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              汽車線束圖紙的自動識別方法

              2017-6-20 7:59:30      點擊:

              汽車線束素有汽車神經之稱,是控制汽車電信號的載體,是汽車電路的重要組成部分,沒有汽車線束也就不存在汽車電路。汽車線束由導線、接插件、緊固件、橡膠件以及絕緣、屏蔽管等構成。它把中央控制部件與汽車控制單元、電氣電子執行單元、電氣及照明顯示有機地連接在一起,形成一個完整的汽車電氣控制系統。汽車線束的正確、快速識別,對于整個汽車電路來說是非常重要的。


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              結合我國汽車行業的生產現狀,研究、討論了一種計算機自動識別汽車線束圖紙的方法。該方法通過計算機軟件仿真試驗,在符合某一預先設定好的識圖規則的情況下,根據編制好的程序對圖紙中汽車線束進行判斷,篩選出需要的汽車線束和汽車線束段,將其按類合并,最終達到自動完成汽車線束長度和汽車線束分類識別的目的。這種新的識別方法較傳統的人工讀圖,分段計算,相加求和的方法有了很大的創新,極大地提高了我國汽車行業的生產效率,減少了人員操作的錯誤率,為企業生產帶來直接利益。


              現階段,我國汽車行業的汽車線束工藝仍然采用傳統工藝手段,傳統的電纜下料是通過人工讀圖,分段計算,相加求和的方式來歸類各種線型的長度,各種元器件的個數等數據,以便在采購線料時作為賬目憑證。這種傳統的計量方式對待簡單圖紙尚可使用,但隨著我國汽車產業的蓬勃發展,汽車結構設計越來越復雜,作為汽車中樞神經系統的汽車線束和配套的電器插接件數量成倍上升。目前,一輛汽車所用的汽車線束總長度竟達到4 000多米,新型動力汽車的內部構造比傳統燃油動力汽車的內部結構更復雜。顯然,在這種情況下,傳統的汽車線束電纜計量方式已經不能適應現在的工作模式,存在效率低、失誤多、工作量大等缺點。因此,面對更加復雜的汽車線束設計要求,保證設計結果的正確性、提高效率是滿足新型動力汽車對汽車線束要求的關鍵。這里可以借鑒這些工作,對汽車線束圖紙進行有效識別。


              1 汽車線束圖紙簡介


              汽車線束圖紙由汽車線束和汽車元器件組成,是采用AutoCAD、開幕CAD等繪圖軟件繪制而成的二維圖紙,圖紙描繪出汽車線束的長度、走向、連接方式、汽車線束的分類、材質及線徑、元器件的種類、規格等屬性。圖1是一張結構較為簡單的汽車線束圖紙,以圖1為例,介紹如何利用計算機來自動識別汽車線束圖紙。



              需要說明的是,由于汽車線束圖紙只是實際汽車線束的示意圖,因此,線柬段的直線長度與汽車線束段所表示的實際物理長度并不相同。文本框標注的長度是汽車線束段的實際長度。通過分析汽車線束圖紙可知,汽車線束是由多個汽車線束段組成的連通簡單圖。


              圖2所示即為圖1的一個連通簡單圖。圖2中,V1,V2,V3,V4,V5分別表示各汽車線束段的頂點。



              2 汽車線束的自動識別思路


              因為汽車線束主要是由汽車線束段組成。因此,通過設計程序,讓計算機根據制定的規則,在讀取圖紙后自動判斷汽車線束段的起點和終點坐標,分析汽車線束段之間的連接關系,讀取汽車線束段的長度,最后計算同一汽車線束的長度,從而實現圖紙的自動識別。


              對于汽車線束的表示特點建立汽車線束自動識別規則,實現汽車線束段和汽車線束的自動識別是汽車線束自動識別的關鍵點。


              2.1 功能模塊圖


              設計自動識別功能模塊圖如圖3所示。



              由功能模塊圖可知,在汽車線束圖紙識別前,首先要進行圖紙預處理,然后再進行汽車線束識別。其中,汽車線束識別是通過計算機軟件實現的。因為,計算機主要是面向對象來對圖紙進行識別。所以,對于一張圖紙,一旦程序里得到這根汽車線束,那么這根汽車線束的線寬、長度、顏色等屬性就得到了。從而可以根據汽車線束的這些屬性對汽車線束進行判斷,以實現汽車線束識別。


              2.2 流程圖


              汽車線束圖紙自動識別的流程圖如圖4所示。



              流程圖中,尋找汽車線束和根據汽車線束端點坐標尋找汽車線束是兩個概念,通過程序,前者尋找到的汽車線束是整個汽車線束圖紙上的汽車線束,包括需要的和不需要的,這一步為后續按端點坐標尋找汽車線束進行了鋪墊。按端點坐標尋找汽車線束是在上一步的基礎上忽略掉不需要的汽車線束,找到要識別的汽車線束,從而將汽車線束添加到線路集中。

              2.3 圖紙識別具體工作

              由自動識別功能模塊圖和流程圖可以看出,汽車線束圖紙的識別工作主要分為以下七部分:

              (1)編制汽車線束圖紙識別規則;

              (2)對圖紙進行預處理;

              (3)讀取二維汽車線束圖紙(CAD矢量圖)圖元;

              (4)根據汽車線束端點坐標,尋找汽車線束路線集;

              (5)確定汽車線束終點,確定惟一汽車線束路線集;

              (6)由汽車線束集中的汽車線束,逐一讀取汽車線束長度;

