[发明专利]一种线缆组件虚拟设计用布线空间预处理方法

说明书

一种用于线缆组件自动布线的空间预处理方法，其特征是首先生成一系列空间网格分割面，其次，由网格分割面生成具有不同属性的空间离散点，并对空间离散点及其信息分类进行存储，由离散点构成预处理后的布线空间。本发明所述的预处理方法操作简单，生成的由空间离散点构成的布线空间，具有操作简单、布线工艺性好、数据量小等特点，可以提高线缆组件自动设计算法的效率，并能够满足线缆组件设计的工艺性要求。满足了三维虚拟环境中线缆自动布线设计的算法需求。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计领域，尤其是一种线缆组件虚拟设计用的布线空间表示方法和生成方法，该布线空间适用于线缆组件的路径及结构规划，可以提高设计算法的效率以及设计结果的有效性，具体的说是一种线缆组件虚拟设计用的布线空间预处理方法。

背景技术

虚拟环境下线缆组件的设计包括线缆路径的设计和线缆组件拓扑结构的设计。近年来，在虚拟环境下对线缆组件的设计很多都是通过算法的方式，在使用算法对线缆组件设计前，首先要对整个布线环境预处理，生成可供算法识别的布线空间，并并且预处理后的布线空间也需要考虑布线的实际工艺要求。

通常布线环境的空间离散采用的是均匀离散的方法，使用均匀分布的网格对布线空间进行划分，得到的离散点在XYZ轴上等距排列，然后通过对各个离散点进行判定，根据离散点在实际产品中的位置赋予其相应的工艺属性。这种离散方法的优点是操作简单，但是在离散过程中没有考虑实际产品本身，忽略了布线工艺中线缆需要沿外壁敷设的要求，离散得到离散点可能只有少数在正好在线缆需要敷设的外壁上，会影响算法计算出的线缆组件设计结果在实际中的应用效果。

针对均匀离散空间模型的不足之处，国内外学者提出了多种预处理方法。有根据装配组件的位置对布线路径进行宏观规划建立布线主干道，这种方法虽然简便，但布线路径规划的精度不够高，详见文献：刘振宇，周德检，吴兆华，李春全.一种面向电子整机的三维布线算法研究与实现[J].电子工艺技术，2010，31(1):6‐25；有利用混沌栅格预处理模型作为布线空间，这种方法在预处理时能够较减少离散后点的数量，但最终的离散点需经过迭代计算得出，计算过程较为复杂，详见文献：付宜利，封海波，孙建勋，马玉林.基于混沌算法的机电产品管线自动敷设研究[J].计算机集成制造系统，2007，13(3):497‐510.

国外方面，Liu Q,和Wang C.在对管路设计进行研究时，提出了一种基于产品模型本身的网格划分法，以产品组件模型的所有外表面所在平面对空间进行网格划分，以此获得非均匀的离散点，但这样获得的离散点数量庞大，对存储的要求很高，详见文献：Liu Q,Wang C.A discrete particle swarm optimization algorithm for rectilinearbranch pipe routing[J].Assembly Automation,2011,31(4):363-368.Yanfeng Qu和DanJiang等人在此基础上进行了改进，舍去了离散点中部分不需要的点，减少了空间离散后离散点的数量。但由于线缆与管路不同，管路路径通常为直线或形成直角，但线缆作为柔性体其路径形状多变，因此该方法虽然减少了离散点数量，但并不适用于布线环境的离散，详见文献：Qu Y,Jiang D,Yang Q.Branch pipe routing based on 3D connection graph andconcurrent ant colony optimization algorithm[J].Journal of IntelligentManufacturing,2016:1-11.

目前在三维虚拟环境中对线缆组件进行设计，还没有一种较为完备并且简便的方法对布线空间进行预处理，得到既能够符合虚拟设计要求又能满足实际工艺要求的布线空间。

发明内容