汽车线束图纸的自动识别方法.pdf

2 0 1 1 年 1 月 1日 第 3 4卷第 1 期 现代 电子技 术 M o de r n El e c t r o nic s Te c h niqu e J a n 2 0 1 I Vo 1 3 4 NO1 汽车线束图纸的 自动识别方法 唐 虹 ，李 明，杨 阳 ( 西北工业大学 机电学院， 陕西茵安7 1 0 0 7 2 ) 摘要 ： 结合我 国汽车行业的生产现状， 研 究、 讨论 了一种计算机 自动识 别汽车线柬图纸 的方 法。该方法通过 计算机软件 仿真试验， 在符合 某一预 先设定好 的识 图规 则的情况下， 根据编制好 的程序 对图纸 中线束进行判 断， 筛选 出需要的线束和线束 段 ， 将其按类合 并， 最终达到 自动完成线束长度和线束分类识别的 目的。这种新的识别方法较传统的人 工读 图， 分段计算 ， 相加 求和的方法有了很大的创新 ， 极大地提 高了我 国汽车行业的生产效率 ， 减少了人 员操 作的错误 率， 为企业生产带来直接 利益 。 关键词 ： 计算机仿真；汽车线束 图纸；线束 ；自动识别 中图分 类号 ： TN9 1 9 3 4 ； T P 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 4 3 7 3 X ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 1 6 0 0 4 Au t o ma t ic I d e nt if ic a t io n M e t h o d o f Au t o mo t iv e W ir ing Ha r n e s s Dr a win g s TANG Hon g，LI M ing，YANG Ya n g ( Co l l e g e o f M e c ha nic a l Eng ine er ing，Nor t hwe s t e r n Po l yt e c hn ic a l Univ e r s i t y，Xi a n 71 0 07 2，Chi na ) A b s t r a c t ：Ac c o r d in g t O t h e s t a t u s o f a u t o in d u s t r y in o u r c o u n t r y 。a n a u t o ma t ic r e c o g n it io n o f d r a win g wit h c o mp u t e r is d is c u s s e d a n d s t u d ie d Th r o u g h a n e x p e r ime n t o f c o mp u t e r s o f t wa r e s imu l a t io n，in l in e wit h g o o d k n o wl e d g e o f p r e - s e t r u l e s f o r t h e c a s e p l a n，b a s e d o n d r a win g s i n t h e p r e p a r a t io n o f a p r o g r a m t o j u d g e t h e wi r i n g h a r n e s s ，s c r e e n o u t a n d me r g e t h e n e e de d wir ing ha r ne s s in s pe c ie，u l t ima t e l y t O c omp l e t e r e c og nit ion o f wir in g h a r n e s s l e n gt h a nd c l as s if ic a t ionThis ne w ide n t if ic a t ion me t ho d h a s gr e a t in n ov a t ion c omp a r e d wit h t r a dit ion a l me t h od，g r e a t l y impr o ve s t h e pr od uc t iv it y of t h e a ut o mot iv e indu s t r y in