CN102460443A - Cad系统和用于线框耦接的方法 - Google Patents

Abstract

用在CAD系统中的方法。一种方法包括加载CAD数据，该CAD数据包括第一2D线框几何形状和第一3D特征。该方法还包括维持第一2D线框几何形状和第一3D特征之间的第一双向逻辑关系以及接收CAD系统对第一3D特征的改变的输入。该方法还包括响应于输入，使用第一双向逻辑关系由CAD系统进行对第一3D特征的改变和对第一2D线框几何形状的相应的改变，以及存储改变。还讨论了CAD系统和计算机可读介质。

Description

CAD系统和用于线框耦接的方法

其他申请的交叉引用

本申请要求于2009年5月29日提交的美国临时专利申请61/182,478的优先权，其通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及计算机辅助设计、视觉化和制造系统以及相似的系统（在这里被单独地和共同地称为“CAD系统”）。

背景技术

典型地使用线性历史特征或者无历史特征来表示CAD系统中的对象模型。

发明内容

各种公开的实施例包括用在CAD系统中的方法。一种方法包括加载CAD数据，该CAD数据包括第一2D线框几何形状（wireframe geometry）和第一3D特征。该方法还包括维持第一2D线框几何形状和第一3D特征之间的第一双向逻辑关系以及接收CAD系统对第一3D特征的改变的输入。该方法还包括响应于输入，使用第一双向逻辑关系由CAD系统进行对第一3D特征的改变和对第一2D线框几何形状的相应的改变，以及存储改变。还公开了包括CAD系统和计算机可读介质的实施例。

前文已相当广泛地概述了本公开的方面和技术优点，从而本领域技术人员可以更好地理解下面的详细描述。下文将描述形成权利要求的主题的本公开的另外的方面和优点。本领域技术人员将认识到，他们可以容易地使用所公开的概念和特定的实施例作为用于修改或者设计用于实现本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还将认识到，这些等同的构造并不偏离本公开的最广泛的形式的精神和范围。

在开始进行下面的详细描述之前，可有利的是阐述本专利文件通篇使用的某些词或短语的定义：术语“包括”和“包含”以及其派生物意味着内含但不限于；术语“或者”是内含性的，意味着和/或；短语“与…相关联”和“与其相关联”以及其派生物可以意味着包括，包括在内、与…互连、包含、包含在内、连接到或与…连接、耦接到或与…耦接、能够与…通信、与…协作、交错、并置、接近、绑定到或与…绑定、具有、具有…的性质、等等；并且术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，不论该设备以硬件、固件、软件实现还是以它们中的至少两个的某种组合实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以集中或分布，不论是局部地还是远程地。本专利文件通篇提供了某些词和短语的定义，并且本领域的普通技术人员将理解，这些定义在许多（如果不是大多数）情形下适用于这样定义的词和短语的先前的以及未来的使用。尽管一些术语可以包括广泛的多种实施例，但是所附权利要求可以明确地将这些术语限制到特定的实施例。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现参照下文结合附图进行的描述，在附图中相同的数字表示相同的对象，并且其中：

图1示出了其中实施例可以被实现为例如CAD系统的数据处理系统的框图；

图2图示了在一些情况下如何在线性历史模型中管理改变的示例；

图3示出了根据所公开的实施例的局部特征的逻辑耦接的示例；

图4示出了包括局部特征的所公开的实施例的另一示例，该局部特征具有使用双向逻辑耦接而逻辑耦接到外部线框几何形状的面集合；

图5示出了具有如下局部特征的所公开的实施例的示例，这些局部特征均具有与外部布局的双向特征-线框逻辑耦接；

图6示出了所公开的实施例的示例，其图示了与其上级面（parent face）相关的局部特征；

图7图示了图5的示例的背景（context）下的折衷事件；以及

图8图示了根据所公开的实施例的过程的流程图。

具体实施方式

本专利文件中的下文讨论的图1至8以及用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，且不应以任何方式被解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的设备中实现。将参照示例性的非限制性的实施例描述本申请的许多创新的教导。

各种实施例包括CAD系统和相关方法以及计算机程序产品，它们可以使线框几何形状与从线框得到的特征几何形状（典型地为面几何形状）耦接。这些实施例使得能够与移动特征几何形状的后继操作同步地保持线框几何形状，并且修改线框几何形状的后继操作使得特征几何形状更新。这些实施例在不存在维持线框和特征几何形状之间的关系的线性历史的情况下，产生了系统中的少量的特征行为。

