CN107667365B

CN107667365B - 计算机辅助设计(cad)环境中自动组装部件的方法和设备

Info

Publication number: CN107667365B
Application number: CN201680030124.1A
Authority: CN
Inventors: 普拉尚特·德奥哈尔; 萨加·伊纳姆达尔; 桑德什·卡达姆; 萨兰昂·坎德卡尔; 约格什·卡维特; 马鲁蒂·帕万; 戈拉夫·撒万特; 拉维·维塔尔拉尼
Original assignee: SIEMENS INDUSTRY SOFTWARE Ltd
Current assignee: SIEMENS INDUSTRY SOFTWARE Ltd
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: JP6600700B2; EP3281130A1; CN107667365A; US20160371397A1; JP2018524692A; US10394967B2; WO2016205599A1; EP3281130B1

Abstract

公开了一种用于在计算机辅助设计(CAD)环境中自动组装部件的方法和设备。在一个实施例中，该方法包括在CAD环境中识别源部件和目标部件。源部件和目标部件表示真实世界对象的不同部分。该方法还包括基于规则集合计算用于组装源部件和目标部件的一个或多个组装解决方案。组装解决方案中的每个组装解决方案限定了源部件和目标部件之间的约束关系。该方法还包括基于一个或多个组装解决方案自动生成源部件的几何实体和目标部件的几何实体之间的约束。该方法包括在图形用户界面上输出包括组装的源部件和目标部件的几何模型。

Description

计算机辅助设计(CAD)环境中自动组装部件的方法和设备

技术领域

本实施例涉及计算机辅助设计(CAD)领域，并且更具体地涉及用于在CAD环境中自动组装部件的方法和设备。

背景技术

计算机辅助设计(CAD)是使用计算机系统来辅助用户创建、修改和分析通常作为电子文件输出的、用于打印、加工或其他制造操作的复杂三维(3D)几何模型。通常，设计工程师可以使用在计算机系统上加载的 CAD软件构建真实世界对象的3D几何模型。例如，设计工程师可以使用CAD软件创建真实世界对象的各种部件，并将部件组装成一个或多个子组件。然后，设计工程师可以组装一个或多个子组件以形成真实世界对象的3D几何模型。

部件的组装涉及3D几何模型中的部件的定位和/或在3D几何模型中的部件的不同几何实体(例如，面、边缘等)之间创建适当的约束关系(例如，配对关系)。这需要大量的手动干预，并且通常是繁琐的过程。例如，为了限定两个部件的约束关系，设计工程师输入待组装的源部件和目标部件的几何实体，并手动限定实体之间的类型约束关系。另一种已知技术允许设计工程师预先为部件的多个几何实体手动预限定若干约束关系。因此，如果基于预限定的约束关系，某些条件得到满足，则实时地自动约束部件。然而，提前预限定约束关系可能是缓慢复杂、耗时的任务和容易出错的过程。

发明内容

本发明公开了用于在计算机辅助设计(CAD)环境中自动组装部件的方法和设备。一个方面，方法包括在CAD环境中识别源部件和目标部件，其中，源部件和目标部件表示真实世界对象的不同部分。该方法还包括基于规则集合计算用于组装源部件和目标部件的一个或多个组装解决方案。该方法还包括基于一个或多个组装解决方案自动生成源部件的几何实体和目标部件的几何实体之间的约束。

另一方面，数据处理系统包括处理器、显示单元和耦合到处理器的可访问存储器。存储器包括经配置用于在CAD环境中识别源部件和目标部件的计算机辅助设计模块，其中，源部件和目标部件表示真实世界对象的不同部分。计算机辅助设计模块经配置用于基于规则集合计算用于组装源部件和目标部件的一个或多个组装解决方案。计算机辅助设计模块经配置用于基于一个或多个组装解决方案自动生成源部件的几何实体和目标部件的几何实体之间的约束。计算机辅助设计模块还经配置用于在显示单元上输出包含组装的源部件和目标部件的几何模型。

又一方面，非暂态计算机可读存储介质包括存储在其中的指令，当由数据处理系统执行该指令时，使数据处理系统执行上述方法动作。

本发明内容被提供用来以简化的形式介绍一些选择的概念，在下面的说明书中进一步描述这些概念。该发明内容并不旨在识别所要求保护的主题的特征或必要特征。所要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中指出的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

