Understanding Harness Synchronization – Advanced Users

MCAD CoDesigner 如何支持线束设计

MCAD CoDesigner 的线束支持功能会集成线束的 ECAD 与 MCAD 模型。目标是允许 harness geometry 在 MCAD 中完成设计，然后将线束元素的物理参数（长度）回传到 ECAD。

ECAD 与 MCAD 环境之间的共同（且本质上相似）要素在于：线束的原理图/接线图在双方的线束模型交换中基本一致。然而，ECAD 与 MCAD 的物理模型不同：在 ECAD 侧并不存在精确的线束物理模型；而在 MCAD 侧，物理模型由 MCAD CoDesigner 基于 ECAD 侧提供的数据（连接器模型、线束拓扑以及线束对象参数）创建（生成）。

在 ECAD 侧，线束模型的数据来源是线束工程中的布局图。该图是平面的，并非真实线束比例，但包含拓扑以及线束的内部原理图，用于在 MCAD 侧构建线束物理模型草案。

MCAD CoDesigner 的线束支持初期面向 Creo 和 Solidworks。尽管两者在接线图定义方面可视为相似，但在电缆/导线的 3D 布线以及组件定义方面差异很大。

差异总结如下：

1. SOLIDWORKS 会将同一路径上的所有电缆/导线打包为一个单一束（bundle），并且建议不要区分连接器引脚。因此，MCAD CoDesigner 不会为每个组件上的每个引脚创建独立的连接点（这是遵循 SOLIDWORKS 的建议）。另一方面，Creo 试图精确建模每根电缆/导线与连接器。因此当 MCAD CoDesigner 拉取设计时，会为每个 Creo 引脚创建一个连接点。

2. SOLIDWORKS 的布线基于受约束的 3D 样条曲线（本质上是用于定义布线路径的标准 SOLIDWORKS 实体），而 Creo 使用专用于导线和电缆的特定实体。

3. SOLIDWORKS 具有独立的电缆与连接器库，这些库由 MCAD CoDesigner（以及用户）创建/维护。库定义可用的导线与连接器（包括其引脚），可在项目间使用与共享。从技术上讲，这些库是 XML（用于导线）以及 XML + .sldprt（用于连接器）。
   目前 CoDesigner 不支持 Creo 的共享 MCAD 库，而是在装配体内直接将电缆/导线类型定义为 Spool。在 Creo 中，连接器也是独立模型，这些模型可单独使用，无需注册到任何库中。

4. 除线束部件外，SOLIDWORKS 还会将线束信息保存在 xxx-fromToList.xml 和 xxx-segmentList.xml 文件中。CoDesiger 不会直接使用这些信息，但 SOLIDWORKS 需要这些文件才能与线束设计保持一致地工作。

线束项目统一模型

MCAD CoDesigner 用于在 ECAD 与 MCAD 之间交换线束的统一模型，本质上反映了在 Altium Designer 中创建的线束对象模型。

统一线束模型包含以下对象：

• 导线（Wires）

• 电缆（Cables，包含导线）

• 双绞线对（Twisted pairs，在 ECAD 中被视为电缆的一种特殊情况）

• 连接器（Connectors：端子、未连接点、拼接或直通拼接）

• 束段（Bundle segments：在布线路径的某一段将电缆与导线进行捆扎）

• 连接点（Connection points：线束布局中的固定点，用于定义布线路径的特定段）

设计约定与假设

1. 从 CoDesigner 的角度，电缆被视为包含多根导线的标准部件。电缆内部不再捆扎其他电缆；捆扎通过束段来实现。

2. 最小弯曲半径与厚度是电缆和导线的重要物理属性，它们决定了可能的布线方式（以及无法布线的情况）。

3. 用于线束设计的连接器组件不用于 PCB 设计。

4. 连接器组件在 ECAD 侧的封装中应包含 3D 模型。

5. 物理引脚仅在 MCAD 侧的连接器模型中指定。

6. ECAD 侧定义的连接点用于在布线路径上将独立导线/电缆捆扎在一起。可将其视为导线/电缆集合路径上的虚拟“扎带/卡扣”。以这种方式捆扎有助于避免不正确的布线，例如导线/电缆彼此干涉。

7. “未连接（Not-connected）”导线应以“未连接”端子结束，即以一个组件作为终点。该组件没有物理实体，但用于定义未连接导线端点的精确位置。

8. 电缆的长度等于其内部最长导线的长度。

9. 电缆/导线路径上各束段长度之和始终小于该电缆/导线的长度。这是因为束段仅描述电缆/导线布线中被捆扎的部分。

10. 在 SOLIDWORKS 中（遵循 SOLIDWORKS 建议），CoDesigner 仅为连接器创建一个作为入口点的单一引脚。如有需要，用户可重新定义连接器以指定多个连接点及其关联引脚。

