CN112287420B - 一种智能线束设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能线束设计系统，该系统包括：零部件库、3D设计模块和2D设计模块；所述零部件库包含零件信息库、零件3D数模库及2D数模库；所述3D设计模块包括布线模块，定义模块，工艺模块，线径计算模块和校核模块；所述布线模块，用于通过零部件库调用所需零部件的3D数模进行初步布线设计及初步固定设计；所述定义模块，用于导入每个连接器的引脚信息；所述线径计算模块，基于工艺要求计算每段线束的线径；所述校核模块用于对设计的线束进行校核；所述2D设计模块，用于根据3D设计模块的信息转换得到2D线束图纸。本发明系统线径计算中不仅考虑导线截面积，还考虑多种工艺因素，提升了线径估算的准确性，提升设计效率。

Description

一种智能线束设计系统

技术领域

本发明涉及汽车电气设计技术，尤其涉及一种智能线束设计系统。

背景技术

目前低压线束设计工作流程如下：根据各用电设备的低压接口定义，梳理得到各用电设备间的连接关系以及需要的连接器型号、端子型号及其他配件型号，可绘制电气原理图；通过3D绘图软件，在整车数模里合理布置低压线束并绘制低压线束3D数模，得到线束走线方向及各段长度；通过2D绘图软件绘制低压线束2D图纸输出给线束供应商，反应每根导线的输入输出端、工艺要求以及各零部件型号，示意线束干线与分支走向及各段长度，示意固定件方向。

在上述工作流程中有以下问题：3D绘制前需要梳理各段导线数量，从而估算线束外径，一方面梳理阶段工作量大，易出错，且不方便以文档形式保存，若估算的线径与实际偏差较大，实际超过布置空间，会对线束产生挤压或磨损，进而影响线束设计的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种智能线束设计系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能线束设计系统，包括：

零部件库、3D设计模块和2D设计模块；

所述零部件库包含零件信息库、零件3D数模库及2D数模库；其中，零件信息库包括线束各零部件的物理信息及电气信息；3D数模库包括线束各零部件的3D数模；2D数模库包括连接器出线或入线视图的平面图，用于展示连接器引脚布置顺序；

所述3D设计模块包括布线模块，定义模块，工艺模块，线径计算模块和校核模块；

所述布线模块，用于通过零部件库调用所需零部件的3D数模进行初步布线设计及初步固定设计；

所述定义模块，用于根据表格或电气原理图导入每个连接器的引脚信息；所述引脚信息包括线号、颜色和线径；

所述工艺模块，用于根据需求设置线束覆盖物材料、覆盖物缠绕方式及起止点，导线绞线要求、导线同电位点铰接要求、连接器入线方向；

所述线径计算模块，用于计算每段线束的线径；

所述校核模块用于对设计的线束进行校核；

所述2D设计模块，用于根据3D设计模块的信息调用2D数模库转换得到2D线束图纸。

按上述方案，所述线径计算模块中计算每段线束的线径，具体如下：

1)依据导线数量及导线截面积进行第一次初步线径计算；

有效截面积S_i＝∑不同规格导线截面积×不同规格导线数量

线径初步计算结果为D₀，

式中，α是与该段线束内导线数量n相关的函数，

α＝2*n^-0.09，n≤10

α＝1.6，n>10；

2)根据工艺模块中设置的线束覆盖物材料的厚度、覆盖物缠绕方式、导线同电位铰接要求以及导线绞线要求更新线径计算结果。

按上述方案，所述线径计算模块中步骤2)更新线径计算结果，即根据线束工艺因素影响确定单根线截面积；

具体如下：

2.1)根据导线绞线的类型，确定导线绞线类型对应的影响因子，基于影响因子B和单根线的原始截面积S，确定不同类型的绞线要求对应的最终单根线截面积S′；

S′＝BS

2.2)根据同电位铰接点铰接方式，如a根导线与b根导线铰接，确定影响因子B，再结合铰接处包覆物的类型，确定以铰接点为基准，前后预设范围内的导线等效截面积S′₃；

若包覆物的类型为缠绕式覆盖物，覆盖物厚度为d₁，则

若包覆物的类型为套管式覆盖，覆盖套管厚度为d₂，则

2.3)考虑上述绞线和铰接工艺，一段线束的有效截面积S增大为S′根据S_i＝∑不同规格导线截面积×不同规格导线数量，得到最终的S′_i，再依据下式计算得到D′₀：

2.4)考虑线束最外层覆盖物材料及缠绕方式，对D′₀进行调整，得到最终的线束外径。

按上述方案，所述步骤2.4)中，最终的线束外径计算如下：

线束最外层为缠绕式覆盖物，缠绕式覆盖材料厚度d₃，缠绕方式为密缠时，

D₁＝D′₀+4d₃；

缠绕方式为花缠和点缠时，

D₁＝D′₀+2d₃；

对于套管式覆盖物，则根据规格参数获取管外径d₄，该段线束外径则为D₁＝d₄；

将线束外径D₁向上取整得到设计阶段各段线束外径取值。

按上述方案，所述2D设计模块中，根据3D设计模块的信息转换得到2D线束图纸，具体如下：

由布线模块的线束3D数模展平得到线束分支走向及每段线束长度；结合定义模块导入的引脚信息以及调用的连接器，通过2D平面图展示连接器每个孔位信息；在图纸中标注工艺模块中根据需求设置的信息。