图1示出其中可以实施实施例的数据处理系统的框图；

图2是根据一个实施例的过程流程图，其示出在计算机辅助设计 (CAD)环境中自动组装表示真实世界对象的不同部分的部件的示例性方法；

图3A是根据一个实施例的过程流程图，其示出计算用于组装源部件和目标部件的组装解决方案的示例性方法；

图3B是根据一个实施例的过程流程图，其示出使用公共拓扑规则计算组装解决方案的详细方法；

图4是根据一个实施例的客户端-服务器架构的框图，该客户端-服务器架构提供对表示真实世界对象不同部分的部件的几何建模；以及

图5A至图5F是描绘为了在CAD环境中基于规则集合组装部件而生成的示例性组装解决方案的屏幕截图。

具体实施方式

公开了用于在计算机辅助设计(CAD)环境中自动组装部件的方法和设备。参照附图描述各种实施例，其中，相同的参考标号用于参照附图。相同的参考标号始终用于指代相同的元件。在下面的描述中，阐述了许多特定细节以便提供对实施例的透彻理解。不需要采用这些特定细节以实践实施例。在其他情况下，为了避免不必要地模糊实施例，未详细描述公知的材料或方法。虽然本公开易受各种修改和替代形式的影响，但是其特定实施例在附图中以示例的方式示出，并且将在本文中详细描述。不旨在使本公开限于所公开的具体形式。相反，本公开将涵盖落在本公开的精神和范围内的所有修改方案、等同方案和替代方案。

图1示出数据处理系统100的框图，在该数据处理系统中可以实施实施例，例如实施为计算机辅助设计系统，例如由软件对该系统进行配置或以其他方式执行如本文所述的过程。数据处理系统100可以是个人计算机、笔记本电脑、平板电脑等。在图1中，数据处理系统100包括处理器102、可访问存储器104、存储单元106、输入单元108、显示单元110和总线112。

在本文中所使用的处理器102可以是任何类型的计算电路，诸如但不限于微处理器、微控制器、复合指令集计算微处理器、精简指令集计算微处理器、超长指令字微处理器、显式并行指令计算微处理器、图形处理器、数字信号处理器或任何其他类型的处理电路。处理器102还可以包括诸如通用或可编程逻辑装置或阵列的嵌入式控制器、专用集成电路、单片计算机等。

存储器104可以是易失性存储器和非易失性存储器。为了与处理器 102通信可以将存储器104耦合。处理器102可以执行存储在存储器104 中的指令和/或代码。各种计算机可读存储介质可以存储在存储器104中并从该存储器对其访问。存储器104可以包括用于存储数据和机器可读指令的任何合适元件，诸如只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、硬盘驱动器、用于处理高密度磁盘的可移除介质驱动器、数字视频光盘、软盘、盒式磁带、存储卡等。在本实施例中，存储器104包括以机器可读指令的形式存储在任何以上提及的存储介质上的计算机辅助设计模块114，并且可以与处理器102通信并由该处理器执行。当由处理器102执行时，计算机辅助设计模块114使处理器102自动对在CAD环境中表示真实世界对象的部分的部件进行约束，并且生成包括被约束部件的几何模型。在图2和图3A、3B中更详细地描述了由处理器102执行的以实现以上功能的方法动作。

存储单元106可以是存储规则数据库116和模型数据库118的非暂态存储介质。规则数据库116存储用于自动组装部件的规则集合，该部件表示真实世界对象的不同部分。模型数据库118存储包括被约束部件的几何模型。输入单元108可以包括输入装置，诸如小键盘、触敏显示器、相机 (例如，接收基于手势的输入的相机)等，其能够接收输入信号，该输入信号是诸如包括待约束部件的信息的文件。显示单元110可以是用于显示图形用户界面的装置，该图形用户界面将包含被约束部件的几何模型可视化。总线112用作处理器102、存储器104、存储单元106、输入单元108 和输出单元110之间的互相连接。

图1中描绘的硬件可以针对特定的实施方式而进行变化。例如，诸如光盘驱动器以及类似装置的其它外围装置、局域网(LAN)/广域网(WAN) /无线(例如，Wi-Fi)适配器、图形适配器、磁盘控制器、输入/输出(I/O) 适配器还可以用于添加到或代替所描绘的硬件。仅为了解释的目的而提供所描绘的示例，并不意味着暗示对于本公开的架构限制。

