CN105144169B - 变分系统中的曲线 - Google Patents

Abstract

用于产品数据管理的方法和对应的系统以及计算机可读介质。方法包括接收（205）包括多个实体（302,304,306；504,506,508；434）的几何模型（300；500；410；432a‑432d）并且接收（215）对应于几何模型的现有条件。方法包括接收（220）要在几何模型（300；500；410；432a‑432d）的所选实体（302,304,306；504,506,508；434）上执行的操作。方法包括根据现有条件而从所选实体通过几何模型传播（225）到几何模型的其它实体，以及向变分系统添加所选实体（302,304,306；504,506,508；434）和其它实体。方法包括根据操作而执行（230）变分系统的变分求解以产生经修改的实体并且将经修改的实体应用（235）于几何模型以产生（240）经编辑的几何模型。

Description

变分系统中的曲线

技术领域

本公开一般地目的在于计算机辅助的设计、可视化和制造系统、产品生命周期管理（“PLM”）系统和类似的系统，其管理针对产品和其它物品的数据（共同地，“产品数据管理”系统或PDM系统）。

背景技术

PDM系统管理PLM和其它数据。改进的系统是合期望的。

发明内容

各种所公开的实施例包括用于产品数据管理的方法和对应的系统以及计算机可读介质。方法包括：接收包括多个实体的几何模型以及接收对应于几何模型的现有条件。方法包括接收要在几何模型的所选实体上执行的操作。方法包括根据现有条件从所选实体通过几何模型传播到几何模型的其它实体，以及向变分（variational）系统添加所选实体和其它实体。方法包括根据操作而执行变分系统的变分求解以产生经修改的实体并且将经修改的实体应用于几何模型以产生经编辑的几何模型。

前文已经相当宽泛地概述了本公开的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解随后的详细描述。以下将描述本公开的附加特征和优点，其形成权利要求的主题。本领域技术人员将领会到，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施例来作为用于修改或设计其它结构以用于实施本公开的相同目的的基础。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构造不脱离于本公开以其最宽形式的精神和范围。

在着手进行以下的具体实施方式之前，阐明遍及本专利文献使用的某些词语或短语的定义可以是有利的：术语“包括”和“包含”以及其派生词意指包括而没有限制；术语“或者”是可兼的，意指和/或；短语“与……相关联”和“与之相关联”以及其派生词可以意指包括、被包括在其内、与其互连、包含、被包含在其内、连接到或与其连接、耦合到或与其耦合、与其可通信、与其协作、交错、并列、最接近于、绑定到或与其绑定、具有、具有其性质等等；并且术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，无论这样的设备是实现在硬件、固件、软件还是所述中至少两个的某种组合中。应当指出的是，与任何特定控制器相关联的功能性可以是集中式或分布式的，无论是本地还是远程地。遍及本专利文献提供针对某些词语和短语的定义，并且本领域普通技术人员将理解到，这样的定义在许多（如果不是大多数的话）实例中适用于这样定义的词语和短语的之前以及将来的使用。虽然一些术语可以包括各种各样的实施例，但是随附权利要求可以将这些术语明确限制到具体实施例。

附图说明

为了更加完整地理解本公开及其优点，现在对结合附图进行的以下描述做出参考，其中相同的标号指明相同的对象，并且其中：

图1描绘了其中可以实现实施例的数据处理系统的框图；

图2图示了依照所公开的实施例的过程的流程图；

图3A和3B图示了几何模型的示例；

图4A图示了依照所公开的实施例的曲线嵌入的示例；

图4B图示了依照所公开的实施例的嵌入多个曲线集的示例；

图5A图示了依照所公开的实施例的这样的拓扑扫描（sweep）的初始状态；以及

图5B图示了依照所公开的实施例的具有所应用的变分求解的拓扑扫描示例。

具体实施方式

以下讨论的图1至5B和用于描述本专利文献中的本公开的原理的各种实施例仅仅作为说明并且不应当以任何方式被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将理解到，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、非限制性的实施例来描述本申请的众多创新的教导。

