[发明专利]一种考虑重力约束规则的柔性线缆路径智能规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机布线技术，尤其是一种线缆路径规划技术，具体地说是一种考虑重力约束规则的柔性线缆路径智能规划方法。

背景技术

随着以航空、航天、船舶、电子、兵工等大型电气系统的飞速发展，现代电气系统日益复杂化、集成化。大量的电气设备密集于系统平台上，用于各设备和部件连接的线缆所传送的信号越来越多，频率越来越高，消耗的功率也越来越大，对线缆的敷设提出了更高的要求和挑战。线缆本身由于属于柔性体，线缆的尺寸、形态和空间走向受到产品结构空间的约束，敷设工艺复杂多变。不合理的线缆敷设会导致线缆零件出现故障的概率增加，进而导致电气性能不稳定、电磁兼容性差，最终影响产品整机性能的发挥。

进行计算机辅助线缆装配的一个关键是要解决线缆敷设路径的规划。线缆敷设路径规划既要考虑空间约束，又要考虑机械性能和电气性能等约束条件，是一类特殊的带性能约束的布局问题，其中待定参数多、可行空间复杂。线缆的敷设路径不仅影响布局空间的结构设计、线缆总长度和总重量，而且还关系到整个系统的性能、可靠性、安装维修性和电子设备间的电磁兼容性等，是工程设计中亟待解决的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于针对产品整机模型布线过程中，柔性线缆路径敷设不合理、布线效率低等问题，发明一种考虑重力约束规则的柔性线缆路径智能规划方法。

一种考虑重力约束规则的柔性线缆路径智能规划方法，其特征在于：首先对布线空间三维环境进行建模，采用分区式空间划分方法对产品整机空间进行分区划分，得到需要布线的待布线空间区域和非布线空间区域；其次对划分出的待布线空间区域进行栅格化处理，建立障碍物包围盒模型，建立布线空间网格模型和布线路径点的抽象模型；最后利用蚁群优化算法和考虑重力约束规则进行柔性线缆路径的智能搜索和寻优。

它包括以下具体步骤：

步骤1：创建产品整机结构模型；

步骤2：采用分区式空间划分方法对产品整机空间进行分区划分；

步骤3：获取待布线空间区域和非布线空间区域；

步骤4：对划分出的待布线空间区域进行栅格化处理；

步骤5：建立障碍物包围盒模型；

步骤6：建立布线空间网格模型和布线路径点的抽象模型；

步骤7：利用蚁群优化算法和考虑重力约束规则进行柔性线缆路径的智能搜索和寻优。

最后，进行算法测试和仿真实验，根据仿真实验结果进一步优化，直至满足使用要求。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，在步骤2中，产品整机空间划分出的待布线空间区域个数根据产品结构的复杂度和布线环境要求确定。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，在步骤4中，待布线空间区域的栅格化处理同时考虑了空间抽象化表示的精确性和结构模型的计算存储量。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，在步骤5和步骤6中，考虑了产品结构内部其他零部件对柔性线缆路径规划的影响。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，在步骤7中，柔性线缆在路径的智能搜索和寻优过程中考虑了线缆自身的重力因素，寻找出来的路径更满足实际布线要求。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，所划分出的待布线空间区域分别被定义为A₁、A₂和A₃，非布线空间区域被定义为A₄。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，所述区域A₁有接线器S₁、区域A₂有接线器S₂、区域A₃有集线器C。

作为上述柔性线缆的一种路径规划寻优方法，所述集线器C有布线入口端T₁和布线出口端T₂。

本发明的有益效果为：

本发明提出了一种考虑重力约束规则的柔性线缆路径智能规划方法，其通过考虑线缆的重力约束规则，柔性线缆路径规划过程中的线缆路径点可依附于相应设备实体表面，满足柔性线缆与设备间的贴壁规则，更符合实际柔性线缆的布线情况。此柔性线缆路径规划方法能够实现自动避障，生成满足一定工程规则的布线路径，提高了柔性线缆的布线效率以及产品最终的整机性能和可靠性。