CN108228987B - 副本选择 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及用于设计三维建模物理部件的计算机实现的方法。该方法包括提供(S10)建模物理部件的边界表示，在进行用户动作时，选择(S20)表示几何特征的边界表示的子集，通过应用特征相似性功能来识别(S30)与选定的边界表示的子集相类似的边界表示的所有子集。

Description

副本选择

技术领域

本发明涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地说，本发明涉及用于设计三维建模(3D)的建模对象的方法、系统和程序。

背景技术

在市场上提供有多个系统和程序用于对对象进行设计、工程和制造。CAD是计算机辅助设计的首字母缩略词，例如，其涉及用于设计对象的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程的首字母缩略词，例如，其涉及用于仿真未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的首字母缩略词，例如，其涉及用于定义制造过程和操作的软件解决方案。在这样的CAD系统中，关于这些技术的效率，图形用户界面扮演着重要的角色。这些技术可以被嵌入到产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM指的是从概念到产品的生命终点，横跨扩展企业的概念来帮助公司共享产品数据、应用共同过程以及利用公司知识来开发该产品的商业策略。由达索系统(在商标CATIA、ENOVIA和DELMIA之下)提供的PLM解决方案提供组织产品工程知识的工程中心、管理制造工程知识的制造中心以及使得企业能够集成并连接到工程中心和制造中心的企业中心。同时，系统递送将产品、过程、资源链接到一起的开放对象模型，以能够实现驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务的动态的、基于知识的产品创建和决策支持。

现在最近的CAD系统允许用户基于3D建模对象的边界表示(B-Rep)来设计3D建模对象。B-Rep是包括一组面的数据格式，每一个面被定义为相应的支持表面的有界部分。利用顶点和连接顶点的边来定义面。用户可以通过修改现有的面、创建新的面、删除一些面、和/或定义关于面和/或在面之间的约束条件、或者类似地由使用中的CAD系统提供的任何动作来对该组面进行操作。在这样的情况下，为了效率目的，一般而言，固体的历史对用户而言不可用。从而，B-Rep CAD系统是无历史的CAD系统，即，其寻求克服典型地以历史为基础的基于固体的CAD系统的程序规则。

与其中模型是隐含的(该模型根据对基元的一组操作来计算)基于固体的建模相比较，B-Rep建模包含面的明确模型。但是，B-Rep模型的特征是隐含的；即，B-Rep模型的特征根据模型的几何形状和拓扑的解释进行识别。

从而，这样的B-Rep CAD系统的方面之一是“模式”的识别，也被称为“模式识别”。术语“模式”指的是相同几何特征的备份的规则布局。几何特征是表示由B-Rep建模的对象的功能特征的该B-Rep的一组连接的面。识别模式允许在设计期间将这样的模式处理为单个单元，从而使得设计可能性的阵列变宽。模式识别在CAD的不同领域中是相关的，例如机械设计、消费品、建筑架构、航空航天或其他领域。

模式识别可以与特征识别相关。特征识别对识别在给定的3D对象上的特性形状是有用的，例如，3D对象对机械产品的一部分进行建模。对于机械设计，感兴趣的特性形状包括例如孔、突出的垫、突出的袋、圆角或圆形物、旋转的垫、和/或旋转的袋。识别特性形状相当于通过更好的语义级别识别其规范，例如，突出的或旋转的形状的轮廓、旋转的形状的旋转轴、圆形物和圆角的半径值、突出方向、和/或突出深度。该信息或者用于修改形状，例如通过编辑该突出的轮廓，或者用于供给下游过程，例如加工过程。

如上文所解释的，无历史的CAD系统的目的在于通过仅使用其B-Rep来使得改变固体的形状更加容易。为了从用户的角度使得编辑简单，“直接编辑”技术应该识别固体的局部形状。例如，系统应该维持孔的圆柱体形状(并且不将圆柱体改变成自由形式的表面)，维持袋壁的垂直方向，和/或维持形状的旋转或突出本质。因此，特征识别是不可避免的，即使是在“直接编辑”领域。