根据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对于不同应用或相同应用的不同情形的界面。可以由用户通过定点装置操纵图形用户界面中的光标。可以改变光标的位置和/或可以生成诸如点击鼠标按钮的事件以启动期望的响应。

如果经适当修改，可以采用各种商业操作系统中的一种，诸如位于华盛顿州雷德蒙德市的微软公司的产品，某版本的Microsoft Windows^TM。根据所描述的本公开修改或创建操作系统。

所公开的实施例提供在CAD环境中自动生成部件之间的约束的系统和方法。例如，所公开的技术可以应用规则集合来自动生成部件之间的约束。

图2是根据一个实施例的过程流程图200，其示出在CAD环境中自动组装表示真实世界对象的不同部分的部件的示例性方法。在动作202，获得包含待约束的部件的信息的一个或多个电子文件。例如，电子文件可以是CAD文件，并且可以包含在下文中被称为部件的真实世界对象的部分的几何信息。可以从由数据处理系统100的用户提供的区位获得电子文件。可以在数据处理系统100的图形用户界面(例如，图形用户界面500A) 上显示电子文件中给出的部件。

在动作204，将部件识别为源部件和目标部件。例如，与另一部件配对的部件被识别为源部件，而使另一部件与其配对的部件被称为目标部件。在另一示例性实施中，可以基于尺寸识别源部件和目标部件。将大尺寸部件识别为目标部件，而将小尺寸部件识别为源部件。在又一示例性实施方式中，基于数据处理系统100的用户的输入来识别源部件和目标部件。

在动作206，基于规则集合计算用于组装源部件和目标部件的一个或多个组装解决方案。每个组装解决方案可以限定源部件和目标部件之间的约束关系(例如，配对关系)。可以将规则集合应用于计算组装解决方案。如果源部件和目标部件具有公共的拓扑，则规则集合可以包括待应用的公共拓扑规则，并且如果源部件和目标部件具有非公共的拓扑，则规则集合可以包括待应用的非公共拓扑规则。例如，公共拓扑规则可以包括宽适凸 -凹配合规则。根据凸-凹配合规则，确定在源部件和目标部件之间凸-凹配合是否可行。在图3B的描述中描述了示例性规则集合。基于确定结果，计算组装解决方案。在存在多个组装解决方案的情况下，为组装解决方案分配等级。可以基于预限定的标准分配等级，诸如最优约束关系、组装解决方案满足的规则数量等等。可以根据分配的等级对组装解决方案进行排序并将其显示在图形用户界面上。例如，具有最高等级的组装解决方案可以被列在组装解决方案列表的顶部，而具有最低等级的组装解决方案可以被列在组装解决方案列表的底部。

在动作208，从一个或多个组装解决方案中确定表明了源部件和目标部件之间的最优约束关系的组装解决方案。在一个实施例中，可以允许用户从用于组装源部件和目标部件的组装解决方案中选择最可行的组装解决方案。例如，用户可以基于组装解决方案的等级选择最可行的组装解决方案。或者，用户可以基于组装解决方案的图形预览选择最可行的组装解决方案。在另一实施例中，可以在没有任何用户干预的情况下由数据处理系统100自动选择给出最优约束关系(例如，被分配最高等级)的组装解决方案。可以允许用户放弃自动选择组装解决方案，而从组装解决方案中选择另一组装解决方案。

在动作210，基于在动作208确定的组装解决方案，自动生成源部件的几何实体和目标部件的几何实体之间的约束关系。在该动作中，将组装解决方案自动应用于部件，从而组装源部件和目标部件。将与源部件和目标部件相关联的信息以及相关联的约束存储在模型数据库118中。在动作 212，在图形用户界面上输出包括组装的源部件和目标部件的几何模型。例如，在图形用户界面上将包括组装的源部件和目标部件的几何模型可视化。以这种方式，基于规则集合自动组装了表示真实世界对象的不同部分的部件。在CAD环境中，可以同时而不是以依次顺序将多个源部件与目标部件组装。

