[發明專利]一種考慮重力約束規則的柔性線纜路徑智能規劃方法

在審

• 申請號: 201710165179.X
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106951635A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 郭宇;王發麟;廖文和;吳保勝;宋倩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種計算機布線技術，尤其是一種線纜路徑規劃技術，具體地說是一種考慮重力約束規則的柔性線纜路徑智能規劃方法。

背景技術

隨著以航空、航天、船舶、電子、兵工等大型電氣系統的飛速發展，現代電氣系統日益復雜化、集成化。大量的電氣設備密集于系統平臺上，用于各設備和部件連接的線纜所傳送的信號越來越多，頻率越來越高，消耗的功率也越來越大，對線纜的敷設提出了更高的要求和挑戰。線纜本身由于屬于柔性體，線纜的尺寸、形態和空間走向受到產品結構空間的約束，敷設工藝復雜多變。不合理的線纜敷設會導致線纜零件出現故障的概率增加，進而導致電氣性能不穩定、電磁兼容性差，最終影響產品整機性能的發揮。

進行計算機輔助線纜裝配的一個關鍵是要解決線纜敷設路徑的規劃。線纜敷設路徑規劃既要考慮空間約束，又要考慮機械性能和電氣性能等約束條件，是一類特殊的帶性能約束的布局問題，其中待定參數多、可行空間復雜。線纜的敷設路徑不僅影響布局空間的結構設計、線纜總長度和總重量，而且還關系到整個系統的性能、可靠性、安裝維修性和電子設備間的電磁兼容性等，是工程設計中亟待解決的關鍵問題之一。

發明內容

本發明的目的在于針對產品整機模型布線過程中，柔性線纜路徑敷設不合理、布線效率低等問題，發明一種考慮重力約束規則的柔性線纜路徑智能規劃方法。

一種考慮重力約束規則的柔性線纜路徑智能規劃方法，其特征在于：首先對布線空間三維環境進行建模，采用分區式空間劃分方法對產品整機空間進行分區劃分，得到需要布線的待布線空間區域和非布線空間區域；其次對劃分出的待布線空間區域進行柵格化處理，建立障礙物包圍盒模型，建立布線空間網格模型和布線路徑點的抽象模型；最后利用蟻群優化算法和考慮重力約束規則進行柔性線纜路徑的智能搜索和尋優。

它包括以下具體步驟：

步驟1：創建產品整機結構模型；

步驟2：采用分區式空間劃分方法對產品整機空間進行分區劃分；

步驟3：獲取待布線空間區域和非布線空間區域；

步驟4：對劃分出的待布線空間區域進行柵格化處理；

步驟5：建立障礙物包圍盒模型；

步驟6：建立布線空間網格模型和布線路徑點的抽象模型；

步驟7：利用蟻群優化算法和考慮重力約束規則進行柔性線纜路徑的智能搜索和尋優。

最后，進行算法測試和仿真實驗，根據仿真實驗結果進一步優化，直至滿足使用要求。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，在步驟2中，產品整機空間劃分出的待布線空間區域個數根據產品結構的復雜度和布線環境要求確定。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，在步驟4中，待布線空間區域的柵格化處理同時考慮了空間抽象化表示的精確性和結構模型的計算存儲量。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，在步驟5和步驟6中，考慮了產品結構內部其他零部件對柔性線纜路徑規劃的影響。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，在步驟7中，柔性線纜在路徑的智能搜索和尋優過程中考慮了線纜自身的重力因素，尋找出來的路徑更滿足實際布線要求。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，所劃分出的待布線空間區域分別被定義為A₁、A₂和A₃，非布線空間區域被定義為A₄。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，所述區域A₁有接線器S₁、區域A₂有接線器S₂、區域A₃有集線器C。

作為上述柔性線纜的一種路徑規劃尋優方法，所述集線器C有布線入口端T₁和布線出口端T₂。

本發明的有益效果為：

本發明提出了一種考慮重力約束規則的柔性線纜路徑智能規劃方法，其通過考慮線纜的重力約束規則，柔性線纜路徑規劃過程中的線纜路徑點可依附于相應設備實體表面，滿足柔性線纜與設備間的貼壁規則，更符合實際柔性線纜的布線情況。此柔性線纜路徑規劃方法能夠實現自動避障，生成滿足一定工程規則的布線路徑，提高了柔性線纜的布線效率以及產品最終的整機性能和可靠性。