劉建軍　王馳鵬　劉緒弟　史建成　王亮

摘 要：傳統(tǒng)的電纜組件標(biāo)注采用二維工程圖示意的方式，所有標(biāo)注信息沒有結(jié)構(gòu)化和數(shù)字化，標(biāo)注信息與對(duì)象無(wú)關(guān)聯(lián)，依靠設(shè)計(jì)人員手工標(biāo)注，標(biāo)注效率低，錯(cuò)誤率高。本文通過分析電纜組件三維標(biāo)注的相關(guān)要素，提出了一種電纜組件的三維標(biāo)注方法，基于CATIA V6平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)電纜組件自動(dòng)快速標(biāo)注，支持標(biāo)注批量編輯和更新，并自動(dòng)輸出包含工藝余量的全套制造物料數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：三維標(biāo)注電纜組件;CATIA;二次開發(fā)

中圖分類號(hào)：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）23-0025-04

Research on Three-dimensional Labeling Method of Cable

Components Based on CATIA V6

LIU Jianjun WANG Chipeng LIU Xudi SHI Jiancheng WANG Liang

（29th Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation，Chengdu Sichuan 611731）

Abstract： The traditional cable component labeling is based on two-dimensional engineering graphics. All the labeling information is not structured and digitized. The labeling information is unrelated to the object. The labeling efficiency is low and the error rate is high by the designer's manual labeling. In this paper， a method of three-dimensional labeling of cable components was proposed by analyzing the related elements of three-dimensional labeling of cable components. The method was developed based on CATIA V6 platform. It realized automatic and fast labeling of cable components， supported batch editing and updating of labeling， and automatically output a complete set of manufacturing material data including process margin.

Keywords： three-dimensional labeled cable assembly;CATIA;secondary development

1 研究背景

國(guó)內(nèi)外大型航空企業(yè)對(duì)三維標(biāo)注技術(shù)進(jìn)行了探索研究，并對(duì)其在各大CAD軟件平臺(tái)上進(jìn)行應(yīng)用。三維標(biāo)注技術(shù)基于三維模型進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化定義，集成了三維模型幾何信息和制造工藝信息，消除了三維模型與二維工程圖多視圖表達(dá)之間的差異，保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的唯一性[1，2]。

柔性電纜組件是電子設(shè)備系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)的重要組成部分，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能性能的實(shí)現(xiàn)有著不可替代的作用[3]。傳統(tǒng)的電纜組件裝配圖采用二維圖表形式表達(dá)電纜組件的外觀尺寸、接線關(guān)系、標(biāo)識(shí)和技術(shù)要求等信息，所有信息標(biāo)注通常采用CAD軟件工程圖模塊手工實(shí)現(xiàn)，標(biāo)注耗時(shí)費(fèi)力且難以保證正確性。電纜裝配圖標(biāo)注信息采用二維尺寸、文字、表格等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表達(dá)，與連接器、護(hù)套等二維標(biāo)注對(duì)象之間無(wú)內(nèi)在關(guān)聯(lián)，難以實(shí)現(xiàn)基于對(duì)象的自動(dòng)標(biāo)注和自動(dòng)更新。電纜組件二維標(biāo)注問題可通過三維標(biāo)注得到系統(tǒng)解決。目前，全球各大三維建模軟件如CATIA、UG、PROE開發(fā)了通用的三維標(biāo)注功能，可支持零件及裝配模型的尺寸、指引文本和注解等常規(guī)三維標(biāo)注，但在電纜組件三維標(biāo)注的規(guī)范化、自動(dòng)化和關(guān)聯(lián)更新等方面存在不足。因此，需要探索一種電纜組件三維標(biāo)注方法，解決標(biāo)注規(guī)范性差、效率低、關(guān)聯(lián)更新難等問題。本文通過程序二次開發(fā)制定一套電纜組件三維標(biāo)注系統(tǒng)性解決方案。