图3A是根据一个实施例的过程流程图300，其示出计算用于组装源部件和目标部件的组装解决方案的示例性方法。在动作302，分别确定源部件和目标部件的尺寸。在动作304，将源部件的尺寸与目标部件的尺寸进行比较。在动作306，确定具有较大尺寸的部件和具有较小尺寸的部件。出于说明的目的，认为源部件的尺寸较小，而目标部件的尺寸较大。

在动作308，在计算组装解决方案期间，维持尺寸较大的部件的几何坐标不变，而改变尺寸较小的部件的几何坐标。换言之，当组装源部件和目标部件时，使尺寸较大的部件(例如，目标部件)保持固定，而使尺寸较小的部件(例如，源部件)相对于尺寸较大的部件移动。在动作310，确定源部件和目标部件是否具有公共的拓扑(例如，相同的面和边缘)。如果源部件和目标部件具有公共的拓扑，则在动作312，使用规则集合中的公共拓扑规则计算组装解决方案的第一集合。公共拓扑规则可以包括凸 -凹配合规则、轮廓匹配规则、最大体积重叠规则、最大面重叠规则、最大边缘重叠规则等。

如果源部件和目标部件不具有公共的拓扑，则在动作314，使用规则集合中的非公共拓扑规则计算组装解决方案的第二集合。根据非公共拓扑规则组装源部件和目标部件，以便最大化所得的拓扑。在动作316，为组装解决方案的第一集合或组装解决方案的第二集合分配等级。在一些实施例中，规则集合逐步地应用于组装解决方案。满足所有规则的组装解决方案的等级最高，而满足最少数量的规则的组装解决方案的等级最低。在其他实施例中，可以基于任何其他标准排序组装解决方案的等级。在动作318，根据相应的等级对组装解决方案的第一集合或组装解决方案的第二集合排序，并以相应等级的顺序在图形用户界面上将其输出。

图3B是根据一个实施例的过程流程图350，其示出使用公共拓扑规则计算组装解决方案的详细方法。在动作352中，确定在源部件和目标部件之间凸-凹配合是否是可行的。如果确定凸-凹配合是可行的，则在动作 354，基于凸-凹配合规则计算组装解决方案的第一子集。如果确定凸-凹配合是不可行的，则过程350执行动作356。

在动作356，确定源部件的轮廓是否与目标部件的轮廓匹配。如果存在轮廓上的匹配，则在动作358，使用轮廓匹配规则计算组装解决方案的第二子集。组装解决方案的第二子集包括满足轮廓匹配规则的组装解决方案的第一子集和/或新的组装解决方案。如果不存在轮廓上的匹配，则过程 350执行动作360。在动作360，确定源部件和目标部件之间是否存在体积重叠。如果源部件和目标部件之间存在体积重叠，则在动作362，基于最大体积重叠规则计算组装解决方案的第三子集。组装解决方案的第三子集包括满足最大体积重叠规则的组装解决方案的第一子集、组装解决方案的第二子集和/或新的组装解决方案。如果不存在体积重叠，则过程350执行动作364。

在动作364，确定源部件和目标部件之间是否存在面重叠。如果存在面重叠，则在动作366，基于最大面重叠规则计算组装解决方案的第四子集。组装解决方案的第四子集包括满足最大面重叠规则的组装解决方案的第一子集、组装解决方案的第二子集、组装解决方案的第三子集和/或新的组装解决方案。如果不存在面重叠，则过程350执行动作368。

在动作368，确定源部件和目标部件之间是否存在边缘重叠。如果不存在边缘重叠，则在动作370，计算组装解决方案的第五子集。组装解决方案的第五集合包括组装解决方案的第一子集、组装解决方案的第二子集、组装解决方案的第三子集以及组装解决方案的第四子集。如果存在边缘重叠，则在动作372，基于最大边缘重叠规则计算组装解决方案的第六子集。组装解决方案的第六子集包括满足最大边缘重叠规则的组装解决方案的第一子集、组装解决方案的第二子集、组装解决方案的第三子集以及组装解决方案的第四子集和/或新的组装解决方案。

在动作374，将独有的等级分配给组装解决方案的第五子集和第六子集中的每个组装解决方案。在一些实施例中，基于组装解决方案满足的规则的数量分配等级。例如，如果组装解决方案满足所有以上提及的规则，则分配最高等级。在动作376，根据相应的等级为组装解决方案排序。以这种方式，所有规则以逐步的方式应用于计算用于在CAD环境中组装部件的组装解决方案。全部组装解决方案可能都不可行，因为基于源部件和目标部件的几何结构，某些组装解决方案可能不存在。

