CN106462649A

CN106462649A - 用于在3d模型中构造阶梯特征的方法

Info

Publication number: CN106462649A
Application number: CN201480078775.9A
Authority: CN
Inventors: E.毛比; D.英格兰; 张东平; 赵晓庆
Original assignee: Siemens Product Lifecycle Management Software Inc
Current assignee: Siemens Industry Software Inc
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2017-02-22
Also published as: US20160267201A1; JP2017516229A; EP3143528A4; EP3143528A1; WO2015172313A1

Abstract

用于CAD建模的方法以及对应的系统（100）和计算机可读介质（126）。一种方法包括：接收（505）包括多个零件的实体模型（200）和接收（510）对所述实体模型的第一零件（210）和第二零件（220）的选择。该方法包括识别（515）所述第一零件和所述第二零件之间的干扰（230）和基于所识别的干扰来确定（520）对所述第一零件的阶梯特征修改（240）。该方法包括修改（525）所述第一零件以添加所述阶梯特征修改以便创建修改的实体模型（250）和存储（530）所述修改的实体模型。

Description

用于在3D模型中构造阶梯特征的方法

技术领域

本公开一般地涉及计算机辅助设计、可视化和制造系统（“CAD”系统），产品生命周期管理（“PLM”）系统以及管理产品和其他项目的数据的类似系统（统称为“产品数据管理”系统或PDM系统）。

背景技术

CAD系统可用于设计和建模零件和产品。期望改进的系统。

发明内容

各个公开的实施例包括用于CAD建模的方法以及对应的系统和计算机可读介质。一种方法包括：接收包括多个零件的实体模型；以及接收对所述实体模型的第一零件和第二零件的选择。该方法包括：识别第一零件和第二零件之间的干扰，以及基于所识别的干扰来确定针对第一零件的阶梯特征修改。该方法包括：修改第一零件以添加阶梯特征修改，以便创建修改的实体模型；以及存储所修改的实体模型。

前述内容已经相当广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下面的详细描述。在下文中将描述形成权利要求的主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施例作为基础来修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构造不脱离本公开的按照其最广泛形式的精神和范围。

在进行下面的具体实施方式之前，阐述遍及本专利文件使用的某些词语或短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其派生词表示包括但不限于；术语“或”是包括性的，表示和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联”以及其派生词可以表示包括、被包括在内、与……互连、包含、被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……合作、交织、并置、接近、绑定到或与……绑定、具有、具有……属性等等；并且术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，无论这样的设备是以硬件、固件、软件还是他们中其至少两个的某种组合来实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，无论是本地还是远程的。遍及本专利文件提供了某些词语和短语的定义，并且本领域普通技术人员将理解，这种定义在许多（如果不是大多数）情况下适用于这样定义的词语和短语的先前以及将来的使用。虽然一些术语可以包括各种各样的实施例，但是所附权利要求可以明确地将这些术语限制于具体实施例。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，其中相似的附图标记指定相似的对象，并且附图中：

图1图示其中可以实现实施例的数据处理系统的框图；

图2A和2B图示可以使用本文公开的技术添加的组件中的各干扰零件和阶梯特征的示例；

图3图示根据所公开的实施例的在几个取向上的CAD模型的几个面；

图4A-4C图示根据所公开的实施例的具有各种阶梯特征以适应相应的第二零件的模型；和

图5图示根据所公开的实施例的过程的流程图。

具体实施方式

下面讨论的图1至5以及用于在本专利文件中描述本公开的原理的各种实施例仅仅作为说明，并且绝不应当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合适布置的设备中实现。将参考示例性非限制性实施例来描述本申请的众多创新教导。

在航空航天设计和其他领域中，经常使用CAD系统来设计零件、产品、结构和其他组件。在许多情况下，整个组件的个体零件可以在CAD系统中组装之前被单独设计和建模。当结构或组件的两个零件旨在彼此邻接或相互作用时，可能需要修改这些零件中的一个或另一个以允许这些零件正确地相互作用。例如，可能需要将“阶梯”特征添加到零件之一以适应其他零件的形状。公开的实施例包括用于实体模型中的阶梯特征的系统和方法。

