虚拟环境下的线缆布线方法

摘要

一种虚拟环境下的线缆布线方法，属于虚拟制造领域中模型的表达与操作技术的范畴。本发明针对虚拟装配中线缆因其柔性可变特性而引起的难于表达以及操作不便的问题，提出了线缆的离散控制点建模方法，即将线缆表示成由一系列离散的截面中心点相连而成的空间连续折线段，同时将这些中心点作为线缆空间位置和姿态的控制点，并通过对这些控制点的操作来实现虚拟环境下的线缆布线；在线缆布线过程中，提出了线缆的单控制点局部布线、多控制点局部布线及整体布线方法，达到了快速对线缆进行可视化布线的目的，同时通过实时跟踪和记录线缆控制点的空间位姿信息，实现对线缆布线过程数据的存储和保证线缆的精确定位及可靠性插装。

主权项

1、一种虚拟环境下的线缆布线方法，其特征在于：在虚拟环境下，将线缆表示成由一系列离散的截面中心点相连而成的空间连续折线段，将这些中心点作为线缆空间位置和姿态的控制点(5)，并通过对这些控制点(5)进行空间位置和姿态的变换，来实现虚拟环境下的线缆布线，该虚拟环境下的线缆布线方法由建模和布线两部分组成，其中建模过程由主线缆单元(1)建模、分支线缆单元(2)建模、线缆接头(3)建模或主线缆单元(1)建模、线缆接头(3)建模组成：①主线缆单元(1)的建模步骤1：通过人机交互的方式获得主线缆单元(1)的各种信息，包括线缆的代号和名称，主线缆单元(1)的控制点(5)数目、截面形状和尺寸参数、颜色；步骤2：根据步骤1所获得的信息，在虚拟环境下中创建主线缆单元(1)的控制点(5)，并将这些控制点(5)等距离排列；步骤3：根据步骤2中所创建的控制点(5)依次创建主线缆单元(1)的控制点联接体(4)；步骤4：将所创建的主线缆单元(1)放置在虚拟环境中的虚拟工作台上；②分支线缆单元(2)建模步骤1：通过人机交互的方式获得分支线缆单元(2)的各种信息，包括控制点(5)数目、相邻控制点(5)之间的间隔、截面形状和尺寸参数、颜色；步骤2：选取该分支线缆单元(2)所依附的主线缆单元(1)或分支线缆单元(2)的某一控制点(5)，作为分支线缆单元(2)的起始控制点(5)；步骤3：创建分支线缆单元(2)的控制点(5)，并根据所创建的控制点(5)依次创建该分支线缆单元(2)的控制点联接体(4)；步骤4：将所创建的分支线缆单元(2)放置于其所依附的主线缆单元(1)或分支线缆单元(2)的相应位置；③线缆接头(3)建模步骤1：通过人机交互的方式从线缆接头库中选取所需的线缆接头(3)类型，并设置其参数；步骤2：选择该线缆接头(3)所依附的主线缆单元(1)或分支线缆单元(2)的某一终端控制点(5)；步骤3：根据步骤1中获得的线缆接头(3)信息，将线缆接头库中的相应接头模型载入到虚拟环境中，并自动建立线缆接头(3)与所选定的终端控制点(5)之间的空间位置和姿态的关联；布线由整体布线(6)和局部布线(7)组成，其中局部布线(7)包括单控制点局部布线(7)和多控制点局部布线(7)两种方法：①线缆整体布线(6)步骤1：在虚拟环境中寻找并确定待布线的线缆；步骤2：利用计算机的输入设备拾取整个线缆，同时高亮显示该线缆；步骤3：移动或转动输入设备，获取输入设备的位姿变换矩阵；步骤4：根据输入设备的位姿变换矩阵，计算所拾取的线缆在虚拟环境下的最终位姿，对该线缆进行位姿变换，并将其放置到新的位置；②线缆局部布线(7)步骤1：在虚拟环境中寻找并确定待布线的线缆；步骤2：利用输入设备，在步骤1中所确定的线缆上进行单个或多个控制点(5)的拾取，获得所拾取的单个控制点(5)或多个控制点(5)联接而成的线缆段，并高亮显示所拾取的线缆段；步骤3：移动或转动输入设备，获取输入设备的位姿变换矩阵，根据输入设备的位姿变换矩阵，计算所选取的单个或多个控制点(5)的位姿变换矩阵，对所选取的单个或多个控制点(5)进行位姿变换，并将其放置到新的位置；步骤4：计算与被拾取的控制点(5)相联接的控制点联接体(4)的位姿变换矩阵，对控制点联接体(4)进行位姿变换，并将其放置到新的位置。