图4是根据一个实施例的客户端-服务器架构400的框图，其提供表示真实世界对象的不同部分的部件的几何建模。例如，客户端-服务器架构400包括服务器402和多个客户端装置406A-N。将客户端装置406A-N 中的每个客户端装置经由网络404(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)、 Wi-Fi等)连接到服务器402。服务器402是图1的数据处理系统的示例性实施方案。

服务器402包括计算机辅助设计模块114、规则数据库116和模型数据库118。可以以机器可读指令的形式将计算机辅助设计模块114存储在服务器402上。服务器402可包括可访问存储器，在其中存储有机器可读指令。服务器402可以包括处理器，其用于执行机器可读指令。服务器402 还可以包括存储单元，其用于存储规则数据库116和模型数据库118。另外，服务器402可以包括网络接口，其用于经由网络404与客户端装置 406A-N进行通信。机器可读指令可以使处理器基于存储在规则数据库116 中的规则集合自动生成部件之间的约束。

为客户端装置406A-N提供具有计算机辅助设计工具408A-N。客户端装置406A-N的用户可以经由相应的计算机辅助设计工具408A-N的图形用户界面访问服务器402。在实施例中，客户端装置406A的用户可以使用计算机辅助设计工具408A向服务器402发送请求，以加载包含与待组装的部件相关联的信息的CAD文件。服务器402可以经由网络404将 CAD文件发送到客户端装置406A。客户端装置406A可以向服务器402 发送将CAD文件中的两个部件组装的请求。因此，服务器402中的计算机辅助设计模块114使用在规则数据库116中存储的规则集合自动生成部件之间的约束，并且在客户端装置406A的计算机辅助设计工具408A的图形用户界面上输出包含被约束部件的几何模型。一个或多个现有实施例可以在云计算环境中实施，其中计算机辅助设计模块114被托管在云服务器上。

图5A至5F是屏幕截图，其描绘了基于规则集合为在CAD环境中组装部件而生成的示例性组装解决方案。图5A-5F示出计算机辅助设计工具的图形用户界面500A-F。在图5A中，图形用户界面500A显示包括两个部件502和504的CAD环境。考虑用户希望组装两个部件以生成几何模型。在由用户选择‘组装’按钮511后，数据处理系统100在部件502和 504中识别源部件和目标部件。由于部件502较小并且待与部件504配对，所以将部件502识别为源部件。类似地，部件504的尺寸较大，并且将部件504识别为目标部件。

数据处理系统100基于宽适凸-凹配合规则计算可行的组装解决方案 506A和506B。根据宽适凸-凹配合规则，确定在源部件502和目标部件 504之间进行宽适凸-凹配合是否可行。在组装解决方案506A中，将源部件502插入到目标部件504的中空部分508的内部。在组装解决方案506B 中，将源部件502垂直地布置在目标部件504的延伸部分510上。如两个组装解决方案506A和506B所示，与组装解决方案506B相比，组装解决方案506A给出源部件502和目标部件504之间的最优约束关系，并且因此，组装解决方案506A的等级高于组装解决方案506B。因此，组装解决方案506A被列在组装解决方案506A和506B的列表的顶部，并且组装解决方案506B被列在列表的底部。结果，数据处理系统100可以基于组装解决方案506A自动生成源部件502的几何实体(例如，面、边缘等)和目标部件504的中空部分508的几何实体(例如，面、边缘等)之间的适当约束。反之，用户可以放弃组装解决方案506A并选择组装解决方案506B。在这种情况下，数据处理系统100可以基于用户对组装解决方案506B的选择，生成源部件502的几何实体和目标部件504的延伸部分510的几何实体之间的约束。

