建立电气原理模型；电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据；读取三维模型交互数据并传递给电子设备与元器件三维模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联，将电缆参数信息与三维模型匹配，得到电缆网三维参数信息并同步至电气原理模型中，最后得到物料信息、连接关系及分支长度信息，完成电缆网的设计。实现了电气与结构设计的协同，减小了差错率，提高了系统的工作效率。

Description

一种航天系统电缆网的机电协同设计方法及装置
技术领域
本发明涉及航天系统技术领域，尤其涉及一种航天系统电缆网的机电协同设计方法及装置。
背景技术
随着技术的发展，航天系统地面设备复杂度日益提高，将大量的电子设备集成于同一平台是耗时而艰难的过程。地面设备电缆网作为其组成密不可分的一部分，它是设备间电气互连的纽带，是信息流的载体，通过电缆网能实现电能的馈送，测量和控制信号的分配传输。
电缆网在设计时既要考虑电能量指标、信息流传输等电气特性，同时也包括布置走向、尺寸长度等物理特性的设计，是典型的电气和结构跨专业设计结果。传统的设计模式，不同专业间设计工具组成的异构设计环境无法协同，电气与结构设计接口交互不畅，跨专业协同设计分工不明确，布置安装精细度不够，设计余量过大，依靠实物模型验证效率较低。
现有电缆网设计，由电气设计师负责，缺少结构设计师协同，在表示复杂或有特殊要求装配关系时存在表达不清或与实际出入较大情况。通常在研制首套产品采取实物投产方式，在系统总装或联调试验阶段进行功能和性能考核验证，通过实物验证方式对技术设计进行迭代优化，确定最终技术状态。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种航天系统电缆网的机电协同设计方法及装置，用以解决现有现有电缆网的设计效率低、差错率高及无法实现电气与结构设计的协同等问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，包括以下步骤：
基于所述航天系统，建立电气原理模型；
将电气原理模型中包含的电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据；
读取所述三维模型交互数据并传递给航天系统三维模型中相应的电子设备模型与元器件模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联；同时将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息；
将电缆网三维参数信息同步至建立的所述电气原理模型中；
基于同步后的电气原理模型，得到物料信息、连接关系及分支长度信息，得到设计完成的电缆网。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
进一步，基于所述航天系统的工作原理、基本组成和连接关系，得到信号名称、信号连接关系、接插件型号、电缆类型及型号信息，建立所述电气原理模型。
进一步，还包括对建立的所述电气模型进行验证，验证通过后再生成所述三维模型交互数据；
所述验证包括如下步骤：
将电气原理模型简化得到基于事件驱动的仿真模型；
按照逻辑时间序列向仿真模型输入信号，得到相应的输出信号，对仿真模型的输出信号进行校验，如果输出信号与预设值相符，则验证通过；验证不通过时，对电气原理模型进行优化，直至验证通过。
进一步，所述将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息包括：
将电气原理模型中的导线规格、转弯半径与包含电子设备、元器件和电缆的三维模型匹配；
获取三维模型中的布线基准，并创建电缆辅助骨架模型；
在所述电缆辅助骨架模型中规划电缆可能的分支路径；
根据电缆的连接关系在网络中搜索得到最优的布线路径，完成三维布线，并得到电缆网三维参数信息。
进一步，所述三维布线若出现线缆扭曲干涉的情况，需要重新分配布线网络，调整电缆的分支路径，并生成标准格式的电缆网三维参数信息。
进一步，所述将电缆网三维参数信息同步至建立的所述电气原理模型中，包括：
将电缆网三维参数信息通过数据交互模块进行标准格式转换为XML格式，并读取到电气原理模型中；
完善电气原理模型中的电缆参数信息。
进一步，还包括：提取包含接插件类型、导线类型及辅料的物料信息，完成物料清单的统计，用于电缆线束结构的布置安装；生成指导工艺生产的设计文件。
另一方面，本发明实施例提供了一种航天系统电缆网的机电协同设计装置，具体包括：原理设计模块、数据交互模块、三维设计模块及线束设计模块；
所述原理设计模块，用于基于所述航天系统建立电气原理模型；
所述数据交互模型，用于将电气原理模型中包含的电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据，并将电缆网三维参数信息同步至建立的电气原理模型中；
所述三维设计模块，用于将读取的三维模型交互数据传递给航天系统三维模型中相应的电子设备模型与元器件模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联；同时将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息；
所述线束设计模块，用于基于同步后的电气原理模型，得到物料信息、连接关系及分支长度信息，得到设计完成的电缆网。
进一步，还包括仿真验证模块；所述仿真验证模块用于将原理设计模块建立的电气原理模型简化为基于事件驱动的仿真模型，并通过逻辑时间序列对仿真模型进行验证。