2 電纜組件三維標(biāo)注方法研究

2.1 電纜組件三維標(biāo)注過程分析

電纜組件三維標(biāo)注需要在三維模型結(jié)構(gòu)樹上創(chuàng)建標(biāo)注零件和標(biāo)注視圖，通過二次開發(fā)完成電纜組件三維模型各分支線束和主線束的三維尺寸自動(dòng)標(biāo)注;基于電纜組件三維模型對(duì)象，自動(dòng)提取連接器、尾部附件、護(hù)套等標(biāo)注對(duì)象的物資編碼、名稱、規(guī)格型號(hào)和標(biāo)識(shí)印字等標(biāo)注信息，借助程序完成關(guān)聯(lián)標(biāo)注;對(duì)表格、技術(shù)附注要求等標(biāo)注信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、條目化，選擇相應(yīng)視圖完成規(guī)范標(biāo)注。分析、研究電纜組件三維標(biāo)注過程，主要包括創(chuàng)建三維標(biāo)注零件、標(biāo)注視圖、連接器及尾部附件標(biāo)注、標(biāo)識(shí)套管印字標(biāo)注、護(hù)套組合標(biāo)注、表格標(biāo)注、技術(shù)要求標(biāo)注、三維尺寸標(biāo)注。

2.2 電纜組件三維標(biāo)注方法研究

電纜組件三維標(biāo)注的要素包含連接器、尾附件、護(hù)套、標(biāo)識(shí)印字、長(zhǎng)度尺寸及公差、表格和技術(shù)要求等。三維標(biāo)注的關(guān)鍵在于獲取標(biāo)注對(duì)象的結(jié)構(gòu)化信息。通過CATIA V6創(chuàng)建電纜組件三維模型時(shí)，連接器、尾部附件等器件實(shí)例化為零部件對(duì)象，護(hù)套、線纜等柔性線性物料實(shí)例化為幾何特征。連接器、尾部附件和護(hù)套的指引標(biāo)注需要從實(shí)例化對(duì)象中自動(dòng)獲取物資編碼，并據(jù)此從后端公共資源庫(kù)中查詢出名稱、規(guī)格型號(hào)等相關(guān)屬性，完成標(biāo)注。標(biāo)識(shí)印字標(biāo)注需要獲取印字內(nèi)容，并以文字形式標(biāo)注在對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)套管模型上。長(zhǎng)度尺寸標(biāo)注按分段線束單獨(dú)標(biāo)注，程序獲取電纜分段線束長(zhǎng)度后，自動(dòng)標(biāo)注出長(zhǎng)度尺寸及公差。表格標(biāo)注引用模板表格自動(dòng)填寫內(nèi)容后完成標(biāo)注。技術(shù)要求標(biāo)注通過關(guān)鍵字分類搜索，選取技術(shù)附注庫(kù)中條目化信息進(jìn)行標(biāo)注。

基于CATIA V6的程序自動(dòng)化三維標(biāo)注的基礎(chǔ)是通過服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化連接器庫(kù)的規(guī)范建設(shè)及管理，完成各類后臺(tái)公共資源配置;方法是利用軟件開放的底層API函數(shù)進(jìn)行CAA二次開發(fā)，從公共資源庫(kù)中自動(dòng)獲取標(biāo)注對(duì)象屬性信息，自動(dòng)獲取標(biāo)識(shí)印字內(nèi)容、電纜長(zhǎng)度尺寸和表格內(nèi)容，交互選取技術(shù)要求內(nèi)容，按定制開發(fā)模板完成全部電纜信息三維標(biāo)注。實(shí)現(xiàn)電纜組件三維標(biāo)注需要解決以下五個(gè)關(guān)鍵問題。

