基于CATIA V6的电缆组件三维标注方法研究

刘建军　王驰鹏　刘绪弟　史建成　王亮

摘 要：传统的电缆组件标注采用二维工程图示意的方式，所有标注信息没有结构化和数字化，标注信息与对象无关联，依靠设计人员手工标注，标注效率低，错误率高。本文通过分析电缆组件三维标注的相关要素，提出了一种电缆组件的三维标注方法，基于CATIA V6平台进行二次开发，实现电缆组件自动快速标注，支持标注批量编辑和更新，并自动输出包含工艺余量的全套制造物料数据。

关键词：三维标注电缆组件;CATIA;二次开发

中图分类号：TP391.7 文獻标识码：A 文章编号：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

国内外大型航空企业对三维标注技术进行了探索研究，并对其在各大CAD软件平台上进行应用。三维标注技术基于三维模型进行产品数字化定义，集成了三维模型几何信息和制造工艺信息，消除了三维模型与二维工程图多视图表达之间的差异，保证了产品数据源的唯一性[1，2]。

柔性电缆组件是电子设备系统级互联的重要组成部分，对整个系统功能性能的实现有着不可替代的作用[3]。传统的电缆组件装配图采用二维图表形式表达电缆组件的外观尺寸、接线关系、标识和技术要求等信息，所有信息标注通常采用CAD软件工程图模块手工实现，标注耗时费力且难以保证正确性。电缆装配图标注信息采用二维尺寸、文字、表格等非结构化数据表达，与连接器、护套等二维标注对象之间无内在关联，难以实现基于对象的自动标注和自动更新。电缆组件二维标注问题可通过三维标注得到系统解决。目前，全球各大三维建模软件如CATIA、UG、PROE开发了通用的三维标注功能，可支持零件及装配模型的尺寸、指引文本和注解等常规三维标注，但在电缆组件三维标注的规范化、自动化和关联更新等方面存在不足。因此，需要探索一种电缆组件三维标注方法，解决标注规范性差、效率低、关联更新难等问题。本文通过程序二次开发制定一套电缆组件三维标注系统性解决方案。

2 电缆组件三维标注方法研究

2.1 电缆组件三维标注过程分析

电缆组件三维标注需要在三维模型结构树上创建标注零件和标注视图，通过二次开发完成电缆组件三维模型各分支线束和主线束的三维尺寸自动标注;基于电缆组件三维模型对象，自动提取连接器、尾部附件、护套等标注对象的物资编码、名称、规格型号和标识印字等标注信息，借助程序完成关联标注;对表格、技术附注要求等标注信息进行结构化、条目化，选择相应视图完成规范标注。分析、研究电缆组件三维标注过程，主要包括创建三维标注零件、标注视图、连接器及尾部附件标注、标识套管印字标注、护套组合标注、表格标注、技术要求标注、三维尺寸标注。

2.2 电缆组件三维标注方法研究

电缆组件三维标注的要素包含连接器、尾附件、护套、标识印字、长度尺寸及公差、表格和技术要求等。三维标注的关键在于获取标注对象的结构化信息。通过CATIA V6创建电缆组件三维模型时，连接器、尾部附件等器件实例化为零部件对象，护套、线缆等柔性线性物料实例化为几何特征。连接器、尾部附件和护套的指引标注需要从实例化对象中自动获取物资编码，并据此从后端公共资源库中查询出名称、规格型号等相关属性，完成标注。标识印字标注需要获取印字内容，并以文字形式标注在对应标识套管模型上。长度尺寸标注按分段线束单独标注，程序获取电缆分段线束长度后，自动标注出长度尺寸及公差。表格标注引用模板表格自动填写内容后完成标注。技术要求标注通过关键字分类搜索，选取技术附注库中条目化信息进行标注。

基于CATIA V6的程序自动化三维标注的基础是通过服务器端数据库管理方式，实现标准化连接器库的规范建设及管理，完成各类后台公共资源配置;方法是利用软件开放的底层API函数进行CAA二次开发，从公共资源库中自动获取标注对象属性信息，自动获取标识印字内容、电缆长度尺寸和表格内容，交互选取技术要求内容，按定制开发模板完成全部电缆信息三维标注。实现电缆组件三维标注需要解决以下五个关键问题。

①布线公共资源库建设。三维标注需要調用连接器库、线材库、护套库和技术附注库等公共资源，各资源库建设需要根据电缆组件三维布线、独立组件建模和三维标注等要求，按照相应的标准规范，统一分类建设并发布入库。以连接器为例，其三维模型需要定义发布坐标系，安装定位元素、电气连接点、三维标注点，用于结构安装、电气布线和三维标注;同时，还需要定义发布相关属性，如物资编码、名称、规格型号、匹配的尾部附件和适配的导线等，用于器材选型、匹配性检查及三维标注等。连接器定义发布的要素及各布线资源定义的属性如表1所示。