通过以下过程，特征识别功能在商业CAD系统中是可用的。首先，用户选择要识别的特征类型。然后，可选地，用户选择固体上的特征的一个或多个面，用于初始化搜索。最后，系统对所选择的特征类型的固体执行识别并且产生所识别的特征的规范。

当在CAD系统上设计物理部件时，典型的用户的活动包括选择在屏幕上显示的几何对象以在其上执行动作。例如，该动作可以例如是编辑、刚体运动、删除、拷贝、剪切、涂色等。在许多情形下，给定的动作必须应用于多个几何对象。为了节省时间，优选地动作被一次应用于多个几何对象。为了该目的，必须在触发集体动作之前选择所有对象。典型的示例是“选择半径小于5毫米的所有圆形物并将其从固体中移除”。通过专用对话来选择多个对象，将交互添加到初始设计意图。

选择若干对象的标准方式是按下“Shift”键，利用指示器逐个选择对象并且当已经选择了所有对象时释放“Shift”键。利用另一键，例如，利用“Ctrl”键，类似的操作是可能的。用于多选的另一方式是打开专用对话框，以定义选择准则(类型、属性、值…)、运行搜索并收集产生的集合。矩形框也可以用于选择盒子里面或者穿过盒子的图形对象。

但是，这些选择若干对象的标准方式具有缺点。第一个问题是，它们将许多交互添加到当前的人机对话。这使得设计更加困难，因为用户必须暂时地离开当前的动作以执行多选，并且然后返回并继续初始动作。如果多选以错误结束，则从头做起重新开始整个工作，这导致了弱的生产能力。第二个问题是，一些几何形状可能被忘记(即，其未被选择)，因为执行选择的用户看不见它们。这总是发生在复杂的机械部件的情况下并且会导致设计误差。

从而，显而易见的是，从用户使用的观点并且从穷尽性的观点而言，现有的解决方案缺少效率。在该上下文中，仍然存在对用于设计3D建模对象的改进的解决方案的需求。

发明内容

因此，提供一种用于设计三维建模物理部件的计算机实现的方法。该方法包括：

-提供建模物理部件的边界表示；

-在进行用户动作时，选择表示几何特征的边界表示的子集；

-通过应用特征相似性功能，识别与选定的边界表示的子集相类似的边界表示的所有子集。

该方法可以包括以下中的一个或多个：

-对所述选定的边界表示的子集执行修改；并且将相类似的修改应用于每一个识别出的边界表示的子集；

-将边界表示的面分组为面的组，组中的每一个面与该组中的其他面相类似；并且其中，识别所有子集包括：选择所述选定的边界表示的子集中的第一面；在选定的第一面所属于的面的组中选择面；识别在所述选定的边界表示的子集中的面与选定的第一面所属于的面的组中的面之间的相似性变换T；选择与选定的第一面不同的所述选定的边界表示的子集中的第二面；在所述第二面所属于的面的组中，针对与应用于所述第二面的相似性变换T相等的面进行搜索；

