Muchos expertos se enfrentan cada día al laborioso y complejo proceso de diseño de sistemas eléctricos, que en el momento dado requiere mucho tiempo, esfuerzo y dinero. Esto se debe al hecho de que el uso de CAD disparejo afecta negativamente el proceso de desarrollo y la calidad de los productos. Muchas empresas aún diseñan y venden productos que no cumplen con los estándares digitales modernos. En este artículo hablaremos sobre cómo puede combinar desarrollo, ingeniería, construcción y producción en un solo entorno digital.
En la actualidad, la mayoría de las empresas utilizan un proceso típico para diseñar circuitos eléctricos, que consta de tres etapas:
- Desarrollo del esquema;
- Diseño tridimensional;
- Preparación del arnés para la producción.
Estos procesos se llevan a cabo, por regla general, en diferentes programas y una distribución similar del proyecto causa dificultades tangibles. Por ejemplo, al diseñar circuitos eléctricos, los programas especializados de Zuken, IGE-XAO y otros se usan con mayor frecuencia. Además, al trabajar con una representación tridimensional del sistema eléctrico, pueden participar programas como CATIA V5. Y todo termina en la etapa de preparación del cable eléctrico para el proceso de producción en sí. En este caso, se utiliza un conjunto diverso de software para resolver la tarea.
Como puede ver, todos estos pasos requieren mucho tiempo, costos financieros y no garantizan un producto final de muy alta calidad. El principal problema de un proceso tan típico es la falta de integración total, que transfiere datos entre todas las etapas del diseño.
A continuación, explicaremos y mostraremos el proceso de diseño de extremo a extremo con el ejemplo del trabajo paso a paso en las tres etapas.
Diseño electrico
El diseño de circuitos eléctricos es una de las etapas más importantes del trabajo. Depende de ello: la calidad del producto, el tiempo y el costo de diseñar todo el sistema eléctrico en su conjunto. Uno de los principales documentos de la documentación del proyecto es un diagrama de circuito, que determina la composición básica de los equipos eléctricos y las relaciones entre ellos. Según el diagrama del circuito, se crean los siguientes circuitos: diagrama de cableado, diagrama de cableado y toda la documentación tecnológica.
En el módulo Diseño de sistemas eléctricos en la plataforma 3DExperience, puede crear o editar UGO (símbolos gráficos) para varios componentes eléctricos, como equipos o dispositivos, conectores de instrumentos, conectores de cables, varios tipos de cables, etc. Para equipos multidisciplinarios, puede crear una pantalla diferente de UGO.
En la plataforma es posible implementar varios métodos de diseño de sistemas eléctricos para diversos procesos comerciales de la empresa. Como ejemplo, se describirá la creación de circuitos eléctricos, comenzando desde el diagrama de bloques y terminando con el diagrama de cableado.
En este caso, el proceso de creación de sistemas eléctricos consistirá en los siguientes pasos:
- definición de un diagrama estructural;
- definición del concepto;
- definición del diagrama del circuito.
Es necesario observar una cierta estructura del árbol de construcción. La estructura jerárquica del árbol se crea utilizando la Referencia lógica. El primer componente lógico contiene equipos o dispositivos, el segundo contiene componentes para un diagrama de bloques, el tercero contiene componentes para un diagrama de circuito y el cuarto contiene componentes para un diagrama de cableado.
El primer paso en el diseño de sistemas eléctricos es determinar el diagrama estructural, que incluye los equipos y las relaciones entre ellos. Todos estos datos se encuentran en un componente lógico llamado "Diagrama de bloques".
Para mostrar el diagrama estructural, se utiliza un dibujo, que también se encuentra dentro de este componente lógico.
El siguiente paso es crear un concepto. Para hacer esto, se crea un componente lógico en el árbol de construcción con el nombre "Diagrama esquemático".
Primero, el diagrama muestra el equipo o dispositivos necesarios, y luego se les agrega un conector de dispositivo con contactos. Solo los pines usados del conector del instrumento se pueden mostrar en el equipo. Después de eso, creamos una conexión sin contacto entre varios tipos de equipos o dispositivos. La conexión creada lleva solo información sobre la señal eléctrica.
