1、基于Pro/E Cabling的三維電纜布線設計（一） 2010-06-22 22:21:56  作者： 一汽解放公司無錫柴油機廠 陸曉燕 陳波寧 季峰  來源：智造網助力中國· 在產品數字化的開發過程中，構建電氣數字化模型的原理圖是通過Pro/ENGINEER Diagram模塊來創建，線纜模型則通過Pro/ENGINEER Cabling三維布線模塊來實現。利用Pro/ENGINEER Cabling的三維布線技術，可在Pro/ENGINEER組件中定義3D電纜線束，同時三維布線可與電氣及機械元件的設計和裝配同步進行，極大提高全數字化設計進

2、程。 一、引言CAD/CAM技術在制造業的應用，使制造業發生了全面、根本性的變革，使傳統的制造業產生了質的飛躍，在全球范圍內受到普遍關注和重視。同時，在全球數字化的時代背景下，我國制造業逐步運用CAD技術進行產品的數字化形式的開發，先從二維的方式進行“甩圖板”工程，目前更是以三維的方式進入數字化虛擬樣機開發階段，可以說數字化的設計推動著產品開發的升級。系統整體的數字化開發離不開電氣系統的數字化，Pro/ENGINEER不僅擁有設計原理圖的Diagram模塊，還有構建線纜模型的Pro/ENGINEER Cabling三維布線模塊，利用Cabling的三維布線技術，可在Pro/ENGINEER裝配

3、組件中定義三維的電纜線束，并且三維布線可與電氣及機械元件的設計與裝配同步進行。二、三維布線軟件應用與現狀國內外學者與工程師從20世紀80年代開始，開始利用CAD技術和虛擬現實技術對線纜束數字化設計和規劃進行研究。在Caudell等提出了將虛擬環境與線纜布線相結合的思想以后，Loock等在前人工作的基礎上提出了線纜彈簧模型，并對不同剛度的線纜在承受重力的狀態下進行仿真模擬，取得了較好的效果。Hergenrother等也從動力學的角度，開發了一套在虛擬環境下的實時線纜裝配布線系統，該系統通過頭盔顯示器以及三維鼠標等設備與系統交互，并對虛擬環境下進行線纜布線的效率進行了檢驗，實現了線纜靜態干涉檢測。

4、但只能驗證線纜布局設計的可行性，并沒有對虛擬環境下的線纜布線規劃技術進行更深一步的研究。目前商業化的3D設計軟件主要還是以Pro/ENGINEER、NX和CATIA等軟件為主導，而且這些軟件都基本提供了電氣設計模塊，電氣布線設計軟件的選擇主要根據之前采用三維的機械設計軟件，這樣方便三維模型的導入和進行線束的三維布置，有些軟件也支持其他原理圖構建的邏輯圖，只是需要轉換格式，而且這方面運用也不是很成熟，一般還是沿著機械設計選用的軟件，再使用其中的原理圖模塊與布線模塊。三、Pro/ENGINEER Cabling三維布線設計為了實現柴油機Harness的3D化，同時與我廠機械三維Pro/ENGINE

5、ER Wildfire開發的模型數據結合，所以采用Pro/Cabling軟件進行柴油機電氣線束設計。Pro/ENGINEER軟件的線束設計模塊具有強大的線束設計功能，而且軟件的3D設計環境與2D線束工程圖生成環境互相關聯，在任何一個環境中所作的改變，都會體現在另一個環境中，這減少了更改機械及電訊設計時出錯的機會。而且Cabling可以從電氣原理圖和ASCII文本文件中獲取電訊的接線信息，實現與電訊數據的融合。圖1為Pro/ENGINEER軟件的線束設計工作流程圖，從邏輯圖中提取邏輯信息的能力極大地推動了線束數字化設計的自動化。1.建立布線環境三維布線包括Harness(線束)的創建、Spool

6、(線纜規格)的創建、Feature(具體線纜)的創建、Component(接插件或者元件)的創建和進入布線設計等幾個步驟。但是這幾個步驟不是每個都是必須的，如果線纜規格已在原理圖中創建，就不需要創建，直接讀取就可以。布線模塊只存在于裝配組件的模式下，在零件模式下并沒有。所以需要創建裝配組件，然后選擇“應用程序”“電纜”，進入電纜設計模式，如圖2所示。線束在裝配組件里是作為一個零件、一個prt文件，是組件的零件，但不能獨立作為零件打開。線束模塊也不能在“零件”模式中打開。對于制造輸出，零件需從組件中抽取，并表示成平整零件。如圖3所示創建線束零件，在菜單管理器中選擇“電纜”“線束”“創建”。隨后“