在图5B中，图形用户界面500B显示包括部件512和514的CAD环境。部件514具有两个中空部分(例如，圆形中空部分518和十字形中空部分520)。考虑用户希望组装部件512和514。而且，考虑数据处理系统 100已经基于部件512和514的尺寸将部件512识别为源部件，并将部件 514识别为目标部件。当用户点击‘组装’按钮511时，数据处理系统100 基于轮廓匹配规则计算组装解决方案516A和516B。根据轮廓匹配规则，确定在源部件的轮廓和目标部件514的中空部分518或520的轮廓之间是否存在匹配。在组装解决方案516A中，将十字形源部件512插入到目标部件514的圆形中空部分518内部。在组装解决方案516B中，将源部件512插入到目标部件514的十字形中空部分520内部。在组装解决方案 516A中示出，源部件512的轮廓(例如，十字形)与目标部件514的中空部分518的轮廓(例如，圆形)不匹配。然而，在组装解决方案516B 中，源部件512的轮廓(例如，十字形)与目标部件514的中空部分520的轮廓(例如，十字形)匹配。因此，与组装解决方案516A相比较，组装解决方案516B表明了源部件512和目标部件514的十字形中空部分520 之间的最优约束关系。因此，数据处理系统100可以根据组装解决方案 516B自动生成源部件512的几何实体和目标部件514的中空部分520的几何实体之间的约束。

在图5C中，图形用户界面500C显示包含两个部件522和524的CAD 环境。部件522是十字形的，并且部件524具有十字形中空部分528和十字形空腔530。考虑用户希望组装部件522和524。此而且，考虑数据处理系统100已经基于部件522和524的尺寸将部件522识别为源部件，并将部件524识别为目标部件。当用户点击‘组装’按钮511，数据处理系统100基于最大体积重叠规则计算组装解决方案526A和526B。根据最大体积重叠规则，确定目标部件524的中空部分528或空腔530是否具有与源部件522的一个或多个面的最大面和边缘重叠，从而得到最大体积重叠。在组装解决方案526A中，将十字形源部件522插入到目标部件524的十字形中空部分528内部。在组装解决方案526B中，将源部件522插入到目标构件524的十字形空腔530内部。从组装解决方案526A看出，与组装解决方案526B相比，在源部件522和目标部件524的十字形中空部分 528之间存在最大体积重叠。因此，与组装解决方案526B相比，组装解决方案526A表明了源部件522和目标部件524的十字形中空部分528之间的最优约束关系。因此，数据处理系统100可以根据组装解决方案526A 自动生成源部件522的几何实体和目标部件524的中空部分528的几何实体之间的约束。

在图5D中，图形用户界面500D显示包含两个部件532和534的CAD 环境。部件524包括延伸部分538、垂直表面540和水平表面542。考虑用户希望组装部件532和534。而且，考虑数据处理系统100已经基于部件532和534的尺寸将部件532识别为源部件，并将部件534识别为目标部件。当用户点击‘组装’按钮511时，数据处理系统100基于最大面重叠规则计算组装解决方案536A和536B。根据最大面重叠规则，确定目标部件534的面与源部件532是否具有最大面重叠。在组装解决方案536A 中，源部件532的三个面与目标部件534的面(例如，延伸部分的两个面和水平表面542)重叠。在组装解决方案536B中，源部件532的两个面与目标部件534的面(例如，垂直表面540和水平表面542)重叠。可以看出，与组装解决方案536B相比，在组装解决方案536A中存在最大面重叠。因此，组装解决方案536A表明了源部件532和目标部件534的延伸部分538之间的最优约束关系，并且等级高于组装解决方案536B。因此，数据处理系统100可以根据组装解决方案536A自动生成源部件532 的几何实体和目标部件534的延伸部分538的几何实体之间的约束。

在图5E中，图形用户界面500E显示包含两个部件542和544的CAD 环境。考虑用户希望组装部件542和544。而且，考虑数据处理系统100 已经基于部件542和544的尺寸将部件542识别为源部件，并将部件544 识别为目标部件。当用户点击‘组装’按钮511时，数据处理系统100基于最大边缘重叠规则计算组装解决方案546A和546B。根据最大边缘重叠规则，确定目标部件544的边缘与源部件542是否具有最大边缘重叠(例如，依据重叠的边缘的百分比)。在组装解决方案546A中，源部件542 的边缘与目标部件544的矩形空腔548的边缘接触。在组装解决方案546B 中，源部件542的边缘与目标部件544的矩形空腔550的边缘接触。可以看出，与组装解决方案546B相比，在组装解决方案546A中存在最大边缘重叠。因此，组装解决方案546A表明了源部件542和目标部件544的矩形空腔548之间的最优约束关系。因此，数据处理系统100可以根据组装解决方案546A自动生成源部件542的几何实体和目标部件544的矩形空腔548的几何实体之间的约束。

