CN102999657A

CN102999657A - 用于在计算机辅助设计系统中设计对象组合件的方法和系统

Info

Publication number: CN102999657A
Application number: CN2012103302108A
Authority: CN
Inventors: L·桑提科; B·富尔
Original assignee: Dassault Systemes of America Corp
Current assignee: Dassault Systemes SE; Dassault Systemes of America Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-07
Also published as: JP6157819B2; EP2568400A1; CN102999657B; US20130226529A1; KR101988663B1; CA2788392A1; US10210304B2; KR20130028021A; JP2013058201A; CA2788392C

Abstract

一种在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件的计算机实施方法，所述方法包括以下步骤：提供(90)包括至少一个三维几何元件的三维几何模型化对象；提供(91)包括至少一个逻辑组件的逻辑模型化对象；将多组的至少一个三维几何元件与相应多组的至少一个逻辑组件相关联（92）；其特征在于：所述方法还包括在三维场景中显示(93)一组至少一个逻辑组件的表示的步骤，所述一组至少一个逻辑组件部分叠置在对应关联的一组至少一个三维几何元件上。

Description

用于在计算机辅助设计系统中设计对象组合件的方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机程序和系统领域，并且更具体地涉及在计算机辅助设计应用中设计对象组合件的领域。

背景技术

已知计算机辅助技术包括涉及用于创作产品设计的软件解决方案的计算机辅助设计或CAD。类似地，CAE是计算机辅助工程的首字母缩略词，例如，其涉及用于模拟未来产品的物理特性的软件解决方案。CAM代表计算机辅助制造，并且通常包括用于定义制造工艺和操作的软件解决方案。

在市场上提供了大量系统和程序用于对象（或部件）或对象组合件的设计，来形成产品，诸如由达索系统的CATIA商标下所提供的系统和程序。这些CAD系统使用户能够建造并操控对象或对象组合件的复杂三维或3D模型。因此，CAD系统使用边或线（在特定情况中使用面）提供对模型化对象的表示。线或边可以以各种方式表示，例如，非均匀有理B样条（NURBS）。这些CAD系统将部件或部件组合件作为模型化对象进行管理，该模型化对象大部分为几何形状的规格。具体来说，CAD文件包含这些规格，根据这些规格产生几何形状，该几何形状反过来允许表示产生。几何形状和表示可以存储在单个CAD文件或多个CAD文件中。CAD系统包括用于向设计者表示模型化对象的图形工具；这些工具专用于显示复杂对象；在CAD系统中表示对象的文件的典型大小处于每个部件1兆字节的范围内，而组合件可以包括成千上万个部件。CAD系统管理存储在电子文件中的对象模型。

在计算机辅助技术中，图形用户界面GUI在关于技术的效率方面起到了重要的作用。用于对模型化对象进行操控和/或导航所需的大部分操作可以由用户（例如，设计者）在GUI上执行。尤其是，用户可以创建、修改以及删除形成产品的模型化对象，并且也可以探究产品，以便例如经由产品结构理解模型化对象是如何相互关联的。传统上，通过位于GUI的面上的专用菜单和图标来实施这些操作。近来，诸如CATIA的CAD系统允许在产品表示的附近调用这些操作。设计者不再需要将鼠标移向菜单和图标。因此，操作在鼠标可到达的范围内可用。此外，操作的表现是语义性的：对于由设计者选择的给定操作，CAD系统可以仍然在鼠标附近根据先前选择的操作向设计者建议一组该设计者很可能选择的新操作。

直到近些年来，一些用于例如汽车和航天工业的计算机软件基于几何形状，使机械工程师能够在空间或三维显示中看到他们的作品。

在这个领域中，如在图1、图2、图3和图4中分别所示的，诸如CATIA、SolidWorks、NX和ProEngineer的计算机软件能够允许在三维空间中设计几何形状。在这些图上，示例性图形用户界面或GUI是具有标准菜单栏的典型的类似CAD界面。这样的菜单和工具栏包含一组用户可选图标，每个图标与一个或多个操作或功能相关联。这些图标中的一些与软件工具相关联，适于在3D几何模型化产品或产品部件上进行编辑和/或工作，该3D几何模型化产品或产品部件诸如显示在图形用户界面GUI中。在以下描述中，为了简便起见，可以将术语“产品”、“部件”、“组合件”等称为“部件”。“部件”的概念也可以概括为“对象”的概念。对象包含了最终实体模型的任意组成部分，例如，对于组合件而言，该组合件的对象可以为子组合件、部件、运动接头、材料、在电子控制单元（ECU）上执行的嵌入式软件，或需要用于描述组合件的整个环境（如对在你想要研究飞机飞行性能的情况中的大气建模）的任意对象。

