CN112115675A - 复杂线束工装图版设计系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复杂线束工装图版设计系统，包括：自动布局模块，对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束布线特征元素，整理线束布线路径，进行布线工艺构型布局；布局优化模块，根据工艺布局边界尺寸要求，对自动布局模块完成的布线工艺构型布局进行构型优化，使优化后的线束布线布局满足工程布线要求，获得线束工装图版；辅助工艺设计模块，提供布线工装图版设计常用绘图功能模块，用于设计人员对自动布局模块或布局优化模块获得的布线工艺布局进行修改，或自行绘制布线工艺图版。本发明能够自动完成复杂线束的工艺设计，进行布线工艺构型布局，并根据工艺布局边界尺寸要求，进行构型优化，还提供辅助工艺设计模块供设计人员选择。

Description

复杂线束工装图版设计系统
技术领域
本发明涉及一种布线工艺设计系统，具体涉及一种复杂线束工装图版设计系统，属于大型设备线束布线技术领域。
背景技术
线束是很多产品、设备、装备不可缺少的重要组成部分，如飞机、舰船、汽车和轨道车等。线束从设计到成品一般要历经三个主要阶段：原理设计、工艺设计和产品生产。通过原理设计阶段完成线束的电路原理设计并生成电线表；通过工艺设计阶段，根据电路原理图和电线表绘制出用于工艺生产的工装图版；最后在产品生产阶段根据工装图版完成线束布线。
线束的布线过程一般为：将纸质工装图版打印后平铺在布线工作台上，或将电子工装图版投影在布线平台上，工装图版显示用于制造线束的二维布局，由操作人员需要清楚看清工装图版中的每个节点和对应的线缆信息，严格按照工装图版的工艺布局对线缆进行逐一布线。因此，工装图版直接决定了布线的效率和准确度。
由于工艺设计处于线束从设计到成品的中间环节，起到承上启下的作用。而目前尚没有专业的复杂线束工装图版设计系统，仍然需要技术人员根据线束的电路原理图和电线表，使用Auto CAD等通用制图工具另行绘制工装图版。电路原理图只是示意性表征线束的电路连接关系，与实际线束布局构型差异巨大，工装图版的绘制主要依靠技术人员的经验，且需要大量修改与调整。对于大型设备，如飞机、舰船等，由于线束数量庞大、布线工艺复杂、布线构型复杂且随机性强，采取手动绘制工装图版，对技术人员来说，存在构型设计与尺寸精度控制困难、设计强度大、效率低、易出错等一系列问题。
因此，迫切需要一种智能工艺设计系统，能够自动完成复杂线束的工艺设计，省去人工设计，提高效率，保证准确率。
发明内容
为了解决现有技术复杂线束的工艺设计需要技术人员人工完成，线束构型设计与尺寸精度控制困难、设计强度大、效率低、易出错等问题，本发明提供一种复杂线束工装图版设计系统，能够自动完成复杂线束的工艺设计，进行布线工艺构型布局，并根据工艺布局边界尺寸要求，进行构型优化，还提供辅助工艺设计模块供设计人员选择，生成的线束工装图版，可直接提供给操作人员完成布线工作，提高效率，且能保证复杂构型线束的布线准确性，为飞机、舰船等的研发单位和生产企业节约大量人力和物资技术成本，具有巨大的市场应用前景。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种复杂线束工装图版设计系统，包括：
自动布局模块：对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束布线特征元素，整理线束布线路径，进行布线工艺构型布局；
布局优化模块：根据工艺布局边界尺寸要求，对自动布局模块完成的布线工艺构型布局进行构型优化，使优化后的线束布线布局满足工程布线要求，获得线束工装图版；
辅助工艺设计模块：提供布线工装图版设计常用绘图功能模块，用于设计人员对自动布局模块或布局优化模块获得的布线工艺布局进行修改，或自行绘制布线工艺图版。
进一步地，所述自动布局模块包括：
线束布线特征提取单元：对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束结点以及各结点之间的分段路径信息；
布线路径分析单元：遍历所有结点和连接各结点的分段路径，选择出线束工艺布局主干，并确定与主干各结点连接的各线束分支；对各分支重复上述步骤，确定分支主干及低阶分支；逐阶提取，确定线束布线的各阶主干和分支结构，完成线束布线路径分析；
