基于ProE_Cabling的三维电缆布线设计

1、基于Pro/E Cabling的三维电缆布线设计（一） 2010-06-22 22:21:56作者：口一汽解放公司无锡柴油机厂 陆晓燕 陈波宁 季峰 来源：智造网一助力中国 在产品数字化的开发过程中，构建电气数字化模型的原理图是通过Pro/ENGINEER Diagram模块来创建，线缆模型则通过Pro/ENGINEER Cabling三维布线模块来实现。利用 Pro/ENGINEER Cabling的三维布线技术，可在 Pro/ENGINEER组件中定义3D电缆线束，同时三维布线可与电气及机械元件的设 计和装配同步进行，极大提高全数字化设计进程。一、引言CAD/CAM技术在制造业的应用，使制

2、造业发生了全面、根本性的变革，使传统的制造业产生了质的飞 跃，在全球范围内受到普遍关注和重视。同时，在全球数字化的时代背景下，我国制造业逐步运用CAD技术进行产品的数字化形式的开发，先从二维的方式进行甩图板”工程，目前更是以三维的方式进入数字化虚拟样机开发阶段，可以说数字化的设计推动着产品开发的升级。系统整体的数字化开发离不开电气系统的 数字化，Pro/ENGINEER不仅拥有设计原理图的 Diagram模块，还有构建线缆模型的Pro/ENGINEER Cabling三维布线模块，利用 Cabling的三维布线技术，可在 Pro/ENGINEER装配组件中定义三维的电缆线束， 并且三维布线可与

3、电气及机械元件的设计与装配同步进行。二、三维布线软件应用与现状国内外学者与工程师从 20世纪80年代开始，开始利用CAD技术和虚拟现实技术对线缆束数字化设计 和规划进行研究。在 Caudell等提出了将虚拟环境与线缆布线相结合的思想以后，Loock等在前人工作的基础上提出了线缆弹簧模型，并对不同刚度的线缆在承受重力的状态下进行仿真模拟，取得了较好的效果。Hergenrother等也从动力学的角度，开发了一套在虚拟环境下的实时线缆装配布线系统，该系统通过头盔显示器以及三维鼠标等设备与系统交互，并对虚拟环境下进行线缆布线的效率进行了检验，实现了线缆静态干 涉检测。但只能验证线缆布局设计的可行性，并

4、没有对虚拟环境下的线缆布线规划技术进行更深一步的研 究。目前商业化的3D设计软件主要还是以 Pro/ENGINEER、NX和CATIA等软件为主导，而且这些软件都 基本提供了电气设计模块，电气布线设计软件的选择主要根据之前采用三维的机械设计软件，这样方便三 维模型的导入和进行线束的三维布置，有些软件也支持其他原理图构建的逻辑图，只是需要转换格式，而 且这方面运用也不是很成熟，一般还是沿着机械设计选用的软件，再使用其中的原理图模块与布线模块。三、Pro/ENGINEER Cabling三维布线设计为了实现柴油机 Harness的3D化，同时与我厂机械三维 Pro/ENGINEER Wildfir

5、e开发的模型数据结合， 所以采用Pro/Cabling软件进行柴油机电气线束设计。Pro/ENGINEER软件的线束设计模块具有强大的线束设计功能，而且软件的3D设计环境与2D线束工程图生成环境互相关联，在任何一个环境中所作的改变，都会体现在另一个环境中，这减少了更改机械及 电讯设计时出错的机会。而且Cabling可以从电气原理图和 ASCII文本文件中获取电讯的接线信息，实现与电讯数据的融合。图 1为Pro/ENGINEER软件的线束设计工作流程图，从逻辑图中提取逻辑信息的能力极 大地推动了线束数字化设计的自动化。1 .建立布线环境三维布线包括Harness（线束）的创建、Spool（线缆规

6、格）的创建、Feature（具体线缆）的创建、Component（接插件或者元件）的创建和进入布线设计等几个步骤。但是这几个步骤不是每个都是必须的，如果线缆规格已 在原理图中创建，就不需要创建，直接读取就可以。应用布线模块只存在于装配组件的模式下，在零件模式下并没有。所以需要创建装配组件，然后选择程序” 一电缆”，进入电缆设计模式，如图 2所示。GW豆警11tli HIFq1M里加 u.q> g»Ui KiJI2中. 守印电O W 5 - 5 4。二门迫台团线束在装配组件里是作为一个零件、一个prt文件，是组件的零件，但不能独立作为零件打开。线束模块也不能在 零件”模式中打开。

