CN107025324A - 基于嵌入式频率的搜索和3d图形数据处理 - Google Patents

基于嵌入式频率的搜索和3d图形数据处理 Download PDF

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CN107025324A CN201611262276.2A CN201611262276A CN107025324A CN 107025324 A CN107025324 A CN 107025324A CN 201611262276 A CN201611262276 A CN 201611262276A CN 107025324 A CN107025324 A CN 107025324A
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Abstract

实施例提供了修改CAD模型的方法。这样的实施例将元数据与CAD模型相关联。继而，元数据被定义，这包括以信号的形式来提供元数据，所述信号具有与CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。这些频率可以用作对关于环境的未知的信息进行标记或识别的映射和/或处理算法的部分。在实施例中，元数据可以包括频率的图形描述，例如，向量或者其他基于图像的文件。

Description

基于嵌入式频率的搜索和3D图形数据处理
相关申请
本申请与2015年12月30日提交的、档案号为4201.1131-000、申请号为14/984,765的Nelia Gloria Mazula的“EMBEDDED FREQUENCY BASED SEARCH AND 3D GRAPHICAL DATAPROCESSING(基于嵌入频率的搜索和3D图形数据处理)”相关。同样，本申请与2015年12月30日提交的、档案号为4201.1127-000、申请号为14/983,878的Nelia Gloria Mazula的对应的美国申请“DENSITY BASED GRAPHICAL MAPPING(基于密度的图形映射)”相关以及与2015年12月30日提交的、档案号为4201.1128-000、申请号为14/984,412的Nelia GloriaMazula的“3D TO 2D REIMAGING FOR SEARCH(用于搜索的3D到2D再成像)”相关。上述申请的全部教导通过引用方式合并于此。
背景技术
实施例概括而言涉及计算机程序和系统领域，并且具体地涉及计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程和建模领域。
在市场上提供了多个用于零件或零件组件的设计的系统和程序。这些所谓的CAD系统允许用户构建和操纵对象和对象的组件的复杂三维模型。CAD系统因此利用边或线在一些情况下，利用面提供了对建模的对象的表示。线、边、面或多边形可以多种方式来表示，例如，非均匀有理基样条(NURBS)。
这些CAD系统管理建模对象的零件或零件的组件，这主要是几何形状的规范。特别地，CAD文件包含规范，根据所述规范来生成几何形状。根据几何形状，生成表示。规范、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建模对象的图形工具；这些工具专用于复杂对象的显示。例如，组件可能包含数千零件。CAD系统能够用于管理对象的模型，这些对象的模型存储在电子文件中。
发明内容
CAD模型和相关联的元数据或者元信息包含大量的信息。由此，需要系统和方法来对元数据或者元信息进行格式化来有利地包括CAD模型数据的该大量信息。术语元数据和元信息在文本中可交替使用。这样的方法和系统能够在利用CAD模型的任何应用中使用。此外，本发明的实施例当结合CAD模型再设计的方法使用以及由于这样的模型的复杂性以及缩放而在处理设施、工厂、以及设备的领域中进行维护时，特别有利。
在本发明的计算机实现的实施例中，CAD模型通过将元数据与同处理器通信地耦合的存储器中的CAD模型相关联而由处理器来进行修改。这样的实施例还定义元数据，其包括以信号的形式来提供元数据，所述信号具有与CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。