布线工艺构型生成单元：根据布线路径分析单元获得的线束布线路径，进行线束布线构型布局设计，生成满足布线基本工艺要求的布线工艺构型。
进一步地，所述布局优化模块包括：
图版边界计算单元：获得实际线束布线台尺寸，与自动布局模块获得的布线工艺构型进行比较，计算并确定布线工艺图版边界信息；
紧凑布局单元：根据确定的布线工艺图版边界，在满足布线基本工艺要求的基础上对布线工艺构型进行紧凑布局，生成位于布线工艺图版边界内的线束工装图版。
更进一步地，所述紧凑布局单元对布线工艺构型进行紧凑布局，包括：调整各阶分支与其主干的夹角；对分支路径增加拐点，且拐点位于该分支根结点前端。
进一步地，所述辅助工艺设计模块包括：
旋转操作单元：用于对主干、分支、线段进行绕其结点的各方向旋转操作；
拐点设计单元：用于在线段中插入拐点、移动拐点位置、移除拐点，且在插入或移动拐点后，保持该拐点后端的线束路径相对角度和相对位置不变；
测量工具单元：用于进行距离测量和角度测量；
线段提拉单元：用于对处于线束路径末端且水平的线段在垂直方向进行整体提拉；
边界绘制单元：用于绘制图纸边框和/或外辖线；
信息标注单元：用于在图纸上编辑标注信息，包括：信息录入、信息修改、标注位置移动。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过自动布局模块对线束的分段路径进行分析，提取出线束主干、分支以及各分支的分支主干和低阶分支；然后进行布线工艺构型布局。
2.本发明提供了布局优化模块，可根据工艺布局边界尺寸要求，对自动布局模块完成的布线工艺构型布局进行构型优化，使优化后的线束布线布局满足工程布线要求。
3.本发明提供了辅助工艺设计模块，提供了布线工装图版设计常用的绘图功能，设计人员可通过辅助工艺设计模块对自动布局模块或布局优化模块获得的布线工艺布局进行修改，还可根据个人风格和习惯，通过辅助工艺设计模块独立完成布线工艺图版的设计和绘制。
4.本发明提供的辅助工艺设计模块，不同于现有计算机辅助制图软件，其全面的考虑布线工艺图版的特点，开发出符合工艺图版绘制和修改习惯的功能，例如，线段中增加拐点后其后端路径的随动，以及单个线段旋转并不改变其后端路径的角度关系等。设计人员可以非常方便快速地用辅助工艺设计模块进行工艺图版绘制和修改，大大提高工作效率，减少错误率。
附图说明
图1为本发明一种复杂线束工装图版设计系统结构示意图；
图2为所述自动布局模块获得的布线工艺构型布局；
图3为所述布局优化模块获得的优化有的布线工艺构型布局；
图4(a)为辅助工艺设计模块主干旋转功能使用前示意图；
图4(b)为辅助工艺设计模块主干旋转功能使用后示意图；
图5(a)为辅助工艺设计模块线段旋转功能使用前示意图；
图5(b)为辅助工艺设计模块线段旋转功能使用后示意图；
图6(a)为辅助工艺设计模块单线旋转功能使用前示意图；
图6(b)为辅助工艺设计模块单线旋转功能使用后示意图；
图7(a)为辅助工艺设计模块顺旋平行功能使用前示意图；
图7(b)为辅助工艺设计模块顺旋平行功能使用后示意图；
图8为辅助工艺设计模块绘制边框功能使用前示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案：
一种复杂线束工装图版设计系统，包括：
自动布局模块：对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束布线特征元素，整理线束布线路径，进行布线工艺构型布局；
布局优化模块：根据工艺布局边界尺寸要求，对自动布局模块完成的布线工艺构型布局进行构型优化，使优化后的线束布线布局满足工程布线要求，获得线束工装图版；
辅助工艺设计模块：提供布线工装图版设计常用绘图功能模块，用于设计人员对自动布局模块或布局优化模块获得的布线工艺布局进行修改，或自行绘制布线工艺图版。
进一步地，所述自动布局模块包括：
线束布线特征提取单元：对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束结点以及各结点之间的分段路径信息；
布线路径分析单元：遍历所有结点和连接各结点的分段路径，选择出线束工艺布局主干，并确定与主干各结点连接的各线束分支；对各分支重复上述步骤，确定分支主干及低阶分支；逐阶提取，确定线束布线的各阶主干和分支结构，完成线束布线路径分析；