特征几何形状常常得自并且依赖于相应的线框几何形状。在这些情况下，存在线框几何形状和特征几何形状之间的关联关系，使得线框几何形状“驱动”特征几何形状。这在线性历史CAD模型中是特别常见的，其中各种特征与对象模型的历史树中的先前特征相关联并且依赖于该先前特征。线性历史模型维持特征顺序，其中特征几何形状依赖于先前线框几何形状，从而例如，特征的面由它们与线框几何形状的关系限定。

一些类别的特征得自二维（2D）平面线框几何形状，并且这里公开的实施例对于这种类别的特征是特别有用的。这些类别的特征通常从2D平面线框得到体积，并且CAD系统随后使用该体积作为工具来执行布尔运算以修改目标体。

对于这种类别的特征，通常线框描述诸如轮廓或外形的2D形式以及特征的位置。特征处方（feature recipe）中的其他输入描述三维（3D）特征的第三维，诸如广度或深度。线框嵌入得在特征内部或者在特征外部。特征几何形状典型地意味着特征的面，因为线框可以限定边缘，并且将线框几何形状称为历史树中的先前特征。

当线框改变时，“下游”特征更新，诸如特征面相应改变。这种方向性是传统的线性历史模型中的特征的基础行为。当用户希望改变特征的形式或位置时，用户编辑线框，并且特征相应更新。用户不直接编辑面，因为传统系统不能将任何改变“沿”历史树传播到先前特征或线框。

无历史建模的差异在于，其不具有线性历史。在无历史模型中，每个局部特征可以引用整个体自身而非历史树中的先前特征。可以单独地直接编辑每个特征面或线框，并且不会影响任何其他特征。其必然结果是，不存在如线性历史模型中存在的相关特征的自动更新。特别地，在无历史模型中，对线框几何形状的改变不会更新特征，并且对特定特征的改变仍不会更新线框几何形状。

这里描述的系统和方法使得CAD系统能够维持局部特征和从其得到该局部特征的线框几何形状之间的关系，即使在不存在线性历史的情况下，从而对局部特征或线框几何形状的改变彼此更新。

图1示出了数据处理系统的框图，其中实施例可以被实现为例如配置为执行如这里描述的过程的CAD系统。所示的数据处理系统包括连接到二级缓存/桥104的处理器102，二级缓存/桥104又连接到本地系统总线106。本地系统总线106可以是例如外围部件互连（PCI）架构总线。在图示示例中主存储器108和图形适配器110也连接到本地系统总线。图形适配器110可以连接到显示器111。

诸如局域网（LAN）/广域网/无线（例如，WiFi）适配器112的其他外围设备也可以连接到本地系统总线106。扩展总线接口114将本地系统总线106连接到输入/输出（I/O）总线116。I/O总线116连接到键盘/鼠标适配器118、磁盘控制器120和I/O适配器122。磁盘控制器120可以连接到存储器126，存储器126可以是任何适当的机器可用的或者机器可读的存储介质，包括但不限于非易失性、硬编码类型的介质，诸如只读存储器（ROM）或者可擦除的、电可编程的只读存储器（EEPROM）、磁带存储器，和用户可记录类型的介质，诸如软盘、硬盘驱动器和致密盘只读存储器（CD-ROM）或者数字多用途光盘（DVD），以及其他已知的光、电或磁存储设备。

在所示示例中，音频适配器124也连接到I/O总线116，扬声器（未示出）可以连接到音频适配器124用于播放声音。键盘/鼠标适配器118提供用于诸如鼠标、轨迹球、轨迹指示器等的指向设备（未示出）的连接。

本领域技术人员将认识到，对于具体的实现方案，图1中所示硬件可以变化。例如，除了所示硬件之外或者作为其替换，也可以使用诸如光盘驱动器等的其他外围设备。所示示例仅被提供用于解释的目的，而非意味着指示与本公开相关的架构限制。

根据本公开的实施例的数据处理系统包括使用图形用户界面的操作系统。该操作系统允许同时将多个显示窗口呈现在图形用户界面中，其中每个显示窗口提供针对不同的应用或者针对同一应用的不同实例的接口。用户可以通过指向设备操纵图形用户界面中的光标。光标的位置可以改变和/或可以生成诸如点击鼠标按钮的事件以启动期望的响应。

如果进行适当的修改，可以使用各种商用操作系统之一，诸如某版本的Microsoft Windows?（其是位于Redmond, Wash.的Microsoft Corporation的产品）。根据所描述的本公开来修改或创建操作系统。LAN/WAN/无线适配器112可以连接到网络130（并非是数据处理系统100的一部分），网络130可以是任何公共或私有数据处理系统网络或者网络组合，如本领域技术人员公知的，其包括互联网。数据处理系统100可以在网络130上与服务器系统140通信，服务器系统140也非数据处理系统100的一部分，而是可以被实现为例如单独的数据处理系统100。

