基于卫星三维模型的电缆网快速构建系统和方法与流程

1.本发明涉及空间飞行器的电缆网构建技术领域，具体地，涉及一种基于卫星三维模型的电缆网快速构建系统和方法。


背景技术：

2.卫星电缆走向设计具有线缆数量多、产品状态多、设计输入需要进行数据人工规范化检查和数据格式转换、设计输出需要投入大量的人力进行统计。目前对整星电缆网走向设计的输入主要使用word文件进行传递，需要对word文件内的电缆接点信息转换为excel格式，并对电缆的线规进行等效转换，数据源不唯一，需要进行单独的管理和维护。
3.进行电缆网走向设计时，整星模型需布置安装大量实体卡箍模型，而且只能以单板为单位布置安装卡箍模型或收集卡箍模型位置信息。设计走向初期规划路径时，需频繁调整卡箍安装位置。由于整星线缆数量庞大，这样的操作方式便捷性差，从整星来说，布置、调整卡箍的工作量巨大。
4.使用传统的模装效率低、走向调整时需耗费大量的人力、物力对电缆走向进行实物模装。使用软件的标准模块进行电缆走向设计时，线缆数量庞大，操作及变更不便捷。各种报表输出需耗费大量的人力进行人工统计，设计变更时需人工对相关的报表重新统计，计算量大且无法保证数据的准确性。因设计人员不同，线缆的余量规则无统一标准，造成线缆余量及导线长度的统计结果五花八门，无规则可循。电缆束更改后，分支长度余量无法追溯、比对。
5.《航天器电缆网三维设计系统和方法》，专利申请号20170395737.1，该专利主要提供了一种航天器电缆网三维设计系统和方法，将电缆网网络通道设计和每束电缆的具体布线设计完全分离开来，以电缆网的网络通道作为电缆的“路”且电缆只能经由网络通道为基本出发点，作为后续开展每束电缆网布线设计的统一路径依据。相比该专利，本发明在电缆网网络通道设计的基础上增加了输入模块与输出模块的简化便捷设计以及电缆布线设计完成后电缆卡箍的统一装配，减少了协同设计过程中的反复迭代和修改，简化设计流程和环节，提升设计效率。
6.《一种电缆网组件数字化设计系统》，专利申请号201910252819.x，该专利公开了一种电缆网组件数字化设计系统，包括电缆快速设计系统，用于读取接点关系信息、布线参考信息、生成网络路径，并基于所读取的信息使用pro/e软件进行三维电缆网组件的骨架体系的构建。相比该专利，本发明涉及的电缆接点关系表以相应标准规定的格式导入并保存在系统的电缆设计参考模型中，一次导入后可直接在系统中编辑修改，并可以导出满足电缆投产要求的电缆加工接点表，无需对电缆的线规进行等效转换，数据源唯一，不再需要进行单独的管理和维护；布线设计模块创建完电缆网三维模型后，可实现卡箍实体模型的批量化装配，设计前期无需进行大量卡箍实体模型布置工作，大幅度减少了设计工作量。
7.《一种核电厂三维电缆敷设设计系统及方法》，专利申请号201710710972.3，该专利提供了核电厂三维电缆敷设设计系统以及设计方法，其包括：数据输入模块、敷设规则配
置模块以及敷设设计模块。通过设置敷设规则配置模块配置电缆敷设的各项规则，同时敷设设计模块根据电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。相比该专利，本发明利用外部输入的可编辑的电缆接点关系表作为电缆的敷设规则用于三维布线设计，并可以导出满足电缆投产要求的电缆加工接点表，有效促进了设计工艺制造一体化。
8.专利文献cn109934495a(申请号：cn201910193285.8)公开了一种三维精细化电力电缆数据模型的构建方法，包括以下步骤：步骤1：针对电力电缆分别构建反应其空间特性的空间数据模型和反映其电气特性的公共信息模型；步骤2：将空间数据模型和公共信息模型相融合而得到三维精细化电力电缆数据模型；步骤3：存储三维精细化电力电缆数据模型以供调用。