图1图示了数据处理系统的框图，其中实施例可以被实现为例如CAD系统，该CAD系统特别地由软件或其他方式配置为执行本文所描述的过程，并且具体实现为本文所描述的多个互连和通信系统中的每一个。所描绘的数据处理系统包括处理器102，处理器102连接到二级高速缓存/桥接器104，二级高速缓存/桥接器104继而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。在所描绘的示例中还连接到本地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可以连接到存储装置126，存储装置126可以是任何合适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，诸如只读存储器（ROM）或可擦除电可编程只读存储器（EEPROM）、磁带存储装置和用户可记录型介质，诸如软盘、硬盘驱动器和压缩盘只读存储器（CD-ROM）或数字多功能盘（DVD），以及其他已知的光学、电或磁存储设备。

在所示示例中还连接到I/O总线116的是音频适配器124，扬声器（未示出）可以连接到音频适配器124以播放声音。键盘/鼠标适配器118提供针对指点设备（未示出）（诸如鼠标、轨迹球、轨迹指示器、触摸屏等）的连接。

本领域普通技术人员将理解，图1中所描绘的硬件可针对特定实施方式而变化。例如，附加于或代替所描绘的硬件，也可以使用其他外围设备，诸如光盘驱动器及类似物。所描绘的示例仅出于解释的目的被提供，并且不意味着暗示关于本公开的架构限制。

根据本公开的实施例的数据处理系统包括采用图形用户界面的操作系统。操作系统允许在图形用户界面中同时呈现多个显示窗口，其中每个显示窗口提供到不同应用或相同应用的不同实例的接口。图形用户界面中的光标可以由用户通过指点设备来操纵。可以改变光标的位置和/或生成诸如点击鼠标按钮的事件以致动期望的响应。

如果被适当地修改，可以采用各种商业操作系统（诸如Microsoft Windows^TM的版本，位于华盛顿雷蒙德的微软公司的产品）之一。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（不是数据处理系统100的一部分），网络130可以是本领域技术人员已知的任何公共或私有数据处理系统网络或网络的组合，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，服务器系统140也不是数据处理系统100的一部分，但是例如可以被实现为单独的数据处理系统100。

所公开的实施例可以修改3D模型的体积区域以引入“阶梯”（有时也称为凹凸部，搭叠或切口），其中目标零件的体积将以其他方式与零件的组件中的相邻零件的体积相互干扰。该修改在目标零件中产生一个面以与相邻零件的面重合，使得该两个零件可以在3D空间中组装而不相互干扰。

本文公开的技术解决了例如在对互连的机身零件进行建模时通常可能出现的问题。虽然本文的具体示例可以解决机身零件的特性，但是所公开的技术可应用于实体或线框零件的任何建模组件。

图2A和2B图示可以使用本文公开的技术添加的组件中的干扰零件和阶梯特征的示例。

图2A图示包括多个零件（在该示例中为第一零件210和第二零件220）的CAD实体模型200，每个零件放置在它们旨在被放置在组件中的位置处。在该示例中，第一零件210和第二零件220旨在彼此符合，使得它们可以被放置在一起，但是第一零件210和第二零件220的原始形状不能如预期地放置在一起，因为它们碰撞并彼此干扰，如通常由区域230所指示的。

图2B图示了在根据所公开的方法已添加了阶梯特征240之后的修改的CAD实体模型250。可以看出，通过添加阶梯特征240来修改第一零件210，使得其可以保持在其适当位置，但是现在与第二零件220相符合而没有干扰。

所公开的实施例可以适应诸如机身零件或其他零件之类的零件的独特体积和拓扑特性。图3以几个定向图示CAD模型300的几个面，以便说明本文描述中可以使用的术语。这些术语用于说明，并且可能不是每个CAD用户将用来描述CAD模型的类似特征的相同术语。虽然下文使用的一些特定术语是在机身模型的上下文中描述的，但类似的术语通常用于类似的实体模型特征。

凸缘指代物体上的突出的轴环或边缘，用于定位或加强轴环或边缘或将其附接到另一物体，如凸缘面302所示。在机身中，凸缘通常接触飞行器的蒙皮。凸缘通常是薄壁体积。凸缘可以如本文所描述那样进行修改。

