某型车载雷达转台三维布线设计*

程亚龙，岳振兴，梁震涛

(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)

某型车载雷达转台三维布线设计*

程亚龙，岳振兴，梁震涛

(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)

转台是车载雷达系统的重要部件，其线缆布设水平直接关系到车载雷达的性能。文中以某型车载雷达转台为例，提出了转台三维布线设计方法。首先，分析了转台的结构特点和布线特点，建立了转台三维布线设计流程。然后，从接线关系整理、布线参考模型建立、走线路径预设、网络路径构建、网络路径检查和电缆三维布置等方面详细论述了布线过程。最后，进行了三维线缆标注和干涉检查。从实际应用来看，转台三维布线模型对现场布线工作起到了提升效率的作用。

雷达转台；三维布线；参考模型；路径预设；网络路径

引 言

随着军用电子设备的集成化程度越来越高，整机布线设计对产品研制周期和可靠性产生了重要影响，同时带动了三维布线技术的发展。三维布线技术是根据电气接线图和三维结构模型，使用三维设计软件进行空间立体线缆布设的技术，能很好地解决传统二维布线在准确性、直观性、快捷性等方面的问题。文献[1]以某型无人机机载电子设备布线设计为例，验证了三维布线的关键技术。文献[2]通过对CATIA V5平台进行二次开发，实现了整机的自动三维布线。文献[3]分析了三维布线的流程和优势，提出了在结构开发阶段进行三维布线的并行设计方法。文献[4]提出了“按面自动布线”和“贴壁干涉自动调整”的方法，以UG为开发平台，实现了三维布线路径自动生成和路径干涉检查及自动调整。此外，文献[5-9]都对三维布线技术进行了深入研究。本文基于上述研究基础，以某型车载雷达转台为例，分析了转台的结构特点和布线特点，建立了转台的三维布线流程，并详细论述了三维布线过程。目前该转台已按照三维布线模型进行了实际走线，效率提升显著。

1 转台特点分析

车载雷达转台为多功能集成结构，是地面机动雷达系统高度集成的结晶。转台作为阵面方位回转的承载基础，其刚强度必须具有足够的安全裕度，导致加强梁、加强筋增多。同时，转台作为雷达后端电子设备的安装载体，内部安装设备较多，必须具有足够的容纳空间。众多的加强梁、加强筋将转台内部分割成多个小腔体，导致走线空间变小。以某型转台为例，大部分设备以汇流环为中心，呈辐射状分布在转台周围，并通过封闭通道连接到转台中心，线缆必须穿过通道布置，走线自由度较小。

该型转台内部安装电子设备机箱、配电设备、电源、环控设备、汇流环、水铰链、转接板(盒)、液压管路系统设备等多个设备。设备间用电缆及水管连接，走线方向多，密度大。

转台内电缆种类按照传输类型分为电源电缆(交流电缆、高压直流电缆)、信号电缆、控制电缆、光纤、地线等；按照结构可分为多芯线、单芯线、带状线等。线缆类型较多，传输信号互相干扰，而各种线缆粗细软硬不同，转弯半径大小不一，这些问题给三维布线设计带来了不小的挑战。

2 三维布线设计流程

为了提高布线效率，需要将复杂模型进行简化，将简化的模型装配在一起作为布线参考模型，以此模型为基础，结合接线关系，规划路径，并在路径通道上合理安放电缆支架(即卡箍、线扣或线夹)，依据规划路径连接布线网络路径，完成布线工作。转台三维布线设计的流程如图1所示。

图1 转台电缆三维设计流程

3 转台三维布线设计

本文基于Creo2.0版本的Cabling模型进行三维布线设计，下面将详述转台三维布线的设计步骤。

3.1接线关系整理

电讯总体与分系统协调，确定线缆种类和接口形式，拟制接线表。结构设计师需要理解电讯提供的接线表，确认电连接器之间的连接关系，并与线缆一一对应。电讯的接线表可能包括很多信息，设计师需要提取以下信息：线缆连接关系、种类、图号，线缆种类、外径、颜色、转弯半径，电接头的位置、最大外径、长度、安装后长度，尾夹附件的位置、最大外径、长度等。整理好的接线表如图2 所示，用于指导三维布线设计。

图2 转台接线表

3.2布线参考模型建立

将转台模型、线缆连接的设备、走线路径上的设备、走线经过的管道、舱壁等通过收缩包络或模型简化表示方式形成布线参考模型。同时，根据线缆连接关系，对每个电连接口建立坐标系，并标注接头插座的位号及接插方向。模型上设备不全时应用坐标系、草绘曲线等代替。转台布线参考模型如图3所示，转接板上的每个电插座均建立相应的坐标系，Z轴方向指向电缆接入方向。

图3 转台布线参考模型

3.3走线路径预设

建立布线参考模型后，需要根据转台内设备布局情况预先规划走线通道。通过建立基准轴、基准点、基准面、绘制草图等方式建立线缆的预设路径，以便后续建立网络路径。

以某型转台为例，转台周围设备的走线必须通过通道进入转台中心，然后沿转台中心壁布置，在合适位置进入其他通道，因此可通过建立通道轴线作为后续走线路径。同时，由于通道数目较多，高低位置不同，需要分层建立环形路线，如图4和图5所示。

图4 转台中心走线预设路径

图5 转台侧边走线预设路径

3.4网络路径构建

网络路径类似于三维布线的“轨道”，三维布线时线缆会自动沿轨道布置。根据预设路径、所有线缆的走线关系，构建转台的网络路径，并保证所有的线缆都可以就近进入轨道。经过实践操作和反复尝试，建立某型转台的网络路径，如图6所示。