根据这样的方法的实施例，CAD模型表示多个现实世界对象，以及与多个现实世界对象相对应的一个或多个频率特性。在实施例中，一个或多个频率特性对于CAD模型的每一个相应的特性是唯一的。根据另一实施例，一个或多个频率特性与CAD模型的一个或多个相应的未知的特性相对应。在实施例中，CAD模型的一个或多个特性包括以下中的至少一个：对象类型、对象材料、对象尺寸、对象位置、对象方位、对象子组件、以及包括对象的子系统。
该方法的可替换的实施例还包括在与处理器耦合的数据库中存储一个或多个频率特性和CAD模型的相对应的一个或多个特性之间的映射。另一个实施例还包括从用户接收搜索输入，所述搜索输入表示期望的频率，以及通过处理器基于期望的频率来进行搜索以识别CAD模型的一个或多个特性的给定的特性。
本发明的另一实施例涉及用于修改CAD模型的计算机系统。这样的计算机系统包括处理器和具有存储于其上的计算机代码指令的存储器，其中，处理器和具有计算机代码指令的存储器被配置为使系统实现本文描述的各种实施例。在一个这样的实施例中，处理器和具有计算机代码指令的存储器被配置为使所述系统用于将元数据与存储器中的CAD模型进行关联。此外，在这样的实施例中，处理器和具有计算机代码指令的存储器还使所述系统用于定义元数据，其包括以信号的形式来提供元数据，所述信号具有与CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。在实施例中，元数据可以包括图形描述，例如，信号/频率特性的向量或者基于其他图像的文件。格局计算机系统实施例，CAD模型表示多个现实世界对象，以及与多个现实世界对象相对应的一个或多个频率特性。在另一示例实施例中，一个或多个频率特性对于CAD模型的每一个相应的特性是唯一的。
在示例计算机系统实施例中，处理器和具有计算机代码指令的存储器还被配置为使系统用于在与处理器通信地耦合的数据库中存储一个或多个频率特性和CAD模型的相对应的一个或多个特性之间的映射。在另一个实施例中，处理器和具有计算机代码指令的存储器被配置为使系统基于由用户提供的期望的频率，经由期望的频率实现搜索以识别CAD模型的一个或多个特性的给定的特性。
根据计算机系统的实施例，CAD模型的一个或多个特性包括以下中的至少一个：对象类型、对象材料、对象尺寸、对象位置、对象方位、对象子组件、以及包括对象的子系统。在可替换的实施例中，一个或多个频率特性与CAD模型的一个或多个相应的未知的特性相对应。
本发明的另一实施例涉及用于修改CAD模型的云计算实现方式。该实施例涉及通过服务器执行的计算机程序产品，该服务器通过网络与一个或多个客户端通信，其中计算机程序产品包括计算机可读介质。在该实施例中，计算机可读介质包括程序指令，当通过处理器执行时，所述程序指令使处理器将元数据与通信地耦合到处理器的存储器中的CAD模型相关联。此外，在该实施例中，当通过处理器执行时，所述程序指令进一步使处理器定义元数据，其包括以信号的形式来提供元数据，所述信号具有与CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。。
附图说明
根据如附图所图示的本发明的示例性实施例的以下更特别的描述，前述内容将是显而易见的，在附图中相似的附图标记在不同视图中指代相同的部件。附图不一定是按比例绘制的，重点应放在示出本发明的示例的实施例上。
图1是根据实施例的修改CAD模型的方法的流程图。
图2描绘了根据实施例的原理的CAD模型的元数据和CAD模型的相关联的组件。
图3是根据实施例的用于修改CAD模型的计算机系统的简化的框图。
图4是其中可以实现本发明的实施例的简化的计算机网络环境。
具体实施方式
本发明的示例性实施例的描述如下。
在本文中所引用的全部专利、公开的申请和参考文献的教导的全文通过引用方式合并于此。
当前，当环境和对象(例如，棕地或者化工厂)被激光扫描或者重映像时，没有相关联的元数据来描述已经被重映像的对象/环境。例如，泵的激光扫描数据不能被识别为泵。一些技术利用手工(例如，人类)干预来识别对象或者映射环境中的对象。这样的技术可以将数据存储在现有存储库或者数据库中。CAD模型(例如，化工处理厂模型)可以包含数千个对象以及成百或甚至上千个对象类型和配置。利用这些复杂CAD模型，任务(例如，搜索、利用经常出现的对象)以及任何自动化的技术由于CAD模型的尺寸以及复杂性，以及模型是3D的并且模型中的对象可能不具有充分的识别元数据而变得复杂。