El siguiente paso es crear un diagrama de cableado. Para hacer esto, se crea un componente lógico con el nombre "Diagrama de conexión" en el árbol de construcción. Primero, el diagrama muestra equipos o dispositivos, luego conectores de instrumentos. Además del diagrama del circuito, solo se pueden mostrar los contactos usados del conector del instrumento en el diagrama de conexión. Luego insertamos conectores de cable en el circuito. Al igual que con los conectores de instrumentos, solo se pueden mostrar los contactos usados para los conectores de cable. Luego creamos una conexión eléctrica entre el cable y los conectores del instrumento. Y el paso final para crear un diagrama de cableado es agregar cables al circuito.
Para garantizar la calidad del diseño del circuito, existen herramientas especiales de verificación. Una de las herramientas verifica la integridad del circuito, que verifica la conexión de dispositivos o equipos entre sí mediante cables.
Es importante tener en cuenta que en la plataforma 3DExperience, puede crear cualquier circuito eléctrico, desde diagramas estructurales hasta diagramas de cableado, analizar los circuitos y crear informes.
Transferencia de datos desde el circuito al espacio tridimensional.
Después de desarrollar el circuito eléctrico, pasamos a la etapa de diseño tridimensional del sistema eléctrico. Incluye los siguientes pasos:
- colocación de equipos o dispositivos en un espacio tridimensional (transferencia de datos desde el circuito en 3D);
- colocación de conectores de cable (transferencia de datos desde el circuito en 3D);
- colocación de sujetadores para el arnés (trabajo solo en 3D);
- creación de geometría tridimensional del paquete (funciona solo en 3D);
- mazo de cables (transferencia de datos desde el circuito en 3D).
La función lógica a física se utiliza para recopilar y transmitir datos desde el circuito al espacio tridimensional. Esta función analiza el circuito eléctrico, recopila automáticamente la información necesaria y se la proporciona al diseñador de forma conveniente. En el cuadro de diálogo, los datos se agrupan por tipo de componente eléctrico (equipo o dispositivos, conectores, cables, etc.).
La primera etapa es la colocación de equipos o dispositivos en un espacio tridimensional. Para hacer esto, ejecute la función lógica tp física, comience el análisis del circuito y seleccione solo los equipos o dispositivos que queremos transferir al espacio tridimensional. Para que solo se transfiera el equipo, es necesario seleccionar todos los demás elementos del sistema eléctrico en el cuadro de diálogo Gestión de sincronización lógica a física, establecer el valor Rechazado en la columna Estado y hacer clic en el botón Sincronizar.
Después de agregar el equipo al espacio tridimensional, debe colocarse en los lugares correctos.
El siguiente paso es agregar conectores de cable al espacio tridimensional. La función lógica a física también se utiliza para esto. También analiza todo el circuito en el cuadro de diálogo en la columna Modificación opuesta al equipo indicado "Sin cambios", y opuesto a los conectores de cable e hilos indicados como "Nuevo".
En el cuadro de diálogo, seleccione todos los cables y también indique el estado de "Rechazar".
Después de la sincronización, todos los conectores de cable se colocarán automáticamente en el equipo o dispositivos necesarios. Este comportamiento se logra indicando los mismos nombres en el UGO y la representación tridimensional del componente eléctrico y transmitiendo la información necesaria desde el circuito.
La creación de geometría tridimensional del remolque es posible de dos maneras:
- La primera forma es colocar los elementos de soporte y luego crear una geometría tridimensional del paquete.
- El segundo método es la creación preliminar de la geometría tridimensional del paquete, determinando la ubicación óptima de los elementos de soporte y luego pasando el paquete eléctrico a través de los elementos de soporte separados.
- El tercer método es una combinación de los dos primeros métodos.
Para crear un arnés eléctrico, en la primera forma seleccionamos un conector de cable o cubierta de conector, luego todos los elementos de soporte necesarios, y con el último elemento debemos seleccionar un conector de cable o su cubierta. Al crear un arnés eléctrico, puede crear una rama que comienza en el arnés, pasa a través de los elementos de soporte necesarios y termina en el conector del cable o en su carcasa.
Al crear el arnés eléctrico de la segunda manera, debe seleccionar el conector del cable o su carcasa, luego le indicamos aproximadamente los puntos a través de los cuales debe pasar el arnés eléctrico, y el último selecciona el conector del cable. A continuación, colocamos todos los elementos de soporte para este arnés, y una función especial le permite pasar automáticamente la geometría del arnés a través de estos elementos de soporte.
Al conectar equipos con un conector de cable, al crear un arnés con conectores de cable y elementos de soporte, se crean relaciones eléctricas y geométricas entre todos los objetos. El movimiento de cualquier elemento del sistema eléctrico en el espacio conduce a una reconstrucción geométrica de todo el sistema.