9.目前已有的三维电缆网设计系统具有操作繁琐、流程复杂、自动化程度不高、加工信息输出少，电缆分支图需要再处理等特点，导致电缆网设计效率较低，余量控制不到位，电缆返修率高。


技术实现要素：

10.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于卫星三维模型的电缆网快速构建系统和方法。
11.根据本发明提供的基于卫星三维模型的电缆网快速构建系统，包括：
12.输入模块：创建电缆网构建参考模型，输入批量化收集的用于电缆网构建的参考信息，形成电缆网初始设置模型；
13.布线模块：基于电缆网初始设置模型创建电缆网三维模型，并进行卡箍实体模型的批量化装配；
14.输出模块：基于电缆网三维模型生成包括电缆分支图、电缆配套表和电缆接点表在内的电缆网加工技术文件。
15.优选的，所述输入模块包括：电缆网构建参考模型设置、布线环境定义、整星电缆接点关系表导入和布线参考收集，在布线前按预设规则进行电子设备模型的规范化设置和电缆接点关系的规范化、表格化定义；
16.所述电缆网构建参考模型设置是指，对电缆网三维模型进行电气属性的设置以及电端口的指定和接线坐标系的设置；
17.所述布线环境定义是指，批量创建骨架形式的电缆网构建参考模型，同时进行整星级电子设备模型和卡箍实体模型的自动解析识别，并自动将数据信息记入电缆网构建参考模型，作为后续电缆网构建的参考；
18.所述整星电缆接点关系表以预设格式导入并保存在电缆网构建参考模型中，导入后进行编辑修改，并导出满足电缆投产要求的电缆加工接点表；
19.所述布线参考收集是指，将包括接地桩、电子设备、支架的模型的接线端口坐标系以复制几何的形式自动复制至电缆网构建参考模型。
20.优选的，基于整星电缆接点表对电缆网构建参考模型各端口进行关联并自动编号，继而实现存储的电缆接点关系表与电缆网构建参考模型中的端口交叉比对，确保电气属性电端口信息的完整性，最终形成电缆网初始设置模型。
21.优选的，所述布线模块包括：在电缆网初始设置模型中进行布线控制点布局，并依据控制点规划电缆位置点，通过样条曲线将各类型控制点作为三维电缆的走线路径；
22.基于控制点生成的电缆位置点和输入模块中完成的电缆网初始设置模型，创建电缆网三维模型，基于路径控制点及相应的规则批量装配卡箍实体模型。
23.优选的，所述输出模块包括：以模型参数的形式将电缆分支图进行记录保存，根据预设余量规则设置分支余量并按实际需要对余量进行调整；
24.通过电缆网三维模型解析电缆分支图中每束电缆及每束电缆中任意两布线控制点之间的线缆的长度；
25.按预设规则独立控制电缆分支图中电缆束中任意两布线控制点之间的每段电缆加工余量；
26.基于电缆接点关系表和电缆分支图，按预设格式生成电缆配套表，并统计每束电缆的质量。
27.根据本发明提供的基于卫星三维模型的电缆网快速构建方法，包括：
28.输入步骤：创建电缆网构建参考模型，输入批量化收集的用于电缆网构建的参考信息，形成电缆网初始设置模型；
29.布线步骤：基于电缆网初始设置模型创建电缆网三维模型，并进行卡箍实体模型的批量化装配；
30.输出步骤：基于电缆网三维模型生成包括电缆分支图、电缆配套表和电缆接点表在内的电缆网加工技术文件。
31.优选的，所述输入步骤包括：电缆网构建参考模型设置、布线环境定义、整星电缆接点关系表导入和布线参考收集，在布线前按预设规则进行电子设备模型的规范化设置和电缆接点关系的规范化、表格化定义；
32.所述电缆网构建参考模型设置是指，对电缆网三维模型进行电气属性的设置以及电端口的指定和接线坐标系的设置；
