本發(fā)明涉及電纜敷設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種過孔電纜敷設(shè)方法。

背景技術(shù)：

作為各類信號、電力的傳輸通道，電纜是機(jī)電產(chǎn)品重要的組成部分，通常用于連接各類電氣設(shè)備，實現(xiàn)電力供應(yīng)、信號傳遞等功能。在機(jī)電產(chǎn)品裝配過程中，時常出現(xiàn)單根或多根電纜需要通過封閉孔進(jìn)行敷設(shè)的情況，若不能合理地確定這些過孔電纜的敷設(shè)方向和順序，則有可能出現(xiàn)因空間不足導(dǎo)致電纜無法過孔的情況，造成敷設(shè)返工，影響制造周期。

目前，過孔電纜敷設(shè)順序主要采用現(xiàn)場試裝的方式進(jìn)行確定，即待電纜生產(chǎn)完成后，通過在產(chǎn)品實物上進(jìn)行敷設(shè)，經(jīng)反復(fù)試驗確定各根過孔電纜敷設(shè)的先后順序。這樣做的缺點是：一方面，由于缺少前期確定，為了確定合理的敷設(shè)順序，需反復(fù)拆裝，所需的工作量較大，消耗時間較長；另一方面，基于實物試裝進(jìn)行驗證，成本較高，若過孔電纜發(fā)生更改，還需重新制作電纜并重新確定敷設(shè)順序，進(jìn)一步增加確定成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種過孔電纜敷設(shè)方法，該方法對敷設(shè)順序進(jìn)行確定和驗證后再行敷設(shè)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中因電纜敷設(shè)順序不合理導(dǎo)致生產(chǎn)延誤的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種過孔電纜敷設(shè)方法，主要包括以下步驟：

步驟1、利用電纜三維模型對過孔電纜進(jìn)行信息建模；

步驟2、對過孔電纜上的各端頭之間的大小關(guān)系進(jìn)行比較；

根據(jù)過孔電纜的電纜根數(shù)、每根電纜上過孔兩側(cè)的端頭數(shù)量及端頭間的大小關(guān)系，確定過孔電纜的敷設(shè)順序；

步驟4、對過孔電纜的敷設(shè)順序進(jìn)行過孔仿真驗證；

步驟5、如過孔仿真驗證通過，則采用上述確定的過孔電纜敷設(shè)順序進(jìn)行實際敷設(shè)。

本發(fā)明采用包含電纜三維模型的產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)，通過信息建模、端頭比較、順序設(shè)計、仿真驗證的手段，在實際敷設(shè)前預(yù)先確定過孔電纜敷設(shè)的順序，有效提高過孔電纜敷設(shè)順序確定的效率和能力，減少因電纜敷設(shè)順序不合理導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型對所述過孔電纜進(jìn)行信息建模，建模公式為

hi＝{{ei,j},{ci,k},mi}式(ⅰ)

式(ⅰ)，hi表示過孔的第i根電纜，ei,j表示第i根電纜上第j個端頭，ci,k表示第i根電纜上第k個線纜段，mi表示第i根電纜上線纜段與端頭之間的連接關(guān)系。

本發(fā)明信息建模能夠精確表達(dá)無分支電纜和帶分支電纜的結(jié)構(gòu)組成，為后續(xù)開展電纜過孔分析提供信息基礎(chǔ)。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，使用電纜端頭在xoy、xoz、yoz三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒的面積大小比較端頭之間的大小關(guān)系。

本發(fā)明使用電纜端頭在三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒近似反映電纜插頭的外輪廓，能夠較為精確地體現(xiàn)出電纜端頭所占據(jù)的空間范圍，并且能夠方便地對各種形狀的電纜端頭進(jìn)行大小比較。

進(jìn)一步的，所述端頭之間的大小關(guān)系公式為：

式(ⅱ)中，ei,j表示第i根電纜上第j個端頭，ei,j’表示第i根電纜上第j'個端頭，分別表示ei,j在xoy、xoz、yoz三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒的面積，分別表示ei,j’在xoy、xoz、yoz三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒的面積，函數(shù)min(·)表示取三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒面積的最小值。

