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虚拟环境下的线缆布线技术研究

黄鑫  
【摘要】:线缆作为传输能量和信号的载体,广泛应用于航空、航天、船舶等各类复杂机电产品中。线缆的合理布局及优化是保证复杂机电产品整机性能和可靠性的重要前提。随着计算机仿真技术和虚拟现实技术的不断发展,为解决传统线缆布局质量和布局效率低下、过于依赖经验等问题提供了一条新的解决途径。目前,国内外在线缆虚拟装配方面的研究成果主要集中在线缆自动化布局设计、线缆建模仿真、线缆装配仿真等方面,而其中的线缆的布线设计在经历了计算机辅助人机交互阶段,正在向自动化布局发展。本文对虚拟环境下的线缆自动布局设计的相关理论、关键技术和实现方法进行了研究。论文的主要研究工作概括如下:(1)在对国内外线缆布线设计技术的研究基础上,对线缆虚拟布线系统进行了需求分析,并提出了线缆虚拟布线系统的体系框架。(2)针对复杂机电产品中线缆虚拟布线过程中工程语义信息统一表达难、信息不完整以及布线信息分散等问题,提出建立一个统一的线缆集成数字化模型,指出其组成部分和建模过程,然后分别讨论线缆系统的信息模型、线缆的几何模型、碰撞检测模型等部分的建立,为线缆自动化布局设计奠定了模型基础。(3)针对线缆布线设计效率低、可靠性差的问题,提出了面向路径规划的改进RRT算法。该方法首先利用双向扩展随机树搜索策略,短时间内得到连接起始点与终止点的初始规划路径;对初始路径节点使用Dijkstra算法进行二次采样,搜索节点的集合矩阵,对初始路径进行寻优。(4)基于CREO/TOOLKIT二次开发工具在CREO平台上对原型系统进行了开发。详细介绍了系统的开发环境、总体目标和系统的功能模块。


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