              (7)將汽車線束長度相加,輸出結果。


              2.3.1 汽車線束圖紙識別規則


              由于汽車線束圖紙在繪制過程中存在很多不確定性,包括汽車線束的粗細、位置、文本的位置等,因此根據汽車線束段和汽車線束的性質,建立一定的識別規則,這樣對于提高圖紙識別的準確性和識別效率是非常重要的。圖紙識別規則應用于計算機程序,計算機可以根據這些規則對圖紙進行判斷。因為汽車線束圖紙是第三方圖,所以關鍵是利用規則,能將圖及圖里面的圖元數字化,以便于計算機的判斷。例如,打開一張CAD圖紙,計算機“看到”一根線,程序能根據線的屬性得到這個線叫line1,長度是 * * ,顏色是 * * 等,這就是數字化。下面,給出表示汽車線束段和文本標注的自動識別規則:


              規則1:為了表示汽車線束段的起始和結束位置,將汽車線束段放置在兩個黑色圓點的中間。因此,以黑色圓點和連線作為判斷汽車線束段的標記;

              規則2:文本標注應以(汽車線束段長度,汽車線束段屬性>的方式表示,如274或274VT或274花包等;

              規則3:文本標注應在以汽車線束段為對稱線、對稱距離為d的識別區域內,其中,參數d在識別圖紙時可以動態調整;

              規則4:若識別區域內有多個文本,選擇與汽車線束段夾角最小的,或用區域覆蓋的方法識別;

              規則5:若識別區域內有多個文本標注,按中心最近原則,選擇離汽車線束段中心點最近的文本標注或者采取區域覆蓋的方法。

              區域覆蓋法:對于規則4和5所提及的情況,將汽車線束線寬增加2倍于“汽車線束長度文本框”得到一個矩形區域,如果“汽車線束長度文本框”落在這個區域中,則表示這個汽車線束的長度。如果找到2個以上的“汽車線束長度文本框”并且這些“汽車線束長度文本框”表示的長度不同的時候,需要人工干預。如圖5~圖7所示。



              2.3.2 圖紙預處理


              因為圖紙的規范性要求不一致,設計人員繪圖的習慣不一樣,因此在繪圖過程中存在許多不確定因素,例如圖紙中直線間的連接斷裂、直線連接過頭、直線由多個重合直線段組成等,這些不確定因素會對圖紙分析和識別造成重大影響。因此,在進行圖紙識別前,由人工對汽車線束圖紙進行預處理是非常必要的,預處理的最終目的是希望汽車線束圖紙符合規則要求。


              2.3.3 讀取二維汽車線束圖紙

              打開一張二維圖紙,通過程序能夠識別出汽車線束圖紙中的所有線,這些線有些是需要的汽車線束段,有些則是不需要的線。此時,要通過規則來判斷、抽取需要的線來進行識別。例如,針對圖1對所需要的汽車線束做如下規定:

              汽車線束:使用直線或折線表示,必須符合顏色是黑色,線寬為0.3 mm的特性。

              汽車線束交點:半徑為24 mm,顏色為黑色圓。

              按照上述規定,所識別出來的線就是需要的汽車線束或汽車線束段。

              2.3.4 惟一汽車線束集的確定

              汽車線束圖紙中,一個汽車線束的線號對應了很多其他線號,當出現相同線號時,則認為這兩個相同線號間所走過的汽車線束為惟一汽車線束,即把兩端點相同的汽車線束歸于同一類。針對圖1,給出如表1所示的連通參數表。





              由表1可知,線號為91311的汽車線束是由頂點為V1和V3所走過的汽車線束段組成。類似地,線號為24012的汽車線束是由頂點為V3和V4所走過的汽車線束段組成。其他汽車線束組成方式以此類推?梢酝ㄟ^連通參數表畫出如圖8所示的連通回路集,以簡化圖1,直觀地找到所需要識別的汽車線束。



              連通回路集中,每兩個結點之間的部分稱為汽車線束段。計算機識別過程中將汽車線束段所標識的長度相加即為所需汽車線束的長度。

              2.3.5 輸出結果

              連通參數表和連通回路集將圖1簡化成四條汽車線束集,即汽車線束集V1-V3,汽車線束集V2-V3,汽車線束集V3-V4和汽車線束集V3-V5。由圖2可知,V1-V3由兩條汽車線束段組成,結合圖1,V1-V3汽車線束集的長度為230+260=490。同理,V2-V3汽車線束集由三條汽車線束段組成,長度為200+340+260=800。V3-V4汽車線束集由四條汽車線束段組成,根據第四汽車線束段線徑要求,其長度為260+340+910+60=1 570和260+340+91O+200=1 710。V3-V5汽車線束由四條汽車線束段組成,長度為260+340+910+1 020=2 530。

              2.3.6 結果輸出

              計算機通過以上思路,通過對照連通參數表,可以得出汽車線束長度。如表2所示。


              3 結論

              本文對汽車線束圖紙中的汽車線束段的識別做了初步研究,按照本文的方法,能夠實現圖紙中汽車線束段的自動識別,這種識別方法提高了我國汽車行業的生產效率,減少了人員操作的錯誤率。但考慮到汽車線束圖紙所包含的信息量龐大而且復雜,為了更好地將軟件與實際生產的全面智能應用相結合,達到圖紙信息的全自動提取和自動建立汽車線束工藝模型的目標,還需要對自動識別方法做進一步的研究和探討。經調查,國內外在將手繪工程圖轉換成CAD圖紙并對其進行識別理解方面做了大量的研究工作?梢越梃b這些工作,對汽車線束圖紙進行更為有效的識別。


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