本發(fā)明屬于三維線纜，具體涉及一種三維線纜模型及其生成方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航空、汽車等交通工具技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)集成程度越來(lái)越高，產(chǎn)品內(nèi)部布線空間狹小、連接器數(shù)量繁多?，F(xiàn)代飛機(jī)和汽車內(nèi)部布滿了錯(cuò)綜復(fù)雜的線纜，這些線纜承載著電力、信號(hào)和數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)，是維持車輛正常運(yùn)行的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的手動(dòng)布線方法已經(jīng)難以滿足這種復(fù)雜性的需求，不僅耗時(shí)耗力，而且容易出錯(cuò)，增加了后期維護(hù)和故障排查的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種三維線纜模型及其生成方法，本發(fā)明通過(guò)引入第三維度，為線纜的布設(shè)提供了更多的靈活性和空間。

2、本發(fā)明的三維線纜模型，包括：

3、線纜保護(hù)層模型和導(dǎo)線模型，導(dǎo)線模型為一個(gè)或多個(gè)，線纜保護(hù)層模型是根據(jù)線纜數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成的，導(dǎo)線模型是根據(jù)導(dǎo)線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成的。

4、所述線纜數(shù)據(jù)包括線纜中心線數(shù)據(jù)、線纜保護(hù)層數(shù)據(jù)和線纜接頭數(shù)據(jù)；一根線纜包括多根導(dǎo)線，所述導(dǎo)線數(shù)據(jù)包括導(dǎo)線中心線數(shù)據(jù)、導(dǎo)線橫截面數(shù)據(jù)和導(dǎo)線保護(hù)層數(shù)據(jù)；

5、線纜接頭數(shù)據(jù)包括起始接頭數(shù)據(jù)和結(jié)尾接頭數(shù)據(jù)；

6、起始接頭數(shù)據(jù)和結(jié)尾接頭數(shù)據(jù)均包括起點(diǎn)數(shù)據(jù)和終點(diǎn)數(shù)據(jù)，終點(diǎn)為與導(dǎo)線相接的一端。

7、本發(fā)明的三維線纜模型的生成方法，所述三維線纜是本發(fā)明所述的三維線纜模型，包括以下步驟：

8、s1.根據(jù)線纜接頭數(shù)據(jù)和線纜中心線數(shù)據(jù)計(jì)算出導(dǎo)線中心線數(shù)據(jù)；

9、s2.根據(jù)導(dǎo)線中心線數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線模型；

10、s3.根據(jù)線纜接頭數(shù)據(jù)和線纜中心線數(shù)據(jù)生成線纜保護(hù)層模型。

11、所述s1中導(dǎo)線中心線數(shù)據(jù)的具體計(jì)算步驟包括：

12、s11.根據(jù)線纜接頭的數(shù)量計(jì)算線纜接頭橫截面的最小正方形，并制定線纜接頭序列及其索引號(hào)；

13、s12.根據(jù)線纜接頭序列中的索引號(hào)計(jì)算接口連接的導(dǎo)線所在線纜接頭橫截面的層號(hào)；

14、s13.根據(jù)線纜接頭所在的層號(hào)計(jì)算導(dǎo)線偏移距離；

15、導(dǎo)線的偏移距離為＝(導(dǎo)線的半徑+導(dǎo)線保護(hù)層厚度)*(導(dǎo)線所在層數(shù)-1)；s14.根據(jù)線纜接頭所在層數(shù)計(jì)算導(dǎo)線的偏移量；

16、導(dǎo)線的偏移量＝【cos(偏移角度)*偏移距離,sin(偏移角度)*偏移距離,0】；s15.根據(jù)導(dǎo)線偏移量，計(jì)算每根導(dǎo)線中心線的位置。

17、所述s2中導(dǎo)線模型的生成步驟包括：

18、s21.線芯模型生成；

19、s22.導(dǎo)線保護(hù)層模型生成。

20、所述s21線芯模型生成具體包括以下步驟：

21、s211.根據(jù)導(dǎo)線中心線和線芯半徑計(jì)算導(dǎo)線多個(gè)分段位置的線芯橫截面；

22、s212.根據(jù)導(dǎo)線首、尾兩個(gè)線芯橫截面數(shù)據(jù)，繪制線芯模型的首尾兩個(gè)線芯橫截面模型；

23、s213.繪制導(dǎo)線各個(gè)分段的線芯表面模型。

24、所述s22導(dǎo)線保護(hù)層模型生成包括保護(hù)層外表面和保護(hù)層橫截面，保護(hù)層橫截面生成的具體步驟包括：

25、s221.確定保護(hù)層的外半徑和線芯半徑；

26、線芯半徑＝導(dǎo)線橫截面面積/π的平方根；

27、保護(hù)層的外半徑＝線芯半徑+保護(hù)層厚度；

28、s222.根據(jù)保護(hù)層厚度、保護(hù)層外半徑和線芯半徑繪制保護(hù)層橫截面。

29、所述保護(hù)層外表面的生成方法包括：外保護(hù)層表面生成方法和外保護(hù)層前后橫截面生成方法，其中外保護(hù)層表面生成方法包括以下步驟：

30、t1.在xoy平面上，以原點(diǎn)為圓心，保護(hù)層外半徑為圓的半徑，插值計(jì)算圓環(huán)上的頂點(diǎn)集合pv；

31、t2.計(jì)算線芯起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓環(huán)點(diǎn)路徑集合；