33.所述布线环境定义是指，批量创建骨架形式的电缆网构建参考模型，同时进行整星级电子设备模型和卡箍实体模型的自动解析识别，并自动将数据信息记入电缆网构建参考模型，作为后续电缆网构建的参考；
34.所述整星电缆接点关系表以预设格式导入并保存在电缆网构建参考模型中，导入后进行编辑修改，并导出满足电缆投产要求的电缆加工接点表；
35.所述布线参考收集是指，将包括接地桩、电子设备、支架的模型的接线端口坐标系以复制几何的形式自动复制至电缆网构建参考模型。
36.优选的，基于整星电缆接点表对电缆网构建参考模型各端口进行关联并自动编号，继而实现存储的电缆接点关系表与电缆网构建参考模型中的端口交叉比对，确保电气属性电端口信息的完整性，最终形成电缆网初始设置模型。
37.优选的，所述布线步骤包括：在电缆网初始设置模型中进行布线控制点布局，并依据控制点规划电缆位置点，通过样条曲线将各类型控制点作为三维电缆的走线路径；
38.基于控制点生成的电缆位置点和输入步骤中完成的电缆网初始设置模型，创建电缆网三维模型，基于路径控制点及相应的规则批量装配卡箍实体模型。
39.优选的，所述输出步骤包括：以模型参数的形式将电缆分支图进行记录保存，根据
预设余量规则设置分支余量并按实际需要对余量进行调整；
40.通过电缆网三维模型解析电缆分支图中每束电缆及每束电缆中任意两布线控制点之间的线缆的长度；
41.按预设规则独立控制电缆分支图中电缆束中任意两布线控制点之间的每段电缆加工余量；
42.基于电缆接点关系表和电缆分支图，按预设格式生成电缆配套表，并统计每束电缆的质量。
43.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
44.(1)本发明通过布线参考收集子模块对电子设备电端口、卡箍、低频电缆支架等按照保存在模型中的线缆接点关系表进行自动编号，一键自动收集至电缆设计参考模型，减少了不必要的人工操作，保证了数据的一致性及正确性；
45.(2)通路检查功能通过将现有电缆路径以及电端口设置信息与电缆接点表比对，检测出未设置完整的电缆路径走向与电接口信息，大大减少了电缆生成时反复比对检查路径走向、电接口信息设置有效性以的时间，提升了电缆设计的工作效率；
46.(3)电缆分支图以模型参数的形式自动记录在电缆组件模型中，分支图可根据系统配置的余量规则自动计算分支余量，亦可按实际需要对余量进行交互调整；电缆分支图可以按约定规则增加电缆束中两控制点之间的每段电缆的加工余量，基于电缆接点关系表和分支图按约定的格式自动生成电缆配套表，并可以自动统计每束电缆的准确质量。
附图说明
47.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
48.图1为基于卫星三维模型的电缆网快速设计系统的结构示意图；
49.图2为基于卫星三维模型的电缆网快速设计系统的工作流程图；
50.图3为基于卫星三维模型的电缆网快速设计系统的模型设置操作流程图；
51.图4为基于卫星三维模型的电缆网快速设计系统的电缆创建操作流程图。
具体实施方式
52.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
53.实施例：
54.根据本发明提供的基于卫星三维模型的电缆网快速构建系统，包括：输入模块：创建电缆网构建参考模型，输入批量化收集的用于电缆网构建的参考信息，形成电缆网初始设置模型；布线模块：基于电缆网初始设置模型创建电缆网三维模型，并进行卡箍实体模型的批量化装配；输出模块：基于电缆网三维模型生成包括电缆分支图、电缆配套表和电缆接点表在内的电缆网加工技术文件。
55.所述输入模块包括：电缆网构建参考模型设置、布线环境定义、整星电缆接点关系