公开的实施例包括一种CAD系统和相关方法，其维持局部特征和从其得到该局部特征的线框几何形状之间的关系，即使在不存在线性历史的情况下，从而对局部特征或线框几何形状的改变彼此更新。

各种实施例提供了特征几何形状和从其得到该特征几何形状的线框几何形状之间的双向逻辑耦接。使用该逻辑耦接，编辑线框几何形状使得特征更新，并且移动特征使得线框几何形状跟踪该特征。

图2图示了在一些情况下如何在线性历史模型中管理改变的示例。在线性历史模型中，改变流总是单向的，即从线框到特征到面。在该示例中，基于历史的特征205包括输入线框210和与线框210相关联的输出面集合215。面集合215在历史树中的先前的特征线框210“下游”。在CAD系统中，响应于用户移动面集合215，系统添加新特征220以存储面集合215的变换225。创建新面230并且移除旧面集合215。特征205仍按其时间顺序索引存在于由CAD系统维持的线性历史中。

当用户尝试编辑特征205的线框几何形状时，CAD系统在其限定的位置执行特征205的编辑，而非在其当前位置执行特征220的编辑。

图3示出了根据所公开的实施例的局部特征的逻辑耦接的示例。在该图中，局部特征305被示出为具有逻辑耦接到面集合315的线框310。注意，线框310和面集合315之间的逻辑耦接330是双向的，与线性历史的单向关系相反。当用户尝试移动面315时，CAD系统实际上编辑特征305，因为移动特征305移动面集合315和整个特征限定。线框310和面集合315之间的逻辑耦接330确保了线框几何形状210与面集合315相协同地移动。编辑特征的线框几何形状310意味着在其当前位置，而非如线性历史示例中的那样在其先前位置，编辑特征305。

具有内部2D平面线框几何形状的局部特征便利地是自发的（autonomous）。如这里公开的耦接使得线框影响面并且使得面影响线框。图3图示了这种逻辑耦接的最简单的示例，因为内部线框几何形状允许便利地管理特征结构和逻辑耦接。

如本领域技术人员所理解的，对于CAD系统，术语“布局”用作动词和名词。在名词形式下，“布局”典型地意味着表示设计的高级方面、初始框架、重要位置、边界或者各种其他设计参数的对象的集合。布局有助于后继的建模操作。

CAD用户常常使用线框布局技术作为准备的便利手段以得到多个特征。优点在于，可以从布局得到多个特征。该布局技术在基于历史的建模中是有利的，并且使用根据所公开的实施例的技术，其在无历史建模中同样是有利的。

图4示出了包括局部特征405的所公开的实施例的另一示例，该局部特征405具有使用双向逻辑耦接430而逻辑耦接到外部线框几何形状410的面集合415。所公开的实施例在这些情况下是特别有用的。在图4中，双向逻辑耦接430用作与线框410的双向特征-线框逻辑耦接，线框410用作外部布局。维持线框410处于特征405外部。

图5示出了具有如下局部特征505a和505b的所公开的实施例的示例，这些局部特征均具有与外部布局的双向特征-线框逻辑耦接。这里，局部特征505a和505b均分别具有面集合515a和515b。维持线框510处于特征505a和505b外部。CAD系统分别维持线框510和面集合515a和515b之间的双向特征-线框逻辑耦接530a和530b。

在这些示例的每个中，使用双向逻辑耦接，编辑线框几何形状（布局）使得特征更新，并且移动特征使得（布局的）线框几何形状跟踪该特征。

耦接的另一方面与特征的上级面相关，如下图中示出的那样。

图6示出了所公开的实施例的示例，其图示了与其上级面相关的局部特征。与图4相似，局部特征605具有面集合615。维持线框610处于特征605外部。CAD系统维持线框610和面集合615之间的双向特征-线框逻辑耦接630。该图还示出了上级平面640，作为线框610的上级；如常见情况下的，该示例中的线框610可以是上级平面640中存在的2D线框并且通过单向历史关系635进行逻辑连接。从局部特征605到上级平面640的箭头645说明在上级平面640中也创建了局部特征605。

2D布局典型地在诸如上级平面640的单个平面上开始。随着建模过程的进行，并且确定地随着对模型的修改的发生，局部特征605的平面可能不再与初始布局的平面（上级平面640）匹配。如以上示例中所示，当上级平面和布局平面一致时，CAD系统使用所公开的逻辑耦接来以2D布局方式管理线框几何形状的位置。