②分叉电缆尺寸自动标注。系统级的低频电缆组件通常含有多个连接器和分支，三维标注时程序以单段线束为标注对象，自动识别线束两端标注对象，如连接器的三维标注点、各线束分支点，获取分段线束长度后在规定视图中依次标出各分段线束的长度尺寸及公差，要求不能漏标、重复标注或产生封闭尺寸。当线束端头含连接器时，该段标注尺寸值为线束长度加上连接器长度。

③标识印字和护套自动标注。标识套管和护套在CATIA V6中使用几何特征集的特征完成建模，电缆组件建模时，已根据需求创建了所有类型的护套和标识套管三维特征模型。标识印字标注，程序根据选择的标识套管模型对象读取印字属性内容，以文字形式标注在对应标识套管模型上。护套标注，程序自动识别护套模型对应结构树上的特征，按需求拾取特征的名称、规格型号等属性，并实现指引文本标注，多层护套支持一起组合标注。

④表格及技术要求标注。表格标注包含接线表、焊线表的标注。接线表标注主要完成整个电缆组件的连接关系及匹配线缆信息的标注，要求程序从电气逻辑关系表和电缆三维模型中获取信息，将线号、针脚来去向、线缆型号和设计长度等信息填写到接线表模板中，并在视图界面显示;焊线表标注以单个连接器为对象，标注与其关联的接线关系及匹配线缆信息，并增加下线长度、颜色和多芯线号分组信息，以指导现场装配。技术要求标注，用户通过关键字和分类搜索，选取技术附注库中有关设计及工艺制造要求的条目化信息，标注在视图界面，用于指导现场生产。

⑤三维标注编辑和更新。编辑、更新部分标注（如标识套管印字内容），需要先更新电缆组件三维模型相关属性。CAA二次开发命令实现以下编辑、更新功能：标识套管印字字体、字高，文字方向修改，尺寸公差修改，相同尺寸合并，护套组合标注编辑，技术要求自定义、增加和删除。

2.3 电缆组件三维标注流程

基于CATIA V6的电缆组件三维标注流程如图1所示。

在电缆组件三维标注过程中，首先获取电气逻辑关系和电缆组件三维模型，创建标注零件和标注视图;在选择的视图中，通过CAA开发功能命令调用布线公共资源库，人机交互完成器件、标识套管印字、护套、表格、技术要求和尺寸的三维标注，各标注操作之间无先后顺序，可并行实现;编辑、更新部分标注（如标识套管印字内容），需要先更新电缆组件三维模型相关属性，再运用CAA二次开发命令进行三维标注编辑、更新。电缆组件三维标注完成后进行审签归档。

3 电缆组件三维标注应用

通过对CATIA V6的3D Tolerancing & Annotation模块进行二次开发定制，完成后台公共资源库配置，实现低频电缆组件展平模型和独立创建的柔性电缆组件模型的全息三维标注，并选取某课题的低频分叉电缆组件进行实际三维标注应用。

通过具体课题应用验证，基于CATIA V6的电缆组件三维标注方法能满足电缆组件三维设计的需求，改变了传统二维装配图设计现状。基于CATIA V6定制开发的三维标注功能，有利于提高电缆组件产品设计的效率和质量。在电缆组件三维标注基础上，定制开发程序自动输出所有器材、线缆和护套的EBOM设计物料数据，加上工艺制造余量后得到实际物料数据，按生产制造需求输出各种物料数据报表，如物料齐套表、器件汇总表、辅材统计表、下线表、接线表和焊线表，以指导现场生产。

4 结语

基于CATIA V6的电缆组件三维标注方法，将三维标注技术成功应用到电缆组件三维设计中，依托现有三维软件进行二次开发，在电缆组件三维模型上完成产品生产制造所需全部信息的完整表达，实现了电缆组件产品的全三维设计。基于布线公共资源库的数据管理和标注模板调用，提高了三维标注的准确性和规范性;分叉电缆尺寸自动标注、标识印字及护套自动标注，提高了三维标注的效率;三维标注的编辑和更新，提高了三维标注的灵活性和便捷性;表格及技术要求标注，增强了三维标注的现场指导性。在应用上结合三维标注输出制造物料数据报表，解决了人工读取二维装配图非结构化数据的低效率和高错误率问题，实现了电缆产品数据的快速准确生成，缩短了生产齐套物料数据的准备时间，有利于提高电缆组件产品的设计质量，缩短研制周期，节约生产成本。同时，全三维设计的电缆组件产品三维标注模型，为后续三维数字化工艺设计、制造生产线提供了必备基础。

参考文献：

[1]张宝源，席平.三维标注技术发展概况[J].图学学报，2011（4）：74-79.

[2]李秋玲，侯涛，李竹可，等.基于MBD的三维模型智能标注技术研究[J].现代工业经济和信息化，2018（2）：26-28.

[3]王驰鹏，刘建军，刘绪弟.一种基于CATIAV6三维模板的电缆组件建模方法[J].科技创新与应用，2018（25）：127-129.