一种用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法

技术领域

本发明属于线缆仿真技术领域，特别是一种用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法。

背景技术

线缆的布局设计通常是在产品结构件设计的基础上进行的，在设计的过程中不仅要考虑线缆功能性的连接，还需要根据线缆所依附的结构件及布局空间确定合理的走向，同时需满足工艺、电磁兼容、可靠性等方面的要求。任何一处不合理的线缆设计都可能造成产品的质量问题，还可能引发一系列其他零部件的设计更改。在完成了线缆布局设计后，线缆的装配方案通常需经过反复试装和修改后确定。

线缆布局设计的合理性及装配可靠性问题已成为影响整机质量的重要因素之一。例如，美国通用电气公司在对以往研制的发动机使用中出现的空中停车事件进行归纳总结后发现，导致空中停车事件的真正原因中，50％是由于外部管路、导线、传感器损坏、失效引起的。卫星等航天器在轨故障发生的概率虽然较小，但是代价很大，在对国外航天器在轨故障的统计和分析中发现，控制、供配电和推进3个分系统发生的故障所占比例最高，达到了55％，而在供配电分系统中，线路及连接的故障占到了15％。

随着三维CAD(Computer Aided Design)技术、产品数字样机(Digital Mock-Up,DMU)技术以及虚拟现实技术的发展，使用计算机三维仿真技术，对线缆进行仿真逐渐在制造企业中得到应用。目前计算机三维仿真软件通常以产品的三维模型为基础，通过人机交互方式完成线缆的布局布线。然而，对于例如卫星、飞机等复杂产品中数量庞大的线缆的布局布线工作而言，布局布线效率仍比较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法。针对复杂产品中数量庞大的线缆，本发明通过将相关参数预设进对应参数库，并通过Python脚本结合VBA模板完成线缆自动化布局布线操作，能大大提升线缆仿真效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，针对不同类型的线缆，建立对应的线缆属性库；

步骤S2，基于线缆属性库，根据需要生成线缆束；

步骤S3，根据需要布线的线缆束位置，建立仿真节点表；

步骤S4，读取仿真节点表，结合线缆束属性，将历史块操作指令写入历史块，完成3D模型设置；

步骤S5，设置线缆束节点的端口连接属性，建立仿真端口表；

步骤S6，读取仿真端口表，将历史块操作指令写入历史块，完成原理图设置；

步骤S7，结合3D模型设置和原理图设置，在仿真软件中更新历史块，完成线缆自动化布局布线。

进一步地，步骤S1中线缆属性库、仿真节点表和仿真端口表均为EXCEL表格形式。

进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21，从线缆属性库中读取线缆属性参数；

步骤S22，根据用户需要，利用线缆捆扎算法生成线缆束。

进一步地，步骤S22中所述线缆捆扎算法的原理为：将线缆的横截面看作一个圆，以第一个圆做锚点圆anchor，第二个圆为障碍圆barrier，逆时针旋转布相切圆，直到碰到障碍圆，重新以第二个圆做锚点圆，第三个圆为障碍圆barrier，继续布圆，碰到障碍做相同处理。

进一步地，步骤S3中所述仿真节点表中包括线缆节点名称、节点位置和节点连接关系。

进一步地，步骤S4所述将历史块操作指令写入历史块，具体包括以下步骤：

步骤S41，建立历史块指令模板；

步骤S42，向历史块指令模板写入线缆相关参数；

步骤S43，调用仿真软件接口，将历史块指令写入历史块中。

进一步地，步骤S41具体为：通过VBA语言对线缆束的各项属性进行描述，形成操作指令模板；

步骤S42具体为：线缆相关参数包括线缆束节点位置、节点连接关系、线缆属性和线缆束捆扎方式；

步骤S43具体为：调用仿真软件接口，将操作指令加入历史块中。

进一步地，步骤S5中端口连接属性包括接地、负载、差分负载、激励和差分激励；所述仿真端口表包括端口名称、端口位置和端口连接属性。

进一步地，步骤S6具体包括：

步骤S61，通过VBA语言对线缆束端口端口连接属性进行描述，形成操作指令模板；

步骤S62，读取仿真端口表，提取端口连接属性，并写入操作指令模板形成操作指令；

步骤S63，调用仿真软件接口，将操作指令加入历史块中，完成原理图的设置

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)代替传统中人机交互的线缆布局方式，通过脚本结合模板的方式，省去了繁琐的操作，显著提升了线缆仿真的效率。