图6 某型转台的网络路径

建立转台网络路径的要点如下：1)转台中心根据通道的高低位置形成相应层数的环形网络路径，各层环形路径之间在无通道处形成纵向连通路径，保证各层路径之间可就近接轨。2)每条通道的路径进入转台中心环形路径时应分别设置2 个方向的拐弯路径与相邻的环形路径相接。3)保证每处电缆连接处都留有网络路径进入点。4)网络路径绘制时应先定位置点，后连线接通。因此，路径设置时应在每个路径交叉处提前设置位置点，后续路径接入该路径时可直接选择已有的位置点，保证路径的连通性。

3.5网络路径检查

网络路径必须连续、无重叠，否则布线时无法自动捕捉到合适的网络路径。网络路径建立后，可以通过检查连续性和检查位置2个命令对网络路径质量进行检查。检查连续性的操作如图7所示。它会检查网络路径是否有断开，如有断开则会提示共有几段网络路径，没有断开则提示网络连续。检查位置如图8所示。它会检测网络路径上的位置点是否有重叠，如有重叠则会在视图区高亮重叠的位置点，方便设计师进行修改。如果没有则在底部状态栏进行提示。

图7 检查连续性

图8 检查位置

3.6电缆三维布置

建立好网络路径后，按照Creo Cabling三维布线的步骤依次布线，线缆会根据路径最短原则自动布置，有网络路径时会沿着网络路径布置，没有网络路径时直接相连。若自动布线与需要的走线路径不一致，则通过简单布线或沿缆方式进行手动调整，以获得满意的走线路径。三维布线时应遵循以下原则：1)强电线缆和弱电线缆走线路径尽量分开，同路径时2类电缆间隙按相关标准执行；2)粗线缆优先走短路径，细电缆次之；3)不需要经常调整的强电线缆布置在底层，需要经常查线、调整的控制电缆布置在顶层，可保证良好的调整操作性，较为脆弱的光纤电缆通过浮动系固方式单独走线；4)根据电缆不同种类，在转台内腔高度方向上分层布置电缆，必要时预置走线托架并进行结构棱边、尖角的局部防护。

设计三维布线模型时应牢固树立布线模型指导现场布线的理念，既保证线缆满足性能要求，又要方便操作维修。某型转台的三维布线整体效果如图9所示。

图9 某型转台布线效果

4 电缆三维标注

转台上由于线缆较多，走线路径复杂，并未采用1根线缆对应1个线束的方式，而是将相同类型的线缆进行均等分组，每组对应1个线束文件，然后对线束内的每个线缆进行标注，方便装配现场查看。电缆标注的方法与三维尺寸标注类似，按照Creo软件的操作流程，在“注释”选项卡下进行标注。某个视图的线缆三维标注如图10所示，以线缆“L0105-3”为例，标注分3个部分：在线缆中段标注线缆号“L0105-3”，在线缆一端标注来向位号“010513-22-XS2”，在线缆另一端的4根分岔线缆头上标注分线缆图号和位号，如“L1015-3-4 010512-XS6”。保证线缆图号、来向、去向信息等均清晰可见，配合接线表，方便工人浏览查看。

图10 线缆三维标注

5 干涉检查

转台中线缆干涉检查主要检查以下组成之间的干涉情况：1)线缆尾附件与尾附件之间的干涉情况；2)线缆尾附件进出线部分与其他结构之间的干涉情况；3)多芯线缆每股线缆之间的干涉情况；4)线缆与中心舱壁、四周通道管壁的干涉情况；5)线缆固定结构件或者卡箍与结构之间的干涉情况；6)线缆与其他附件的干涉情况。

本文中三维线缆模型的签审归档基于Windchill平台，不同平台方法不同，此处不再赘述。

6 结束语

本文首先对某型车载雷达的转台结构进行了分析，明确其结构特点和布线特点。然后结合转台特点，建立了转台三维布线流程。按照流程，详细论述了接线关系整理、布线参考模型建立、走线路径预设、网络路径构建、网络路径检查、电缆三维布置等步骤。最后对三维线缆模型进行三维标注和干涉检查，使之成为可以签审归档的图纸文件。目前，某型车载雷达转台的三维布线模型已经用于指导生产现场的线缆布置，显著提升了现场装配工作的效率，验证了本文方法的有效性。

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[4] 蔡毅, 王彦伟, 黄正东. 基于UG的三维电气自动布线技术研究[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(8): 68-72.

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程亚龙(1986-)，男，博士，工程师，主要从事雷达结构总体设计、数字化设计与制造技术研究工作。

3DCablingDesignofaTurntableofaVehicle-borneRadar

CHENGYa-long，YUEZhen-xing，LIANGZhen-tao

(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210039,China)

The turntable is a key component of the vehicle-borne radar. Its cabling level is directly related to vehicle-borne radar performance. Taking the turntable of a vehicle-borne radar as an example, an approach of 3D cabling design of the turntable is proposed in this paper. At first, the characteristics of structure and wiring of the turntable are analyzed and the process of 3D cabling design of the turntable is built. Then, the process of cabling design is discussed in detail from arrangement of wiring relationship, building of reference model, setting of wiring path, building of network path, checking of network path and collocation of 3D wiring. Finally, the 3D annotation and interference checking of the harness are finished. In practice, using the 3D cabling model of turntable can improve the efficiency of wiring work in workshop.

radar turntable; 3D cabling; reference model; path set; network path

2016-11-29

TN959.71

A

1008-5300(2017)04-0018-04