CN104272309B - 用于折弯和展平复杂的钣金折弯区域的系统及方法 - Google Patents

Abstract

产品数据管理(PDM)系统、方法和计算机可读介质。方法包括在PDM数据处理系统中接收(305)实体。该方法包括确定(320，315)要对实体执行的操作以及该实体的目标区域。该方法包括将目标区域移入(320)辅助实体并且从辅助实体去除(325)几何形状。该方法包括生成(330)与操作和辅助实体对应的新的几何形状并且将新的几何形状应用于辅助实体的拓扑元素。该方法包括根据操作将邻接区域变换(335)至新的位置。该方法包括将所变换的邻接区域接合(340)至修改的辅助实体以产生处理的实体。

Description

用于折弯和展平复杂的钣金折弯区域的系统及方法

本发明涉及根据独立权利要求的用于折弯和展平复杂的钣金折弯区域的方法、产品数据管理数据处理系统以及计算机可读介质。

技术领域

本公开内容一般地涉及对产品的数据和其他项目进行管理的计算机辅助设计、可视化及制造系统、产品生命周期管理(“PLM”)系统、以及类似系统(统称为“产品数据管理”系统或“PDM”系统)。

背景技术

PDM系统对PLM和其他数据进行管理。期望改进了的系统。

发明内容

各种所公开的实施方式包括用于折弯和展平复杂钣金折弯区域的系统及方法。其他实施方式包括PDM系统、方法和计算机可读介质。方法包括在PDM数据处理系统中接收实体。该方法包括确定要对实体执行的操作以及该实体的目标区域。该方法包括将目标区域移入辅助实体并且从辅助实体去除几何形状。该方法包括生成与操作和辅助实体对应的新的几何形状并且将该新的几何形状应用于辅助实体的拓扑元素。该方法包括根据操作将邻接区域变换至新的位置。该方法包括将变换的邻接区域接合至修改的辅助实体以产生处理的实体。

以上所述已经相当广泛地概述了本公开内容的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解以下详细描述。将在下文中描述本公开内容的构成权利要求主题的另外的方面和优点。本领域技术人员应当意识到，可以容易地使用所公开的构思和具体实施方式作为修改或设计用于实现本公开内容相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应当意识到，这样的等同构造并未脱离本公开内容的最广泛形式的精神和范围。

在开始下面的具体实施方式之前，阐述贯穿本专利文献使用的某些单词或短语的定义会是有利的：词语“包括(include)”和“包括(comprise)”及其派生词语指没有限制的包括；术语“或”是包括性的，指和/或；短语“相关联”和“与其相关联”及其派生短语可以指包括、被包括在内、与其互连、包含、被包含在内、连接至或与其连接、耦接至或与其耦接、能够与其通信、与其协作、交错、并列、与其接近、绑定至或与其绑定、具有、或具有其性质等；以及术语“控制器”指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分，而不论这样的设备是通过硬件、固件、软件或以上中的至少两者的组合来实现。应当注意，与任何具体控制器相关联的功能，无论本地或远程，可以是集中式或分布式。贯穿本专利文献提供某些单词和短语的定义，并且本领域技术人员应当理解，这样的定义即使不是在大多数实例中但仍在许多实例中适用于这样被定义的单词和短语的现有及未来使用。尽管一些词语可能包括各种各样的实施方式，但是所附权利要求可以明确地将这些词语限制到具体的实施方式。

附图说明

为了更全面地理解本公开内容及其优点，现在结合附图来参照以下描述，其中相同的附图标记指代相同的对象，在附图中：

图1描绘了能够实现实施方式的数据处理系统的框图；

图2示出了展平单个钣金折弯的所公开的处理的示例；

图3示出了根据所公开的实施方式的处理的流程图；以及

图4A至图4C示出了能够使用所公开的技术进行处理的常见钣金折弯操作。

具体实施方式

以下所描绘和讨论的图1至图4以及用于描述本专利文献中的公开内容的原理的各种实施方式仅以示意性方式来说明并且不应以任何方式被解释成限制本公开内容的范围。本领域技术人员应当理解，本公开内容的原理可以通过任何适当地配置的设备来实现。将参照示例性非限制性实施方式来描述本申请的诸多创新性教示。