在变分建模系统内，诸如在西门子产品生命周期管理软件公司的产品中使用的“同步技术”过程，一般变分地表述改变。变分系统描述对象模型中的特征的参数和所述特征之间的关系或者曲线在几何约束和维度方面的设置。这样的系统然后使用“求解器”过程来处理这些约束和维度，连同维持设计意图所要求的许多辅助约束和维度，并且同时对整个模型进行求解。

常规地，二维（2D）或三维（3D）中的曲线几何结构在没有约束的情况下或者通过必须完全约束整个系统而自动或者手动地被控制。这些方法中没有一个具有同步技术的优点，所述同步技术使基于选择的本地、快速、和直观的编辑自动化并且不要求约束整个系统。

所公开的实施例执行变分系统中的曲线几何结构的高效编辑，而不要求约束整个模型或系统。

图1图示了数据处理系统的框图，其中实施例可以例如实现为特别地通过软件或以其它方式被配置成执行如本文所描述的过程的PDM系统并且特别地实现为如本文所描述的多个互连且通信的系统中的每一个。所描绘的数据处理系统包括连接到第二级缓存（cache）/桥接器104的处理器102，所述第二级缓存/桥接器104进而连接到局部系统总线106。局部系统总线106可以是例如外围组件互连（PCI）架构总线。在所描绘的示例中还连接到局部系统总线的是主存储器108和图形适配器110。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之类的其它外围设备也可以连接到局部系统总线106。扩展总线接口114将局部系统总线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、盘控制器120和I/O适配器122。盘控制器120可以连接到存储装置126，所述存储装置可以是任何合适的机器可使用或机器可读存储介质，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）或可擦除、电可编程只读存储器（EEPROM）、磁带存储装置，以及用户可记录类型的介质，诸如软盘、硬盘驱动器和光盘只读存储器（CD-ROM）或数字通用盘（DVD），以及其它已知的光学、电学或磁性存储设备。

在所示的示例中还连接到I/O总线116的是音频适配器124，扬声器（未示出）可以连接到所述音频适配器以用于播放声音。键盘/鼠标适配器118提供用于诸如鼠标、跟踪球、跟踪指示器等之类的定点设备（未示出）的连接。

本领域普通技术人员将领会到，图1中所描绘的硬件可以针对特定实现而变化。例如，诸如光盘驱动器等之类的其它外围设备也可以附加于或代替于所描绘的硬件而被使用。仅出于解释的目的而提供所描绘的示例并且其不意指暗示关于本公开的架构限制。

依照本公开的实施例的数据处理系统包括采用图形用户接口的操作系统。操作系统准许多个显示窗口同时呈现在图形用户接口中，其中每一个显示窗口提供对于不同应用或对于相同应用的不同实例的接口。图形用户接口中的光标可以由用户通过定点设备来操纵。光标的定位可以改变和/或生成诸如点击鼠标按钮之类的事件以驱动（actuate）所期望的响应。

如果经适当修改，则可以采用诸如位于华盛顿州雷德蒙德的微软公司的产品Microsoft Windows^TM的版本之类的各种商用操作系统之一。如所描述的那样依照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（不是数据处理系统100的部分），网络130可以是任何公共或私有数据处理系统网络或网络的组合，如对于本领域技术人员已知的那样，包括因特网。数据处理系统100可以通过网络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的部分，而是可以例如实现为分离的数据处理系统100。

所公开的实施例包括可以在没有预加载约束的情况下在同步环境中执行曲线编辑的系统和方法。本文所描述的技术和过程可以在PDM系统上所开发的或者从另一系统导入的模型上执行。

图2图示了依照所公开的实施例的过程的流程图，所述过程可以例如由一个或多个PLM或PDM系统（一般称为“系统”）执行，并且其它图用于图示如本文所描述的模型上的操作。