32、d)獲取導(dǎo)線中心線的起始點(diǎn)為p1，第二個(gè)點(diǎn)為p2，方向v＝p2-p1；

33、e)將從xoy平面上的圓的頂點(diǎn)變換到方向v的平面上，變換矩陣mat＝從z軸旋轉(zhuǎn)到v方向；

34、f)線芯起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓圈頂點(diǎn)集合＝線芯起點(diǎn)坐標(biāo)+xoy平面頂點(diǎn)集合*mat；

35、t3.計(jì)算線芯除起始點(diǎn)和結(jié)尾點(diǎn)的其他點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓環(huán)點(diǎn)路徑集合；

36、d)計(jì)算第n個(gè)點(diǎn)的平面d的方向，vn＝pn-1-pn，vn+1＝pn-pn+1，v＝vn+vn+1；

37、e)將從xoy平面上的圓的頂點(diǎn)變換到方向v的平面上，變換矩陣mat＝從z軸旋轉(zhuǎn)到v方向；

38、f)對(duì)應(yīng)的圓圈頂點(diǎn)集合＝線芯定點(diǎn)坐標(biāo)+xoy平面頂點(diǎn)集合*mat；

39、t4.計(jì)算線芯終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓環(huán)點(diǎn)路徑集合；

40、d)計(jì)算終點(diǎn)的平面d的方向，vs＝ps-1-ps；

41、e)將從xoy平面上的圓的頂點(diǎn)變換到方向vs的平面上，變換矩陣mat＝從z軸旋轉(zhuǎn)到vs方向；

42、f)線芯終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓圈頂點(diǎn)集合＝線芯終點(diǎn)坐標(biāo)+xoy平面頂點(diǎn)集合*mat；

43、t5.繪制保護(hù)層表面模型；

44、c)繪制線芯起點(diǎn)和第二個(gè)點(diǎn)之間的表面模型：

45、起點(diǎn)圓環(huán)和第二個(gè)點(diǎn)的圓環(huán)上面的點(diǎn)為圓環(huán)的頂點(diǎn)集合，分別為v、e；

46、d)表面模型的繪制順序?yàn)?v1,v2,e1)，(v2,e2,e1)，(v2,v3,e2)…，直到繪制到最后一個(gè)頂點(diǎn)。

47、所述s3中線纜保護(hù)層模型的具體步驟包括：

48、s301.根據(jù)線纜接頭的數(shù)量計(jì)算線纜接頭橫截面的最小正方形，計(jì)算出最小正方形的外接圓半徑為線纜的內(nèi)半徑；

49、s302.根據(jù)線纜內(nèi)半徑和線纜保護(hù)層厚度，計(jì)算線纜的外半徑；

50、s303.根據(jù)線纜中心線和線纜外半徑生成線纜的表面模型；

51、s304.根據(jù)線纜內(nèi)半徑和線纜外半徑生成線纜保護(hù)層橫截面模型。

52、本發(fā)明的有益效果是，

53、1、三維線纜模型能夠根據(jù)設(shè)備的連接需求和布線環(huán)境，動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的布置三維線纜，這不僅減少了線纜的浪費(fèi)和冗余，還提高了資源利用效率。同時(shí)，由于布線效率和準(zhǔn)確性的提高，也降低了生產(chǎn)成本和維修成本。

54、2、三維線纜模型能夠生成直觀的三維布線模型，包括線纜的長(zhǎng)度、直徑、彎曲半徑等參數(shù)，方便管理人員對(duì)線纜進(jìn)行可視化管理。通過(guò)三維模型，能夠直觀地展示線纜在復(fù)雜空間內(nèi)的走線路徑、連接關(guān)系以及空間布局，從而方便進(jìn)行線纜的維護(hù)和管理，幫助設(shè)計(jì)人員更好地適應(yīng)復(fù)雜裝配需求。

55、3、三維線纜模型可以對(duì)線纜進(jìn)行力學(xué)分析和電磁兼容性分析，確保線纜布局滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求；三維線纜設(shè)計(jì)技術(shù)能夠基于算法自動(dòng)優(yōu)化線纜路徑，減少線纜的長(zhǎng)度和交叉點(diǎn)，降低電磁干擾和信號(hào)衰減的風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)不僅提高了線纜布設(shè)的效率和準(zhǔn)確性，還推動(dòng)了制造業(yè)的智能化和自動(dòng)化發(fā)展。

56、4、三維線纜設(shè)計(jì)技術(shù)促進(jìn)了模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用。通過(guò)將線纜布局劃分為不同的模塊和層次結(jié)構(gòu)，可以方便地進(jìn)行模塊替換和升級(jí)。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)使得不同車型或機(jī)型的線纜布局具有通用性和互換性，降低了制造成本和維修難度。