钣金折弯/展平技术处理是用于评估钣金系统和模具设计系统的重要准则。随着钣金制造技术的提高，钣金产品变得越来越复杂，特别是在具有大量“附加”特征如筋条、焊道、凹陷、变形等的折弯区域中。这些“附加”特征对折弯/展平能力构成挑战。

所公开的实施方式包括在不改变拓扑元素的情况下通过直接改变钣金折弯区域的几何数据来折弯和展平复杂的钣金折弯区域的通用解决方案。

所公开的实施方式消除了使用仅对具有下述项的这些折弯有益的技术的传统系统的限制：具有均匀的材料厚度、彼此具有偏移的内折弯面和外折弯面、以及具有作为直纹表面并且与折弯面垂直的侧面(即，邻接成对的折弯面的任何面)。

该限制是主要的商业钣金设计软件所共有的。一些软件使用复杂的后过程来处理非均匀材料厚度区域。然而，这些解决方案仅支持一些普通的明确地限定了的情况。

所公开的实施方式克服了这些缺点。

图1描绘了数据处理系统的框图，其中实施方式能够实现为例如通过软件或其他方式具体地配置成执行如本文所述的处理的PDM系统，并且具体地实现为如本文所述的多个互连和通信的系统中的每一个。所描绘的数据处理系统包括与二级高速缓存器/桥接器104连接的处理器102，所述二级高速缓存器/桥接器104又连接至本地系统总线106。本地系统总线106可以是例如外围部件互连(PCI)架构总线。在所描绘的示例中，与本地系统总线连接的还有主存储器108和图形适配器110。图形适配器110可以与显示器111连接。

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与本地系统总线106连接。扩展总线接口114将本地系统总线106与输入/输出(I/O)总线116连接。I/O总线116与键盘/鼠标适配器118、盘控制器120和I/O适配器122连接。盘控制器120可以与存储设备126连接，所述存储设备126可以是任意适合的机器可用或机器可读存储介质，包括但不限于：非易失性、硬编码型介质如只读存储器(ROM)或者可擦除、电可编程只读存储器(EEPROM)、磁带存储设备和用户可记录型介质例如软盘、硬盘驱动器及致密盘只读存储器(CD-ROM)或数字多功能盘(DVD)以及其他已知的光、电或磁存储设备。

在所示出的示例中，与I/O总线116连接的还有音频适配器124，音频适配器124可以连接有扬声器(未示出)以播放声音。键盘/鼠标适配器118提供用于定点设备(未示出)如鼠标、跟踪球、轨迹指示器的连接。

本领域普通技术人员应当理解，图1所描绘的硬件可以因具体实现而异。例如，如光盘驱动器等其他外围设备还可以被另外使用或者代替所描绘的硬件。所描绘的示例仅出于说明目的而提供，并且非意在暗示关于本公开内容的架构限制。

根据本公开内容的实施方式的数据处理系统包括采用图形用户界面的操作系统。操作系统允许多个显示窗口同时显示在图形用户界面中，其中每个显示窗口针对不同的应用或者针对相同应用的不同实例来提供接口。用户可以通过定点设备来操作图形用户界面中的光标。可以变化光标的位置和/或生成如点击鼠标按钮的事件以驱动期望响应。

可以采用被适当地修改了的各种商业操作系统之一如位于华盛顿州雷德蒙的Microsoft公司的产品Microsoft Windows^TM版本。根据所描述的本公开内容来修改或创建该操作系统。