上述端頭之間的大小關(guān)系公式能夠準(zhǔn)確地比較出電纜插頭沿哪一個方向移動時所需要的截面最小，為后續(xù)分析電纜端頭是否順利過孔提供判定依據(jù)。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，當(dāng)所述過孔電纜的電纜根數(shù)為1根，所述過孔電纜上的端頭數(shù)量為2個時，按照下述公式確定端頭過孔順序：

式(ⅲ)中，>>表示先于，ei,1表示該根電纜上的第1個端頭，ei,2表示該根電纜上的第2個端頭。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，當(dāng)所述過孔電纜的電纜根數(shù)為1根，即i＝1，需要過孔的電纜的至少一側(cè)包含兩個以上端頭時，端頭的過孔順序是比較孔兩側(cè)電纜上的最大端頭，按照下述公式確定電纜的哪一側(cè)優(yōu)先過孔：

式(ⅳ)中，>>表示先于，ei,1，ei,2，…，ei,m表示該根電纜一側(cè)的m個端頭，ei,m+1，ei,m+2，…，ei,m+n表示該根電纜另一側(cè)的n個端頭，函數(shù)max(·)表示取最大的電纜端頭，m≥1，n≥1；

確定完電纜的哪一側(cè)優(yōu)先過孔后，按照以下公式確定電纜過孔的一側(cè)上各端頭的過孔順序：

式(ⅴ)，>>表示先于，ei,k和ei,k’分別表示該根電纜過孔一側(cè)上第k個和第k’個端頭，k≥1，k’≥1。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，當(dāng)所述過孔電纜的電纜根數(shù)為2根以上無分支電纜、2根以上帶分支電纜或2根以上無分支電纜及有分支電纜的混合時，先確定每根電纜上端頭的過孔順序，然后確定每根電纜的過孔順序，按照以下公式確定每根電纜的過孔順序：

式(ⅵ)中，>>表示先于，hi表示過孔的第i個電纜，hi’表示過孔的第i'個電纜，ei,max表示第i個電纜上優(yōu)先過孔一側(cè)最大的端頭，ei',max表示第i'個電纜上優(yōu)先過孔一側(cè)最大的端頭。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，所述過孔仿真驗證采用以拆代裝方式進(jìn)行仿真，具體流程為：

步驟s1：對過孔電纜敷設(shè)順序進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，獲得各根電纜的拆卸順序及每根電纜上端頭的拆卸順序；

步驟s2：按照各根電纜的拆卸順序，確定下一個需要拆卸的過孔電纜；

步驟s3：按照待拆卸過孔電纜上端頭的拆卸順序，確定下一個拆卸的電纜端頭；

步驟s4：將待拆卸的電纜端頭由已裝配位置移動到靠近孔結(jié)構(gòu)的位置，再通過反復(fù)的平移和旋轉(zhuǎn)操作，將該電纜端頭從孔結(jié)構(gòu)一側(cè)拖動至另一側(cè)；在過孔過程中，基于干涉碰撞檢測，確保端頭不與孔結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉；若過孔中無法避免發(fā)生干涉，則進(jìn)行記錄；

步驟s5：重復(fù)步驟s2到步驟s4，直至各根電纜上需過孔的各個端頭均完成過孔；

步驟s6：待全部過孔電纜拆卸完畢后，確認(rèn)是否所有電纜均能夠在無干涉的條件下進(jìn)行拆卸，若是，則表明給定的敷設(shè)順序合理，若不是，則需要調(diào)整孔結(jié)構(gòu)或電纜端頭，重新確定敷設(shè)順序。

