一种复杂线束胶带缠绕工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种复杂线束胶带缠绕工艺，步骤如下：1)将目标线束按照二叉树结构进行建模；2)将线束的一端固定，再分别移动各条线束的叶子节点端至合适位置；3)利用胶带自动缠绕机对线束从第M层的叶子节点开始向主节点方向缠绕；4)利用胶带自动缠绕机对线束从第M?1层的节点进行缠绕；当节点为叶子节点时，直接从该节点开始向主节点方向缠绕；当节点不是叶子节点时，将该节点的孩子节点对应的所有线束在该节点处进行合并，并从该节点处将对应线束一并向主节点方向进行缠绕；5)重复步骤4)，对第M?2层到第1层的节点进行缠绕，直至主节点被缠绕。本发明实现了设备对复杂线束的自动化缠绕。
【专利说明】
一种复杂线束胶带缠绕工艺
技术领域
[0001 ]本发明属于自动化领域，具体涉及一种复杂线束胶带缠绕工艺。
【背景技术】
[0002]线束在汽车、家用电器、计算机和通讯设备、各种电子仪器仪表等领域均有广泛的应用。以汽车工业为例，线束是汽车电路的网络主体。整车主线束往往以仪表板为核心部分，前后延伸。汽车线束通常分成车头线束(包括仪表、发动机、前灯光总成、空调、蓄电池)、车尾线束(尾灯总成、牌照灯、行李箱灯)、篷顶线束(车门、顶灯、音响喇叭)等。为了保护线束，达到耐高温、耐腐蚀、耐磨损、防潮、阻燃、减震、降噪以及抗老化等目的，线束表面需要用电工胶布包裹起来。缠绕线束的胶带有绒布基胶带、棉布基胶带、纤维布胶带和PVC胶带等种类。目前，汽车线束行业大量使用人工缠绕胶带，费时费力。对于没有分叉或很少分叉的线束可以使用自动化胶带缠绕设备进行胶带缠绕。但由于汽车线束连接的电气电子部件众多，几乎每条线束都会有许多分叉，不太方便使用自动化设备，往往需要人工将分叉处预先缠绕好，难以实现全自动化的胶带缠绕，效率也不太高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种复杂线束胶带缠绕工艺。为实现上述目的，本发明基于类似二叉树理论提出如下方案:
[0004]—棵完整的树在地面以上的部分由树干和树冠组成，这里将其称为正向树。在地面以下的部分也可以看作一棵倒长的树，这里将其称为反向树。那么一个完整的树就是由正向树和反向树构成的。借用数据结构中二叉树的名称并加以改造后，本发明中二叉树模型定义:将线束领域中只具有一个分叉的线束称为二叉树。那么可以将复杂线束抽象为一个树形结构，即结点之间有分支，并具有层次关系的结构。定义二叉树的每个结点至多只有二棵子树，子树终点为孩子节点，子树的交点为该孩子节点的父母节点。二叉树的度代表某个结点的孩子或者说直接后继的个数，I度是只有一个孩子节点或者说单子树，2度是有两个孩子或者说左右子树都有。二叉树的最大度为2。将终端结点(度为O的结点)称为叶子节点。
[0005]如图1所示，通常一根汽车线束主干线的两端均有分支。若将主干线中没有分支的部分看作树干，则它的两端分别连着树冠和根系。将树干与树冠连接的节点称为主节点，与根系连接的节点称为主节点。如果把树冠看作正向二叉树的话，那么根系也可以看是一棵倒向二叉树。树冠、树干和根系就构成了一棵完整的树形结构。
[0006]本发明二叉树中节点层定义为:规定二叉树的主结点(即树干与树冠相连的节点)所在的层数为I，主结点的孩子结点所在的层数为2，以此下去。同样的，针对根系部分，可以将二叉树的根节点(即树干与根系相连的节点)视为主节点，根系部分视为树冠。
[0007]二叉树中，将一个节点到其孩子节点的长度称为这段树枝的长度;主节点到主节点的长度称为树干的长度;将从主节点到树冠最远端叶子节点间的总长度称为二叉树的深度。
[0008]—种复杂线束胶带缠绕工艺，步骤如下:
[0009]首先将目标线束按照二叉树结构进行建模，获得具有N个叶子节点且深度为M的二叉树模型。该步骤中，二叉树模型本质上是将线束简化为与图1类似的二叉树，以便于对不同节点进行区分表述、缠绕。建模完成后，对线束进行如下操作:
[0010]I)将N条线束的一端固定于所述二叉树模型的主节点处，再分别移动各条线束的叶子节点端至合适位置，以满足从主节点到各叶子节点间的线束分别拉展；