布线工艺构型生成单元：根据布线路径分析单元获得的线束布线路径，进行线束布线构型布局设计，生成满足布线基本工艺要求的布线工艺构型。
更进一步地，所述布线工艺构型生成单元行线束布线构型布局设计过程为：首先将放置线束主干，将线束主干水平布置于图版中心；然后采取“由远及近，由低阶至高阶”的原则依次布置各阶分支，即找到主干最远端的分支，确认该分支的最末阶分支，锁定该末阶分支的最远端结点，然后逐阶进行工艺图版布局。
更进一步地，所述布线基本工艺要求包括：布线轨迹禁止交叉，以及以主干为中心布线。
进一步地，所述布局优化模块包括：
图版边界计算单元：获得实际线束布线台尺寸，与自动布局模块获得的布线工艺构型进行比较，计算并确定布线工艺图版边界信息；
紧凑布局单元：根据确定的布线工艺图版边界，在满足布线基本工艺要求的基础上对布线工艺构型进行紧凑布局，生成位于布线工艺图版边界内的线束工装图版。
更进一步地，所述紧凑布局单元对布线工艺构型进行紧凑布局，包括：调整各阶分支与其主干的夹角；对分支路径增加拐点，且拐点位于该分支根结点前端。
进一步地，所述辅助工艺设计模块包括：
旋转操作单元：用于对主干、分支、线段进行绕其结点的各方向旋转操作；
拐点设计单元：用于在线段中插入拐点、移动拐点位置、移除拐点，且在插入或移动拐点后，保持该拐点后端的线束路径相对角度和相对位置不变；
测量工具单元：用于进行距离测量和角度测量；
线段提拉单元：用于对处于线束路径末端且水平的线段在垂直方向进行整体提拉；
边界绘制单元：用于绘制图纸边框和/或外辖线；
信息标注单元：用于在图纸上编辑标注信息，包括：信息录入、信息修改、标注位置移动。
更进一步地，所述旋转操作单元包括以下功能：
(1)主干旋转：用于旋转线束的分支主干，且当某一分支主干旋转后，该分支将整体旋转，即保持该分支主干根节点后端的线束路径的相对角度和相对位置不变；
(2)线段旋转：选择某一线段，点击该线段或其延长线经过的结点，旋转该线段以及与之相连的其它线段；
(3)单旋线段：仅当前选中线段改变方向，后续线段平移与之连接；
(4)逆旋/顺旋水平：选中线段逆时针/顺时针旋转到水平位置，后续线段连带旋转；
(5)逆旋/顺旋铅直：选中线段逆时针/顺时针旋转到铅直位置，后续线段连带旋转；
(6)逆旋/顺旋平行：选中待转线段及其参考线段逆时针/顺时针旋转到与参考线段平行位置，后续线段连带旋转；
(7)轴向镜像：选中某一分支主干，以其上一阶分支的分支主干为轴，镜像整个分支；
(8)法向镜像：选中某一分支主干，以其上一阶分支的分支主干的法向为轴，镜像整个分支。
更进一步地，所述拐点设计单元包括以下功能：
(1)插入拐点：选中某一线段的某一位置，在该选中位置插入拐点；
(2)精插拐点：选中某一线段，指定距离该线段起点的距离并插入拐点；
(3)移动拐点：选中某一拐点并将其移动到指定的位置；
(4)精移拐点：选中某一拐点并选中与该拐点相连的线段之一，将该拐点移动到该线段的指定距离位置；
(5)移除拐点：移除某一拐点并将于该拐点相连的两段线段取直；
(6)精确弯折：选中线段A及其参考线段R，指定间距n，将A弯折至与R平行，且平行部分间距为n。
更进一步地，所述测量工具单元包括以下功能：
(1)距离测量：测量两个结点之间的长度；
(2)角度测量：测量任意两条线段或线段延长线之间的夹角。
更进一步地，所述线段提拉单元包括以下功能：
(1)垂直提拉：将处于末端且水平的线段，在垂直方向进行提拉，值为正向上提拉，值为负向下提拉；
(2)精确提拉：将处于末端且水平的线段，提拉到参考线段位置，如果为整数，则在参考直线之上，如果为负则在参考直线之下。
更进一步地，所述边界绘制单元包括以下功能：
(1)绘制边框：选择图纸规格，目前图纸规格有两种840毫米和1200毫米，外框线会根据图纸在垂直方向上的跨度，自动调整外框线位置；
(2)绘制外辖线：外辖线指用以表示轨迹宽度的图形；输入的外辖线宽度指图纸轨迹中最宽处的外辖线宽度。

Claims (7)

1.一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，包括：
自动布局模块：对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束布线特征元素，整理线束布线路径，进行布线工艺构型布局；