表导入和布线参考收集，在布线前按预设规则进行电子设备模型的规范化设置和电缆接点关系的规范化、表格化定义；所述电缆网构建参考模型设置是指，对电缆网三维模型进行电气属性的设置以及电端口的指定和接线坐标系的设置；所述布线环境定义是指，批量创建骨架形式的电缆网构建参考模型，同时进行整星级电子设备模型和卡箍实体模型的自动解析识别，并自动将数据信息记入电缆网构建参考模型，作为后续电缆网构建的参考；所述整星电缆接点关系表以预设格式导入并保存在电缆网构建参考模型中，导入后进行编辑修改，并导出满足电缆投产要求的电缆加工接点表；所述布线参考收集是指，将包括接地桩、电子设备、支架的模型的接线端口坐标系以复制几何的形式自动复制至电缆网构建参考模型。基于整星电缆接点表对电缆网构建参考模型各端口进行关联并自动编号，继而实现存储的电缆接点关系表与电缆网构建参考模型中的端口交叉比对，确保电气属性电端口信息的完整性，最终形成电缆网初始设置模型。
56.所述布线模块包括：在电缆网初始设置模型中进行布线控制点布局，并依据控制点规划电缆位置点，通过样条曲线将各类型控制点作为三维电缆的走线路径；基于控制点生成的电缆位置点和输入模块中完成的电缆网初始设置模型，创建电缆网三维模型，基于路径控制点及相应的规则批量装配卡箍实体模型。
57.所述输出模块包括：以模型参数的形式将电缆分支图进行记录保存，根据预设余量规则设置分支余量并按实际需要对余量进行调整；通过电缆网三维模型解析电缆分支图中每束电缆及每束电缆中任意两布线控制点之间的线缆的长度；按预设规则独立控制电缆分支图中电缆束中任意两布线控制点之间的每段电缆加工余量；基于电缆接点关系表和电缆分支图，按预设格式生成电缆配套表，并统计每束电缆的质量。
58.根据本发明提供的基于卫星三维模型的电缆网快速构建方法，包括：输入步骤：创建电缆网构建参考模型，输入批量化收集的用于电缆网构建的参考信息，形成电缆网初始设置模型；布线步骤：基于电缆网初始设置模型创建电缆网三维模型，并进行卡箍实体模型的批量化装配；输出步骤：基于电缆网三维模型生成包括电缆分支图、电缆配套表和电缆接点表在内的电缆网加工技术文件。
59.所述输入步骤包括：电缆网构建参考模型设置、布线环境定义、整星电缆接点关系表导入和布线参考收集，在布线前按预设规则进行电子设备模型的规范化设置和电缆接点关系的规范化、表格化定义；所述电缆网构建参考模型设置是指，对电缆网三维模型进行电气属性的设置以及电端口的指定和接线坐标系的设置；所述布线环境定义是指，批量创建骨架形式的电缆网构建参考模型，同时进行整星级电子设备模型和卡箍实体模型的自动解析识别，并自动将数据信息记入电缆网构建参考模型，作为后续电缆网构建的参考；所述整星电缆接点关系表以预设格式导入并保存在电缆网构建参考模型中，导入后进行编辑修改，并导出满足电缆投产要求的电缆加工接点表；所述布线参考收集是指，将包括接地桩、电子设备、支架的模型的接线端口坐标系以复制几何的形式自动复制至电缆网构建参考模型。基于整星电缆接点表对电缆网构建参考模型各端口进行关联并自动编号，继而实现存储的电缆接点关系表与电缆网构建参考模型中的端口交叉比对，确保电气属性电端口信息的完整性，最终形成电缆网初始设置模型。
60.所述布线步骤包括：在电缆网初始设置模型中进行布线控制点布局，并依据控制点规划电缆位置点，通过样条曲线将各类型控制点作为三维电缆的走线路径；基于控制点
生成的电缆位置点和输入步骤中完成的电缆网初始设置模型，创建电缆网三维模型，基于路径控制点及相应的规则批量装配卡箍实体模型。
61.所述输出步骤包括：以模型参数的形式将电缆分支图进行记录保存，根据预设余量规则设置分支余量并按实际需要对余量进行调整；通过电缆网三维模型解析电缆分支图中每束电缆及每束电缆中任意两布线控制点之间的线缆的长度；按预设规则独立控制电缆分支图中电缆束中任意两布线控制点之间的每段电缆加工余量；基于电缆接点关系表和电缆分支图，按预设格式生成电缆配套表，并统计每束电缆的质量。