China，r e du c e s t he op e r a t io n e r r o r r a t e a n d br ing s dir e c t be n e f it s f o r t he p r odu c t ion Key wor d s：c o mput er s imul a t ion a u t o mob il e wir e ha r n e s s dr a wing；wir e h ar ne s s；a ut o ma t ic r e c og nit i on 汽 车线 束 素有 汽 车神经之 称 ， 是 控制 汽车 电信号 的 载体 ， 是汽车电路的重要组成部分 ， 没有线束也就不存 在 汽车 电路 _ 1 。汽车 线束 由导线 、 接插 件 、 紧固件 、 橡胶 件以及绝缘 、 屏蔽管等构成l_ 2 。它把中央控制部件与汽 车控制单元 、 电气电子执行单元 、 电气及照明显示有机 地 连接在 一起 ， 形 成一 个完整 的汽 车 电气 控制 系统 。汽 车线束的正确、 快速识别 ， 对于整个汽车电路来说是非 常 重要 的 。 现阶段 ， 我国汽车行业的线束工艺仍然采用传统工 艺手段 ， 传统的电缆下料是通过人工读图， 分段计算 ， 相 加求和的方式来归类各种线型的长度， 各种元器件的个 数等数据 ， 以便在采购线料时作为账 目凭证。这种传统 的计量方式对待简单图纸尚可使用 ， 但随着我国汽车产 业 的蓬勃 发展 ， 汽 车结 构 设计 越 来 越 复杂 ， 作 为汽 车 中 枢神经系统的线束和配套的电器插接件数量成倍上升 。 目前 ， 一辆汽车所用的线束总长度竟达到 4 0 0 0多米 ， 收稿 日期 ： 2 0 , 1 0 0 8 1 3 基金项 且： 西北工业大学研究生创业种子基金( Z 2 0 1 0 0 2 0 ) 新型动力汽车的内部构造比传统燃 油动力汽车的内部 结构更复杂l_ 3 。显然 ， 在这种情况下， 传统 的线束 电缆 计量方式已经不能适应现在 的工作模式 ， 存在效率低 、 失误多、 工作量大等缺点 。因此 ， 面对更加复杂 的线束 设 计 要求 ， 保 证设 计结 果 的 正确 性 、 提 高 效率 是 满 足新 型动力汽车对线束要求的关键 。这里可 以借鉴这些工 作， 对汽车线束图纸进行有效识别 。 1 汽车线束图纸简介 汽车线束图纸由汽车线束和汽车元器件组成， 是采 用 Au t o C AD、 开幕 C AD 等 绘 图 软件 绘 制 而 成 的 二 维 图纸 。 图纸描绘出线束 的长度、 走 向、 连接方式、 线束 的 分类 、 材质 及线 径 、 元器 件 的种 类 、 规 格 等属 性| 4 。图 1 是一张结构较为简单的线束 图纸 ， 以图 1为例 ， 介绍如 何利 用计算 机来 自动识 别汽 车线 束 图纸 。 需要说明的是， 由于线束图纸只是实际线束的示意 图， 因此 ， 线束段的直线长度与线束段所表示的实际物 理长度并不相同。文本 框标注 的长度是线束段的实际 长度 。通过分析线束图纸可知， 线束是由多个线束段组 成的连通简单图。 第1 期 唐 虹等 ： 汽车线束图纸的自动识别方法 1 6 1 图 1 汽 车 线 束 图纸 示 意 图 图 2所 示 即为 图 1的一 个 连 通 简 单 图 。 图 2中 ， ， ， ， ， 。分别 表示 各线 束段 的 顶点 。 图 2连通 简单图 2 线束 的 自动识 别思 路 因为线束 主要 是 由线束 段组 成 。 因此 ， 通 过设计 程 序 ， 让计算机根据制定 的规则 ， 在读取图纸后 自动判断 线束 段 的起 点 和 终 点 坐 标 ， 分 析 线 束 段 之 间 的 连 接 关 系 ， 读取线束段 的长度 ， 最后计算同一线束的长度， 从而 实现 图纸 的 自动识别 。 对于线束的表示特点建立线束 自动识别规则 ， 实现 线束段和线束的 自动识别是线束 自动识别的关键点。 2 1 功 能模 块 图 设 计 自动识 别功 能模 块 图如 图 3所 示 。 图 3 自动 识 别 功 能模 块 图 由功能模 块 图可 知 ， 在 线 束 图 纸识 别前 ， 首先 要 进 行 图纸预 处理 ， 然 后再 进 行 线 束 识 别 。其 中 ， 线 束 识 别 是通 过计算 机 软件 实现 的 。