线束支持的限制与要求

1. CoDesigner 不支持在 MCAD 侧更改线束原理图或拓扑。

2. 若使用 SOLIDWORKS PDM，线束库需要手动管理。修改前应签出线束 XML 文件，修改后应签入。若计划更新连接器，也应将其签出。

3. Creo 支持 DMS 映射；对 SOLIDWORKS 的支持将在 CoDesigner 3.12 版本中加入。

4. 在 3.12 之前的 CoDesigner 版本中，连接器模型名称基于 ECAD 封装名称。从 CoDesigner 3.12 起，连接器模型名称基于 Naming of component models that are transferred from ECAD to MCAD 选项，该选项在 Workspace Administrator Settings 的 MCAD CoDesigner 页面中配置。

5. 对于 SOLIDWORKS，必须在 PC 上安装 MS Excel 才能进行线束同步，并且 SOLIDWORKS 许可证等级必须支持 SOLIDWORKS Routing。

6. 对于 Creo，Creo 许可证包中应包含线束（harness）许可。

7. CoDesigner 不使用导线或电缆的 types，而是为每根导线或每条电缆创建一个独立的 type，并以其位号命名（即使该电缆/导线的属性与其他导线/电缆完全相同）。

使用 SOLIDWORKS 库

• Solidworks Routing 库内容存储在 cable.xml 和 components.xml 文件中，并关联相应的组件模型。

• MCAD CoDesigner 始终使用其自有的 cable.xml（项目专用，每个项目不同）以及自有的 components.xml（可在项目间共享，甚至可与非 CoDesigner 项目共享）。

• Components.xml 存储在项目文件夹中，或存储在公共组件文件夹中（如果已在 MCAD CoDesigner 选项中定义该文件夹）。该 XML 引用的组件模型与 Components.xml 文件放在同一文件夹中。

• CoDesigner 在初次拉取/推送/应用更改操作期间会使用这些库文件，这可能导致 SOLIDWORKS 中当前库文件设置发生变化。因此，当需要使用非 CoDesigner 专用库时（例如用户希望使用非 CoDesigner 的线束装配体），MCAD 工程师可能需要确保已设置正确的默认库。

未连接导线建模的特殊性

• 在 ECAD 接线图中，未连接导线应连接到一个“未连接（Not-connected）”实体。

• 在 ECAD 布局图中，应为接线图中某个特定“未连接”实体创建相应的连接点，并创建将未连接导线铺设到该点的束段。

• 在 MCAD 侧，会为每个“未连接”连接点创建一个独立的连接器模型。基本上，MCAD 侧对未连接导线的行为与已连接导线相同，唯一差别是：未连接导线的“连接器”仅存在于 MCAD 侧。

MCAD 中初次拉取（Initial Pull）的工作方式

在 MCAD 中，线束的初始拉取流程可以视为一个多阶段过程，包含以下步骤：

1. 创建线束装配（它只是一个装配体，类似于 PCB 装配）

2. 在已创建的装配体中放置连接器（并在需要时创建连接器），其位置在 X-Y 平面上应与 ECAD 布局图对应。也就是说，连接器原点应与布局图处于相同的 X-Y 位置，并且连接器 Z 轴方向应与装配体 Z 轴方向一致：

   1. 连接器是由 Parasolid 模型创建的 MCAD 零件。模型由 ECAD 提供，并以 ECAD 元件所用封装（footprint）的名称命名（如果 ECAD 能提供的话）。

   2. 或者，不使用 ECAD 模型来创建连接器零件，而是通过 CoDesigner 的元件映射设置，将连接器映射到现有的 MCAD 连接器零件。

   3. 如果 MCAD 端尚不存在该连接器零件，则会按如下方式基于 ECAD 模型自动创建：

      1. 对于 Creo：零件由 ECAD 提供的 Parasolid 模型创建（如果未提供模型，则使用空模型）。在该零件中，每个连接器引脚都建模为一个坐标系，位于 X-Z 平面上并排成一行（间距 0.1 英寸），其朝向与默认零件坐标系的朝向一致。此外，还会创建一个用于连接进入电缆的坐标系，专门命名为 ‘CS0’，其 X 坐标位于引脚行的中间位置，并在 X 与 Z 坐标方向上具有相等的偏移量（即引脚行越长，引脚行到 CS0 的距离越大）