在图5F中，图形用户界面500F显示包含两个部件552和554的CAD 环境。部件552是杆形对象，并且部件554是圆锥形对象。可以看出，部件552和554都具有非公共拓扑。在这种情况下，数据处理系统100基于非公共拓扑规则计算组装解决方案556A、556B和556C。根据非公共拓扑规则，可以以如下的方式组装部件552和554，即以便使所得的拓扑最大化。可以看出，根据组装解决方案556A，所得的拓扑被最大化，因为组装解决方案556A在杆形对象552的面与圆锥形对象554的面接触时具有作为“面”的所得拓扑。在组装解决方案556B的情况中，由于杆形对象552的边缘与圆锥形对象554的面接触，所得的拓扑是“边缘”。类似地，在组装解决方案556C的情况中，由于杆形对象552的边缘与圆锥形对象554的边缘接触，所得的拓扑是“边缘”。由于给予所得的面拓扑更高的优选权，所以组装解决方案556A在组装解决方案556A-C中的等级最高。在组装解决方案556B和556C中，组装解决方案556B具有较大的所得边缘拓扑，并且因此组装解决方案556B的等级高于组装解决方案 556C。由于组装解决方案556A具有所得的面拓扑，所以组装解决方案 556A表明了在组装解决方案556A-C中部件552和部件554之间的最优约束关系。因此，数据处理系统100可以根据组装解决方案556A自动生成源部件552的几何实体和目标部件554的几何实体之间的约束。

在各种实施例中，在以上图1至5E中描述的方法和系统公开了在 CAD环境中基于预限定的规则集合自动组装部件并创建部件的几何实体之间的约束以形成几何模型。因此，消除了对基于用户输入在组装中定位部件和限定部件之间的约束关系的需要。这有助于节省人力，并显著地减少设计时间。

本领域技术人员将认识到，除非由操作次序特定地指示或要求，否则上述过程中的某些步骤可以省略、并行或循序地执行或以不同的顺序执行。

本领域技术人员将认识到，为了简明和清楚，本文中并未描绘或描述适合与本公开一起使用的所有数据处理系统的完整结构和操作。相反，仅描绘和描述了对本公开来说是唯一的或对本公开的理解所必需的那部分数据处理系统。数据处理系统100的构造和操作的其余部分可以符合本领域已知的各种当前实施和实践中的任何一个。

应当理解，可以在各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或其组合中实施本文描述的系统和方法。本实施例中的一个或多个可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括可从存储程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问的程序模块，供一个或多个计算机、处理器或指令执行系统使用或结合一个或多个计算机、处理器或指令执行系统使用。出于描述的目的，计算机可用的或计算机可读的介质可以是可包含、存储、传送、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序的任何设备。介质可以是电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)或本身上是传播介质，因为信号载体不包括在物理计算机可读介质的定义中，该物理计算机可读介质包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘、诸如高密度磁盘只读存储器(CD-ROM)、读 /写高密度磁盘和DVD，或其任何组合。如本领域技术人员已知的，用于实施本技术的每个方面的处理器和程序代码可以是集中式或分布式的(或其组合)。

虽然已经参考某些实施例详细描述了本公开，但是本公开不限于这些实施例。鉴于本公开，在不脱离如本文所述的本公开的各种实施例的范围的情况下，本领域技术人员将可以进行许多修改和变化。因此，本公开的范围由以下权利要求而不是前面的描述来指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变化应被视为在该范围内。

Claims

1.一种在计算机辅助设计环境中自动组装部件(502、504、512、514、522、524、532、534、542、544、552、554)的计算机实施的方法，包括：

使用数据处理系统(100)在所述计算机辅助设计环境中识别源部件(504、514、524、534、544、554)和目标部件(502、512、522、532、542、552)，其中，所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)表示真实世界对象的不同部分；

基于规则集合计算用于组装所述源部件和所述目标部件的一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)；并且

基于所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)自动生成所述源部件(504、514、524、534、544、554)的几何实体和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何实体之间的约束；