凸缘壁面304是凸缘面的配对物，偏离凸缘面以形成凸缘的特性薄壁。注意，腹板一侧上的凸缘壁面不一定精确地对应于腹板相对侧上的面。

腹板306是与凸缘相交的薄壁体积。机身零件的腹板通常包含数百个特征，主要是肋、浅腔、切口和孔。

肋308是与腹板和凸缘相交的薄壁体积。不是机身零件中的每个肋都与凸缘相交，而是与本文所描述的阶梯特征过程潜在相关的肋确实与凸缘相交。

“端部”310或端壁有效地是肋，但是在拓扑上不同于所示的肋308。端壁的外面与凸缘面相交；端壁的内面与凸缘壁面相交。不是每个凸缘都具有端壁。注意，在该图示中，凸缘302的相对端不具有端壁。

使用本文所描述的过程，可以修改这些面中任何或所有面的拓扑。

在各种实施例中，可基于不同的用户输入来执行本文所描述的过程。例如，这些过程可以作为用户输入接收对第一零件和第二零件的选择作为输入，其可以包括特定面，诸如第一零件上的凸缘面。用户输入可以包括几个参数，诸如长度和深度。添加的阶梯特征的长度可以遇到并适应拓扑的变化。

图4A-4C图示了具有各种阶梯特征以适应相应第二零件的模型。图4A图示了具有阶梯特征402的模型400，其仅需要相对较短的阶梯特征以适应如本文所描述的第二零件。图4B图示了具有阶梯特征412的模型410，其需要相对较长的阶梯特征以适应如本文所描述的第二零件。图4B图示了具有阶梯特征412的模型410，其需要相对较长的阶梯特征以适应如本文所描述的第二零件。图4C图示了具有阶梯特征422和424的模型420，阶梯特征422和424一起适应如本文所描述的第二零件426。

在各种实施例中，诸如阶梯特征面的长度、深度和坡度之类的阶梯特征的参数可以作为来自用户的输入被接收，或者可以由系统自动确定，诸如通过分析第二零件的对应面。各种实施例接受各种输入和选项并且产生多种特征配置以适应变化的输入。

图5图示了可以例如由本文所描述的CAD系统执行的根据所公开的实施例的过程的流程图。

该系统接收包括多个零件的实体模型（505）。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、经由与用户的交互接收，或以其他方式接收。在一些情况下，零件是航空航天零件。

系统接收对实体模型的第一零件和第二零件的选择（510）。这可以包括接收对一个或者另一个零件上的特定面的选择。该选择可以从用户输入接收或者可以由系统基于零件之间的干扰或碰撞而自动确定。所选择的特定面可以是例如凸缘面。

系统识别第一零件和第二零件之间的干扰（515）。干扰可以包括实体模型的如下区域：第一零件和第二零件两者（第一零件和第二零件之间碰撞的区域）存在于其中，并且可以包括实体模型的如下区域：其中第一零件和第二零件实际上不彼此碰撞，而是在彼此的预定距离内。

系统基于所识别的干扰来确定对第一零件的阶梯特征修改（520）。阶梯特征修改还可以基于用户参数输入，包括诸如阶梯特征面的长度、深度和坡度之类的参数。确定阶梯特征修改可以包括：识别第一零件的必须移动或变形（无论是变化地还是非变化地）以产生阶梯特征修改的一个或多个特征。阶梯特征修改可以是对第一零件的如下修改：移动第一零件的一部分，使得它符合第二零件的面，但不干扰或碰撞第二零件。阶梯特征修改可以包括例如：第一零件上的与第二零件相符合的新的凸缘面，以及对第一零件的端面、肋、凸缘壁和腹板的对应修改。阶梯特征修改可以包括诸如分割和偏离、“T带”、横肋面、进入槽、一个或多个参考面、曲线、突出边缘、替换面、倒角等之类的修改。