因为 ， 计算 机 主要 是面 向对 象来 对 图纸进 行识 别 。所 以 ， 对 于一 张 图纸 ， 一 旦 程 序 里得 到这根 线束 ， 那 么这 根线 束 的线 宽 、 长 度 、 颜 色 等属 性就得到了。从而可 以根据线束的这些 属性对线束进 行判断， 以实现线束识别 。 2 2 流 程 图 线 束 图纸 自动识 别 的流程 图如 图 4所 示 。 流程图中 ， 寻找线束和根据线束端点坐标寻找线束 是两个概念 6 ， 通过程 序， 前者寻找 到的线束是整个线 束图纸上的线束 ， 包括需要 的和不需要的 ， 这一步为后 续按端点坐标寻找线束进行 了铺垫。按端点坐标寻找 线束是在上一步的基础上忽略掉不需要的线束 ， 找到要 识别 的线 束 ， 从 而将 线 束添 加到 线路 集 中 。 图 4线 柬 图纸 的 自动 识 别 流 程 图 2 3 图纸识 别 具体 工作 由 自动识 别功 能模 块 图和 流程 图可 以看 出 ， 线束 图 纸 的识别 工 作主要 分 为 以下七 部分 ： ( 1 )编 制线束 图纸识别 规 则 ； ( 2 )对 图纸进 行 预处理 ； ( 3 )读取二维线束 图纸 ( C AD矢量图) 图元 ； ( 4 )根据线束端点坐标 ， 寻找线束路线集 ； ( 5 )确定 线束 终点 ， 确 定惟 一线 束路线 集 ； ( 6 )由线 束集 中的线束 ， 逐一 读 取线束 长度 ； ( 7 )将 线束 长 度相 加 ， 输 出结 果 。 2 3 1 线束 图纸 识别 规则 由于线束图纸在绘制过程 中存在很多不确定性， 包 括线束的粗细、 位置、 文本的位置等 ， 因此根据线束段和 线束 的性质 ， 建立一定的识别规则 ， 这样对于提高图纸 识别 的准确 性和 识别 效 率 是 非 常 重 要 的 。图 纸识 别 规 则应用于计算机程序 ， 计算机可 以根据这些规则对图纸 进行 判 断 7 。因为 线束 图纸 是第 三方 图 ， 所 以关 键是 利 用规则 ， 能将图及图里 面的图元数字化 ， 以便 于计算机 的判断 。例 如， 打 开 一张 C AD 图 纸， 计算 机 “ 看 到” 一 根线 ， 程序能根据线的属性得到这个线 叫 l in e l ， 长度 是 * *， 颜 色是 * *等 ， 这就 是数 字化 。下 面 ， 给 出表 示 线束段 和 文本标 注 的 自动识 别规 则 ： 规 则 1 ： 为 了表 示 线 束 段 的起 始 和 结 束 位 置 ， 将 线 束段放置在两个黑色圆点的中间。因此， 以黑色 圆点和 连线作为判断线束段的标记 ； 规则 2 ： 文本标注应 以 的方式 表示 ， 如 2 7 4或 2 7 4 VT或 2 7 4花包等 ； 规 则 3 ： 文本 标 注 应 在 以线 束 段 为 对 称 线 、 对 称距 离 为 d的识 别 区域 内 ， 其 中 ， 参 数 d在 识 别 图 纸 时可 以 动 态调 整 ； 规则 4 ： 若识别 区域 内有多个文本 ， 选择 与线束段 夹角最小的， 或用 区域覆盖的方法识别 ； 1 6 2 现 代电子 技术 2 0 1 1 年第 3 4 卷 规则 5 ： 若识 别 区 域 内有 多 个 文 本 标 注 ， 按 中心 最 近原则 ， 选择离线束段中心点最近的文本标注或者采取 区域覆 盖 的方 法 。 区域覆盖法 ： 对于规则 4和 5所提及的情况 ， 将线 束线宽增加 2倍于“ 线束 长度文本框” 得到一个矩形 区 域， 如果“ 线束长度文本框” 落在这个 区域 中， 则表示这 个线束的长度。如果找到 2个 以上 的“ 线束长度文本 框 ” 并 且这些 “ 线 束 长 度 文 本框 ” 表示 的长 度 不 同 的时 候 ， 需要 人工 干预 。如 图 5 图 7 所 示 。 图 5 不 需要 人 工 干预 的情 况 图 6 需要人 工干预的情况 图 7 人 工 干 预 提 示 2 3 2 图纸 预处理 因为图纸的规范性要求不一致， 设计人员绘图的习 惯 不一 样 ， 因此 在绘 图过 程 中存 在许 多 不 确定 因素 ， 例 如 图纸 中直线 间 的连 接 断 裂 、 直线 连 接 过 头 、 直 线 由多 个重合直线段组成等 ， 这些不确定 因素会对图纸分析和 识别造成重大影响 。因此， 在进行图纸识别前 ， 由人 工对线束 图纸进行预处理是非常必要的， 预处理的最终 目的是希 望线束 图纸符 合规 则要 求 。 