当前，不存在用于利用、配置、或者映射基于公共可重复的逻辑的在CAD模型中的出现的搜索机制。例如，不存在用于实现将数据自动识别为表示特定对象的逻辑的方法。可以利用本发明的实施例来帮助实施这样的方法，例如，在Nelia Gloria Mazula的、档案号为4201.1127-000的“DENSITY BASED GRAPHICAL MAPPING(基于密度的图形映射)”，以及档案号为4201.1128-000、Nelia Gloria Mazula的“3D TO 2D REIMAGING FOR SEARCH(用于搜索的3D到2D再成像)”中描述的，其全部内容通过引用的方式被并入本文。
在本发明的示例实施例中，频率被映射到CAD模型的对象而不是词。使用频率或者波长是更鲁棒以及灵活的技术，并且可以用于描述由CAD模型表示的对象以及对象的组合中更小的、更细微的差别。例如，在实施例中，特别的频率与具体的阀门类型相对应，并且该频率的小型替换与阀门的各种特性相对应，例如，阀门尺寸、阀门方向、以及阀门上的螺钉的数量。此外，在实施例中，对象的频率可以被组合来识别对象的系统和/或子系统。在这样的实施例中，不同的频率数据可以属于系统的单独的对象，并且频率数据的组合可以与环境相对应，例如，处理工厂，或者其子系统。在另一实施中，可以利用具有相关联的频率元数据的这些模型来对环境进行重新创建或者重映像，以及跟踪和映射属于CAD模型和环境的逻辑映射。
通过将频率数据包括作为CAD模型的元数据以用于描述由CAD模型表示的对象，更多信息类型可以容易地被包括。频率数据还可以包括询问或者指示信息的缺乏以及除了包括关于模型的已知的特性之外的缺失信息。例如，在阀门的示例中，频率信息可以指示已知CAD模型是阀门，阀门的类型是未知的，阀门的方向是未知的，以及阀门材料是未知的。
在实施例中，未知的信息与CAD模型的所有对象的相同的波长或者频率相对应。例如，1hertz信号分量可以指示对象的材料是未知的。对象的材料是未知的所有对象将类似地具有1hertz信号分量。除了使用信号频率，信号波长的数量和尺寸还可以不同以指示CAD模型的特性。
当对环境进行重映像时，实施例还可以使用这些频率特性来搜索共同性，并且还可以利用频率类型元数据。这些元数据还可以用于识别逻辑、规则、或者CAD模型当中的类似物。
图1是根据本发明的实施例的用于修改CAD模型的方法100的流程图。方法100在步骤101处通过将元数据与CAD模型进行关联来开始。在方法100的计算机实现的实施例中，处理器将元数据与通信地耦合到处理器的存储器中的CAD模型相关联。根据实施例，在步骤101处将元数据进行关联，将元数据存储作为CAD模型的部分。在另一实施例中，在步骤101处，通过指示与CAD模型相关联的元数据的位置的连接(例如，指针)，元数据与CAD模型相关联。
方法100在步骤102处继续，并且定义元数据。在实施例中，在步骤102处定义元数据包括以信号的形式来提供元数据，所述信号具有与CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。换句话说，在这样的示例实施例中，元数据是信号以及与CAD模型的特性(例如，对象类型和对象材料)相对应的信号的特定特性(例如，频率、波长、以及振幅)。根据实施例，提供元数据包括生成信号，所述信号具有与CAD模型和其特性相对应的特定的频率特性。
在实施例中，元数据可以包括图形描述，例如，频率特性/信号的向量或者其他基于图像的文件。在实施例中，其中在步骤101处对元数据进行关联包括存储元数据，所述元数据可以通过本领域中公知的任何手段而被存储在任何点。根据实施例，信号或者频率可以被图形地存储为向量或者其他图像文件或者作为二进制数据。在这样的示例实施例中，二进制数据或者图形对象可以描述频率特性/信号。此外，在示例实施例中，元数据可以存储在文本文件的数据库中，其中图形对象或者二进制数据具有用于将频率特性映射为CAD模型的唯一的标识符。任何频率方法可以用于描述对象，包括CAD模型唯一的频率语言或者可以被转换为音符并且以相同方式存储的音乐频率。CAD模型中的这些频率表现得像人类感官，以利用另一方法来提供要被识别的图形环境，并且识别环境本身中的信息。