(2)将电缆相关属性整理成参数库，仅需修改参数库，即可完成不同场景下的线缆自动化布局布线，大大提高了此方法的适用面和可重用性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法的流程示意图。

图2为本发明用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法中用线缆捆扎算法组成的线缆束示意图。

图3为本发明固定阵地建筑物墙体对高功率微波干扰信号屏蔽效果仿真方法中所采用的窄带干扰信号波形图。

图4为本发明用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法中完成线缆布局布线的结果示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在一个实施例中，结合图1，提供了一种用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，针对不同类型的线缆，建立对应的线缆属性库；

步骤S2，基于线缆属性库，根据需要生成线缆束；

步骤S3，根据需要布线的线缆束位置，建立仿真节点表；

步骤S4，读取仿真节点表，结合线缆束属性，将历史块操作指令写入历史块，完成3D模型设置；

步骤S5，设置线缆束节点的端口连接属性，建立仿真端口表；

步骤S6，读取仿真端口表，将历史块操作指令写入历史块，完成原理图设置；

步骤S7，结合3D模型设置和原理图设置，在仿真软件CST中更新历史块，完成线缆自动化布局布线。

进一步地，在其中一个实施例中，线缆属性库、仿真节点表和仿真端口表均为EXCEL表格形式，包括：单芯线库、绞合线库和绞合屏蔽线库。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21，从线缆属性库中读取线缆属性参数；

步骤S22，根据用户需要，利用线缆捆扎算法生成线缆束。

结合图2，步骤S22中所述线缆捆扎算法的原理为：将线缆的横截面看作一个圆，以第一个圆做锚点圆anchor，第二个圆为障碍圆barrier，逆时针旋转布相切圆，直到碰到障碍圆，重新以第二个圆做锚点圆，第三个圆为障碍圆barrier，继续布圆，碰到障碍做相同处理。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤S3中所述仿真节点表中包括上述三种线缆的线缆节点名称、节点位置和节点连接关系。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤S4所述将历史块操作指令写入历史块，具体包括以下步骤：

步骤S41，通过VBA等宏语言对线缆束的各项属性进行描述，形成操作指令模板；

步骤S42，线缆相关参数包括线缆束节点位置、节点连接关系、线缆属性和线缆束捆扎方式；

步骤S43，使用如Python、C等编程语言调用仿真软件接口(CST接口)，将操作指令通过add_to_history函数加入历史块中。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤S5中端口连接属性包括接地、负载、差分负载、激励和差分激励；所述仿真端口表包括端口名称、端口位置和端口连接属性。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图3，步骤S6具体包括：

步骤S61，通过VBA等宏语言对线缆束端口端口连接属性进行描述，形成操作指令模板；

步骤S62，读取仿真端口表，提取端口连接属性，并写入操作指令模板形成操作指令；

步骤S63，通过Python调用CST接口，将操作指令通过add_to_history加入历史块中，完成原理图的设置。

结合图4，结合3D模型设置和原理图设置，在仿真软件CST中更新历史块，完成线缆自动化布局布线。

在一个实施例中，提供了用于线缆仿真的线缆自动化布局布线系统，所述系统包括：

第一模块，用于针对不同类型的线缆，建立对应的线缆属性库；

第二模块，用于基于线缆属性库，根据需要生成线缆束；

第三模块，用于根据需要布线的线缆束位置，建立仿真节点表；

第四模块，用于读取仿真节点表，结合线缆束属性，将历史块操作指令写入历史块，完成3D模型设置；

第五模块，用于设置线缆束节点的端口连接属性，建立仿真端口表；

第六模块，用于读取仿真端口表，将历史块操作指令写入历史块，完成原理图设置；

第七模块，用于结合3D模型设置和原理图设置，在仿真软件中更新历史块，完成线缆自动化布局布线。

关于用于线缆仿真的线缆自动化布局布线系统的具体限定可以参见上文中对于用于线缆仿真的线缆自动化布局布线方法的限定，在此不再赘述。上述用于线缆仿真的线缆自动化布局布线系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。