2 3 3 读取 二维 线束 图纸 打 开一张二 维 图纸 ， 通过 程序 能够识 别 出线束 图纸 中的所有线， 这些线有些是需要 的线束段， 有些则是不 需要 的线 。此时 ， 要通 过 规则 来 判 断 、 抽 取需 要 的线来 进行识别_ 9 。例如 ， 针对 图 1对所需要 的线束 做如下 规定 ： 线束 ： 使用直线或折线表示 ， 必须符合颜色是黑色， 线 宽为 0 3 mm 的特性 。 线束 交点 ： 半径 为 2 4 mm， 颜色 为黑 色 圆。 按照上述规定 ， 所识别出来的线就是需要的线束或 线束 段 。 2 3 4 惟 一线束 集 的确 定 线束图纸 中， 一个线束 的线 号对应 了很 多其他线 号 ， 当 出现相 同线号 时 ， 则 认 为这 两个 相 同线 号 间所 走 过 的线束 为 惟 一 线 束 ， 即把 两 端 点 相 同的 线束 归 于 同 一 类 。针 对 图 1 ， 给 出如 表 1所示 的连 通参 数表 。 表 1 连通参数表 k e y S e t线 号 N S e t 顶 点 V k e y S e t线 号 N S e t 顶 点 V 9 1 3 9 1 31 1 1 2 4 0 1 2 2 4 01 2 V3 91 3 11 V3 2 4 01 2 V4 9 1 31 2 V 1 9 1 3 2 1 9 1 3 2 1 V3 9 1 3 1 1 9 1 3 21 V5 9 1 31 2 V3 9 1 3 1 3 9 1 3 2 1 9 1 3 2 2 V3 9 1 3 1 1 9 1 31 3 V： 9 1 3 2 2 V 5 31 0 0 0 V2 9 1 3 2 1 1 3 2 V y 3 1 0 0 0 3 1 0 0 0 V0 由表 1可知， 线号为 9 1 3 1 1的线束是 由顶点为 V 和 。 所走 过 的线 束 段 组成 。类 似 地 ， 线 号 为 2 4 0 1 2的 线束是由顶点为 V 。和 V 所走过的线束段组成。其他 线束 组成方 式 以此类 推 。 可 以通 过连 通 参 数表 画 出 如 图 8 所 示的连 通 回路 集 ， 以简化 图 1 ， 直观 地找 到所需要 识别 的线束 。 r f i K 、 l 0卜 1 I r I I 6 、 r O 图 8连 通 回 路 集 连通 回路 集 中 ， 每 两 个 结 点 之 间 的 部 分 称 为 线 束 段 。计算机识别过程 中将线束段所标识 的长度相加即 为 所需线 束 的长度 。 2 3 5 输 出结果 连通 参数表 和连 通 回路 集 将 图 1简化 成 四条 线 束 集 ， 即线束集 一 。 ， 线束集 一 。 ， 线束集 。 一 和线 束集 V。 一 、 厂 。 由图 2可知 ， V 一 V。由两条线束段组成 ， 结 合图 1 ， V 一 V 3 线束集的长度为 2 3 0 +2 6 04 9 0 。 同理 ， V 一 V。 线束集 由三条线束段组成 。 长度为 2 0 0+ 3 4 0 + 2 6 0= = = 8 0 0 。 V。 一 V 线束集 由四条线束段组成 ， 根据第四 第1 期 唐虹等 ： 汽车线束图纸的自动识别方法 1 6 3 线束段 线 径 要 求 ， 其 长 度 为 2 6 0+ 3 4 0+ 9 1 0+ 6 0 1 5 7 0和 2 6 0 + 3 4 0+9 1 0 +2 0 0 1 7 1 0 。 V3 一 V5 线束 由 四条 线束 段 组 成 ，长 度 为 2 6 0 + 3 4 0 + 9 1 0+ 1 0 2 0 2 5 3 0。 2 3 6 结果 输 出 计算 机通 过 以上 思路 ， 通 过 对 照连 通 参 数 表 ， 可 以 得出线束长度。如表 2 所示 。 表 2线 束 长 度 表 线束线号 N 顶点 长度 线束 线号 N 顶点 V 长度 9 1 3 l 1 V 2 4 0 1 2 2 4 O 1 2 V。 1 5 7 0 1 7 1 ( 9 1 。 n 9 1 3 1 1 ： 2 4 0 1 2 V 4 9 1 3 1 2 V 9 1 3 2 1 9 1 3 2 1 V。 2 53 0 91 31 2 9l 31 2 V 9 1 3 2 1 V5 91 31 3 V 9 1 3 2 2 9 1 3 2 2 V。 