如在图5、图6和图7中分别示出，仍然能够使用如Matlab Simulink、Dymola以及Simulation X的计算机软件，这些计算机软件提供了丰富的二维显示环境以根据逻辑组件来设计逻辑系统。在这些图上，示例性图形用户界面或GUI具有标准菜单栏。这样的菜单和工具栏包含一组用户可选图标，每个图标与一个或多个操作或功能相关联。这些图标中的一些与软件工具相关联，适于在逻辑的模型化产品或产品部件上进行编辑和/或工作，该逻辑的模型化产品或产品部件诸如显示在图形用户界面GUI中。

在CATIA系统中，一组工具提供了允许在相同的编辑器80中观看和设计的环境，即，在相同的屏幕上分开地显示三维几何表示81和逻辑表示82。

图8示出了这种分开的三维几何表示和逻辑表示的显示。

使用这些种类的系统，实际上难以理解产品或对象组合件如何工作，尤其当产品变得越来越复杂时，因为对于用户来说很难看出机械部件如何与系统组件相互作用，并且很难看出几何表示和逻辑表示之间交换何种信息。

因此，在所使用的几何表示和逻辑表示之间不存在链接。

因此，根据以上讨论的现有解决方案的局限性，需要以更容易和更快的方式来改进对象的经常性出现的组合件，以使得增加设计者的设计效率并将设计误差降到最小。

换言之，需要改进可读性，使得用户能够更高效地工作。

发明内容

根据本发明的一方面，提出一种在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件的计算机实施方法，所述方法包括以下步骤:

-提供包括至少一个三维几何元件的三维几何模型化对象；

-提供包括至少一个逻辑组件的逻辑模型化对象；

-将多组的至少一个三维几何元件与相应多组的至少一个逻辑组件相关联；

其中所述方法还包括在三维场景中显示一组至少一个逻辑组件的表示的步骤，所述一组至少一个逻辑组件部分重叠在对应关联的一组至少一个三维几何元件上。

在所使用的几何表示和逻辑表示之间以技术方式与可视方式两者来建立的链接使得用户能够更高效地工作，并且提高了几何表示的技术数据表现与逻辑表示的技术数据表现之间的技术交互。

这种方法允许用户可以在单个三维环境中观看和设计完整的系统，该单个三维环境将三维几何表示和逻辑表示混合在相同的编辑器中。

此外，该方法通过直接以三维定位合适的信息以帮助用户理解完整的系统行为，以使得用户能够容易理解和设计机械的哪个部件与系统逻辑定义相交互以及它们如何交互。

根据实施例，通过在所述场景中将具有定位点的所述表示直接链接至对应关联的一组至少一个三维几何元件上，来设计一组至少一个逻辑组件的表示。

因此，当用户改变三维几何表示的观看角度时，逻辑表示的组件与对应的三维几何元件保持稳定。

根据实施例，通过在所述场景中将逻辑组件直接链接至对应的三维几何元件来设计包括至少一个端口或者换言之一个接口元件或连接器的一组至少一个逻辑组件的所述表示。

这种端口使得逻辑组件的元件能够与三维几何元件的子系统相链接，从而改进和便利了产品的设计。

根据实施例，显示一组至少一个逻辑组件的表示是根据请求而可激活的、不可激活的、可扩展的、以及可缩放的。

因此，用户可以选择暂时隐藏元件以集中于他感兴趣的区域。

根据实施例，显示一组至少一个逻辑组件的表示涉及在所述对应关联的一组至少一个三维几何元件的所述场景中的相关深度位置。

因此，当用户改变三维几何表示的观看角度时，相对于观看角度的所述改变，逻辑表示的对应组件的显示自动改变。

此外，可以由可延长的引导线来表示链接。

因此，对于用户来说，更易于在修改三维几何表示观看角度期间理解复杂的产品。

可以在标签中包括显示一组至少一个逻辑组件的表示。

因此，提高了真实性和理解力。

本发明还提出一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储在计算机可读介质上，用于在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件，所述计算机程序包括用于使得所述计算机辅助设计系统采取本发明方法的步骤的代码模块。