根据方法100的实施例，CAD模型表示多个现实世界对象以及与多个现实世界对象相对应的一个或多个频率特性。为了示出，考虑如下的实施例，其中，CAD模型表示包括泵、阀门、以及管路的部分的化工处理厂。在这样的示例实施例中，元数据(以信号的形式)具有与泵、阀门、以及管路相对应的相应的频率特性。在另一实施例中，元数据信号的频率特性对于CAD模型的每个相应的特性是唯一的。返回到前述的化工处理工厂，在这样的实施例中，元数据具有针对泵、阀门、以及管路中的每一个的唯一的频率特性。
根据方法100的实施例，信号的特性与本领域中已知的CAD模型的任何特性相对应。示例CAD模型特性包括：对象类型、对象材料、对象尺寸、对象位置、对象方位、对象子组件、以及包括对象的子系统。在可替换的实施例中，元数据信号还指示未知的CAD模型的属性。
方法100的实施例还包括将一个或多个频率特性以及CAD模型的相对应的一个或多个特性之间的映射存储在数据库中。换句话说，这样的实施例存储频率特性的含义。例如，它可以被存储：1hertz信号指示相关联的CAD模型是阀门。方法100的可替换的实施例不需要这样的映射，各种频率特性的含义被编码在元数据信号本身中。
在方法100的另一实施例中，使用元数据来实施针对CAD模型或其特性的搜索。这样的实施例包括从用户接收搜索输入，其中，搜索输入表示期望的频率。继而，CAD模型的给定的特性被标识为与期望的频率相对应。在另一实施例中，搜索可以跨CAD模型的库或者多个库来执行，并且这样的搜索可以向所有CAD模型返回具有与期望的频率相对应的频率特性的元数据。
而方法100主要被描述为以信号的形式来提供元数据，所述信号具有与CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性，方法100的实施例不限于此。实施例可以利用任何信号特性，例如，频率、时间段、振幅、以及波长，以及其他，来指示CAD模型的特性。
除了修改CAD模型以包括大量的信息之外，还可以利用实施例来找到CAD模型之间的相似性，管理重映像，并且管理复杂的元数据描述。这样的方法可以特别用于保持CAD模型最新，这可以改进实施工程设计决策。当对环境/复杂对象(例如，化工处理设施)做出改变时，以模块化的方式在二维(2D)或者更小的3D模型上完成大部分更新，而不必更新更大更复杂的CAD模型。例如，对环境/对象进行激光扫描，不提供解决该问题的CAD解决方案，并且仍然需要对感兴趣的具体区域进行再设计。本发明的实施例可以与在Nelia GloriaMazula的、档案号为4201.1127-000的“DENSITY BASED GRAPHICAL MAPPING(基于密度的图形映射)”，以及档案号为4201.1128-000、Nelia Gloria Mazula的“3D TO 2D REIMAGINGFOR SEARCH(用于搜索的3D到2D再成像)”中描述的方法和系统相结合使用，来解决上述问题。
图2描绘了可以在本发明的实施例中使用的示例元数据220。在图2中，组合各种信号分量220a-d来形成完整的信号220。根据实施例，这指示与元数据220相关联的CAD模型以某种形式相关。例如，这可以指示对象属于子组件和/或来自给定的环境，以及其他示例。元数据220的部分与各种CAD模型或者CAD模型的特性相对应。例如，信号部分220a被映射到未识别的对象221，信号部分220b被映射到管路222，并且信号部分220c和220d分别映射到阀门223和224。在元数据220中，做出各种改变来指示对象221-224的各种特性。例如，在表示阀门223和224的信号部分220c和220d中存在轻微的变型。信号220c和220d中的差异可以指示，例如，阀门是相同的阀门类型，但是具有不同的尺寸并且由不同的材料制成。
根据本发明的实施例，元数据(例如，元数据220)和/或元数据的描述可以存储在数据库中。此外，元数据曲线可以用于利用3D模型来找到信息、映射信息以用于重映像，和/或识别逻辑规则。