布局优化模块：根据工艺布局边界尺寸要求，对自动布局模块完成的布线工艺构型布局进行构型优化，使优化后的线束布线布局满足工程布线要求，获得线束工装图版；
辅助工艺设计模块：提供布线工装图版设计常用绘图功能模块，用于设计人员对自动布局模块或布局优化模块获得的布线工艺布局进行修改，或自行绘制布线工艺图版。
2.如权利要求1所述的一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，所述自动布局模块包括：
线束布线特征提取单元：对电路原理图和电线表中的数据进行分析，提取线束结点以及各结点之间的分段路径信息；
布线路径分析单元：遍历所有结点和连接各结点的分段路径，选择出线束工艺布局主干，并确定与主干各结点连接的各线束分支；对各分支重复上述步骤，确定分支主干及低阶分支；逐阶提取，确定线束布线的各阶主干和分支结构，完成线束布线路径分析；
布线工艺构型生成单元：根据布线路径分析单元获得的线束布线路径，进行线束布线构型布局设计，生成满足布线基本工艺要求的布线工艺构型。
3.如权利要求1所述的一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，所述布局优化模块包括：
图版边界计算单元：获得实际线束布线台尺寸，与自动布局模块获得的布线工艺构型进行比较，计算并确定布线工艺图版边界信息；
紧凑布局单元：根据确定的布线工艺图版边界，在满足布线基本工艺要求的基础上对布线工艺构型进行紧凑布局，生成位于布线工艺图版边界内的线束工装图版。
4.如权利要求3所述的一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，所述紧凑布局单元对布线工艺构型进行紧凑布局，包括：调整各阶分支与其主干的夹角；对分支路径增加拐点，且拐点位于该分支根结点前端。
5.如权利要求1所述的一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，所述辅助工艺设计模块包括：
旋转操作单元：用于对主干、分支、线段进行绕其结点的各方向旋转操作；
拐点设计单元：用于在线段中插入拐点、移动拐点位置、移除拐点，且在插入或移动拐点后，保持该拐点后端的线束路径相对角度和相对位置不变；
测量工具单元：用于进行距离测量和角度测量；
线段提拉单元：用于对处于线束路径末端且水平的线段在垂直方向进行整体提拉；
边界绘制单元：用于绘制图纸边框和/或外辖线；
信息标注单元：用于在图纸上编辑标注信息，包括：信息录入、信息修改、标注位置移动。
6.如权利要求5所述的一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，所述旋转操作单元包括以下功能：
主干旋转：用于旋转线束的分支主干，且当某一分支主干旋转后，该分支将整体旋转，即保持该分支主干根节点后端的线束路径的相对角度和相对位置不变；
线段旋转：选择某一线段，点击该线段或其延长线经过的结点，旋转该线段以及与之相连的其它线段；
单旋线段：仅当前选中线段改变方向，后续线段平移与之连接；
逆旋/顺旋水平：选中线段逆时针/顺时针旋转到水平位置，后续线段连带旋转；
逆旋/顺旋铅直：选中线段逆时针/顺时针旋转到铅直位置，后续线段连带旋转；
逆旋/顺旋平行：选中待转线段及其参考线段逆时针/顺时针旋转到与参考线段平行位置，后续线段连带旋转；
轴向镜像：选中某一分支主干，以其上一阶分支的分支主干为轴，镜像整个分支；
法向镜像：选中某一分支主干，以其上一阶分支的分支主干的法向为轴，镜像整个分支。
7.如权利要求5所述的一种复杂线束工装图版设计系统，其特征在于，所述拐点设计单元包括以下功能：
插入拐点：选中某一线段的某一位置，在该选中位置插入拐点；
精插拐点：选中某一线段，指定距离该线段起点的距离并插入拐点；
移动拐点：选中某一拐点并将其移动到指定的位置；
精移拐点：选中某一拐点并选中与该拐点相连的线段之一，将该拐点移动到该线段的指定距离位置；
移除拐点：移除某一拐点并将于该拐点相连的两段线段取直；
精确弯折：选中线段A及其参考线段R，指定间距n，将A弯折至与R平行，且平行部分间距为n。
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