[发明专利]一种虚拟环境下多分支电缆网的物理建模和布线仿真方法

权利要求书

1.一种虚拟环境下多分支电缆网的物理建模方法，其特征主要包括：

多分支电缆网由多个电缆段和分支点组成，通过截面及中心线位姿表征多分支电缆网的几何形态，基于Cosserat模型建立各个电缆分支的静力学模型，并根据电缆束捆扎类型分别建立各分支与主干在分支点处的连接切线方向约束，以此建立多分支电缆网的几何模型及物理模型；所述电缆段根据分支点特征分为两类：主干段和分支段，主干段的两端均为分支点，分支段的一端为分支点，另一端为端口；所述多分支电缆网的分支段根据在分支点处捆扎的切线方向分为第一类分支约束和第二类分支约束；

所述多分支电缆网的结构根据在分支点处的切线方向约束类型分为以下两类：

①.第一类分支约束：仅有一个分支段与主干段在分支点处相切，其他分支段在分支点的连接切线方向由捆扎方向决定；

②.第二类分支约束：所有分支段均在分支点处与主干段相切。

2.根据权利要求1所述的物理建模方法，其特征在于所述主干段电缆的横截面面积为单根电缆横截面面积的0.9n～1.1n倍，其中n为主干电缆所包含的单根电缆数，主干电缆的抗弯刚度和抗扭刚度为单根电缆的(0.9n)²～(1.1n)²倍。

3.一种虚拟环境下多分支电缆网的布线仿真方法，其特征是根据各种布线装配交互操作位置坐标，对电缆网物理模型进行求解，得到电缆网各分支段及主干段的位姿状态，主要包括以下步骤：

步骤一：输入夹持运动多分支电缆控制点的位置坐标及其欧拉参数；

步骤二：基于步骤一给定的控制点的位置坐标及其欧拉参数求解运动电缆段的位姿；

步骤三：通过所得电缆段的位姿及分支点处的约束得到分支点处的位置坐标及其欧拉参数；

步骤四：遍历与分支点相连的所有电缆段；

步骤五：判断步骤四中遍历出的电缆段是否为分支段，若是，则求解分支段的位姿，若否，则求解主干段的位姿后跳转至步骤三；

步骤六：判断步骤四中遍历出的电缆段是否全部求解，若是进行下一步，若否，转至步骤五；

步骤七：得到多分支电缆的所有电缆段的位姿并对其形态进行渲染显示；

对电缆网物理模型的求解方法主要包括以下步骤：

步骤一：输入电缆段输入控制点的位置坐标及其欧拉参数；

步骤二：判断输入控制点的位置是否为电缆段端点，若是，以端点位置为弧坐标s＝0的位置，若否，将电缆段以输入控制点的位置进行分段，以输入控制点的位置为弧坐标s＝0的位置；

步骤三：判断电缆段是否存在卡箍约束，若是，输入卡箍的位置坐标及其欧拉参数，并通过最小二乘法对输入控制点到卡箍之间电缆段的位姿进行数值求解，若否，通过最小二乘法数值求解电缆段位姿；

步骤四：最后输出电缆段的数值形态；

在进行多分支电缆网物理模型数值求解时将连续几何模型以各分支进行离散，通过离散多分支电缆网的中心线，并通过差商方式来描述欧拉参数导数，求解出多分支电缆网各离散点的欧拉参数。