基于并行搜索策略的三维线缆自动布线技术研究

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xiao040223
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线缆作为传输能量和信息的载体,广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等机电产品中。它是连接电子设备与各分机模块的重要纽带。随着机电产品的快速发展,线缆的需求越来越多。在机电产品研发过程中,通过线缆布线技术对大量线缆进行敷设是必不可少的环节之一。相比于手工布线技术以及交互式布线技术,自动布线技术具有较高的布线效率。然而当前自动布线技术的布线算法通过串行的布线方式进行线缆布线,尚未考虑到布线环境中多线缆的特点。随着布线空间中线缆数量的增加,该类算法的的计算量将成倍增加,同时在布线过程中还会使得可布线的空间越来越狭小,使得之后的线缆难以完成布线。因此,本文以具有多根线缆的多面体机箱环境作为对象,对线缆并行自动布线的相关理论、关键技术以及实现方法进行了研究:(1)根据线缆的几何形态以及线缆的装配性能,总结了机箱线缆布线过程中的工程约束,明确了线缆布线质量的评价评估方法,并通过布线空间的简化方法减少自动布线算法计算量。(2)研究了线缆路径的并行搜索算法,对标准RRT算法的采样策略,节点扩展策略进行改进,实现了线缆路径的并行搜索,避免了串行式布线算法所造成过多的计算量,同时保证线缆路径满足约束条件。通过不同扩展方式以及不同线缆路径搜索算法的对比,表明了线缆路径的并行搜索算法相比于串行式的路径搜索算法具有更高的搜索效率。并通过不同三维环境中的线缆路径搜索,验证了线缆路径并行搜索算法的可行性。(3)研究了线缆路径的优化方法,提出基于CK-BA的路径交叉点优化算法,基于HIWDA的路径节点优化算法以及基于端点导矢指定的线缆路径拟合方法,对线缆路径进行优化。通过算法对比以及实例验证,表明了基于CK-BA的路径交叉点优化算法可以有效的减少线缆交叉点的数量,基于HIWDA的路径节点优化算法可以有效的减少线缆长度,基于端点导矢指定的线缆路径拟合方法可以使得线缆路径更加平滑。(4)作为上述各项研究成果的工程实践,基于UGNX平台采用C/C++开发了线缆自动布线系统。通过该布线系统,在虚拟的三维多面体机箱环境中可以快速有效的完成线缆自动布线任务。
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