      2. 对于 SOLIDWORKS：流程类似，但有以下差异：

         1. 非 splice 的连接器引脚不会建模为物理连接点。相反，只创建一个连接点，引脚以“虚拟”的方式与之关联（同一个点也用于将电缆连接到连接器）。该连接点引脚定义为垂直于 Front 平面，且相对原点在 X 方向偏移 100 mil、在 Y 方向偏移 100 mil。引脚方向与 Z 轴相反。

         2. 创建的连接器（包括其“虚拟”引脚信息）会注册到 SOLIDWORKS 连接器库中（components.xml），以便 SOLIDWORKS 进一步将该零件识别为组件。请参阅 SOLIDWORKS Connectors Properties Format。 

   4. ‘Splice’ 和 ‘Not-connected’ 实体也会建模为连接器并注册到连接器库（components.xml）中，但不包含实体本体（仅包含连接点）。这些实体的零件名称基于 ECAD ID 命名。这些零件旨在项目专用，不应在不同项目之间共享。

      1. 在 Creo 和 SOLIDWORKS 中，splice 都建模为连接器。每个引脚单独建模。这些引脚的朝向与连接器引脚相同，沿 Y 轴方向排成一行，间距 100 mil。

      2. 直通 splice（或 Tap）与 splice 的建模方式类似，但对于绕过 splice 的那根线不建模任何连接器。此类导线没有精确的连接点，但后续可以通过 splice 位置进行布线。

3. 当所有连接器都放置到装配体中后，将原理图（即 From-To 表）导入到 MCAD 设计中。原理图导入是 MCAD 内部流程，CoDesigner 只是准备待导入的数据并执行导入。Creo 与 SOLIDWORKS 在此步骤中的处理差异很大。

   1. 对于 Creo：

      1. 线束零件由 MCAD CoDesigner 在线束装配中创建。

      2. MCAD CoDesigner 准备 neutral format wirelist (NWF) 文件并将其导入线束（NWF Specification，NWF）。

      3. 基于导入的逻辑数据创建逻辑导线/电缆与线轴（spool）（逻辑实体在模型中没有几何形体）。

   2. 对于 SOLIDWORKS：

      1. 在临时文件夹（Windows temp 文件夹）中创建一个准备好的 Excel From-To 表文件，用于登记连接器的连通性（example of Excel table format）。

      2. 准备一个 cable.xml 文件（本质上是一个库），用于登记项目电缆（参见 Cable properties format）。
         Note:不同于组件库，电缆库（cables.xml）应为项目专用，不在项目之间共享。该 XML 文件创建在项目文件夹中。

      3. 执行 Import From-To（Start from From-To）命令，并指定参数：Excel From-To 表、Cable.xml 文件和 Components.xml 文件，以创建线束零件。该零件将使用上面创建的装配体中的默认线束模板创建。

      4. 导入的组件与电缆将被 SOLIDWORKS 识别并在逻辑上连接（不包含精确的电缆走线路径）。不过，这不仅仅是将原理图数据导入 MCAD 模型（如 Creo 的方式），而是创建线束零件，并生成用于后续线束布线几何的“线框”。具体而言，会在线束零件中创建线束草图以及连接器的连接点（草图中的特殊线段）。
         Note: SOLIDWORKS 的线束实现要求 PC 上安装 MS Office，这使得 SOLIDWORKS 能导入 CoDesigner 准备的 XLS 文件。

4. 接下来，使用布局图中的坐标在设计中创建连接点（ECAD 术语）。

   1. 对于 Creo：连接点创建为基准点（datum points）。

   2. 对于 SOLIDWORKS：连接点在线束的 3D 草图中创建为线段。线段长度为 40 mil，每段线的中心位于连接点上，线段本身与草图的 Y 轴平行。

5. 连接点与线束段（bundle segment）信息会保存在 MCAD 模型的特定装配属性中。这些属性由 MCAD CoDesigner 管理，不应由用户手动编辑。