①布線公共資源庫(kù)建設(shè)。三維標(biāo)注需要調(diào)用連接器庫(kù)、線材庫(kù)、護(hù)套庫(kù)和技術(shù)附注庫(kù)等公共資源，各資源庫(kù)建設(shè)需要根據(jù)電纜組件三維布線、獨(dú)立組件建模和三維標(biāo)注等要求，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，統(tǒng)一分類建設(shè)并發(fā)布入庫(kù)。以連接器為例，其三維模型需要定義發(fā)布坐標(biāo)系，安裝定位元素、電氣連接點(diǎn)、三維標(biāo)注點(diǎn)，用于結(jié)構(gòu)安裝、電氣布線和三維標(biāo)注;同時(shí)，還需要定義發(fā)布相關(guān)屬性，如物資編碼、名稱、規(guī)格型號(hào)、匹配的尾部附件和適配的導(dǎo)線等，用于器材選型、匹配性檢查及三維標(biāo)注等。連接器定義發(fā)布的要素及各布線資源定義的屬性如表1所示。

②分叉電纜尺寸自動(dòng)標(biāo)注。系統(tǒng)級(jí)的低頻電纜組件通常含有多個(gè)連接器和分支，三維標(biāo)注時(shí)程序以單段線束為標(biāo)注對(duì)象，自動(dòng)識(shí)別線束兩端標(biāo)注對(duì)象，如連接器的三維標(biāo)注點(diǎn)、各線束分支點(diǎn)，獲取分段線束長(zhǎng)度后在規(guī)定視圖中依次標(biāo)出各分段線束的長(zhǎng)度尺寸及公差，要求不能漏標(biāo)、重復(fù)標(biāo)注或產(chǎn)生封閉尺寸。當(dāng)線束端頭含連接器時(shí)，該段標(biāo)注尺寸值為線束長(zhǎng)度加上連接器長(zhǎng)度。

③標(biāo)識(shí)印字和護(hù)套自動(dòng)標(biāo)注。標(biāo)識(shí)套管和護(hù)套在CATIA V6中使用幾何特征集的特征完成建模，電纜組件建模時(shí)，已根據(jù)需求創(chuàng)建了所有類型的護(hù)套和標(biāo)識(shí)套管三維特征模型。標(biāo)識(shí)印字標(biāo)注，程序根據(jù)選擇的標(biāo)識(shí)套管模型對(duì)象讀取印字屬性內(nèi)容，以文字形式標(biāo)注在對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)套管模型上。護(hù)套標(biāo)注，程序自動(dòng)識(shí)別護(hù)套模型對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)樹上的特征，按需求拾取特征的名稱、規(guī)格型號(hào)等屬性，并實(shí)現(xiàn)指引文本標(biāo)注，多層護(hù)套支持一起組合標(biāo)注。

④表格及技術(shù)要求標(biāo)注。表格標(biāo)注包含接線表、焊線表的標(biāo)注。接線表標(biāo)注主要完成整個(gè)電纜組件的連接關(guān)系及匹配線纜信息的標(biāo)注，要求程序從電氣邏輯關(guān)系表和電纜三維模型中獲取信息，將線號(hào)、針腳來去向、線纜型號(hào)和設(shè)計(jì)長(zhǎng)度等信息填寫到接線表模板中，并在視圖界面顯示;焊線表標(biāo)注以單個(gè)連接器為對(duì)象，標(biāo)注與其關(guān)聯(lián)的接線關(guān)系及匹配線纜信息，并增加下線長(zhǎng)度、顏色和多芯線號(hào)分組信息，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)裝配。技術(shù)要求標(biāo)注，用戶通過關(guān)鍵字和分類搜索，選取技術(shù)附注庫(kù)中有關(guān)設(shè)計(jì)及工藝制造要求的條目化信息，標(biāo)注在視圖界面，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

⑤三維標(biāo)注編輯和更新。編輯、更新部分標(biāo)注（如標(biāo)識(shí)套管印字內(nèi)容），需要先更新電纜組件三維模型相關(guān)屬性。CAA二次開發(fā)命令實(shí)現(xiàn)以下編輯、更新功能：標(biāo)識(shí)套管印字字體、字高，文字方向修改，尺寸公差修改，相同尺寸合并，護(hù)套組合標(biāo)注編輯，技術(shù)要求自定義、增加和刪除。