进一步，还包括自动化输出模块；所述自动化输出模块用于提取包含接插件类型、导线类型及辅料的物料信息，完成物料清单的统计；并生成指导工艺生产的设计文件。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、数据交互模块以XML格式作为数据交互的中间格式，屏蔽了原理设计模块与三维设计模块之间异构平台的差异，实现了电气与结构设计的协同，提高了系统的工作效率；
2、通过三维设计模块解决了有特殊要求装配关系存在时表达不清或与实际出入较大的情况，实现了电缆参数信息与三维模型的匹配，改善了电缆网布置的精细度；
3、通过自动化输出模块避免了人工统计、手工重复录入，减小了系统的差错率，提高了系统的工作效率。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为一个实施例中电缆网的机电协同设计方法流程图；
图2为另一个实施例中电缆网的机电协同设计装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种航天系统电缆网的机电协同设计方法。具体步骤包括：
基于所述航天系统，建立电气原理模型；
将电气原理模型中包含的电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据；
读取所述三维模型交互数据并传递给航天系统三维模型中相应的电子设备模型与元器件模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联；同时将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息；
将电缆网三维参数信息同步至建立的所述电气原理模型中；
基于同步后的电气原理模型，得到物料信息、连接关系及分支长度信息，得到设计完成的电缆网。
通过XML格式作为数据交互的中间格式，将电气原理模型中的电气属性转化为三维模型交互数据，屏蔽了原理设计模块与三维设计模块之间异构平台的差异，实现了电气与结构设计的协同，提高了系统的工作效率。
优选的，基于航天系统的工作原理、基本组成和连接关系，得到信号名称、信号连接关系、接插件型号、电缆类型及型号信息，建立所述电气原理模型。
由于建立的电气原理模型为标准数字化模型，保证了设计数据在电气原理设计各环节中直接传递，快速共享，为后续与三维实体模型进行匹配、打通电气与结构设计接口，提供了最原始的电气设计数据。
优选的，还包括对建立的电气模型进行验证，验证通过后再生成所述三维模型交互数据；所述验证包括如下步骤：
将电气原理模型简化得到基于事件驱动的仿真模型；
按照逻辑时间序列向仿真模型输入信号，得到相应的输出信号，对仿真模型的输出信号进行校验，如果输出信号与预设值相符，则验证通过；验证不通过时，对电气原理模型进行优化，直至验证通过。
为了便于仿真验证，需要将电气原理模型进行简化得到简化后的模型，以便对关键部分进行验证。具体简化根据与航天系统对应的电气原理模型的具体结构来进行。
通过对电气原理模型的仿真验证，保证了设计结果的正确、协调、统一，尽早发现设计中的缺陷和不足，为后续系统的运行提供了安全保障。
优选的，将电气原理模型中的电缆参数信息与航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息包括：
将电气原理模型中的导线规格、转弯半径与所述航天系统三维模型匹配；
获取三维模型中的布线基准，并创建电缆辅助骨架模型；
在所述电缆辅助骨架模型中规划电缆可能的分支路径；
根据电缆的连接关系在网络中搜索得到最优的布线路径，完成三维布线，并得到电缆网三维参数信息。
通过将电气原理模型中的电缆参数信息与三维模型进行匹配，解决了有特殊要求装配关系存在时表达不清或与实际出入较大的情况，改善了电缆网布置的精细度。
优选的，三维布线若出现线缆扭曲干涉的情况，需要重新分配布线网络，调整电缆的分支路径，解决了线缆间互相干涉问题，使得电缆网布线协调，并生成标准格式的电缆网参数信息。
优选的，将电缆网三维参数信息同步至建立的电气原理模型中，包括：
将电缆网三维参数信息通过数据交互模块进行标准格式转换为XML格式，并读取到电气原理模型中；
完善电气原理模型中的电缆参数信息。
通过完善电气原理模型中的电缆参数信息，实现电气与结构设计的协同的同时，为电缆线束的设计提供完整、全面的设计数据，提高了系统的工作效率。
优选的，还包括：提取包含接插件类型、导线类型及辅料的物料信息，完成物料清单的统计，用于电缆线束结构的布置安装；生成指导工艺生产的设计文件。
通过自动生成指导工艺生产的电缆线束图纸，避免了人工统计、手动重复录入等环节，在减小系统误差的同时，极大的提高了工作效率。
本发明的另一个具体实施例，如图2所示，提供了一种航天系统电缆网的机电协同设计装置，包括原理设计模块、数据交互模块、三维设计模块及线束设计模块。原理设计模块，用于基于航天系统建立电气原理模型；数据交互模型，用于将电气原理模型中包含的电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据，并将电缆网三维参数信息同步至建立的电气原理模型中；三维设计模块，用于将读取的三维模型交互数据传递给航天系统三维模型中相应的电子设备模型与元器件模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联；同时将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息；线束设计模块，用于基于同步后的电气原理模型，得到物料信息、连接关系及分支长度信息，得到设计完成的电缆网。