本發(fā)明有益效果如下：

(1)本發(fā)明一種過孔電纜敷設(shè)方法，利用包含電纜三維模型的產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)，通過信息建模、端頭比較、順序設(shè)計和仿真驗證的手段，在實際敷設(shè)前預(yù)先確定過孔電纜敷設(shè)的順序，有效提高過孔電纜敷設(shè)順序的效率和能力，減少因電纜敷設(shè)順序不合理導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤；

(2)本發(fā)明一種過孔電纜敷設(shè)方法，既用于確定多根電纜之間過孔的先后順序，又用于確定單根電纜各端頭之間過孔的先后順序，因而能夠有效驗證單根或多根電纜無干涉過孔的可行性，確保敷設(shè)工藝方案的合理性；

(3)本發(fā)明一種過孔電纜敷設(shè)方法，通過實現(xiàn)過孔電纜敷設(shè)順序確定，一方面，可預(yù)先判斷單根或多根電纜是否可以無干涉的通過孔結(jié)構(gòu)，若存在干涉，則可在產(chǎn)品實際制造之前，提前反饋電纜設(shè)計人員或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，修改電纜布局方案或結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，確保全部電纜均可以順利敷設(shè)到目標(biāo)位置；另一方面，在確定電纜敷設(shè)順序時，通過考慮電纜端頭的大小，在保證電纜順利過孔的情況下，能夠盡量優(yōu)選電纜的小端進(jìn)行過孔，使得過孔電纜的敷設(shè)能夠更加方便、快捷。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的特征和優(yōu)點從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為電纜端頭不同姿態(tài)下穿過橢圓孔示意圖；

圖2為單根無分支電纜過孔示意圖；

圖3為單根帶分支電纜過孔示意圖；

圖4為多根電纜過孔示意圖；

圖5為過孔電纜敷設(shè)仿真流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

一種過孔電纜敷設(shè)方法，包括以下步驟：

1)過孔電纜信息建模

對于每一根電纜，均可以從拓?fù)涞慕嵌葘⑵淇醋魇怯扇舾蓚€電纜段以及若干個端頭組成的；由于在不同情況下，過孔電纜數(shù)量和每根電纜的端頭數(shù)量不定，為了清晰標(biāo)識各個電纜和端頭，方便后續(xù)的過孔分析，因此，構(gòu)建下述數(shù)學(xué)模型對過孔電纜信息加以描述：

hi＝{{ei,j},{ci,k},mi}式(ⅰ)

其中，hi表示過孔的第i根電纜，ei,j表示第i根電纜上第j個端頭，ci,k表示第i根電纜上第k個線纜段，mi表示第i根電纜上線纜段與端頭之間的連接關(guān)系。

2)電纜端頭大小比較

電纜在過孔時，端頭的大小將直接影響到過孔的難易程度，那么在進(jìn)行過孔敷設(shè)順序確定時，就需要了解過孔電纜上各個端頭之間的大小并進(jìn)行比較，使得實際敷設(shè)過程更加容易；由于各種電纜端頭的形狀和規(guī)格差異較大，因此并不能簡單地利用端頭的長度、寬度或高度來表示端頭的大小。

在實際敷設(shè)過程中，因電纜端頭在過孔時可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而改變端頭與孔結(jié)構(gòu)之間的間隙，使得端頭從無法過孔到能夠過孔、從能夠過孔變?yōu)槿菀走^孔。如圖1所示的電纜端頭穿過橢圓孔為例，可以發(fā)現(xiàn)穿孔時若將端頭正對著橢圓孔，端頭與橢圓孔之間存在干涉，而若將端頭沿x方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90度再進(jìn)行穿孔，則使得端頭剛好能夠穿過橢圓孔，而若將端頭再沿y方向旋轉(zhuǎn)90度，使得端頭與橢圓孔具有較大的間隙較大，意味著端頭以此姿態(tài)穿孔更容易通過。

為此，將電纜端頭在三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒用于反映端頭的大小，并以此來比較端頭之間的大小關(guān)系。設(shè)端頭在坐標(biāo)平面xoy、xoz和yoz上投影的最小圓形包圍盒的面積為和那么端頭之間的大小關(guān)系可以根據(jù)下式進(jìn)行判斷：