图3是根据本发明的实施例的可用于修改CAD模型的基于计算机的系统330的简化的框图。系统330包括总线333。总线333充当了系统330的各个组件之间的互连。与总线333连接的是输入/输出设备接口336，其用于将诸如键盘、鼠标、显示器、扬声器等各输入和输出设备与系统330连接。中央处理器(CPU)332连接到总线333并且提供用于计算机指令的执行。存储器337提供了用于实施计算机指令的数据的易失性存储。存储设备336提供了用于诸如操作系统(未示出)的软件指令的非易失性存储。系统330还包括用于与本领域已知的包括广域网(WAN)和局域网(LAN)在内的各种网络连接的网络接口331。
应当理解的是，本文所述的示例性实施例可以以多种不同的方式来实现。在一些实例中，本文所述的各种方法和机器可以各自由物理、虚拟或混合通用计算机(如计算机系统330)或者诸如计算机环境440的计算机网络环境来实现，如下文结合图4所描述的。计算机系统330可以变换成执行本文所描述的方法(例如，100)的机器，例如通过将软件指令装载到存储器337或非易失性存储设备336中以便由CPU 332执行。本领域普通技术人员应当进一步理解，系统330及其各个组件可以被配置为实施本文所述的本发明的任何实施例。进一步，系统330可以利用在内部或外部与系统330可操作地耦合的硬件、软件和固件模块的任意组合来实现本文所述的各个实施例。
图4示出了其中可以实现本发明的实施例的计算机网络环境440。在计算机网络环境440中，服务器441通过通信网络442与客户端443a-n链接。环境440可用来单独地或者与服务器441相结合地允许客户端443a-n执行本文所述的任意方法(例如，100)。
实施例或其方面可以通过硬件、固件或软件的形式来实现。如果用软件来实现，则软件可以存储在被配置为使处理器能够装载软件或其指令的子集的任何非暂态计算机可读介质上。处理器随后执行指令并且被配置为操作或者使装置以本文所述的方式来操作。
此外，固件、软件、例程或指令可以在本文描述为执行数据处理器的某些动作和/或功能。然而，应当意识到，本文所包含的这些描述仅为了方便并且这些动作事实上源自于计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其它设备。
应当理解的是，流程图、框图和网络图可以包括更多或更少的元件，可以不同地布置，或者可以不同地表示。但是，应进一步理解的是，某些实现可以规定示出了以特定方式实现的实施例的执行的框和网络图以及框和网络图的数量。
相应地，另外的实施例还可以实现在各种计算机体系结构、物理、虚拟、云计算机和/或其某种组合中，并且因此，本文所描述的数据处理器旨在仅为了示例的目的，不是作为实施例的限制。
虽然参考本发明的示例性实施例特别地显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解的是，可以在其中进行形式和细节上的各种改变，而不背离如随附权利要求所涵盖的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种修改计算机辅助设计(CAD)模型的计算机实现的方法，所述方法包括：
通过处理器将元数据与通信地耦合到所述处理器的存储器中的CAD模型相关联；以及
定义所述元数据，包括以信号的形式来提供所述元数据，所述信号具有与所述CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述CAD模型表示多个现实世界对象，并且其中，所述一个或多个频率特性与所述多个现实世界对象相对应。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个频率特性对于所述CAD模型的每个相应的特性是唯一的。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
将所述一个或多个频率特性以及所述CAD模型的相对应的一个或多个特性之间的映射存储在通信地耦合到所述处理器的数据库中。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个频率特性与所述CAD模型的一个或多个相应的未知的特性相对应。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述CAD模型的一个或多个特性包括以下中的至少一项：