LAN/WAN/无线适配器112可以与网络130(不是数据处理系统100的一部分)连接，所述网络130可以是如本领域技术人员所知的任何公共或私有数据处理系统网络或这些网络的组合，包括因特网。数据处理系统100可以经由网络130与服务器系统140通信，所述服务器系统140也不是数据处理系统100的一部分，而是可以实现为例如单独的数据处理系统100。

所公开的实施方式包括在不应用附加步骤处理特殊几何形状的情况下通过单个过程来支持包含任意几何形状的任何折弯区域的系统及方法。

本文所描述的处理包括多个功能，包括折弯、展平、调节折弯角度的大小以及平板型式(flat pattern)。当执行这些基本处理时，系统还可以进行：横跨钣金件上的任何“附加”特征引入折弯；横跨处于展平状态的折弯创建变形特征；重新折弯具有附加特征的折弯区域；创建包括复杂的折弯区域的钣金件的平板型式；或重新调节复杂的折弯区域上的折弯角度的大小。

本文所公开的通用折弯/展平处理可以通过从包括顶点、边和面的拓扑元素去除包括点、曲线和表面的几何形状来像“橡胶”连接器一样来操作折弯区域。可动部分可以作为刚性实体变换至新的位置。在针对折弯区域中的每个拓扑元素计算并且重新生成几何数据之后，将可动部分重新附接回折弯区域，从而，然后它最终变成有效的实体。

所公开的实施方式确保在折弯区域中的所有几何形状精确地变形，并且确保从变换相邻面或静止相邻面获得折弯面与相邻变换面或相邻静止面之间的边界的几何形状。

图2示出了展平单个钣金折弯的所公开的处理的示例。在展平之后，所有拓扑元素保持不变从而会维持任何非几何信息如面颜色和名称。以下所述的系统可以是实现为一个或更多个数据处理系统100的PDM数据处理系统。

图3描绘了被执行以产生图2的示例的处理的流程图。注意，尽管此示例性处理具体地是展平处理，但是该处理的主要步骤可以与无论是执行折弯还是展平或如本文所描述的其他处理时的主要步骤相同。图3的处理可以被用作对实体模型的一部分进行修改操作的通用处理。

系统接收实体作为PDM模型(步骤305)。在此示例中，实体202表示钣金体的包括折弯区域204的部分。如同实体202一样，折弯区域204包括多个几何形状如点、曲线和表面并且还包括拓扑元素如顶点、边和面。如本文所使用的接收可以包括从存储设备加载、从其他设备或处理接收、经由与用户的交互来接收或以其他方式接收。PDM模型指CAD或如由PDM系统操作的其他实体对象模型。

系统确定要对实体执行的操作(步骤310)。在此示例中，操作是展平操作。这可以通过从用户接收操作选择来确定。这可以是以下确定的一部分：确定该操作应该作为对实体的较大操作的一部分来执行或以其他方式来执行。

系统基于该操作确定该操作的目标区域(步骤315)。在此示例中，展平操作的目标区域是折弯区域204；即，实体上要被展平的区域。实体可以具有在此示例中示出的一个或更多个邻接区域如区域206和区域208，上述邻接区域与目标区域204相连并且是与目标区域204相同的实体的一部分。

系统将目标区域204移入包括与目标区域具有相同多个几何形状和拓扑元素的辅助实体210(步骤320)。这可以包括在邻接区域与目标区域接合的“伤口”处形成愈合盖面(heal cap face)。该愈合盖面可以被保持为橡胶面。

系统从辅助实体去除几何形状(步骤325)，仅留下在212处所示的拓扑元素。此步骤可以包括例如从辅助实体上的所有顶点、翅片(fin)、边和面去除几何形状。

系统生成与操作和辅助实体对应的新的几何形状(步骤330)，包括将这些新的几何形状应用于212处的拓扑元素以产生修改的辅助实体214。修改的辅助实体214与作为将要对目标区域204执行的操作的结果对应。在此情况下，所修改的辅助实体是展开/展平的折弯区域。可以使用选择任意操作的传统处理来执行生成新的几何形状的步骤，因为既不需要处理目标区域的邻接区域也不要需要处理目标区域的拓扑元素，所以所公开的处理更加有效。