   1. 在 Creo 中，它们保存在属性：AltiumMCAD_ConnectionPoints 和 AltiumMCAD_BundleSegments。

   2. 在 SOLIDWORKS 中，它们保存在属性：ConnectionPointsStorage 和 BundleSegmentsStorage。

6. MCAD 端线束拉取流程的最后阶段是电缆与导线的布线。需要说明的是，它们不会仅基于 From-To 表自动布线，因为还必须考虑 From-To 表中未提及的连接点与 tap 点（本质上也要把 ECAD 端的 bundle segments 纳入考虑）。

   1. 对于 Creo：CoDesigner 使用线束 API 来执行：

      1. 将每根电缆/导线从起始连接器布线到终止连接器，并经过上一步创建的连接点（要使用的连接点会基于从 ECAD 获取的 bundle segment 数据识别）。

      2. 导线从连接器引脚到连接器引脚进行布线；而电缆则从连接器的电缆入口端口（由 CS0 表示）布线到另一个电缆入口端口。电缆内部的导线不会自动布线，可按需手动布线。

      3. 为保证此步骤的一致性，CoDesigner 必须在每个连接器上找到正确的连接点（引脚），并且 MCAD 必须能够在给定的线径/最小弯曲半径以及布线点间距等约束下完成导线/电缆布线。如果无法在这些约束内完成布线，则不会布线并会报告错误。

   2. 对于 SOLIDWORKS：布线按如下方式进行：

      1. 在 SOLIDWORKS 中打开布线草图与布线本身进行编辑。

      2. 对每根独立导线/电缆进行布线。

         1. 要布线电缆/导线，第一步是识别 from/to 连接器以及相关连接器的连接点。

         2. 然后根据该导线/电缆所属的 bundle segments，确定该导线/电缆经过的草图点序列。

         3. 接着调用自动布线（autorouting）。

            Note:即使违反几何最小弯曲半径或线径约束，电缆仍会被布线，但 SOLIDWORKS 会将该电缆显示为存在不一致区域。

在 MCAD 中收集线束设计以发送到 ECAD

• 从 MCAD 发送到 ECAD 的关键信息是导线、电缆以及 bundle segments 的长度。

• 导线、电缆、组件及其连接关系可直接从 MCAD 端模型读取。连接点与 bundle segments 在 MCAD 模型中并不存在，因此需要从保存在属性中的数据获取。

• 电缆与导线的长度通过 MCAD API 从相应的导线与电缆对象获取；如果导线/电缆也已完成布线，则该长度应是正确的。

• 线束分支段（bundle segment）的长度并不是 MCAD 直接提供的。为了获得该长度，CoDesigner 会先在该线束模型中查找并识别所有分段点（segment points），然后通过 MCAD API 获取沿着路径（route）点与点之间的距离。如果某些点未包含在线段导线/电缆的布线路径中，则该过程可能失败。

使用 ECAD 变更更新 MCAD 线束设计

• 在 MCAD 端，CoDesigner 会接受设计中的所有变更，但连接器位置变更除外（CoDesigner 会忽略位置变化，继续使用初始放置时的位置）。

• 如果原理图发生变化，CoDesigner 将重新导入 FromToTable 并相应更新布线。不过，如果仅属性发生变化，CoDesigner 只会应用属性变更。

• 连接点（connection point）的变更属于一种特殊情况：From-To 表不会被重新导入（因为它实际上并未改变）。然而，连接点的变更意味着导线应当重新布线。该行为可用作有意触发重新布线的手段。例如，若用户在 MCAD 端删除一个连接点并再次 Pull 线束，则在应用变更时，经过被删除连接点的电缆/导线将被重新布线。这可作为修复特定导线布线的技巧。

• 另一个需要注意的情况是：当连通性发生变化时，只会按需执行部分重新布线；但 MCAD 端原理图会被完整更新（因为 CoDesigner 无法请求部分原理图更新）。

• 在 ECAD 中，唯一可应用的传入变更是导线、电缆以及线束分支段的长度变更。长度变更会作为相应对象的属性应用，不会更改 ECAD 端的几何形状。

线束同步问题故障排查

问题的常见原因

由于 MCAD 端的限制，以及 ECAD 与 MCAD 在线束建模方式上的本质差异，并非每个 ECAD 线束设计都能在 MCAD 中正确构建。当线束无法在 MCAD 中正确构建时，就需要在 ECAD 中对线束设计进行修改。MCAD CoDesigner 会在从 ECAD Push 时尝试识别此类情况，但可能无法识别所有情况，因此可能需要进行精确排查，以确定不受支持的 ECAD 设计元素。