7、新建”對話框打開(如圖4所示)，缺省情況下，在“類型”、“零件”和“子類型”下，“線束”已被選取，另外在“新建”對話框上的其他選項都為灰色顯示，無法選用。在“名稱”框中，為新線束零件鍵入名稱，隨后進行模板的選擇，如果要用缺省的模板，單擊“確定”，這樣Pro/ ENGINEER會打開一個新線束零件。如果要使用定制的模板，需要在去除對話框中的“使用缺省模板”復選框，然后單擊“確定”。打開“新文件選項”對話框(如圖5所示)，然后瀏覽到所需模板，并選擇相應的模板。如果需要創建多個獨立的電纜線束，可以選擇“設置”“創建子配線(線束)”。2.構建三維裝配結構新線束零件創建完后在模型樹里是活動線束或工作線束

8、，顯示在圖形窗口的右下角(如圖6所示)，也可在組件中創建多條線束，但是每次只有一個線束是活動的。在電纜組件中，只可選取和編輯活動線束的電纜圖元，所創建的任何項目都保存到活動線束中。線束零件創建完成后，需要在線束裝配組件中添加電氣接插件與元件，將他們按照布置要求進行裝配，如圖7所示。顯示線纜顏色可以在配置文件里設置，也可以從外觀編輯器中打開，如圖8所示讀入電纜顏色文件，如果不進行讀取電纜顏色文件或進行配置文件，線纜的顏色將不會得到正確的顯示。布線的線纜規格可以使用“電纜”“線軸”“創建”，向數據庫中添加新的線軸定義，但是創建原理圖的過程中已經設計了線纜規格，這里不需要再新建，可以直接從邏輯參照中

9、將其讀入，如圖9所示使用“創建”“從邏輯”，從指定的邏輯參照中引入選定線軸。注意：線纜特征的創建與線纜規格的輸入類似，可以使用“電纜”“特征”“創建”“電線”或“電纜”，向線束中添加電線和電纜。同樣，在Diagram原理圖設計時已經設計過線纜的特征，可以直接輸入邏輯參照，使用“從邏輯”命令輸入電纜，否則Pro/ENGINEER系統將提示您鍵入一個新的電線或電纜名。3.創建接插件元器件布線原理圖里創建的元器件是符號，而這里新建的電氣元件是對應原理符號的三維，這是線束三維連接的目標。使用“電纜”“元件”命令(如圖10所示)，進入元件的創建過程。隨后在Pro/ENGINEER的右上角會彈出元件菜單管

10、理器(如圖11所示)，使用“指定”，將組件中的3D零件指定為連接器，如圖12所示。同時，可以向元件定義中添加參數設置，使元件成為電纜的起點和終點，插針級參數可在使用邏輯參照從布線原理圖中讀取時指定。由于線束的復雜材料構成，加上線纜的柔性結構對于布線設計與裝配規劃帶來了構建數字模型的復雜度，可以通過配置模型樹(如圖13與圖14所示)，這樣在今后的布線設計過程中可以提供定制和顯示大量有用的信息，方便將模型樹的配置保存。四、結論本文主要簡單介紹了Pro/ENGINEER Cabling的三維布線繪制環境的建立、Harness(線束)的創建、Spool(線纜規格)的創建、Feature(具體線纜)的創

11、建及Component(接插件或者元件)的創建，線束的3D設計帶來了電氣數字化設計的變革，將以往電氣連接設計只能在二維空間上體現向3D空間轉換，極大提高了電氣工程師的電氣設計能力，也增加了機械設計和電氣設計的集成度與關聯度。基于Pro/ENGINEER Cabling的三維電纜布線設計(二) 2010-07-11 13:16:37  作者： 一汽解放公司無錫柴油機廠 陸曉燕 陳波寧 季峰  來源：智造網助力中國制造業創新· 作為Pro/ENGINEER軟件里電氣布線的專業模塊，也是線纜三維數字化設計過程中關鍵的一部分，Cabling電氣布線設計