系统接收具有多个实体的几何模型（205）。实体可以是曲线、顶点或其它几何结构。如本文所使用的“接收”可以包括从存储装置加载、从另一设备或过程接收、经由与用户的交互而接收。实体在更一般的模型内可以是孤立的或者组合的或者相关联的；也就是说，如本文所描述的那样处理的模型的实体可以是实体的独立集合、实体的较大集合的子集、较大几何模型的部分或别的方式。曲线可以在3D环境中，在所述情况下它们可以被直接表示，或者它们可以在2D环境中。

图3A图示了几何模型（也称为曲线模型）300的示例，其包括诸如点/顶点302、曲线304和圆形特征306之类的示例性实体。注意到，虽然以2D示出这些实体，但是3D模型也可以如本文所描述的那样被处理。

如果实体来自2D环境，则系统可以将实体转换到3D环境（210）。作为该过程的部分，系统将2D实体表示为处于平面内的3D实体。这允许2D实体以最一般的方式在3D实体和任何其它几何结构旁工作。

被视为来自相同的2D空间的2D实体的每一个集合应当表示在共同的3D平面内。每一个3D平面可以是用于孤立的2D实体集的任何平面，或者每一个3D平面可以被选择成以便与现有3D几何结构或其它类似转换的2d模型相一致地放置或“嵌入”2D几何结构。

有用的嵌入的示例可以包括将2D模型放置在3D模型的特定平面上，对2D模型进行放置和取向以便当在特定方向上观看时对应于3D几何结构，将2D模型放置成使得其边缘中的一些或全部精确地对应于实体模型（solid model）中的3D边缘，将2D模型放置成使得其元素中的一些或全部具有与实体模型的交点或截面的指定关系，将2D模型放置成使得它可以与3D环境中的其它2D模型“结合”，例如以表示具有多个平面的3D曲线模型，以及沿某方向并且相关地使多个2D模型对准和间隔以便形成用于“放样（loft）”3D表面的基础。

图4A图示了曲线嵌入的示例。在该示例中，曲线模型410嵌入在实体模型420的平面上，如由曲线模型410a所示。

图4B图示了使用具有多个平面430a-430d的3D曲线模型来嵌入多个曲线集的示例。每一个平面具有相应的2D模型432a-432d，其沿某方向并且相关以便形成用于“放样”3D表面的基础。在这些平面之间，系统维持由2D模型432a-432d约束的3D片（sheet）或表面模型440。2D模型432a-432d通过具有共轴圆434来被约束。

注意到，该转换过程在所有曲线已经以3D形式时或者在所有曲线以2D形式并且将不与3D特征相互作用时不需要执行。可以处理纯粹的2D解而不转换到3D平面。

系统可以接收对应于几何模型的现有条件（215）。这些条件可以包括例如约束、维度、构造、图案、属性和已经存在于模型上的其它条件，其意图作为在处理几何模型时必须尊重的经定义的或不变的条件。

例如，在图3A的上下文中，曲线304可以被约束到处于距圆形306的某个距离。

系统可以接收要在几何模型的一个或多个实体上执行的特定操作（220）。这些可以包括但不限于：移动、旋转、偏移、替换、删除、渐减、强加新的条件、编辑图案、镜像或特征、改变大小和删除曲线。系统可以从用户输入接收操作，所述用户输入例如用户对显示在用户接口中的几何结构的“拖放”操纵。作为该步骤的部分，系统可以接收“选择种子”，其是作为操作对象的实体的集合。这些可以包括用户已经直接在模型上选择的特定几何结构或特征。这些可以包括由用户间接选择的几何模型的特定实体，诸如通过选择指代模型上的实体的对象；维度是对模型的一个或多个几何结构或特征进行参照的这样的对象的示例。在一些情况中，基于用户所选择的曲线或其它几何结构，系统可以推断相关的几何关系，并且可以基于现有条件或所推断的关系而选择附加的曲线或其它几何结构。用户能控制选择什么关系。系统还可以接收在特定情况中对系统的行为进行调谐的任何用户所选选项。