对象类型；
对象材料；
对象尺寸；
对象位置；
对象方位；
对象子组件；以及
包括对象的子系统。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
从用户接收搜索输入，所述搜索输入表示期望的频率；以及
由所述处理器基于所述期望的频率来进行搜索，以识别所述CAD模型的一个或多个特性的给定的特性。
8.一种用于修改计算机辅助设计(CAD)模型的计算机系统，所述计算机系统包括：
处理器；以及
具有存储于其上的计算机代码指令的存储器，所述处理器和具有所述计算机代码指令的所述存储器被配置为使所述系统用于：
将元数据与所述存储器中的CAD模型相关联；以及
定义所述元数据，包括以信号的形式来提供所述元数据，所述信号具有与所述CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。
9.如权利要求8所述的计算机系统，其中，所述CAD模型表示多个现实世界对象，并且其中，所述一个或多个频率特性与所述多个现实世界对象相对应。
10.如权利要求8所述的计算机系统，其中，所述一个或多个频率特性对于所述CAD模型的每个相应的特性是唯一的。
11.如权利要求8所述的计算机系统，其中，所述处理器和具有所述计算机代码指令的所述存储器还被配置为使所述系统用于：
将所述一个或多个频率特性以及所述CAD模型的相对应的一个或多个特性之间的映射存储在通信地耦合到所述处理器的数据库中。
12.如权利要求8所述的计算机系统，其中，所述一个或多个频率特性与所述CAD模型的一个或多个相应的未知的特性相对应。
13.如权利要求8所述的计算机系统，其中，所述CAD模型的一个或多个特性包括以下中的至少一项：
对象类型；
对象材料；
对象尺寸；
对象位置；
对象方位；
对象子组件；以及
包括对象的子系统。
14.如权利要求8所述的计算机系统，其中，所述处理器和具有所述计算机代码指令的所述存储器还被配置为使所述系统用于实现：
基于由用户进行的期望的频率输入，经由所述期望的频率来进行搜索，以识别所述CAD模型的一个或多个特性的给定的特性。
15.一种用于修改计算机辅助设计(CAD)模型的计算机程序产品，所述计算机程序产品由服务器执行，所述服务器通过网络与一个或多个客户端进行通信，并且所述计算机程序产品包括：
计算机可读介质，所述计算机可读介质包括程序指令，当由处理器执行时，所述程序指令使所述处理器用于：
将元数据与通信地耦合到所述处理器的存储器中的CAD模型相关联；以及
定义所述元数据，包括以信号的形式来提供所述元数据，所述信号具有与所述CAD模型的一个或多个相应的特性相对应的一个或多个频率特性。
16.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述CAD模型表示多个现实世界对象，并且其中，所述一个或多个频率特性与所述多个现实世界对象相对应。
17.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述一个或多个频率特性对于所述CAD模型的每个相应的特性是唯一的。
18.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述计算机可读介质包括程序指令，当由处理器执行时，所述程序指令还使所述处理器用于：
将所述一个或多个频率特性以及所述CAD模型的相对应的一个或多个特性之间的映射存储在耦合到所述处理器的数据库中。
19.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述一个或多个频率特性与所述CAD模型的一个或多个相应的未知的特性相对应。
20.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中，所述CAD模型的一个或多个特性包括以下中的至少一项：
对象类型；
对象材料；
对象尺寸；
对象位置；
对象方位；
对象子组件；以及
包括对象的子系统。
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