生成新的几何形状可以包括针对辅助实体的相应边界边来计算顶点的位置并且从邻接区域得到曲线。这还可以包括针对内部边：在可能的情况下创建分解曲线或者以另外的方式将边分成点、将点变换至点的新位置、并且创建相应的b-曲线。这还可以包括针对表面在可能的情况下将这些表面改变成为分解表面或以另外的方式创建片。

将新的几何形状应用到拓扑元素可以包括多个不同的处理。其可以包括将点附接至顶点、以预定公差使边精确以及将曲线附接至边。如果创建了分解表面，则该处理可以包括将每个分解表面附接至相应的面，或可以以另外的方式包括通过充填、放样或从片变形来创建表面。应用新的几何形状还可以包括检查方向以确保正确地定位表面和边。检查方向可以包括修补内部边和面，其中处理边以肯定边位于这些边的邻接表面以及处理该面以修复任何G1不连续和自交叉表面。应用新的几何形状还可以包括重新设置内部边上的精度。

系统根据该操作将邻接区域206和邻接区域208变换至新的位置(步骤335)。在此情况下，将未折弯面变换至展开/展平位置。因为邻接区域被从目标区域分离开，所以可以使用简单的变换而不是根据该操作处理邻接区域的面和几何形状来执行该处理，节省了大量的处理时间和努力。

系统将邻接区域206和邻接区域208接合至修改的辅助实体214(步骤340)，这产生与按照操作被处理的原始实体202对应的已处理的实体220。接合邻接区域206和邻接区域208与所修改的辅助实体214产生单体，并且可以包括修补边界边以确保边界边位于边界边的邻接表面并且重新设置边界边上的精度。此步骤还可以包括执行体检查以确保没有引入故障。

然后，系统可以存储所处理的实体220(步骤345)。

注意在上述处理以及本文所描述的其他处理中，各个步骤可以按照不同的顺序相继地、同时地、重复地被执行，或者可以如下面所声明的在各种实施方式中被省略。对任何具体的所公开的实施方式而言，没有步骤、处理、或者元件应该被看作是必不可少的。在一些实施方式中，系统可以首先评估顶点和边，然后或者通过分解评估或者根据其边界边来生成表面。

为了保证生成有效的实体，所公开的处理可以使用不同的已知方法来检查处于中间状态以及最终状态下的折弯区域上的几何形状。如果该检查表明目标区域无效，则系统可以将操作回滚到错误发生之前的点并且修补几何形状。

图4A至图4C示出了可以使用所公开的技术处理的几个普通的钣金折弯操作，将示例性修改的二次实体表示为在执行该操作之后的结果体的一部分。

图4A示出了横跨复杂特征插入折弯，其中操作是在初始体402与结果体404之间的折弯操作，其中折弯操作被执行以产生作为结果体404的一部分的修改的辅助实体406。

图4B示出了展平具有复杂特征的折弯，其中操作是在初始体412与结果体414之间的展平操作，其中展平操作被执行以产生作为结果体414的一部分的修改的辅助实体416。

图4C示出了针对非均匀材料厚度零件创建平板型式，其中在初始体422与结果体424之间执行如以上所述的几个展平操作，展平操作被执行以产生作为结果体424的一部分的在426处表示出其中一些的几个修改的辅助实体。

折弯和展平是在钣金设计和制造工具设计(例如，级进模具设计、变换模具设计和汽车纵列模具设计)的很多过程上的共用操作，例如，创建凸缘、形成凸缘轮廓、插入折弯和啮合凸缘、生成平板型式等，并且可以使用本文所描述的技术来执行这样的操作。