2.3 電纜組件三維標(biāo)注流程

基于CATIA V6的電纜組件三維標(biāo)注流程如圖1所示。

在電纜組件三維標(biāo)注過程中，首先獲取電氣邏輯關(guān)系和電纜組件三維模型，創(chuàng)建標(biāo)注零件和標(biāo)注視圖;在選擇的視圖中，通過CAA開發(fā)功能命令調(diào)用布線公共資源庫(kù)，人機(jī)交互完成器件、標(biāo)識(shí)套管印字、護(hù)套、表格、技術(shù)要求和尺寸的三維標(biāo)注，各標(biāo)注操作之間無(wú)先后順序，可并行實(shí)現(xiàn);編輯、更新部分標(biāo)注（如標(biāo)識(shí)套管印字內(nèi)容），需要先更新電纜組件三維模型相關(guān)屬性，再運(yùn)用CAA二次開發(fā)命令進(jìn)行三維標(biāo)注編輯、更新。電纜組件三維標(biāo)注完成后進(jìn)行審簽歸檔。

3 電纜組件三維標(biāo)注應(yīng)用

通過對(duì)CATIA V6的3D Tolerancing & Annotation模塊進(jìn)行二次開發(fā)定制，完成后臺(tái)公共資源庫(kù)配置，實(shí)現(xiàn)低頻電纜組件展平模型和獨(dú)立創(chuàng)建的柔性電纜組件模型的全息三維標(biāo)注，并選取某課題的低頻分叉電纜組件進(jìn)行實(shí)際三維標(biāo)注應(yīng)用。

通過具體課題應(yīng)用驗(yàn)證，基于CATIA V6的電纜組件三維標(biāo)注方法能滿足電纜組件三維設(shè)計(jì)的需求，改變了傳統(tǒng)二維裝配圖設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。基于CATIA V6定制開發(fā)的三維標(biāo)注功能，有利于提高電纜組件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。在電纜組件三維標(biāo)注基礎(chǔ)上，定制開發(fā)程序自動(dòng)輸出所有器材、線纜和護(hù)套的EBOM設(shè)計(jì)物料數(shù)據(jù)，加上工藝制造余量后得到實(shí)際物料數(shù)據(jù)，按生產(chǎn)制造需求輸出各種物料數(shù)據(jù)報(bào)表，如物料齊套表、器件匯總表、輔材統(tǒng)計(jì)表、下線表、接線表和焊線表，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于CATIA V6的電纜組件三維標(biāo)注方法，將三維標(biāo)注技術(shù)成功應(yīng)用到電纜組件三維設(shè)計(jì)中，依托現(xiàn)有三維軟件進(jìn)行二次開發(fā)，在電纜組件三維模型上完成產(chǎn)品生產(chǎn)制造所需全部信息的完整表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了電纜組件產(chǎn)品的全三維設(shè)計(jì)。基于布線公共資源庫(kù)的數(shù)據(jù)管理和標(biāo)注模板調(diào)用，提高了三維標(biāo)注的準(zhǔn)確性和規(guī)范性;分叉電纜尺寸自動(dòng)標(biāo)注、標(biāo)識(shí)印字及護(hù)套自動(dòng)標(biāo)注，提高了三維標(biāo)注的效率;三維標(biāo)注的編輯和更新，提高了三維標(biāo)注的靈活性和便捷性;表格及技術(shù)要求標(biāo)注，增強(qiáng)了三維標(biāo)注的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)性。在應(yīng)用上結(jié)合三維標(biāo)注輸出制造物料數(shù)據(jù)報(bào)表，解決了人工讀取二維裝配圖非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的低效率和高錯(cuò)誤率問題，實(shí)現(xiàn)了電纜產(chǎn)品數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確生成，縮短了生產(chǎn)齊套物料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)間，有利于提高電纜組件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短研制周期，節(jié)約生產(chǎn)成本。同時(shí)，全三維設(shè)計(jì)的電纜組件產(chǎn)品三維標(biāo)注模型，為后續(xù)三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)線提供了必備基礎(chǔ)。

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