例如，在图3A的上下文中，用户可以选择圆形306并且将它向上移动。系统可以基于圆形306和曲线304之间的约束而推断出曲线304也必须移动，受其上的任何其它约束（诸如其到其它曲线的端点连接）所限制。

图3B图示了这样的操作的所意图的结果（如将会被产生作为以下讨论的经编辑的几何模型）。圆形306已经在变分编辑中向上移动，并且曲线304已经被修改以维持其与圆形306的关系。

系统可以通过几何模型而从所选实体经由现有条件递归地传播到其它“所连接的”实体（225），以标识要被包括在操作中的实体，包括所发现的条件或所推断的条件，诸如在模型内动态发现的几何条件，或者拓扑约束，诸如保持模型相连接所要求的那些。

传播可以考虑有序可选约束的应用以实现优选行为，包括但不限于在一些情况中优选倾斜边缘，优选将边缘维持为水平或竖直的，优选不移动边缘，优选使大小和形状保持恒定，或者使改变的“邻域”局部化。

当系统从所选实体传播到其它实体时，所连接的实体中的每一个，包括任何几何结构和约束，被添加到要求解的变分系统；这一般将仅包括所接收的几何模型的实体的子集。取决于改变元素的诸如圆角和斜面之类的一些元素在变分模型中可能不需要被求解并且可以被标识以供稍后在应用阶段使用。

系统根据操作来执行变分系统的变分求解（230），包括其所包括的实体和约束，以产生经修改的实体。经修改的实体可以包括有所包括的实体的新的大小、形状或位置。

作为该步骤的部分，系统可以可选地执行几何扫描。例如，可以是：对于特定变分子系统，表面被更加全面地或者更加功能上地或者利用优选行为支持。在这样的情况中，所要求的来自边缘模型的顶点和边缘可以表示为子系统中扫描的表面和线。线边缘扫描到平面中，圆形或弧形边缘扫描到圆柱体中等等。边缘模型的新的大小、形状和位置然后可以从对应的表面变分模型的新的大小、形状和位置来转化。

系统将经修改的实体应用到几何模型（235）。这可以包括应用所包括的实体的任何新的大小、形状和位置。该过程可以取决于几何模型而包括以下子过程中的一个或多个。

当几何模型是包括边缘和顶点的3D拓扑模型时，则可以合并改变使得模型保持相连接。为了这样做，系统可以执行基本再结合，包括修整或延伸受影响的边缘以维持其经由顶点与其近邻的连接，对相关圆角进行重新修圆，以及对相关斜面进行重新斜切。在一些情况中，这可以直接在边缘模型上执行。

系统可以可选地执行拓扑扫描，作为应用过程的部分。当变分系统包括面模型时，可以执行附加的扫描过程。扫描所连接的曲线一般被理解成创建3D“片（sheet）”模型。如果边缘闭合或者可以人为闭合，则可以使用实体模型。这在其中实体模型上的能力或行为出众或者优选的一些实现中可以特别有益。来自曲线模型的边缘在所扫描的模型中具有对应的表面或面。来自曲线模型的顶点在所扫描的模型中具有对应的线或线性边缘，并且原始边缘被约束成停留在侧平面中。后边缘被约束成停留于在扫描的延伸处所创建的新的后平面中。在许多情况中，优选的是仅扫描改变的边缘加上其邻近的边缘，以虑及重新混合、重新斜切和重新修整。

图5A图示了使用一般对应于图3A的几何模型300的示例性几何模型500的这样的拓扑扫描的初始状态。在此，几何模型500具有在侧平面510中的实体。系统可以创建后平面520，然后从侧平面510向后平面520扫描几何模型500。当扫描时，顶点506产生3D边缘506a。诸如边缘508之类的边缘在扫描时产生诸如面508a之类的所扫描的片状面。诸如圆形504之类的实体在扫描时产生圆柱体504a。