所公开的实施方式提供了相比较传统处理而言的明显技术优点。例如，所公开的技术是非常鲁棒的并且可以用于在大的几何形状噪声情况下来展平和重折折弯。这提高了对从其他软件输入的数据进行操作的能力。此外，所公开的技术提供用于对折弯区域执行复杂操作的强大能力。使用指定的评估函数来计算根据选择操作的新位置，所公开的处理可以用于展平、重新折弯、改变折弯角度和半径、创建钣金薄片、通过创建随机特征如凹陷、冲压除料、锥形孔等添加任意几何形状、横跨这样的特征插入折弯以及执行其他操作。所公开的实施方式还支持折弯上的所有种类的几何形状，包括倒角、混成、复杂孔、剪切、变形特征等。

所公开的技术在多个折弯/展平处理期间生成稳定的结果，并且由于这些技术部使用昂贵的建模API如布尔运算，所以明显地提高了性能。

本领域技术人员应当意识到，为简单和清楚起见，在本文中未描绘或描述适于与本公开内容一起使用的所有数据处理系统的完全结构和操作。替代地，仅仅描绘和描述了数据处理系统中作为本公开内容所特有的部分或者用于理解本公开内容所必需的部分。数据处理系统100的构建和操作的其余部分可以遵照本领域中已知的任意的各种目前实现和实践。

重要的是应当注意，尽管本公开内容包括在完全功能性系统的情形下的描述，但是本领域技术人员应当理解，本公开内容的至少部分机制能够以任意的各种形式包含在机器可用、计算机可用或者计算机可读介质中的指令的形式来分配，并且不管实际执行分配所采用的指令或信号承载介质或者存储介质的具体类型如何，本公开内容均同样适用。机器可用/可读或计算机可用/可读介质的示例包括：非易失性、硬编码型介质如只读存储器(ROM)或可擦除、电可编程只读存储器(EEPROM)、以及用户可记录型介质如软盘、硬盘驱动器及致密盘只读存储器(CD-ROM)或者数字多功能盘(DVD)。

所使用的附图标记列表，词汇表

100 数据处理系统；PDM数据处理系统，PDM系统

102 处理器

104 高速缓存器/桥接器

106 本地系统总线

108 主存储器

110 图形适配器

111 显示器

112 局域网/广域网/无线适配器

114 扩展总线接口

116 输入/输出总线，I/O总线

118 键盘/鼠标适配器

120 盘控制器

122 I/O适配器

124 音频适配器

126 存储设备

130 网络

140 服务器系统

202 实体

204 折弯区域，目标区域

206 区域，邻接区域

208 区域，邻接区域

210 实体

212 “拓扑元素”，从折弯区域去除几何形状的实体

214 修改的辅助实体

220 处理的实体

305 接收实体作为PDM模型

310 确定要对实体执行的操作

315 基于操作确定操作的目标区域

320 将目标区域移入辅助实体

325 从辅助实体去除几何形状

330 生成与操作和辅助实体对应的新的几何形状

335 根据操作将邻接区域变换至新的位置

340 将邻接区域接合至修改的辅助体

345 存储所处理的实体

402 初始体

404 结果体

406 辅助实体

412 初始体

414 结果体

416 辅助实体

422 初始体

424 结果体

426 辅助实体

ASIC 专用集成电路

CAD 计算机辅助设计

I/O 输入/输出

LAN 局域网

PCI 外围部件互连

PDM 产品数据管理

PLM 产品生命周期管理

WAN 广域网

Claims (15)

1.一种用于对实体模型进行修改操作的方法，所述方法在产品数据管理数据处理系统(100)中执行，所述产品数据管理数据处理系统(100)以下用PDM数据处理系统(100)表示，所述方法包括步骤：

接收(305)实体(202)作为PDM模型；

确定(310)要对所述实体(202)执行的操作；

确定(315)所述实体(202)的目标区域(204)，所述实体(202)包括与所述目标区域(204)连接的至少一个邻接区域(206，208)，并且所述目标区域(204)具有多个几何形状和拓扑元素；