按上述方案，所述校核模块中校核的信息包括：连接器型号和端子型号匹配性校核、端子型号与孔位线径匹配性校核、线号校核以及线束与周边零部件间隙校核。

本发明产生的有益效果是：

1、本发明设计系统可减少设计者为获取零部件信息和数模花费的时间；线径计算中不仅考虑导线截面积，还考虑多种工艺因素，提升了线径估算的准确性，减少修改，提升设计效率；

2、通过校核模块取代了人工检查，可提升线束设计效率和准确性；同时减少了因线束设计修改带来的工作量。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的系统运行原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种智能线束设计系统，包括：

零部件库、3D设计模块和2D设计模块；

所述零部件库包含零件信息库、零件3D数模库及2D数模库；其中，零件信息库包括线束各零部件的物理信息及电气信息；3D数模库包括线束各零部件的3D数模；2D数模库包括连接器出线或入线视图的平面图，用于展示连接器引脚布置顺序；

所述3D设计模块包括布线模块，定义模块，工艺模块，线径计算模块和校核模块；

所述布线模块，用于通过零部件库调用所需零部件的3D数模进行初步布线设计及初步固定设计；

所述定义模块，用于根据表格或电气原理图导入每个连接器的引脚信息；所述引脚信息包括线号、颜色和线径；

所述工艺模块，用于根据需求设置线束覆盖物材料、覆盖物缠绕方式及起止点，导线绞线要求、导线同电位点铰接要求、连接器入线方向；

所述线径计算模块，用于计算每段线束的线径；

具体如下：

1)依据导线数量及导线截面积进行第一次初步线径计算；

S_i＝∑不同规格导线截面积×不同规格导线数量

线径初步计算结果为D₀，

式中，α是与该段线束内导线数量n相关的函数，

α＝2*n^-0.09，n≤10

α＝1.6，n>10；

2)根据工艺模块中设置的线束覆盖物材料的厚度、覆盖物缠绕方式、同电位铰接点工艺要求以及导线绞线要求更新线径计算结果；

具体如下：

2.1)根据导线绞线的类型，确定导线绞线类型对应的影响因子，基于影响因子B和单根线的原始截面积S，确定不同类型的绞线要求对应的最终单根线截面积S′；

S′＝BS

具体的：

对于双绞线，单根线截面积为S₁(原始截面积)，将两根线等效为截面积为S′₁(最终单根线截面积)的单根导线，其中，

S′₁＝4S₁

对于三股线，单根线截面积为S₂(原始截面积)，将三根线等效为截面积为S′₂(最终单根线截面积)的单根导线，其中，

2.2)根据同电位铰接点铰接方式，如a根导线与b根导线铰接，确定影响因子B，再结合铰接处包覆物的类型，确定以铰接点为基准，前后预设范围内的导线等效截面积S′₃

假设是三根对两根铰接，单根导线截面积为S₃，以铰接点为基准，前后50mm范围内三根和两根导线均视为三根导线，且等效为截面积为S′₃的单根导线。此时，

若没有防水要求，则可选择防水胶布缠绕(包覆物的类型)，胶带覆盖率为30％-50％，胶带厚度为d₁，则

若有防水要求，则可选择热缩套管(包覆物的类型)，由热缩套管规格参数可知热缩套管恢复后厚度为d₂，则

举例说明如下：导线同电位点铰接要求：对于等电位铰接工艺会有不同的包覆物的类型，以铰接点为基准，前后预设范围内(50mm)线束外径的计算会受到影响。根据包覆物的类型，确定包裹物厚度，根据厚度和同电位点铰接方式，确定预设范围内的导线的截面积等效为S′₃。其中，当包覆物的类型为缠绕式覆盖物(防水胶布缠绕)，则确定胶带厚度为包裹物厚度；若包覆物的类型为套管式(热缩套管)，则确定热缩套管恢复后的厚度为包裹物厚度。

假设是3对2铰接，单根线截面积为S₃，该50mm范围内三根和两根线均等效为截面积为S′₃的单根导线。

若没有防水要求，则可选择防水胶布缠绕(包覆物的类型)，胶带覆盖率为30％-50％，胶带厚度为d₁，则

若有防水要求，则可选择热缩套管(包覆物的类型)，由热缩套管规格参数可知热缩套管恢复后厚度为d₂，则

2.3)考虑上述绞线和铰接工艺，一段线束的有效截面积S增大为S′根据S_i＝∑不同规格导线截面积×不同规格导线数量，得到最终的S′_i，再依据下式计算得到D′₀：