系统修改第一零件以添加阶梯特征修改从而创建修改的实体模型（525）。

系统存储修改的实体模型（530）。

当然，本领域技术人员将认识到，除非特别指明或操作序列需要，否则上面描述的过程中的某些步骤可以被省略、并行或顺序执行，或者以不同的顺序执行。

本领域技术人员将认识到，为了简单和清楚，本文没有描绘或描述适合于供本公开使用的所有数据处理系统的全部结构和操作。相反，仅描绘和描述了本公开所特有或对理解本公开所必需的数据处理系统的那些部分。数据处理系统100的其余构造和操作可以符合本领域中已知的各种当前实施方式和实践中的任何一种。

重要的是要注意，虽然本公开包括在完全功能系统的上下文中的描述，但是本领域技术人员将理解，本公开的机制的至少部分能够以指令的形式分布，所述指令包含在各种形式中的任一种形式的机器可用、计算机可用或计算机可读介质内，并且不管用于实际实现所述分布的指令或信号承载介质或存储介质的特定类型如何，本公开同样适用。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，诸如只读存储器（ROM）或可擦除电可编程只读存储器（EEPROM）；以及用户可记录型介质，诸如软盘、硬盘驱动器和压缩盘只读存储器（CD-ROM）或数字多功能盘（DVD）。

虽然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，在不脱离本公开的其最广泛形式的精神和范围的情况下，可以进行本文公开的各种改变、替代、变化和改进。

本申请中的描述都不应理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必需包括在权利要求范围内的必要元件：专利主题的范围仅由允许的权利要求限定。此外，这些权利要求中没有一个旨在援引35USC§112（f），除非确切的词“用于...的装置”后面接分词。

Claims

1.一种由数据处理系统（100）执行的方法，包括：

接收（505）包括多个零件的实体模型（200）；

接收（510）对所述实体模型的第一零件（210）和第二零件（220）的选择；

识别（515）所述第一零件和所述第二零件之间的干扰（230）；

基于所识别的干扰来确定（520）对所述第一零件的阶梯特征修改（240）；

修改（525）所述第一零件以添加所述阶梯特征修改以便创建修改的实体模型（250）；和

存储（530）所述修改的实体模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据处理系统接收对所述第一零件上的特定面（302）的选择。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的干扰是所述第一零件和所述第二零件之间的碰撞区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述阶梯特征修改还基于用户参数输入。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述用户参数输入是长度、深度和坡度中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述阶梯特征修改是对所述第一零件的修改，使得所述第一零件符合所述第二零件的面，但不与所述第二零件碰撞。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二零件是航空航天零件。

8.一种数据处理系统（100），包括：

处理器（102）；和

可访问存储器（108），所述数据处理系统特别配置为：

接收（505）包括多个零件的实体模型（200）；

存储（530）所述修改的实体模型。

9.根据权利要求8所述的数据处理系统，其中所述数据处理系统接收对所述第一零件上的特定面（302）的选择。

10.根据权利要求8所述的数据处理系统，其中，所识别的干扰是所述第一零件和所述第二零件之间的碰撞区域。

11.根据权利要求8所述的数据处理系统，其中所述阶梯特征修改还基于用户参数输入。

12.根据权利要求11所述的数据处理系统，其中所述用户参数输入是长度、深度和坡度中的至少一个。

13.根据权利要求8所述的数据处理系统，其中所述阶梯特征修改是对所述第一零件的修改，使得所述第一零件符合所述第二零件的面，但不与所述第二零件碰撞。

14.根据权利要求8所述的数据处理系统，其中所述第一和第二零件是航空航天零件。

15.一种编码有可执行指令的非暂态计算机可读介质（126），所述可执行指令在被执行时使一个或多个数据处理系统（100）进行如下操作：

接收（505）包括多个零件的实体模型（200）；

存储（530）所述修改的实体模型。

16.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述数据处理系统接收对所述第一零件上的特定面（302）的选择。

17.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，所识别的干扰是所述第一零件和所述第二零件之间的碰撞区域。

18.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，所述阶梯特征修改还基于用户参数输入。

19.根据权利要求18所述的计算机可读介质，其中所述用户参数输入是长度、深度和坡度中的至少一个。

20.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述阶梯特征修改是对所述第一零件的修改，使得所述第一零件符合所述第二零件的面，但不与所述第二零件碰撞。