62.如图1所述，本发明提供了一种基于卫星三维模型的电缆网快速设计系统，包括设计输入模块、布线设计模块和设计输出模块。
63.设计输入模块包括：模型设置、环境定义、整星接点表读取；
64.布线设计模块主要包括：布线参考信息设置、电缆网路径走向设计、电缆模型创建、活动关节余量设置、电缆卡箍批量装配等功能；
65.设计输出模块主要包括：自动分支图、电缆配套表、电缆加工接点表等。
66.如图2所述，本发明应用流程如下：
67.首先分系统设计师运用模型设置模块对模型进行类型及端口设置；再在整星下基于统一的布局坐标系进行布线环境设置创建布线参考模型；其次，读入整星接点表并进行规范性、工艺合规性以及接点正确性检查最后以模型参数的形式写入模型。再通过布线参考设置功能根据环境定义中的电端口自动在布线参考模型中创建电端口信息并结合模型中保存的整星接点表的模型参数进行端口自动编号使其能够被本系统识别。通过路径设计功能完成卫星三维电缆网的路径走线设计。最后，解析保存在模型中的整星接点表的线缆连接关系，进行电缆线束组件模型的创建。结合创建的线束组件模型，根据因开、合舱以及活动关节机构对电缆余量引起变化的路径处进行关节余量设置。根据电缆的绑扎情况，解析控制点处的电缆实际通量在整星下进行电缆卡箍的批量自动装配。系统根据创建的电缆线束组件模型及其绑扎情况，自动生成分支图并自动标注其端口代号及区段长度，根据电缆设计余量规则自动设置各个区段及分支末端的余量。最后，结合自动创建的分支图及其长度余量、线束模型中记录的接点连接关系、设定的活动关节余量以及相应的后台配置，自动生成电缆加工配套表、电缆加工接点表等文件。
68.应用流程中的具体实现方式如下：
69.如图3，采用细化方式对各属性模型进行设置，包括：接地桩、电子仪器设备、电连接器、电缆卡箍、电缆支架等。通过对不同模型记录不同的模型类型参数使其具备电气属性，通过指定电连接器或坐标系作为其电端口。
70.整星接点表读取功能是对线缆接线关系表进行编写规范性、工艺合规性以及接点正确性检查。检查通过后以“模型参数”的形式保存在电缆布线模型中，并根据接点表中的线束组件名称，自动创建并装配相应的未创建电缆模型的电缆线束组件模型，并将当前线束的接点关系表记录至当前电缆线束组件模型中。
71.环境定义主要用于对所选装配下的电气属性及其端口进行识别，在不改变原有设计模型的前提下一键创建布线设计参考模型，用于记录布线所需的端口信息。
72.布线参考信息设置主要用于根据整星接点表对所定义的布线装配模型下的布线设计参考信息进行一键批量化创建至布线参考模型中并结合保存在模型中的整星接点表
对各电端口自动编号，供电缆网快速设计系统进行布线设计使用。该功能模块可对布线参考信息中的电端口与整星接点表中的电端口进行一一匹配，确保端口信息的完整性及正确性。
73.如图4所示，在完成路径设计的布线模型中，解析模型中的接点关系表获取各线缆的连接关系及导线线规，按照一定的规则自动解算各线缆的线规。按照最短路径原则，在卫星三维模型中分析各线缆起、终点间长度最短的样条曲线组成的路径，进行电缆模型的创建，并能够根据电缆实际敷设需求对线缆走线路径进行调整进而创建实际所需的线缆三维模型。根据线缆接线关系解析电缆端的插头规格，进行插头模型的自动、批量装配，最终形成完整的电缆线束组件模型。
74.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
75.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。