式(ⅱ)中，ei,j表示第i根電纜上第j個端頭，ei,j’表示第i根電纜上第j'個端頭，分別表示eij在xoy、xoz、yoz三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒的面積，分別表示ei,j’在xoy、xoz、yoz三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒的面積，函數(shù)min(·)表示取三個坐標(biāo)平面上投影的最小圓形包圍盒面積的最小值。

3)敷設(shè)順序設(shè)計

根據(jù)過孔電纜的特點和數(shù)量，過孔電纜可分為三種情形，分別為單根無分支電纜、單根多分支電纜以及多根電纜。下面分別針對這三種情形確定電纜過孔順序。

①單根無分支電纜過孔順序確定

單根無分支電纜包含兩個端頭，如圖2所示，兩個端頭分別為ei,1和ei,2，其中一端穿孔時與孔結(jié)構(gòu)不存在干涉，那么則表明該根電纜可以順利地過孔。因此，應(yīng)優(yōu)先選擇較小端進(jìn)行過孔，由此可得到如下規(guī)則：

式(ⅲ)中，>>表示先于，ei,1表示該根電纜上的第1個端頭，ei,2表示該根電纜上的第2個端頭，k≥1，k’≥1。

②單根帶分支電纜過孔順序確定

單根帶分支電纜包含多個端頭，意味著至少在孔結(jié)構(gòu)的一側(cè)包括兩個或以上的端頭，如圖3所示。

在選擇哪一側(cè)端頭過孔時，不能僅僅選擇最小的端頭，因為若同側(cè)又存在最大的端頭，那么即使小端頭可以通過，也無法保證大端頭也可以通過。因此，在選擇過孔端頭時，應(yīng)比較孔兩側(cè)的最大端頭，選擇較小者所在一側(cè)的端頭優(yōu)先進(jìn)行過孔驗證，由此得到如下規(guī)則：

式(ⅳ)中，>>表示先于，e1,1，e1,2，…，e1,m表示該電纜一側(cè)的m個端頭，ei,m+1，ei,m+2，…，ei,m+n表示該電纜另一側(cè)的n個端頭，函數(shù)max(·)表示取最大的電纜端頭，，m≥1，n≥1；

在確定哪一側(cè)的端頭優(yōu)先過孔后，當(dāng)該側(cè)端頭的數(shù)量大于1時，對于其中尺寸較大的端頭，應(yīng)優(yōu)先敷設(shè)，以免因其它電纜的布置擠壓孔的空間，導(dǎo)致較大的端頭不易或無法穿孔，由此可得如下規(guī)則：

式(ⅴ)中，>>表示先于，ei,k和ei,k’分別表示該根電纜過孔一側(cè)上第k個和第k’個端頭。

③多根電纜過孔順序確定

當(dāng)一個孔結(jié)構(gòu)中布置多根電纜時，這些電纜有可能是無分支電纜，也有可能是帶分支電纜，如圖4所示。

相比于單根電纜，在敷設(shè)多根電纜時既需要考慮各根電纜上端頭的過孔順序，還應(yīng)考慮各根電纜之間的敷設(shè)順序。其中各根電纜上端頭的過孔順序可根據(jù)上述兩種情況確定，而各根電纜之間敷設(shè)順序的確定，則需要比較各根電纜過孔端頭的尺寸。對于一根電纜，若其過孔端頭較大，那么其應(yīng)被優(yōu)先敷設(shè)，否則在過孔時有可能受到其它電纜影響而無法過孔，因此，具有更大過孔端頭的電纜在過孔時應(yīng)擁有更高的優(yōu)先級。由此可得到如下規(guī)則：

式(ⅵ)中，>>表示先于，hi表示第i個過孔電纜，hi’表示第i'個過孔電纜，ei,max表示第i個電纜上優(yōu)先過孔一側(cè)最大的端頭,ei',max表示第i'個電纜上優(yōu)先過孔一側(cè)最大的端頭，ei,max和ei',max可通過式(ⅴ)確定。