7、对于制造输出，零件需从组件中抽取，并表示成平整零件。如图3所示创建线束零件，在菜单管理器中选择 电缆“ 一线束“ 一创建"。随后 新建”对话框打开（如图4所示），缺省情况下，在 类型“、零件”和 子类型“下，线束”已被选取，另外在 新建”对话框上的其他选 项都为灰色显示，无法选用。在名称”框中，为新线束零件键入名称，随后进行模板的选择，如果要用缺省的模板，单击确定”，这样Pro/ ENGINEER会打开一个新线束零件。如果要使用定制的模板，需要在去除对话框中的使用缺省模板”复选框，然后单击 确定”。打开 新文件选项”对话框（如图5所示），然后浏览到所需模板， 并选择相应的 模板。如果

8、需要创建多个独立的电缆线束，可以选择 设置” 一创建子配线（线束）”。2 .构建三维装配结构新线束零件创建完后在模型树里是活动线束或工作线束，显示在图形窗口的右下角（如图6所示），也可在组件中创建多条线束，但是每次只有一个线束是活动的。在电缆组件中，只可选取和编辑活动线束的电缆图元，所创建的任何项目都保存到活动线束中。线束零件创建完成后，需要在线束装配组件中添加电气接插件与元件，将他们按照布置要求进行装配，如图 7所示。显示线缆颜色可以在配置文件里设置，也可 以从外观编辑器中打开，如图 8所示读入电缆颜色文件，如果不进行读取电缆颜色文件或进行配置文件，电缆” 一线轴“ 一创建”，向数据库中添加

9、新线缆的颜色将不会得到正确的显示。布线的线缆规格可以使用的线轴定义，但是创建原理图的过程中已经设计了线缆规格，这里不需要再新建，可以直接从逻辑参照中 将其读入，如图9所示使用 创建“ 一从逻辑”，从指定的逻辑参照中引入选定线轴。iD爱宅if!显示乜I 2：置9，-1TTC_CM 的工）TWflE!, sst ”即Z7慎向面口寺干画Z7纵向而决坐而芟h 5n 二二. 001. prt图6模型树中显示的线束F屯;国一叠” MB、Ml Ji * r «i fct 工皿- -J JE W 0MEKB .电缆" 一特征“ 一创建“ 一电线”或电缆”,注意：线缆特征的创建与线缆规格的输

10、入类似，可以使用 向线束中添加电线和电缆。同样，在 Diagram原理图设计时已经设计过线缆的特征，可以直接输入逻辑参 照，使用 "逻辑”命令输入电缆，否则 Pro/ENGINEER系统将提示您键入一个新的电线或电缆名。3 .创建接插件元器件布线原理图里创建的元器件是符号，而这里新建的电气元件是对应原理符号的三维，这是线束三维连 接的目标。使用 电缆“ 一元件"命令（如图10所示），进入元件的创建过程。随后在 Pro/ENGINEER的右上角会弹 出元件菜单管理器（如图11所示），使用 指定”，将组件中的3D零件指定为连接器，如图 12所示。同时， 可以向元件定义中添加参数

11、设置，使元件成为电缆的起点和终点，插针级参数可在使用逻辑参照从布线原 理图中读取时指定。图1()元件的创建英单管W卷再决桃浅工11爆1H历： 修改书殿 械元件 自动指定 院 取泊指定 连强导般成/这回ar元件菜单管理器tw.改加MW图12元件设计47/ 。由于线束的复杂材料构成，加上线缆的柔性结构对于布线设计与装配规划带来了构建数字模型的复杂 度，可以通过配置模型树（如图13与图14所示），这样在今后的布线设计过程中可以提供定制和显示大量有 用的信息，方便将模型树的配置保存。四、结论本文主要简单介绍了 Pro/ENGINEER Cabling的三维布线绘制环境的建立、Harness（线束）的创

12、建、Spool（线缆规格）的创建、Feature（具体线缆）的创建及Component（接插件或者元件）的创建，线束的3D设计带来 了电气数字化设计的变革，将以往电气连接设计只能在二维空间上体现向3D空间转换，极大提高了电气工程师的电气设计能力，也增加了机械设计和电气设计的集成度与关联度。基于 Pro/ENGINEER Cabling的三维电缆布线设计（二）2010-07-11 13:16:37作者：口一汽解放公司无锡柴油机厂陆晓燕 陈波宁 季峰 来源：智造网一助力中国制造业创新一 作为Pro/ENGINEER软件里电气布线的专业模块，也是线缆三维数字化设计过程中关键的一部分，Cabling电

13、气布线设计是布线设计过程的重要部分，而线束的布线走向是实现线束三维的最后一步，也是整个线束数字化设计的主要内容，Harness的三维模型为整机全数字化设计提供了完整的数字化线束模型。一、Pro/ENGINEER Cabling 布线设计建立布线环境、输入逻辑参照、构建电气元器件等建立好之后，开始进入布线的过程，布线分为手动布线与自动布线。布线的具体流程如图1所示。o B corn en图i布线流程 itinovc二、线缆设计及通路向三维装配模型中添加电缆，首先选取要布线的电缆，然后使用光标沿着电缆路径添加位置。第一个 位置和最后一个位置通常是连接器元件的入口端。电缆路径上的位置可以是自由位置或