12、是布線設計過程的重要部分，而線束的布線走向是實現線束三維的最后一步，也是整個線束數字化設計的主要內容，Harness的三維模型為整機全數字化設計提供了完整的數字化線束模型。 一、Pro/ENGINEER Cabling布線設計建立布線環境、輸入邏輯參照、構建電氣元器件等建立好之后，開始進入布線的過程，布線分為手動布線與自動布線。布線的具體流程如圖1所示。二、線纜設計及通路向三維裝配模型中添加電纜，首先選取要布線的電纜，然后使用光標沿著電纜路徑添加位置。第一個位置和最后一個位置通常是連接器元件的入口端。電纜路徑上的位置可以是自由位置或從屬位置。移動電纜時，自由位置隨之移動。從屬位置在電纜與相對元

13、件的偏移之間建立關聯，如果編輯元件尺寸，電纜長度或位置也進行相應的修改，所敷設的電纜被添加到當前工作線束中，使用“電纜”“布線”菜單上的命令啟動交互式布線過程，如圖2所示。電纜的個別導線敷設到代表插針的入口端。單擊“電纜”“布線”，出現“選取纜”菜單，如圖3所示。“選取”對話框同時打開，選取電線，單擊“確定”完成電纜選取。出現“選取纜”、“添加纜”和“添加纜選取”菜單。如果有邏輯參照，可在參照數據中選取敷設到連接器上的那些電線。創建要添加到設置中的電纜或電線，如圖4所示。自動布線是在邏輯參照的基礎上，導線或電纜通過預定義的網絡(導線槽)，自動連接到相應的元器件上。網絡功能類似于公共路徑，如圖5

14、所示。系統在自動布線時會自動沿著這個路徑，以最短的距離將相應的元器件連接。如果自動的路徑不能滿足要求，也可以人工制定。網絡的創建方法類似于手工布線，來創建公共路徑。選擇網絡“操作”“布線”，使用與手工布線相同的技巧完成網絡的布線，如圖6所示。布線時注意以下規則：使用合適的位置點，當然也要避免過多的位置點;使用位置location選項連接網絡;對于每個軸只用一次通過軸Along Axis選項;布網絡之前再生裝配。類似于手工布線，使用“電纜”“布線”命令將電纜和電線添加到布線設置。出現“選取纜”、“添加纜”和“添加纜選取”菜單。在“添加纜選取”菜單中，單擊“選取”，“選取”對話框打開。選取電纜或電

15、線，然后單擊“確定”。在“選取纜”菜單中，單擊“完成選取”，出現“纜路徑”菜單，單擊“自動布線”。Cabling自動敷設已選為在網絡中布線的電纜，出現“自動布線”菜單。缺省情況下，Pro/ENGINEER自動使用最短的路徑來完成布線，但有時這樣的布線可能不能滿意，需要調整布線的策略達到目的。選擇網絡操作，然后選擇一種策略。所需位置：布線必須通過的位置，如圖7所示;主位置：布線盡可能通過的位置;次位置：當主位置不可能時，使用該次位置;不允許位置：布線不允許通過的位置;Reset All重設所有：清除所有設置。三、線纜的修改在三維布線時，需要經常修改導線或者電纜，修改導線名稱可以通過在導線標記處右

16、鍵單擊，出現下拉菜單“修改”， 或者如圖8所示，同時在右側出現修改菜單，如圖9所示。同時修改導線的電氣參數時，可以通過“電纜線”菜單下的“線軸”“編輯”，如圖10所示，然后在出現的電氣參數窗口中修改相應導線的參數，修改導線的連接位置，如圖11 所示。四、三維布線圖12為三維布線設計完成的效果圖，通過手動布線與自動布線，使得Pro/ENGINEER的三維布線設計更加完善。同時運用Pro/Diagram原理邏輯圖，在布線時注意線束與傳感器之間的邏輯關系與名稱即可，這樣可以避免每次設置接插件的屬性與Pro/ENGINEER中的接插件對應，大大減輕設計的時間。自動布線需要根據Pro/Diagram設計好的邏輯關系圖，運用Pro/Diagram畫原理接線圖，設計清晰的線束和接插件的邏輯關系，這樣雖然前期設計工作比較費時，但是完整精確的邏輯關系圖可以極大糾正線束連接出現的錯誤，而且在Pro/Diagram定義好的接插件模型名屬性與Pro/ENGINEER環境中的模型名對應之后，系統將自動布線自動匹配它們的邏輯關系，同時通過自動布線創建的Network來規定線纜的共同路徑。NetWork功能類似于線束的公共路徑，系統在自動布線時會自 動沿著這個路徑，以最短的距離將相應的元器件連接。如果自動的路徑不能滿足要求，也可以人工制定。Pro/Cabling設計過程中先定義NetWork路