[发明专利]一种基于快速扩展随机树的三维自动布线的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及布线技术领域，特别涉及一种基于快速扩展随机树的三维自动布线的方法及装置。

背景技术

线缆作为复杂机电产品的重要组成部分，其布局设计是一项繁杂而耗时的工作，同时线缆布局设计的质量和效率会直接影响到产品的可靠性和设计周期。

目前针对线缆的自动布局问题，主要有以下几种实现方法。第一种为：利用遗传算法的布线系统，即，将布线问题分为线束构型的生成和线缆路径的生成两个部分，均采用遗传算法来实现，但没有考虑线缆的物理属性。第二种为：基于采样的路径规划算法，该算法首先利用PRM算法的一个变种生成环境的路径图，然后在接触空间进行基于约束的采样，通过自适应前向动力学改善路径。此外还有利用迷宫算法、A*算法等方法实现线缆的自动布局，但这些实现方法中线缆路径的生成都需要对空间进行预处理，同时也没有考虑线缆物理属性，因此导致生成的路径不够精确。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于快速扩展随机树的三维自动布线的方法及装置，能简单、快速、精确地完成线缆布局。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种基于快速扩展随机树的三维自动布线的方法，该方法包括：

根据待布局线缆的可用空间、起始点和终止点，得到待布局线缆的初始路径；

对初始路径进行细化处理，得到中间路径；

通过线缆物理模型对中间路径进行建模，确定出待布局线缆的最终路径。

其中，在根据待布局线缆的可用空间、起始点和终止点，得到待布局线缆的初始路径之前，方法还包括：

获取待布局线缆的可用空间、起始点和终止点。

其中，获取待布局线缆的可用空间、起始点和终止点，具体包括：

根据待布线的装配体三维结构模型和装配体三维结构模型的电气原理设计信息，配置装配体三维结构模型的电子元器件端口的属性信息；

获取待布局线缆的连通信息；

根据属性信息和连通信息，获取待布局线缆的可用空间、起始点和终止点。

其中，根据待布局线缆的可用空间、起始点和终止点，得到待布局线缆的初始路径，具体包括：

根据快速扩展随机树RRT算法，在可用空间内，分别以起始点和终止点为根节点生成两棵树，其中每棵树在随机扩展一个节点后，会以另一棵树的新节点为采样节点再扩展一个节点；

通过两棵树所扩展的节点，获得一条连接起始点和终止点的路径；

剔除路径中的冗余节点；

通过任意时间算法进行多次路径运算，并从运算结果中选取长度最短的路径作为待布局线缆的初始路径。

其中，对初始路径进行细化处理，得到中间路径，具体为：

将初始路径中的悬空节点移动至装配体三维结构模型的表面，得到中间路径。

其中，将初始路径中的悬空节点移动至装配体三维结构模型的表面，得到中间路径，具体包括：

判断起始点和终止点之间的距离是否大于第一预设步长；

当起始点和终止点之间的距离大于第一预设步长时，确定出与起始点距离为一个第一预设步长的第一节点；

通过碰撞检测得到装配体三维结构模型的表面上距离第一节点最近的点，并计算第一节点与最近的点之间的距离；

当第一节点与最近的点之间的距离小于第一预设值时，则确定第一节点不是悬空节点；

当第一节点与最近的点之间的距离大于第一预设值时，则确定第一节点为悬空节点；

将第一节点移动至最近的点的位置，并以第一预设步长为步长依次判断位于第一节点之后的每一个节点是否为悬空节点，直至被判断的节点与终止点之间的距离小于第一预设步长；

当被判断的节点为悬空节点时，将该节点移动至装配体三维结构模型的表面上距离该节点最近的点的位置；

根据移动后的各节点，得到中间路径。

其中，将初始路径中的悬空节点移动至装配体三维结构模型的表面，得到中间路径，具体包括：

判断起始点和终止点之间的距离是否大于第二预设步长；

当起始点和终止点之间的距离大于第二预设步长时，确定出位于起始点和终止点之间的中点位置处的第二节点；

通过碰撞检测得到装配体三维结构模型的表面上距离第二节点最近的点，并计算第二节点与该最近的点之间的距离；

当第二节点与该最近的点之间的距离小于第二预设值时，则确定第二节点不是悬空节点；

当第二节点与该最近的点之间的距离大于第二预设值时，则确定第二节点为悬空节点；