14、从属位置。移动电 缆时，自由位置随之移动。从属位置在电缆与相对元件的偏移之间建立关联，如果编辑元件尺寸，电缆长 度或位置也进行相应的修改，所敷设的电缆被添加到当前工作线束中，使用电缆“一布线”菜单上的命令启动交互式布线过程，如图 2所示。电缆的个别导线敷设到代表插针的入口端。单击电缆" 一布线出现 选取缆”菜单，如图3所示。选取”对话框同时打开，选取电线，单击确定”完成电缆选取。出现 选取缆7添加缆”和 添加缆选取”菜单。图3速取”.砌如果有逻辑参照，可在参照数据中选取敷设到连接器上的那些电线。创建要添加到设置中的电缆或电 线，如图4所示。用4选职已经粕境的戊他图心网络布线Q Lr；

15、- C J J自动布线是在逻辑参照的基础上,导线或电缆通过预定义的网络 （导线槽），自动连接到相应的元器件上。网络功能类似于公共路径，如图5所示。系统在自动布线时会自动沿着这个路径，以最短的距离将相应的元器件连接。如果自动的路径不能满足要求，也可以人工制定。网络的创建方法类似于手工布线，来创建公共路径。选择网络 操作" 一布线'；使用与手工布线相同的技巧完成网络的布线，如图6所示。布线时注意以下规则： 使用合适的位置点，当然也要避免过多的位置点； 使用位置location选项连接网络； 对于每个轴只用一次通过轴Along Axis选项；布网络之前再生装配。类似于手工布线，使用

16、 电缆“ 一布线”命令将电缆和电线添加到布线设置。出现 选取缆7添加缆”和 添加缆选取”菜单。在 添加缆选取”菜单中，单击 选取；选取”对话框打开。选取电 缆或电线，然后单击 确定：在选取缆”菜单中，单击 完成选取；出现缆路径”菜单，单击 自动布线o Ca bling自动敷设已选为在网络中布线的电缆，出现自动布线”菜单。缺省情况下，Pro/ENGINEER自动使用最短的路径来完成布线，但有时这样的布线可能不能满意，需要调整布线的策略达到目的。选择网络操作，然后选择一种策略。 所需位置：布线必须通过的位置，如图 7所示； 主位置：布线尽可能通过的位置； 次位置：当主位置不可能时，使用该次位置；

17、不允许位置：布线不允许通过的位置； Reset All重设所有：清除所有设置。三、线缆的修改在三维布线时，需要经常修改导线或者电缆，修改导线名称可以通过在导线标记处右键单击，出现下 拉菜单 修改；或者如图8所示，同时在右侧出现修改菜单，如图 9所示。里也雄H空胖K 情也 程津 朗招壬第11所示。网隔的车泳联 军n 鼻图川孝敦港改赤«E三L»WEmjr一贿 w一才E：nrt!；huk*a* -it-明皿电w11g1 NB必BJU.IJHLsijjjmaaIW139, u«IOS1 3*tnA图u itMaxIpHOVOt同时修改导线的电气参数时，可以通过电缆线”菜单

18、下的 线轴" 一编辑'；如图10所示，然后在出现的 电气参数窗口中修改相应导线的参数，修改导线的连接位置，如图四、三维布线图12为三维布线设计完成的效果图，通过手动布线与自动布线，使得Pro/ENGINEER的三维布线设计更加完善。同时运用 Pro/Diagram原理逻辑图，在布线时注意线束与传感器之间的逻辑关系与名称即可，这样可以避免每次设置接插件的属性与Pro/ENGINEER中的接插件对应，大大减轻设计的时间。. cam *cn图12三维接机布线 itlnovo"自动布线需要根据 Pro/Diagram设计好的逻辑关系图，运用 Pro/Diagram画原理接线图，设计清晰的线 束和接插件的逻辑关系，这样虽然前期设计工作比较费时，但是完整精确的逻辑关系图可以极大纠正线束 连接出现的错误，而且在Pro/Diagram定义好的接插件模型名属性与Pro/ENGINEER环境中的模型名对应之后，系统将自动布线自动匹配它们的逻辑关系，同时通过自动布线创建的Network来规定线缆的共同路径。Network功能类似于线束的公共路径，系统在自动布线时会自动沿着这个路径，以最短的距离将相应的元器件连接。如果自动的路径不能满足要求，也可以人工制定。P