当上级平面640和线框610的布局平面不再一致时，CAD系统还可以使用所公开的逻辑耦接来以3D空间方式管理特征605的位置。当该折衷事件发生时，CAD系统使用逻辑耦接将线框610移动到适于特征605的新位置的布局，如果需要，添加新布局线框和耦接。

图7图示了图5的示例的背景下的该折衷事件。如果图5的特征505a以这样的方式移动即使得其不再与线框510的平面一致，则系统可以创建与特征705a相关联的新的布局线框。例如，在该事件之后，CAD系统将创建新的线框布局710a，其与线框510对应但是位于与特征705a及其面集合715a（在移动到新平面之后，这些分别对应于特征505a和面集合515a）相同的新平面中。CAD系统创建了线框710a和面集合715a之间的新的双向特征-线框逻辑耦接730a。

CAD系统维持线框布局710b，其与线框710b对应并且仍处于与线框710b相同的平面中。CAD系统维持线框710b和特征705b的面集合715b之间的双向特征-线框逻辑耦接730b，如图5的示例中的那样，其中CAD系统维持线框510b和特征505b的面集合515b之间的双向特征-线框逻辑耦接530b。

就是说，如线框710a和710b所示，当一个特征移动到不同平面时，CAD系统可以从诸如线框510的单个线框创建不同平面中的多个线框。

图8图示了根据所公开的实施例的过程的流程图。

CAD系统加载包括2D线框几何形状和3D特征的CAD数据（步骤805）。在该背景下，加载可以包括从存储器加载对象模型，例如通过网络从另一数据处理系统接收对象模型，从用户输入接收对象模型，或者通过本领域技术人员认识到的其他手段。

在一些实施例中，在步骤805中CAD系统可以加载多个3D特征。2D线框几何形状可以是2D布局。

CAD系统维持2D线框几何形状和3D特征之间的双向逻辑关系（步骤810）。在其中加载多个3D特征的一些实施例中，CAD系统维持2D线框几何形状和每个3D特征之间的双向逻辑关系。

CAD系统接收对3D特征的改变的输入（步骤815）。该输入可以经由任何已知的用户接口、通过网络、或者作为来自另一系统或应用的指示，而直接接收自用户。

响应于接收到输入，CAD系统改变3D特征并且使用双向逻辑关系对2D线框几何形状进行相应的改变（步骤820）。这些改变被存储在CAD系统中并且可以显示给用户。在一些情况下，过程可以在这里结束。这是在不使用上文讨论的变换的情况下执行的。

在一些实施例中，如果多个3D特征被加载并且针对第一3D特征的用户输入使第一3D特征与新平面相关联，则CAD系统在新平面中创建新的2D线框几何形状（步骤825），并且维持新的2D线框几何形状和第一3D特征之间的新的双向逻辑关系（步骤830），包括将它们存储在CAD系统中。第一3D特征和原始的2D线框几何形状之间的原始的双向逻辑关系可以被移除，有利于与新的3D线框几何形状的新的逻辑关系。

本领域技术人员将认识到，并非所有实施例需要执行所有步骤，并且除非另外明确指示，否则一些步骤可以按不同的顺序执行或者同时执行。图8的过程可以由CAD系统执行，在被特别地配置为执行这些步骤的CAD系统中实现，以及由编码有指令的计算机可读介质实现，这些指令在被执行时使数据处理系统执行这些步骤。

本领域技术人员将认识到，为了简单和清楚，这里并未示出或描述适于与本公开一起使用的所有数据处理系统的完整结构和操作。相反，仅示出和描述了对于本公开是独特的或者对于本公开的理解是必要的数据处理系统的那么多内容。数据处理系统100的剩余的构造和操作可以与任何本领域中已知的各种当前的实现和实践一致。

重要的是注意，尽管本公开包括完整功能系统的背景下的描述，但是本领域技术人员将认识到，本公开的至少部分机制能够以指令形式分布，这些指令以多种形式中的任何形式包含在机器可用、计算机可用或者计算机可读介质中，并且本公开同样适用，与指令的具体类型或者用于实际执行分布的信号承载介质或存储介质无关。机器可用/可读或者计算机可用/可读介质的示例包括：非易失性、硬编码类型的介质，诸如只读存储器（ROM）或可擦除、电可编程只读存储器（EEPROM），以及用户可记录类型的介质，诸如软盘、硬盘驱动器和致密盘只读存储器（CD-ROM）或者数字多用途光盘（DVD）。

尽管已详细描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的具有其最广泛的形式的精神和范围的情况下，可以进行这里公开的各种改变、替换、变化和改进。