[0011]2)对线束从第M层的叶子节点开始向主节点方向缠绕，缠绕长度为Lu+ZLu，其中Lu为第M层中第i个叶子节点和其双亲结点间的树枝长度，ZLli为第一余量长度；
[0012]3)对线束从第M-1层的节点进行缠绕:当节点为叶子节点时，直接从该节点开始向主节点方向缠绕，缠绕长度为L2l+ZL2l，其中L21为第M-1层中第i个节点至该节点的父母节点间的树枝长度，ZL21为第二余量长度；当节点不是叶子节点时，将该节点的孩子节点对应的所有线束在该节点处进行合并，并从该节点处将对应线束一并向主节点方向进行缠绕，缠绕长度为L2i+ZL2i;
[0013]4)重复步骤3)，对第M-2层到第2层的所有节点进行缠绕；
[0014]5)将所有线束在主节点处进行合并，并从主节点处向背离叶子节点的方向缠绕一定距离。
[0015]作为优选，线束的缠绕采用胶带自动缠绕机进行。另外本发明步骤I)中各条线束的叶子节点端拉展的位置须保证多个胶带自动缠绕机头工作同时对不同叶子节点进行缠绕作业时，互不干扰，线束尽量伸直，方便进行缠绕。
[0016]作为优选，不同节点的缠绕作业由多个胶带自动缠绕机头同时或排序进行，对任一节点的缠绕作业在其孩子节点被全部缠绕完毕后至其父母节点开始缠绕之前进行。即步骤I)?5)并不一定要作为顺序的限定，只要能够实现各个节点被完全缠绕即可，具体缠绕顺序可以视缠绕机数量进行优化。
[0017]作为优选，所述的ZL11和ZL21在不同节点处根据实际情况而定，可以相同也可以不同，以保证使用过程中不露白为准。
[0018]作为优选，当线束的两端均有分叉时，对两端依次或同时执行所述的步骤I)?5)。具体为，先将一端分叉的主节点固定，然后对另一端进行缠绕，缠绕完成后，将另一个主节点固定，对剩余一端分叉进行缠绕。当两端均有分叉时，针对树冠和树根的步骤5)可同时或者分别进行，即树干部分的缠绕可分次进行或者在主节点和根节点的孩子节点均已被缠绕后，一并进行树干的缠绕。
[0019]上述方法中，对于现实中某个节点具有三个分叉的线束，可以将其中两个分叉看作该节点的子二叉树，即为该节点虚拟增加一个孩子节点(这两个节点间的树枝长度为O)。同理，某节点处具有多个分叉的线束都可按此处理为二叉树结构。当对该节点进行缠绕时，可将从节点的孩子节点开始，同时或依次对所有孩子节点处将对应线束向主节点方向进行缠绕，再将所有线束在父母节点处合并，再进行缠绕。或者先将其中两条或多条线束在父母节点处合并，缠绕后，再将另外的线束合并至该父母节点，再进行缠绕。对于具有更多分叉的节点，也可同样方式进行处理。
[0020]本发明基于二叉树理论，对于具有分叉结构的线束，原来需要将各分叉处预先用胶带手工缠绕，然后再使用自动化设备对各分支和主线分别缠绕的工艺进行调整。本发明无需对各分叉处(即二叉树的节点)预先处理，将具有复杂分叉的线束分解为简单的二叉树模型，按照一定的胶带缠绕顺序与工艺安排，方便实现复杂线束的自动化胶带缠绕。
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述的二叉树结构示意图；
[0022]图2为实施例1的复杂线束胶带缠绕工艺的示意图;a)?d)分别为四个步骤。
[0023]图3为实施例2需要缠绕的线束示意图；
[0024]图4为实施例2中线束第一步缠绕状态图；
[0025]图5为实施例2中线束第二步缠绕状态图；
[0026]图6为实施例2中线束第三步缠绕状态图；
[0027]图7为实施例2中线束第四步缠绕状态图；
[0028]图8为实施例2中线束第五步缠绕状态图；
[0029]图9为实施例2中线束第六步缠绕状态图；
[0030]图10为实施例2中线束第七步缠绕状态图；
[0031]图11为实施例2中线束第八步缠绕状态图；
[0032]图12为实施例2中线束第九步缠绕状态图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0034]一种复杂线束胶带缠绕工艺，针对具有N个叶子节点且深度为M的线束，缠绕步骤如下:
[0035]I)将N条线束的一端固定于所述二叉树模型的主节点处，再分别移动各条线束的叶子节点端至合适位置，以满足从主节点到各叶子节点间的线束分别拉展；
[0036]2)对线束从第M层的叶子节点开始向主节点方向缠绕，缠绕长度为Lu+ZLu，其中Lu为第M层中第i个叶子节点和其双亲结点间的树枝长度，ZLli为第一余量长度；