2 53 0 9 1 31 3 81 3 1 3 V 9 l 3 2 2 Vj 3 1 0 0 0 V 91 3 2 3 9 1 3 2 3 V 。 2 5 3 0 3 1 0 0 0 3 1 ( ) O o v 9 1 3 2 3 3 结 论 本文对线束图纸中的线束段的识别做 了初步研究 ， 按 照本文 的方 法 ， 能 够 实 现 图 纸 中线 束 段 的 自动 识 别 ， 这种 识别 方法 提高 了我 国汽 车行 业 的生产 效率 ， 减少 了 人员操作的错误率口 。但考虑到线束 图纸所包含 的信 息量庞大而且复杂 ， 为了更好地将软件与实际生产的全 面智能应用相结合 ， 达到图纸信息的全 自动提取和 自动 建立线束工艺模 型 的 目标 ， 还需 要对 自动识 别 方法 做 进 一 步的研究和探讨 。经调查 ， 国内外在将 手绘工程 图转 换成 C AD图纸并对 其进 行识 别 理解 方 面做 了大量 的研 究工 作 。可 以借鉴这 些 工作 ， 对 汽车线 束 图纸 进行 更为 有效 的识别 。 参考文献 E 1 李光耀 ， 李慎 国 我 国汽车用 电线 束现状 及发展 趋势 J 汽 车与配件 ， 2 0 0 6 ( 4 O ) ： 2 8 3 0 2 3佚 名 2 0 0 5年版 中国线束 产 品市场竞 争研 究 - E B O L h t t p ： www h d c mr c o m a r t i e l e y j b g 0 5 0 4 1 0 0 7 h t ml ， 20 06 1 1 一 O5 3 罗清岳 混合 动力 汽车 兴起 ： 车 用线 束 日渐 重要 E B 0L h t t p： t e c h d i g it ime s c o rnt w S h o w Ne ws a s p x z c a t d一 3 3 5 8 L z No t e s Do c l d = 7 9 O D7 7 3 1 F1 3 B7 6 7 8 4 8 2 5 7 O F 4 O O 4 4 一 B3 BD，20 06 01 - 1 6 4 F I L I P S KI A J ，F L AN DR E NA RAu t o ma t e d c o n v e r s i o n o f e n g in e e ri n g d r a wi n g s t O C AD f o r m J P r o c e e d i n g s o f t h e I EEE， 1 9 9 2 ， 8 0 ( 7 ) ： 1 1 9 5 - 1 2 0 9 E s D OR I D，L I U WAu t o ma t e d C AD c o n v e r s i o n w it h t h e m a c hine d r awin g u nde r s t a nd in g s y s t e m ：c on c e pt s，a l go ri t hms， a n d p e r f o r ma n c e J I E E E T r a n s a c t i o n s o n S y s t e ms ，Ma n ， a n d Cy b e r n e ti c s Pa r t A ： S y s t e ms a n d Hu ma n s ，1 9 9 9， 2 9 ( 4 )： 41 1 - 41 6 6 孙 长亮 ， 何 峻， 肖怀铁 基 于 R OC曲线 的 目标识别 性能评估 方 法 J 雷达科学与技术 ， 2 0 0 7 ， 5 ( 1 ) ： 1 7 2 1 E 7 何 峻， 赵宏 钟 ， 付强 自动 目标 识别 性能 评估 指标 简述 E J 电讯技术 ， 2 0 0 7 ， 4 7 ( 5 ) ： 1 7 2 1 8 张龙杰 ， 谢 晓方 ， 袁胜 智 逆编译 中用户 自定义 库 函数 识别 技术研究口 现代电子技术 ， 2 0 0 9 ， 3 2 ( 1 4 ) ： 1 2 0 1 2 3 9 张克 明 汽车电路线束线 头的识 别方法 J 汽车 电器 ， 2 0 0 0 ( 4 )： 4 2 4 3 1 O 曹利 民 大众系列轿 车维 修用 电路 图识 图方法 J 汽车 电 器 ， 2 0 0 0 ( 5 ) ： 5 3 5 4 作 者 简 介 ：唐 虹 男 ， 1 9 5 7年 出生 ， 重 庆 人 ， 教授 。主 要 研 究方 向为 机