本申请的描述不应被认为暗指任何特定的元件、步骤或功能是权利要求范围中必须包括的基本要素：授权的主题的范围仅由所允许权利要求限定。此外，这些权利要求并非旨在援引35 USC § 112的第六节，除非确切的词“用于…的装置”后面是分词。

Claims (21)

1.一种用在CAD系统中的方法，包括：

在CAD系统中加载CAD数据，所述CAD数据包括第一2D线框几何形状和第一3D特征；

由所述CAD系统维持所述第一2D线框几何形状和所述第一3D特征之间的第一双向逻辑关系；

接收所述CAD系统对所述第一3D特征的改变的输入；以及

响应于所述输入，使用所述第一双向逻辑关系由所述CAD系统进行对所述第一3D特征的改变和对所述第一2D线框几何形状的相应的改变，并且将改变存储在所述CAD系统中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述CAD系统还加载第二3D特征并且维持所述第二3D特征和所述第一2D线框几何形状之间的第二双向逻辑关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述CAD系统创建第二2D线框几何形状，移除所述第二双向关系，并且维持所述第二3D特征和所述第一2D线框几何形状之间的第三双向逻辑关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述第一3D特征的改变将所述第一3D特征移动到与所述第一2D线框几何形状不同的平面中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述CAD系统在不同平面中创建第二2D线框几何形状，所述第二线框几何形状与所述第一2D线框几何形状对应。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述CAD系统还维持所述第一3D特征和所述第二2D线框几何形状之间的第三双向逻辑关系。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一2D线框几何形状是CAD布局。

8.一种CAD系统，包括处理器和可访问存储器，所述CAD系统被配置为执行如下步骤：

加载CAD数据，所述CAD数据包括第一2D线框几何形状和第一3D特征；

维持所述第一2D线框几何形状和所述第一3D特征之间的第一双向逻辑关系；

接收对所述第一3D特征的改变的输入；以及

响应于所述输入，使用所述第一双向逻辑关系进行对所述第一3D特征的改变和对所述第一2D线框几何形状的相应的改变，并且存储改变。

9.根据权利要求8所述的CAD系统，其中所述CAD系统还加载第二3D特征并且维持所述第二3D特征和所述第一2D线框几何形状之间的第二双向逻辑关系。

10.根据权利要求9所述的CAD系统，其中所述CAD系统创建第二2D线框几何形状，移除所述第二双向逻辑关系，并且维持所述第二3D特征和所述第一2D线框几何形状之间的第三双向逻辑关系。

11.根据权利要求8所述的CAD系统，其中对所述第一3D特征的改变将所述第一3D特征移动到与所述第一2D线框几何形状不同的平面中。

12.根据权利要求11所述的CAD系统，其中所述CAD系统在不同平面中创建第二2D线框几何形状，所述第二线框几何形状与所述第一2D线框几何形状对应。

13.根据权利要求12所述的CAD系统，其中所述CAD系统还维持所述第一3D特征和所述第二2D线框几何形状之间的第三双向逻辑关系。

14.根据权利要求8所述的CAD系统，其中所述第一2D线框几何形状是CAD布局。

15.一种有形的计算机可读介质，其编码有计算机可执行指令，所述指令在被执行时使数据处理系统执行如下步骤：

加载CAD数据，所述CAD数据包括第一2D线框几何形状和第一3D特征；

维持所述第一2D线框几何形状和所述第一3D特征之间的第一双向逻辑关系；

接收对所述第一3D特征的改变的输入；以及

响应于所述输入，使用所述第一双向逻辑关系进行对所述第一3D特征的改变和对所述第一2D线框几何形状的相应的改变，并且存储改变。

16.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述指令进一步使所述数据处理系统加载第二3D特征并且维持所述第二3D特征和所述第一2D线框几何形状之间的第二双向逻辑关系。

17.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其中所述指令进一步使所述数据处理系统创建第二2D线框几何形状，移除所述第二双向逻辑关系，并且维持所述第二3D特征和所述第一2D线框几何形状之间的第三双向逻辑关系。

18.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中对所述第一3D特征的改变将所述第一3D特征移动到与所述第一2D线框几何形状不同的平面中。

19.根据权利要求18所述的计算机可读介质，其中所述指令进一步使所述数据处理系统在不同平面中创建第二2D线框几何形状，所述第二线框几何形状与所述第一2D线框几何形状对应。

20.根据权利要求19所述的计算机可读介质，其中所述指令进一步使所述数据处理系统维持所述第一3D特征和所述第二2D线框几何形状之间的第三双向逻辑关系。

21.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述第一2D线框几何形状是CAD布局。

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