2.4)考虑线束最外层覆盖物材料及缠绕方式，对D′₀进行调整，得到最终的线束外径；

最终的线束外径计算如下：

线束最外层为缠绕式覆盖物，缠绕式覆盖材料厚度d₃，缠绕方式为密缠时，

D₁＝D′₀+4d₃；

缠绕方式为花缠和点缠时，

D₁＝D′₀+2d₃；

对于套管式覆盖物，则根据规格参数获取管外径d₄，该段线束外径则为D₁＝d₄；

将线束外径D₁向上取整得到设计阶段各段线束外径取值。

所述校核模块用于对设计的线束进行校核；校核模块中校核的信息包括：连接器型号和端子型号匹配性校核、端子型号与孔位线径匹配性校核、线号校核以及线束与周边零部件间隙校核；

所述2D设计模块，用于根据3D设计模块的信息调用2D数模库转换得到2D线束图纸；具体如下：

由布线模块的线束3D数模展平得到线束分支走向及每段线束长度；结合定义模块导入的引脚信息以及调用的连接器，通过2D平面图展示连接器每个孔位信息；在图纸中标注工艺模块中根据需求设置的信息。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能线束设计系统，其特征在于，包括：

零部件库、3D设计模块和2D设计模块；

所述零部件库包含零件信息库、零件3D数模库及2D数模库；其中，零件信息库包括线束各零部件的物理信息及电气信息；3D数模库包括线束各零部件的3D数模；2D数模库包括连接器出线或入线视图的平面图，用于展示连接器引脚布置顺序；

所述3D设计模块包括布线模块，定义模块，工艺模块，线径计算模块和校核模块；

所述布线模块，用于接收设计人员调用零部件库所需零部件的3D数模进行的初步布线设计及初步固定设计；并根据工艺模块和校核模块更改初步布线设计；

所述定义模块，用于导入每个连接器的引脚信息；所述引脚信息包括线号、颜色和线径；

所述工艺模块，用于根据需求设置线束覆盖物材料、覆盖物缠绕方式及起止点，导线绞线要求、导线同电位点铰接要求、连接器入线方向；

所述线径计算模块，用于计算每段线束的线径；

线径计算模块中计算每段线束的线径，具体如下：

1)依据导线数量及导线截面积进行第一次初步线径计算；

有效截面积S_i＝∑不同规格导线截面积×不同规格导线数量

线径初步计算结果为D₀，

式中，α是与该段线束内导线数量n相关的函数，

α＝2*n^-0.09，n≤10

α＝1.6，n>10；

2)根据工艺模块中设置的线束覆盖物材料的厚度、覆盖物缠绕方式、导线同电位点铰接要求以及导线绞线要求更新线径计算结果；

所述校核模块用于对设计的线束进行校核；

所述2D设计模块，用于根据3D设计模块的信息调用2D数模库转换得到2D线束图纸。

2.根据权利要求1所述的智能线束设计系统，其特征在于，所述线径计算模块中步骤2)更新线径计算结果，即根据线束工艺因素影响确定单根线截面积；

具体如下：

2.1)根据导线绞线的类型，确定导线绞线类型对应的影响因子，基于影响因子B和单根线的原始截面积S，确定不同类型的绞线要求对应的最终单根线截面积S′；

S′＝BS

2.2)根据同电位铰接点铰接方式，确定影响因子B，再结合铰接处包覆物的类型，确定以铰接点为基准，前后预设范围内的导线等效截面积S₃′；

若包覆物的类型为缠绕式覆盖物，覆盖物厚度为d₁，则

其中，S₃为铰接的单根导线截面积；

若包覆物的类型为套管式覆盖，覆盖套管厚度为d₂，则

2.3)考虑上述绞线和铰接工艺，一段线束的有效截面积S增大为S′根据S_i＝∑不同规格导线截面积×不同规格导线数量，得到最终的S′_i，再依据下式计算得到D′₀：

2.4)考虑线束最外层覆盖物材料及缠绕方式，对D′₀进行调整，得到最终的线束外径。

3.根据权利要求2所述的智能线束设计系统，其特征在于，所述步骤2.4)中，最终的线束外径计算如下：

线束最外层为缠绕式覆盖物，缠绕式覆盖材料厚度d₃，缠绕方式为密缠时，

D₁＝D′₀+4d₃；

缠绕方式为花缠和点缠时，

D₁＝D′₀+2d₃；

对于套管式覆盖物，则根据规格参数获取管外径d₄，该段线束外径则为D₁＝d₄；

将线束外径D₁向上取整得到设计阶段各段线束外径取值。

4.根据权利要求1所述的智能线束设计系统，其特征在于，所述2D设计模块中，根据3D设计模块的信息转换得到2D线束图纸，具体如下：

由布线模块的线束3D数模展平得到线束分支走向及每段线束长度；结合定义模块导入的引脚信息以及调用的连接器，通过2D平面图展示连接器每个孔位信息；在图纸中标注工艺模块中根据需求设置的信息。

5.根据权利要求1所述的智能线束设计系统，其特征在于，所述校核模块中校核的信息包括：连接器型号和端子型号匹配性校核、端子型号与孔位线径匹配性校核、线号校核以及线束与周边零部件间隙校核。

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