本发明还涉及用于在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件的装置，该装置包括用于实施本发明方法的步骤的模块。

附图说明

随着对通过以非限制性示例的方式描述的并通过附图示出的一些实施例的研究，将能够更好地理解本发明。

-图1至图4分别示出允许在三维空间中设计几何形状的以下计算机软件：CATIA、SolidWorks、NX和ProEngineer；

-图5至图7分别示出提供丰富的二维显示环境以根据逻辑组件设计逻辑系统的以下计算机软件：Matlab Simulink、Dymola和SimulationX；

-图8示出计算机软件CATIA，该计算机软件提供允许在相同的编辑器中观看和设计的环境，即，在相同的屏幕上分开显示三维几何表示和逻辑表示；

-图9示出根据本发明一方面的方法；

-图10至图12示出使用根据本发明一方面的方法的示例；

-图13和图14示出使用根据本发明一方面的方法的另一示例；

-图15示出使用根据本发明一方面的方法的另一示例；

-图16示出适于实施本发明的硬件和软件环境的示意图。

具体实施方式

图9是描绘本发明实施例的流程图，其中将看到分别属于以下阶段的四个块：提供90包括至少一个三维几何元件的三维几何模型化对象，提供91包括至少一个逻辑组件的逻辑模型化对象，将多组的至少一个三维几何元件与相应多组的至少一个逻辑组件相关联92，以及在三维场景中显示93一组至少一个逻辑组件的表示，该一组至少一个逻辑组件部分重叠在对应关联的一组至少一个三维几何元件上。

上述方法的步骤可以由一个或多个可编程处理器执行，该一个或多个可编程处理器执行计算机程序，以通过对输入数据进行运算并产生输出来执行本发明的功能。

计算机程序可以以任意形式的编程语言来编写，包括汇编或解释性语言，并且计算机程序可以配置为任意形式，包括作为独立程序或适于计算环境中使用的子程序、元件或其它单元。计算机程序可以配置为在一个计算机上执行，或配置为在一个站点的多个计算机上执行，或被配置在分布于跨越多个站点并由通信网络互相连接的多个计算机上执行。

以下附图更详细地解释了本发明的功能。

图10至图12示出了使用该方法的第一示例。用户或设计者从包含几何元件的三维场景开始。元件为机械组合件的部件或这些部件之间的关系。图10示出了发动机100的部件，并且尤其表示了在几个部件之间的运动接头101，该运动接头101将这些部件链接在一起并驱动这些部件的运动。

对于设计者来说，能够通过以下方式直接从该场景开始对逻辑系统定义进行设计：对作用于机械结构并根据由逻辑系统给定的值修改其位置的致动器进行定义，和/或对于为了例如控制环路而测量物理数据（如速度或力）的传感器进行定义。

为此，用户或设计者选择三维几何实体，在该示例中为三维机械接头101，并启动插入占位符110（例如如图11上所示的标签）的命令，以接收与该几何元件有关的并与该几何元件相互作用的一组逻辑组件。默认情况下，所插入的占位符可以是基本上空白的并仅包含用于将逻辑组件更精确地连接至几何元件的连接器（其例如能够连接将来自或将去向机械系统的特定信号）。

可以通过在场景中将具有定位点111的所述表示直接链接至对应关联的一组至少一个三维几何元件，来设计一组至少一个逻辑组件的表示。因此，当由设计者改变了对象组合件的观看点时，逻辑标签在改变期间保持与该一组至少一个三维元件链接。

由此，对于设计者来说，能够通过以下方式来设计与机械交互的逻辑系统：将例如来自库中的组件放置于创建的空白区110内，并使用占位符中的逻辑图将它们连接至如图12所示的连接器。

