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线束工艺图的建模研究(一)

发表时间:2017-08-10 作者: 刘晓平  吴黄  何士双  程光春   来源: 互联网
线束工艺设计是线束设计的重要环节,其关键问题是如何在线束工艺图上区分构件的几何图形描述、获取构件的工程与物理属性、建立构件之间的拓扑关系。通用的CAD模型在解决上述问题时十分复杂,文章是在总结线束工艺图的几何与拓扑性质的基础上,用虚框、虚点来描述电器件与电线信息,提升了模型的抽象层次,简化了其复杂程度。并以此建立线束工艺模型,为线束工艺的后续工作打下了良好的基础。

    线束设计是一复杂、涉及多种约束原则及多种学科的工艺设计,应用遍布汽车、航空、轮船、家电等诸多具有电气信号控制的设计领域。以汽车线束为例,典型的设计过程 包括电气设计、构件设计、工艺设计。目前国内外在线束领域的研究主要集中于电气设计和构件设计领域,在线束工艺设计领域的研究还仅限于产品数据管理、流程监控和质量控制等方面,并未涉及线束工艺辅助设计。如图l所示,典型的线束工艺设计分为输入层、中问层和输出层。在输入层,简易品号明细表、简易回路明细表和线束工艺图是后续工艺的数据来源,但三者包含的信息都是独立且分散的,不具备单独支持后续工艺卡片如预装工艺卡、内联工艺卡、排线图、物料明细表以及下线压接卡自动与半自动生成的能力;同时,后续操作从这三者中获取的数据具有一定的重复,因此为了减少从这三者中获取数据的冗余操作,融合三者的信息,建立一个完备的线束工艺模型成为线束工艺辅助设计的当务之急。

   

    图1 线束工艺模型的重要地位

    在管道设计领域,文献提出了用对偶点和扩展的图结构来描述管道构件的局部连接约束及整体拓扑结构,但未提出描述构件几何图形的结构;在机械零件设计领域,文献提出了用包容矩形来描述机械零件图,但该方法缺乏对局部约束和整体约束的描述;在建筑设计领域,文献提出了用虚面和基准点来进行几何图形和拓扑描述,但该方法具有很强的领域特征,并不适合线束工艺设计领域。文章在借鉴上述模型的基础上,提出了虚框和虚点的方法,用来描述构件的几何图形、工程与物理属性以及构件之问的拓扑关系,并建立了线束工艺的整体模型。

    1 线束工艺图的定义及其几何、拓扑性质

    1.1 线束工艺图的定义

    在线束工艺设计领域,线束工艺图包含了线束工艺所需的大部分信息,其对线束工艺模型的建立起到至关重要的作用,下面给出了其形式化的定义。

    首先引入线束工艺图节点和边的定义。

   

    定义2设u,v为线束工艺图节点,则称(U,V)为线束工艺图的边。

    在严格定义节点和边的基础上,可以给出线束工艺图的形式化定义:

    定义3线束工艺图WHTG(Wire Harness Technological Graph)={V,E},其中V是线束工艺图的节点集合,E是线束工艺图的边集合,且WHTG满足如下条件:

   

    即WHTG是一无向、连通、无环图。