[0037]3)对线束从第M-1层的节点进行缠绕:当节点为叶子节点时，直接从该节点开始向主节点方向缠绕，缠绕长度为L2l+ZL2l，其中L21为第M-1层中第i个节点至该节点的父母节点间的树枝长度，ZL21为第二余量长度；当节点不是叶子节点时，将该节点的孩子节点对应的所有线束在该节点处进行合并，并从该节点处将对应线束一并向主节点方向进行缠绕，缠绕长度为L2i+ZL2i;
[0038]4)重复步骤3)，对第M-2层到第2层的所有节点进行缠绕；
[0039]5)将所有线束在主节点处进行合并，并从主节点处向背离叶子节点的方向缠绕一定距离。
[0040]进一步的，线束的缠绕采用胶带自动缠绕机进行，步骤I)中各条线束的叶子节点端的位置须保证多个胶带自动缠绕机头工作同时对不同叶子节点进行缠绕作业时，互不干扰。不同节点的缠绕作业由多个胶带自动缠绕机头同时或排序进行，对任一节点的缠绕作业在其孩子节点被全部缠绕完毕后至其父母节点开始缠绕之前进行。所述的ZL11和ZL21在不同节点处根据实际情况而定。当线束的两端均有分叉时，对两端依次或同时执行所述的步骤I)?5)。
[0041 ] 实施例1
[0042]本实施例中需要进行缠绕的线束如图2中d)所示。在进行胶带缠绕之前，需要对该线束按照二叉树结构进行建模，定义各节点及其子树的关系，计算出各段树枝(包括树干)的长度，并根据需要确定节点(即分叉点处)的重叠量ZL。
[0043]以图示的线束为例，首先按照二叉树结构定义二叉树的各节点，对进行建模。这是一个不包含根系的二叉树。图中最右端的三个节点为叶子节点(度为O)，编号分别为1、2和3;节点4是节点I和2的父母节点(度为2);节点5是节点3和节点4的父母节点(度为2)亦是本模型中的主节点；最左端的节点(度为I)，为根节点(编号0)。1^?1^分别为各节点间的树枝长度，其中L5为主节点和根节点间的树枝长度，又称为树干长度。
[0044]如图2中a)?d)所示，胶带缠绕的步骤如下:
[0045]第一步:将根节点位置固定，分别移动各叶子节点到合适位置，以满足从根节点到各叶子节点间的线束分别拉展，并且保证胶带自动缠绕机头工作时互不干扰；
[0046]第二步:分别对三个末端树枝进行缠绕，缠绕长度分别为(U+ZL)、(i= I，2，3);
[0047]第三步:将节点1、2分别移动到合适位置，将两树枝LjPL2在同一个父母节点4处合并，然后对长度为L4的树枝缠绕，缠绕长度为(L4+」L);
[0048]第四步:将节点3移动到合适位置，将两树枝L3和L4在同一个父母节点5处合并，对长度为L5的树枝缠绕，缠绕长度为L5。
[0049]至此，这根包含6个节点，5段树枝的线束就缠绕完成了。由于各节点均有ZL长度的胶带重叠量，从理论上保证了缠绕后各分叉点均被胶带缠绕覆盖，没有露白现象。
[0050]实施例2
[0051]以图3所示的线束为例，这是一个包含根系和树冠的完整二叉树。进行胶带缠绕之前，需要对该线束按照二叉树结构进行建模，定义各节点及其子树的关系，计算出各段树枝(包括树干)的长度，并根据需要确定节点(即分叉点处)的重叠量ZL。
[0052]图中叶子节点(度为O的节点)共有10各，编号分别为1、2、3、4、5和11、12、13、14、15;节点6是节点I和2的父母节点(度为2);节点7是节点3和节点4的父母节点(度为2);节点8为节点5和节点7的父母节点(度为2);节点9为节点6和节点8的父母节点(度为2)，亦是本模型中的主节点;节点16为节点12和节点13的父母节点(度为2);节点17为节点14和节点15的父母节点(度为2);节点18为节点11和节点16的父母节点(度为2);节点19为节点17和节点18的父母节点(度为2)，亦是本模型中的根节点。
[0053]L1-L18分别为各节点间的树枝长度，其中L9为主节点和根节点间的树枝长度，又称为树干长度。
[0054]胶带缠绕的步骤如下:
[0055]第一步:如图4所示，将根节点19位置固定，分别移动右侧(树冠部分)各叶子节点到合适位置，以满足从根节点到各叶子节点间的线束分别拉展，并且保证胶带自动缠绕机头工作时互不干扰；
[0056]第二步:如图5所示，分别对树冠五个末端树枝进行缠绕，缠绕长度分别为(L.+Z1L)、(i = l，2，3，4，5);