由此，采用本发明确实将更加易于观看和设计机械系统，尤其是由于三维几何元件和机械系统的逻辑组件之间的交互。

图13和图14示出了使用该方法的第二示例。用户或设计者例如能够将本发明用于液压阀。如在该示例中，能够将端口130用于直接在场景中将逻辑组件链接至对应的三维几何元件。在该情况下，端口130链接至液压回路。

在该示例中，逻辑描述表明何种流动的油对应于牵拉器（drawer）的拉出位置和缩回位置。

链接能够由可延长的引导线来表示。

因此，逻辑图表示可以是动画的，并与三维表示动画同步。

事实上，图13示出具有链接的三维几何表示和逻辑表示的缩回的牵拉器，以及图14示出具有链接的三维几何表示和逻辑表示的伸展的牵拉器。

图15示出了作为风力涡轮机或风井（aeolian well）的第三示例，其中附接至不同几何元件的几个逻辑图可以被同时显示。在该情况下，根据在相关联的三维几何元件或几何元件组的场景中的深度位置对逻辑图进行显示。当深度增加时，将对应于场景中最靠近组的至少一个三维几何元件的逻辑标签显示在其它标签等的顶部。

图16示出例如用户用于设计对象组合件的工作站的客户端计算机系统。该客户计算机包括连接至内部通信总线161的中央处理单元或CPU160，也连接至总线161的随机存取存储器或RAM 162。该客户计算机系统还提供有图形处理单元或GPU 163，该图形处理单元或GPU 163与连接至通信总线161的视频随机存取存储器164相关联。视频RAM 164在本领域也称为帧缓存器。大容量存储设备控制器165管理对诸如硬盘驱动器166的大容量存储器设备的访问。适于有形地体现计算机程序指令和数据的大容量存储器设备包括所有形式的非易失性存储器（其包括通过以示例半导体存储器设备的方式），诸如EPROM、EEPROM以及闪存设备；诸如内部硬盘和可移除盘的磁盘；磁光盘；以及CD-ROM盘167。前述任意设备可以添加专门设计的ASIC（特定用途集成电路），或合并进专门设计的ASIC中。网络适配器168管理对网络169的访问。客户计算机系统也可以包括诸如光标控制设备的触觉设备170，键盘，等等。将光标控制设备用于客户计算机中，以允许用户有选择地将光标放在显示器171上的任意期望的位置处。此外，该光标控制设备允许用户选择各种命令，并输入控制信号。该光标控制设备包括大量用于将控制信号输入至系统的信号产生设备。通常来说，光标控制设备可以为鼠标，该鼠标的按钮用于产生信号。

已经描述了本发明的优选实施例。应该理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种修改。因此，其它实施方式也均落在以下权利要求书的范围内。例如，标准的排序可以取决于组合件的技术环境。

Claims

1.一种在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件的计算机实施方法，所述方法包括以下步骤：

-提供(90)包括至少一个三维几何元件的三维几何模型化对象；

-提供(91)包括至少一个逻辑组件的逻辑模型化对象；

-将多组的至少一个三维几何元件与相应多组的至少一个逻辑组件相关联（92）；

其特征在于：所述方法还包括在三维场景中显示(93)一组至少一个逻辑组件的表示的步骤，所述一组至少一个逻辑组件部分重叠在对应关联的一组至少一个三维几何元件上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在所述场景中将具有定位点（111）的所述表示直接链接至对应关联的一组至少一个三维几何元件上，来设计一组至少一个逻辑组件的所述表示。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过在所述场景中将逻辑组件直接链接至对应的三维几何元件，来设计包括至少一个端口（130）的一组至少一个逻辑组件的所述表示。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，显示一组至少一个逻辑组件的表示是根据请求而可激活的、不可激活的、可扩展的、以及可缩放的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，显示一组至少一个逻辑组件的表示涉及在所述对应关联的一组至少一个三维几何元件的所述场景中的相关深度位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，由可延长的引导线来表示链接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在标签（110，120）中包括显示一组至少一个逻辑组件的表示。

8.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储在计算机可读介质上，用于在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件，所述计算机程序包括用于使得所述计算机辅助设计系统采取根据权利要求1至7中的任一项所述的步骤的代码模块。

9.一种用于在计算机辅助设计系统中设计对象的组合件的装置，所述装置包括用于实施根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤的模块。