4)過孔仿真驗證

在確定電纜過孔的敷設(shè)順序以及電纜各插頭的穿孔順序后，基于包含電纜三維模型的產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)，即可開展電纜敷設(shè)過程仿真，以驗證電纜非b端加工和電纜無干涉過孔的可行性。

由于電纜在產(chǎn)品上的姿態(tài)，若采用直接裝配的方式，難以使得電纜最終的裝配位置和姿態(tài)與設(shè)計模型一致，為此電纜敷設(shè)仿真采用以拆代裝的形式，模擬電纜的拆卸過程，拆卸完成后再進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，由此實現(xiàn)電纜敷設(shè)過程仿真，具體流程如圖5所示。

實現(xiàn)電纜敷設(shè)過程仿真的具體流程為：

第一，根據(jù)所述的敷設(shè)順序設(shè)計方法，獲得過孔電纜之間的敷設(shè)順序以及單根電纜各端頭之間的敷設(shè)順序，對獲得的敷設(shè)順序進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，獲得各根電纜的拆卸順序以及每根電纜上端頭的拆卸順序；第二，按照各根電纜的拆卸順序，確定下一個需要拆卸的過孔電纜；

第三，按照待拆卸過孔電纜上端頭的拆卸順序，確定下一個拆卸的電纜端頭；

第四，將待拆卸的電纜端頭由已裝配位置移動到靠近孔結(jié)構(gòu)的位置，再通過反復(fù)的平移和旋轉(zhuǎn)操作，將該電纜端頭從孔結(jié)構(gòu)一側(cè)拖動至另一側(cè)；在過孔過程中，基于干涉碰撞檢測，確保端頭不與孔結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉；若過孔中無法避免發(fā)生干涉，則進(jìn)行記錄；

第五，重復(fù)步驟二到步驟四，直至各根電纜上需過孔的各個端頭均完成過孔；

第六，待全部過孔電纜拆卸完畢后，確認(rèn)是否所有電纜均能夠在無干涉的條件下進(jìn)行拆卸，若是，則表明給定的敷設(shè)順序合理，若不是，則需要調(diào)整孔結(jié)構(gòu)或電纜端頭，重新確定敷設(shè)順序。

值得注意的，由于電纜在產(chǎn)品上的姿態(tài)，若采用直接裝配的方式，難以使得電纜最終的裝配位置和姿態(tài)與設(shè)計模型一致，為此本發(fā)明電纜敷設(shè)仿真采用以拆代裝的形式，模擬電纜的拆卸過程，拆卸完成后再進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，由此實現(xiàn)電纜敷設(shè)過程仿真。

本發(fā)明也可不采用以拆代裝的方式，而是基于設(shè)計的敷設(shè)順序直接進(jìn)行仿真驗證，首先，將電纜從產(chǎn)品模型上的安裝位置移開，然后，按照敷設(shè)順序，通過拖拽的方式，將各根過孔電纜上過孔的端頭逐一進(jìn)行穿孔，若所有電纜端頭均可無干涉地穿過孔結(jié)構(gòu)，則證明敷設(shè)順序合理，否則說明按照給定的敷設(shè)順序，至少存在一根電纜無法過孔。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種過孔電纜敷設(shè)方法，一方面，可預(yù)先判斷單根或多根電纜是否可以無干涉的通過孔結(jié)構(gòu)；若存在干涉，則可在產(chǎn)品實際制造之前，提前反饋電纜設(shè)計人員或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，修改電纜布局方案或結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，確保全部電纜均可以順利敷設(shè)到目標(biāo)位置；另一方面，在確定電纜敷設(shè)順序時，通過考慮電纜插頭的大小，在保證電纜順利過孔的情況下，能夠盡量優(yōu)選電纜的小端進(jìn)行過孔，使得過孔電纜的敷設(shè)能夠更加方便、快捷。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。