通过电缆网的机电协同设计装置，实现了电气与结构设计的协同快速设计，使得数据能够在设计流程中无缝传递，减少了人工统计、手工传递、差错率高、效率低下等弊端。同时由于实现了电气与结构跨专业协同设计，提高了电缆网设计精确度。
优选的，还包括仿真验证模块；仿真验证模块用于将原理设计模块建立的电气原理模型简化为基于事件驱动的仿真模型，并通过逻辑时间序列对仿真模型进行验证。
通过仿真验证模块，电气与结构集成验证在设计初期得到有效验证和评估，试验验证工作大大提前，避免使用实物模型进行试验验证的风险。
优选的，还包括自动化输出模块；自动化输出模块用于提取包含接插件类型、导线类型及辅料的物料信息，完成物料清单的统计；并生成指导工艺生产的设计文件。
通过自动化输出模块，避免了人工统计、手动重复录入等环节，在减小差错率的同时，极大的提高了工作效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于所述航天系统，建立电气原理模型；
将电气原理模型中包含的电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据；
读取所述三维模型交互数据并传递给航天系统三维模型中相应的电子设备模型与元器件模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联；同时将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息；
将电缆网三维参数信息同步至建立的所述电气原理模型中；
基于同步后的电气原理模型，得到物料信息、连接关系及分支长度信息，得到设计完成的电缆网。
2.根据权利要求1所述的一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，基于所述航天系统的工作原理、基本组成和连接关系，得到信号名称、信号连接关系、接插件型号、电缆类型及型号信息，建立所述电气原理模型。
3.根据权利要求1所述的一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，还包括对建立的所述电气模型进行验证，验证通过后再生成所述三维模型交互数据；
所述验证包括如下步骤：
将电气原理模型简化得到基于事件驱动的仿真模型；
按照逻辑时间序列向仿真模型输入信号，得到相应的输出信号，对仿真模型的输出信号进行校验，如果输出信号与预设值相符，则验证通过；验证不通过时，对电气原理模型进行优化，直至验证通过。
4.根据权利要求1所述的一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，所述将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息包括：
将电气原理模型中的导线规格、转弯半径与所述航天系统三维模型匹配；
获取三维模型中的布线基准，并创建电缆辅助骨架模型；
在所述电缆辅助骨架模型中规划电缆可能的分支路径；
根据电缆的连接关系在网络中搜索得到最优的布线路径，完成三维布线，并得到电缆网三维参数信息。
5.根据权利要求4所述的一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，所述三维布线若出现线缆扭曲干涉的情况，需要重新分配布线网络，调整电缆的分支路径，并生成标准格式的电缆网三维参数信息。
6.根据权利要求1所述的一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，所述将电缆网三维参数信息同步至建立的所述电气原理模型中，包括：
将电缆网三维参数信息通过数据交互模块进行标准格式转换为XML格式，并读取到电气原理模型中；
完善电气原理模型中的电缆参数信息。
7.根据权利要求1所述的一种航天系统电缆网的机电协同设计方法，其特征在于，还包括：
提取包含接插件类型、导线类型及辅料的物料信息，完成物料清单的统计，用于电缆线束结构的布置安装；
生成指导工艺生产的设计文件。
8.一种航天系统电缆网的机电协同设计装置，其特征在于，包括：原理设计模块、数据交互模块、三维设计模块及线束设计模块；
所述原理设计模块，用于基于所述航天系统建立电气原理模型；
所述数据交互模型，用于将电气原理模型中包含的电子设备与元器件的电气属性以XML格式作为数据交互的中间格式生成三维模型交互数据，并将电缆网三维参数信息同步至建立的电气原理模型中；
所述三维设计模块，用于将读取的三维模型交互数据传递给航天系统三维模型中相应的电子设备模型与元器件模型，完成电气属性的添加、收集、识别和关联；同时将电气原理模型中的电缆参数信息与所述航天系统三维模型中的电缆网模型匹配，得到电缆网三维参数信息；
所述线束设计模块，用于基于同步后的电气原理模型，得到物料信息、连接关系及分支长度信息，得到设计完成的电缆网。
9.根据权利要求8所述的机电协同设计装置，其特征在于，还包括仿真验证模块；
所述仿真验证模块用于将原理设计模块建立的电气原理模型简化为基于事件驱动的仿真模型，并通过逻辑时间序列对仿真模型进行验证。
10.根据权利要求8所述的机电协同设计装置，其特征在于，还包括自动化输出模块；
所述自动化输出模块用于提取包含接插件类型、导线类型及辅料的物料信息，完成物料清单的统计；并生成指导工艺生产的设计文件。
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