[0057]第三步:如图6所示，将节点1、2分别移动到合适位置，将两树枝LjPL2在同一个父母节点6处合并，然后对长度为L6的树枝缠绕，缠绕长度为(U+ZL);将节点3、4分别移动到合适位置，将两树枝L3和L4在同一个父母节点7处合并，然后对长度为L7的树枝缠绕，缠绕长度为(L7+ZL)；
[0058]第四步:如图7所示，将节点5移动到合适位置，将两树枝LdPL7在同一个父母节点8处合并，对长度为L8的树枝缠绕，缠绕长度为(L8+」L);
[0059]第五步:如图8所示，将节点6移动到合适位置，将两树枝L6和L8在同一个父母节点9处合并，将主节点9位置固定，将根节点19松开。分别移动左侧(根系部分)各叶子节点到合适位置，以满足从根节点到各叶子节点间的线束分别拉展，并且保证胶带自动缠绕机头工作时互不干扰；
[0060]第六步:如图9所示，分别对根系五个末端树枝进行缠绕，缠绕长度分别为(L.+Z1L)、(i = ll, 12,13,14,15);
[0061 ]第七步:如图10所示，将节点12、13分别移动到合适位置，将两树枝Ln和L12在同一个父母节点16处合并，然后对长度为L16的树枝缠绕，缠绕长度为(L16+ZL);将节点14、15分别移动到合适位置，将两树枝L14和L15在同一个父母节点17处合并，然后对长度为L17的树枝缠绕，缠绕长度为(Ln+ZL);
[0062]第八步:如图11所示，将节点11、16分别移动到合适位置，将两树枝Ln和L16在同一个父母节点18处合并，然后对长度为L18的树枝缠绕，缠绕长度为(L18+ZL);
[0063]第九步:如图12所示，将节点17、18分别移动到合适位置，将两树枝L17和L18在同一个父母节点19 (根节点)处合并，然后对主节点9和根节点19之间的树枝(树干)L9进行缠绕，缠绕长度为L9;
[0064]至此，这根包含19个节点，18段树枝的线束就缠绕完成了。由于各节点均有ZL长度的胶带重叠量，从理论上保证了缠绕后各分叉点均被胶带缠绕覆盖，没有露白现象。
[0065]以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种复杂线束胶带缠绕工艺，其特征在于，针对具有N个叶子节点且深度为M的线束，缠绕步骤如下: 1)将N条线束的一端固定于所述二叉树模型的主节点处，再分别移动各条线束的叶子节点端至合适位置，以满足从主节点到各叶子节点间的线束分别拉展； 2)对线束从第M层的叶子节点开始向主节点方向缠绕，缠绕长度为Lu+ZLu，其中Lu为第M层中第i个叶子节点和其双亲结点间的树枝长度，ZLli为第一余量长度； 3)对线束从第M-1层的节点进行缠绕:当节点为叶子节点时，直接从该节点开始向主节点方向缠绕，缠绕长度为L2i+ZL2i，其中L2i为第M-1层中第i个节点至该节点的父母节点间的树枝长度，ZL21为第二余量长度;当节点不是叶子节点时，将该节点的孩子节点对应的所有线束在该节点处进行合并，并从该节点处将对应线束一并向主节点方向进行缠绕，缠绕长度为 L2i+Z]L2i; 4)重复步骤3)，对第M-2层到第2层的所有节点进行缠绕； 5)将所有线束在主节点处进行合并，并从主节点处向背离叶子节点的方向缠绕一定距离。2.如权利要求1所述的复杂线束胶带缠绕工艺，其特征在于，线束的缠绕采用胶带自动缠绕机进行，步骤I)中各条线束的叶子节点端的位置须保证多个胶带自动缠绕机头工作同时对不同叶子节点进行缠绕作业时，互不干扰。3.如权利要求1所述的复杂线束胶带缠绕工艺，其特征在于，不同节点的缠绕作业由多个胶带自动缠绕机头同时或排序进行，对任一节点的缠绕作业在其孩子节点被全部缠绕完毕后至其父母节点开始缠绕之前进行。4.如权利要求1所述的复杂线束胶带缠绕工艺，其特征在于，所述的ZL11和ZL21在不同节点处根据实际情况而定。5.如权利要求1所述的复杂线束胶带缠绕工艺，其特征在于，当线束的两端均有分叉时，对两端依次或同时执行所述的步骤I)?5)。
【文档编号】G06F19/00GK105975769SQ201610286437
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】乔俊伟, 侯晓国, 郦国浩
【申请人】诸暨中澳自动化设备有限公司