在图形用户界面(500A-F)上输出包括组装的源部件(504、514、524、534、544、554)和目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何模型，其中基于规则集合计算用于组装所述源部件和所述目标部件的一个或多个组装解决方案包括确定所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)是否具有公共的拓扑；并且

如果所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)不具有所述公共的拓扑时，使用所述规则集合中的非公共拓扑规则，计算用于组装所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)以最大化所得的拓扑的组装解决方案的集合(556A-C)。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将等级分配给所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)；

根据相应的等级将所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)排序；并且

在图形用户界面(500A-F)上按照所述相应的等级的顺序显示所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)限定所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)之间的约束关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，自动生成所述源部件(504、514、524、534、544、554)的几何实体和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何实体之间的约束包括：

从所述一个或多个组装解决方案中确定表明了所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)之间的最优约束关系的组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)；并且

使用确定的所述组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)自动生成所述源部件(504、514、524、534、544、554)的几何实体和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何实体之间的约束。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于规则集合计算用于组装所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)包括：

确定在所述计算机辅助设计环境中待组装的源部件(504、514、524、534、544、554)的尺寸和目标部件(502、512、522、532、542、552)的尺寸；

比较所述源部件(504、514、524、534、544、554)的尺寸和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的尺寸；

在所述计算机辅助设计环境中，维持尺寸较大的部件的几何坐标不变，并且改变相对于所述尺寸较大的部件尺寸较小的部件的几何坐标；

如果所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)具有所述公共的拓扑时，使用所述规则集合中的公共拓扑规则，计算用于组装所述源部件和所述目标部件的组装解决方案的第一集合(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B)。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将与包括组装的源部件(504、514、524、534、544、554)和目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何模型相关联的信息存储在模型数据库(118)中。

7.一种数据处理系统(100)，包括：

处理器(102)；

显示单元(110)；和

能够访问的存储器(104)，连接到所述处理器(102)，

其中，所述存储器(104)包括计算机辅助设计模块(114)，所述计算机辅助设计模块配置用于：

在计算机辅助设计环境中识别源部件(504、514、524、534、544、554)和目标部件(502、512、522、532、542、552)，其中，所述源部件和所述目标部件表示真实世界对象的不同部分；

基于规则集合计算用于组装所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)；并且

基于所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)自动生成所述源部件(504、514、524、534、544、554)的几何实体和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何实体之间的约束；以及

在所述显示单元(110)上输出包括组装的源部件(504、514、524、534、544、554)和目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何模型，其中基于规则集合计算用于组装所述源部件和所述目标部件的一个或多个组装解决方案包括确定所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)是否具有公共的拓扑；并且

8.根据权利要求7所述的数据处理系统(100)，其中，所述计算机辅助设计模块(114)配置用于：

根据相应的等级对所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)排序；并且

在所述显示单元(110)上按照所述相应的等级的顺序显示所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)。

9.根据权利要求7所述的数据处理系统(100)，其中，在自动生成所述源部件(504、514、524、534、544、554)的几何实体和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何实体之间的约束中，所述计算机辅助设计模块(114)配置用于：

从所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)中确定表明了所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)之间的最优约束关系的组装解决方案；并且

使用确定的所述组装解决方案自动生成所述源部件(504、514、524、534、544、554)的几何实体和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何实体之间的约束。

10.根据权利要求7所述的数据处理系统(100)，其中，在基于所述规则集合计算所述一个或多个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)中，所述计算机辅助设计模块(114)配置用于：

如果所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)具有所述公共的拓扑时，使用所述规则集合中的公共拓扑规则，计算用于组装所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的组装解决方案的第一集合(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B)。

11.根据权利要求7所述的数据处理系统(100)，其中每个组装解决方案(506A-B、516A-B、526A-B、536A-B、546A-B、556A-C)限定了所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)之间的约束关系。

12.根据权利要求7所述的数据处理系统(100)，其中，所述计算机辅助设计模块(114)配置用于：

将与包括了组装的所述源部件(504、514、524、534、544、554)和所述目标部件(502、512、522、532、542、552)的几何模型相关联的信息存储在模型数据库(118)中。

13.一种非暂态计算机可读存储介质，具有存储在其中的指令，其中当由数据处理系统(100)执行所述指令时，使得所述数据处理系统(100)进行根据权利要求1-6中任一项所述的方法。