Y el último paso es la transferencia de información del cable desde el circuito a 3D. La función lógica a física también se utiliza para realizar esta operación. Después de analizar el circuito, un cuadro de diálogo mostrará que el equipo o los dispositivos, los conectores de los cables ya están colocados en el circuito y aún no hay ningún cable. En el proceso de sincronización de los cables de un circuito, la siguiente información se transmite en 3D: de qué contacto del conector del cable salió el cable y a qué contacto del conector del cable vino, así como las características de cada cable.
Después de la sincronización en 3D, aparecen líneas rectas que muestran dónde y dónde van los cables.
Comenzando la función de trazado, indicamos la geometría tridimensional del paquete; los cables se colocarán teniendo en cuenta la geometría tridimensional del paquete, el diámetro del paquete eléctrico se actualizará en función del número de cables en cada segmento del paquete.
Concluimos que al desarrollar una representación tridimensional del arnés, tendrá un gran arsenal de herramientas y funciones disponibles. Un proceso conveniente para dividir los sectores de trabajo del proyecto para la implementación del trabajo integrado que no será violado por los cambios realizados por otro especialista.
Preparación del arnés eléctrico para la producción.
Cuando afrontamos el diseño del circuito eléctrico y la creación de geometría tridimensional, pasamos a la siguiente etapa de trabajo. Preparación para la producción.
En esta etapa de diseño, sobre la base de la geometría tridimensional del arnés eléctrico, se crea su representación plana, que consta de los siguientes pasos:
- Crear un ensamblaje tecnológico
- Definición de parámetros de barrido
- Extracción y duplicación de geometría tridimensional del arnés eléctrico.
- Desplegar el arnés eléctrico en un avión
- Modificación de barrido
- Emisión de documentación de diseño.
Antes de crear un escaneo del arnés eléctrico, es necesario crear un ensamblaje tecnológico y determinar los parámetros del escaneo. Como parámetros, se establece un plano, la capacidad de transferir elementos de soporte y su orientación en el plano de exploración.
A continuación, debe extraer y duplicar la geometría tridimensional del arnés eléctrico del conjunto principal al conjunto tecnológico. Al realizar esta operación, todos los elementos que están asociados con el paquete (conectores de cable, conectores de cable prefabricados, cubiertas de conectores, elementos protectores del paquete) se determinan y transfieren al ensamblaje del proceso.
En el proceso de extracción y duplicación, se inicia automáticamente un análisis, que informa al ingeniero sobre los problemas al duplicar todos los elementos del arnés eléctrico. Si el círculo es completamente de color verde, no se encontraron problemas al duplicar la geometría.
Usando herramientas, modificamos el escaneo del arnés eléctrico para que se ajuste completamente en un área determinada. Las siguientes opciones están disponibles al modificar un barrido:
- Rotación del segmento relativo a un punto de ramificación;
- Doblar un segmento de un paquete en un cierto punto y con un cierto radio de doblado;
- Disposición paralela y perpendicular de un segmento del paquete en relación con otro.
Ahora procedemos al lanzamiento de la documentación de diseño. Basado en el escaneo del arnés eléctrico, se crea un dibujo. La creación es completamente automática. La disposición de las anotaciones en el dibujo, la creación de una tabla de conexiones se produce automáticamente.
Si el equipo se movió en el espacio, respectivamente, la longitud del segmento del paquete puede aumentar o disminuir, y todos estos cambios también se realizarán en el escaneo y el dibujo.
Y así, podemos notar que la plataforma prepara todos los archivos y documentos de trabajo necesarios para crear el producto. La plataforma proporciona un proceso automático completo para preparar dibujos y diagramas, verifica los errores y realiza un análisis de control de la operabilidad del circuito. Elimina las más pequeñas imprecisiones y errores debido al proceso suave de transición de una etapa a otra.
En la plataforma 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, se implementa un proceso integral de diseño de sistemas eléctricos, desde la creación de circuitos hasta la preparación de la producción debido a la continuidad digital de la información. Todo el curso de trabajo está disponible para ver en tiempo real. Los participantes pueden realizar ediciones y cambios sin interferir con el trabajo de otro especialista. Y la principal característica distintiva de la plataforma, observamos la integración.
Este proceso le permite trabajar en modo continuo desde el comienzo del proyecto hasta su finalización, y los datos entre las etapas se sincronizan automáticamente.
Publicado por Semyon Lyakh, especialista técnico, Dassault Systèmes. semen.lyakh@3ds.com