当执行拓扑扫描时，系统然后将改变应用到所扫描的几何模型。优选的，系统同时应用边缘改变、顶点改变和相关的圆角/斜面改变。对于曲线模型中的每个边缘改变，系统将该改变应用到所扫描的模型中的对应的面。对于曲线模型中的每个顶点改变，系统将该改变应用到所扫描的模型中的对应的线边缘。对于边缘模型中的每个相关的圆角边缘或相关的斜面边缘，系统指定和执行对所扫描的模型中的对应的面的重新混合或重新斜切。

最后，在已经应用了改变之后，系统可以从所扫描的模型中的前边缘提取用于边缘模型的新的边缘。

图5B图示了如图5A中所示的拓扑扫描示例，其中所应用的变分求解对应于图3B中所图示的操作。这图示了系统如何根据经修改的实体而执行拓扑扫描。

在将所包括的实体的新的大小、形状和位置应用到几何模型之后，系统产生和存储经编辑的几何模型（240）。系统还可以向用户显示经编辑的几何模型。在其中原始几何模型在2D环境中并且转换到3D表示的情况中，系统可以将经编辑的几何模型转换回到2D环境。经修改的实体对应于具有如由变分求解所确定的新的大小、形状和位置的几何模型的实体。

当应用到非单连通性的拓扑模型时，诸如具有在顶点处会合的多于两个边缘的那些，则附加的约束可以用于保持模型相连接。

当然，本领域技术人员将认识到，除非由操作序列特别指示或要求，否则以上所描述的过程中的某些步骤可以被省略、同时或顺序执行或者以不同的次序执行。

本领域技术人员将认识到，为了简单和清楚，本文并未描绘或描述适合于供本公开使用的所有数据处理系统的完整结构和操作。代替地，仅描绘和描述数据处理系统的如对本公开而言独特的或对于理解本公开必要的那么多。数据处理系统100的构造和操作的其余部分可以遵照本领域中已知的各种当前实现和实践中的任何。

重要的是要指出，虽然本公开包括在完全功能性的系统的上下文中的描述，但是本领域技术人员将领会到，本公开的机制中的至少部分能够以被包含在以任何各种形式的机器可使用、计算机可使用或计算机可读介质内的指令的形式来被分布，并且本公开等同地适用而不管用于实际上实施分布的指令或信号承载介质或存储介质的特定类型如何。机器可使用/可读或计算机可使用/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、硬盘驱动器和光盘只读存储器（CD-ROM）或数字通用盘（DVD）。

尽管已经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到，可以做出本文所公开的各种改变、置换、变型和改进而不脱离于本公开以其最宽形式的精神和范围。

本申请中没有任何描述应当被理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的必需要素：专利的主题的范围仅由所允许的权利要求限定。而且，这些权利要求中没有一个意图援用35 USC§112的第六段，除非在确切的词语“用于……的构件”之后是分词。

Claims (17)

1.一种用于编辑变分系统中的曲线的方法，所述方法由数据处理系统执行并且包括：

由数据处理系统接收包括多个实体的几何模型；

由数据处理系统接收对应于几何模型的现有条件；

由数据处理系统接收要在几何模型的所选实体上执行的操作；

由数据处理系统根据现有条件而从所选实体通过几何模型传播到几何模型的其它实体，以及向变分系统添加所选实体和其它实体，其中，在传播期间，所述数据处理系统还应用有序可选约束来实现从以下项中选择的至少一个优选行为：优选倾斜边缘，优选将边缘维持为水平或竖直的，优选不移动边缘，优选使大小和形状保持恒定，或者使改变的区域局部化；以及

由数据处理系统根据操作而执行变分系统的变分求解以产生经修改的实体，包括执行几何扫描，其中来自几何模型的边缘和顶点被表示为扫描的表面和线，线边缘扫描到平面中，且圆形或弧形边缘扫描到圆柱体中；