SOLIDWORKS PDM 环境下工作的注意事项

• 在 SOLIDWORKS PDM 中工作的标准规则是：所有可能会被更改的文件，应在更改前签出（check out），并在所有更改完成后签入（check in）。

• 对于线束变更，该规则适用于：线束零件（harness part）以及线束设计流程中涉及的所有 XML 文件，即 cables.xml、components.xml、xxx-fromToList.xml 和 xxx-segmentList.xml。如果其中某个文件未签出，则在应用线束设计变更时可能出现不可预测的错误，或当其他 PDM 用户访问该设计时出现问题。

• 对于首次线束 pull，如果使用了 CoDesigner 公共组件文件夹，请确保在 pull 之前已签出 components.xml。

SOLIDWORKS：更改连接器（包括添加多个连接点）

• 在 SOLIDWORKS 中为连接器创建新的连接点或重新定义现有连接点后，需要在（线束装配体上下文中）运行 SOLIDWORKS 的 Re-Import From/To 命令，然后使用与该线束装配体对应的 From-To .xlsx 文件对其进行 Rebuild 。

• 如果添加了新的连接点，还需要绘制新的样条线（splines）到新创建的连接点。

首次 Pull 失败时

如果在 MCAD 中首次 pull 或线束更新无法正常工作，建议检查以下内容：

1. 是否有可用的线束许可证供用户使用？（用户必须为 Pro 或 Enterprise 级别）
2. 从 ECAD push 线束设计时是否有任何警告？（如有，务必修复）
3. MCAD 软件是否具备支持线束设计功能的合适许可证？（如不确定，用户应尝试手动创建线束）
4. 将线束设计 pull 到 MCAD 时是否显示任何错误？例如，如果某些导线/电缆无法布线，可能需要检查其线径/最小弯曲半径参数）
5. 如果使用 SOLIDWORKS PDM，请确保在进行线束更新/首次 pull 之前，所有与线束相关的文件（包括库文件）都已签出。
6. 如果出现不一致的行为，请阅读日志中的错误与警告，以帮助识别可能的根因。
7. 对于 SOLIDWORKS，可能存在导线/电缆未自动布线的情况，因此值得在 “Edit Route”->“Edit wires” 面板中进行验证。在此处，如果导线/电缆有警告或长度为零，可能需要通过选择导线应布线的路径段来手动布线。

将变更发送到 ECAD

如果从 ECAD 的首次 pull 成功，但线束无法正确回传到 ECAD，可能是因为在 MCAD 中进行了不受支持的更改。为避免出现这种情况，在 MCAD 中应避免以下操作：

1. 不要删除或重命名 MCAD CoDesigner 创建的连接点（基本上，不要更改线束拓扑）。
2. 不要在 MCAD 中更改线束原理图，即不要添加/删除/重命名连接器、导线或电缆。
3. 不要更改电缆或导线属性（这些不会同步回 ECAD）。
4. 不要更改由 CoDesigner 创建的连接器入口点（entry point）的连接器引脚/入口点名称。
5. 在从 MCAD push 变更之前，确保 MCAD 中未高亮显示任何线束不一致之处。
6. 在 Creo 中，如果设计中包含电缆，请确保手动布线从电缆端部到连接器引脚的导线（可通过选择电缆并执行布线来进行手动布线）。
7. 对于 SOLIDWORKS，在故障排查范围内，建议核实将布线路段分配给特定导线的情况。在某些边界场景下，该分配可能不正确，可能需要手动修复。

使用来自 ECAD 的变更更新 MCAD 设计

1. 使用 ECAD 变更更新线束设计时，如果移除了线束节点（连接点/连接器），可能会导致丢失 MCAD 端布线。无论 MCAD CoDesigner 是否应当正确应用此类移除变更，都建议避免进行此类更新。

2. 在使用 ECAD 变更更新 MCAD 设计之前，建议确保 MCAD 端线束设计一致（MCAD 未检测到警告/错误）。

3. 通常建议在应用新变更之前保存 MCAD 线束装配体，以便在需要时可以回滚到先前状态。

4. 如果 CoDesigner 无法将线束变更从 ECAD pull 到 Creo（显示错误消息），可能需要删除模型中的物理电缆以及对应的线轴（spool），然后再次 pull 变更。之后需要从模型树中重新布线该电缆。

5. 如果电缆或导线的连通性或布线发生变化，MCAD CoDesigner 可能会对其重新布线，从而导致附着在电缆或导线布线路径上的 MCAD 实体变得松散/脱离。