将所述目标区域(204)移入(320)辅助实体(210)，其中，所述辅助实体包括与所述目标区域相同的多个几何形状和拓扑元素；

从所述辅助实体(210)去除(325)所述几何形状；

生成(330)与所述操作和所述辅助实体(210)对应的新的几何形状，并且将所述新的几何形状应用于所述辅助实体(210)的所述拓扑元素，以产生修改的辅助实体(214)；

根据所述操作将所述邻接区域(206，208)变换(335)至新的位置；以及

将所变换的邻接区域(206，208)接合(340)至所述修改的辅助实体(214)以产生处理的实体(220)，其中，所述修改的辅助实体为所述处理的实体的一部分，以及

将所述处理的实体(220)存储在所述PDM数据处理系统(100)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作是展平操作，并且所述目标区域(204)是所述实体(202)的要被展平的区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作是折弯操作，并且所述目标区域(204)是所述实体(202)的要被折弯的区域。

4.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其中，所述PDM数据处理系统(100)还在所述邻接区域(206，208)上形成愈合盖面，在所述愈合盖面处所述邻接区域(206，208)与所述目标区域(204)接合。

5.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其中，去除(325)所述几何形状包括从所述辅助实体(210)上的所有顶点、翅片、边和面去除(325)几何形状。

6.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其中，所述几何形状包括点、曲线和表面。

7.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其中，所述拓扑元素包括顶点、边和面。

8.一种产品数据管理数据处理系统(100)，所述产品数据管理数据处理系统(100)以下用PDM数据处理系统(100)来表示，其包括：

至少一个处理器(102)；以及

可访问的存储器(108，126)，所述PDM数据处理系统(100)被配置成：

接收(305)实体(202)；

确定(310)要对所述实体(202)执行的操作；

确定(315)所述实体(202)的目标区域(204)，所述实体(202)包括与所述目标区域(204)连接的至少一个邻接区域(206，208)，并且所述目标区域(204)具有多个几何形状和拓扑元素；

将所述目标区域(204)移入(320)辅助实体(212)，其中，所述辅助实体包括与所述目标区域相同的多个几何形状和拓扑元素；

从所述辅助实体(212)去除(325)所述几何形状；

生成(330)与所述操作和所述辅助实体(212)对应的新的几何形状，并且将所述新的几何形状应用于所述辅助实体(212)的所述拓扑元素，以产生修改的辅助实体(214)；

根据所述操作将所述邻接区域(206，208)变换至新的位置，其中，所述修改的辅助实体为所述处理的实体的一部分；以及

将所变换的邻接区域(206，208)接合至所述修改的辅助实体(214)以产生处理的实体(220)，以及

将所述处理的实体(220)存储在所述PDM数据处理系统(100)中。

9.根据权利要求8所述的PDM数据处理系统(100)，其中，所述操作是展平操作，并且所述目标区域(204)是所述实体(202)的要被展平的区域。

10.根据权利要求8所述的PDM数据处理系统(100)，其中，所述操作是折弯操作，并且所述目标区域(204)是所述实体(202)的要被折弯的区域。

11.根据权利要求8至10中之一所述的PDM数据处理系统，其中，所述PDM数据处理系统(100)还在所述邻接区域(206，208)上形成愈合盖面，在所述愈合盖面处所述邻接区域(206，208)与所述目标区域(204)接合。

12.根据权利要求8至10中之一所述的PDM数据处理系统(100)，其中，去除(325)所述几何形状包括从所述辅助实体(210)上的所有顶点、翅片、边和面去除(325)几何形状。

13.根据权利要求8至10中之一所述的PDM数据处理系统(100)，其中，所述几何形状包括点、曲线和表面。

14.根据权利要求8至10中之一所述的PDM数据处理系统，其中，所述拓扑元素包括顶点、边和面。

15.一种编码有计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质，所述计算机可执行指令当被执行时使产品数据管理数据处理系统(100)执行权利要求1-7之一所述的方法。