按照所述经修改的实体执行拓扑扫描以创建对应于所述几何模型的三维片模型；

由数据处理系统将经修改的实体应用于几何模型以产生经编辑的几何模型。

2.权利要求1的方法，其中几何模型从二维环境中接收，并且其中数据处理系统还将几何模型的实体转换到三维环境。

3.权利要求1的方法，其中现有条件包括对应于所述多个实体的约束、维度、构造、图案或属性中的至少一个。

4.权利要求1的方法，其中操作是以下中的一个：移动、旋转、偏移、替换、删除、渐减、强加新的条件、编辑图案、镜像、改变大小或删除曲线。

5.权利要求1的方法，其中数据处理系统还推断在几何模型的实体之间的几何关系。

6.权利要求1的方法，其中经修改的实体对应于具有如由变分求解所确定的新的大小、形状和位置的几何模型的实体。

7.一种数据处理系统，其包括：

处理器；以及

可访问的存储器，所述数据处理系统特别地被配置成

接收包括多个实体的几何模型；

接收对应于几何模型的现有条件；

接收要在几何模型的所选实体上执行的操作；

根据现有条件而从所选实体通过几何模型传播到几何模型的其它实体，以及向变分系统添加所选实体和其它实体，其中，在传播期间，所述数据处理系统还应用有序可选约束来实现从以下项中选择的至少一个优选行为：优选倾斜边缘，优选将边缘维持为水平或竖直的，优选不移动边缘，优选使大小和形状保持恒定，或者使改变的区域局部化；以及

根据操作而执行变分系统的变分求解以产生经修改的实体，包括执行几何扫描，其中来自几何模型的边缘和顶点被表示为扫描的表面和线，线边缘扫描到平面中，且圆形或弧形边缘扫描到圆柱体中；

按照所述经修改的实体执行拓扑扫描以创建对应于所述几何模型的三维片模型；

将经修改的实体应用于几何模型以产生经编辑的几何模型。

8.权利要求7的数据处理系统，其中几何模型从二维环境接收，并且其中数据处理系统还将几何模型的实体转换到三维环境。

9.权利要求7的数据处理系统，其中现有条件包括对应于所述多个实体的约束、维度、构造、图案或属性中的至少一个。

10.权利要求7的数据处理系统，其中操作是以下中的一个：移动、旋转、偏移、替换、删除、渐减、强加新的条件、编辑图案、镜像、改变大小或删除曲线。

11.权利要求7的数据处理系统，其中数据处理系统还推断在几何模型的实体之间的几何关系。

12.权利要求7的数据处理系统，其中经修改的实体对应于具有如由变分求解所确定的新的大小、形状和位置的几何模型的实体。

13.一种编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在被执行时使一个或多个数据处理系统：

接收包括多个实体的几何模型；

接收对应于几何模型的现有条件；

接收要在几何模型的所选实体上执行的操作；

根据现有条件而从所选实体通过几何模型传播到几何模型的其它实体，以及向变分系统添加所选实体和其它实体，其中，在传播期间，所述数据处理系统还应用有序可选约束来实现从以下项中选择的至少一个优选行为：优选倾斜边缘，优选将边缘维持为水平或竖直的，优选不移动边缘，优选使大小和形状保持恒定，或者使改变的区域局部化；以及

根据操作而执行变分系统的变分求解以产生经修改的实体，包括执行几何扫描，其中来自几何模型的边缘和顶点被表示为扫描的表面和线，线边缘扫描到平面中，且圆形或弧形边缘扫描到圆柱体中；

按照所述经修改的实体执行拓扑扫描以创建对应于所述几何模型的三维片模型；

将经修改的实体应用于几何模型以产生经编辑的几何模型。

14.权利要求13的计算机可读介质，其中几何模型从二维环境被接收，并且其中数据处理系统还将几何模型的实体转换到三维环境。

15.权利要求13的计算机可读介质，其中现有条件包括对应于所述多个实体的约束、维度、构造、图案或属性中的至少一个。

16.权利要求13的计算机可读介质，其中操作是以下中的一个：移动、旋转、偏移、替换、删除、渐减、强加新的条件、编辑图案、镜像、改变大小或删除曲线。

17.权利要求13的计算机可读介质，其中数据处理系统还推断在几何模型的实体之间的几何关系。