-迭代选择第二面和针对面的搜索的步骤，作为迭代中的搜索的结果而识别出的面中的一个或多个针对下一次迭代被丢弃；

-突出显示所有识别出的边界表示的子集；

-几何特征是在三维建模物理部件中表示功能特性的连接的面的集合。

进一步提供一种计算机程序，其包括用于执行该方法的指令。

进一步提供一种计算机可读存储介质，具有记录在其上的所述计算机程序。

进一步提供一种计算机辅助设计(CAD)系统，包括耦合到存储器的处理器以及图形用户界面，所述存储器具有记录在其上的所述计算机程序。

所述CAD系统可以是无历史的CAD系统。

附图说明

现在将通过非限制性示例的方式并参考附图来描述本发明的实施例，其中：

-图1和图2示出了方法示例的流程图；

-图3至图5描绘了图2的流程图；

-图6和图7描绘了3D建模物理部件的B-Rep；

-图8至图10描绘了图1的流程图；

-图11和图14通过使用有限状态机的图描绘了本发明的示例；

-图12示出了系统的图形用户界面的示例；以及

-图13示出了系统的示例。

具体实施方式

参考图1的流程图，提出了一种用于设计三维(3D)建模物理部件的计算机实现的方法。该方法包括提供建模物理部件的边界表示。边界表示也被称为B-Rep。B-Rep包括面的集合。每一个面可以被标识为相应支撑表面的边界部分。该方法还包括在进行用户动作时选择表示几何特征的边界表示的子集。几何特征是表示由B-Rep建模的对象的功能特征的该B-Rep的连接的面的集合。从而，几何特征包括B-Rep的两个或更多个面。表述“功能特征”指的是针对建模物理部件的感兴趣的形状，例如机械部件。功能特征包括例如孔、突出的垫、突出的袋、圆角或圆形物、旋转的垫、和/或旋转的袋。在基于特征的CAD中尤其使用功能特征。该方法进一步包括通过应用特征相似性功能来识别与选定的边界表示的子集相类似的该边界表示的所有子集。

这样的方法构成了用于设计3D建模对象的改进的解决方案，例如，该对象是诸如机械部件之类的物理部件。特别地，需要对B-Rep子集的一个单个用户选择以用于执行对与选定的B-Rep子集相类似的该模型的所有几何特征的全局识别：用户不再需要手动选择关于该对象的相类似的几何特征。通过唯一的用户交互来执行多选。清楚的是，这比传统的多选对话更短。因此，利用更少的交互获得更好的结果。从而，用户保持对初始动作的专注且不存在生产力损失。此外，无论如何捕获了隐藏的类似几何结构，从而减小了设计误差的风险。此外，对特征的识别是基于允许识别相类似或相同的特征的相似性功能的。

该方法是计算机实现的。这意味这该方法的步骤(或基本上所有的步骤)由至少一个计算机或任何相似的系统执行。从而，该方法的步骤可能全自动或半自动地由计算机执行。在示例中，可以通过用户-计算机交互来执行对该方法的至少一些步骤的触发。所要求的用户-计算机交互的水平可以取决于被预见的自动化水平并且与实现用户愿望的需要相平衡。在示例中，该水平可以是用户定义的和/或预先定义的。

该方法的计算机实现的典型示例是利用适用于该目的的系统执行该方法。该系统可以包括耦合到存储器的处理器以及图形用户界面(GUI)，存储器在其上记录有包括用于执行该方法的指令的计算机程序。存储器还可以存储数据库。存储器是适用于这样的存储的任何硬件，可能包括若干物理上分离的部件(例如，一个用于程序，并且可能一个用于数据库)。

一般而言，该方法操控建模对象。建模对象是由例如在数据库中存储的数据定义的任何对象。引申开来，表述“建模对象”指定了数据本身。根据系统的类型，建模对象可以由不同种类的数据定义。该系统实际上可以是CAD系统、CAE系统、CAM系统、PDM系统和/或PLM系统的任何组合。在这些不同的系统中，建模对象由相对应的数据定义。因此人们可以谈及CAD对象、PLM对象、PDM对象、CAE对象、CAM对象、CAD数据、PLM数据、PDM数据、CAM数据、CAE数据。但是，这些系统并不排除其中的另一个，因为建模对象可以由与这些系统的任何组合相对应的数据定义。从而，系统可以是CAD系统和PLM系统二者，根据下文提供的这样的系统的定义将是显而易见的。

对于CAD系统，其另外表示至少适用于基于建模对象的图形表示来设计建模对象的任何系统，例如CATIA。在该情况下，定义建模对象的数据包括允许表示建模对象的数据。例如，CAD系统可以使用边或线提供对CAD建模对象的表示，在某些情况下利用面或表面。可以以各种方式表示线、边或表面，例如非均匀有理B样条(NURBS)。特别地，CAD文件包含规范，根据该规范可以生成几何形状，继而允许生成表示。建模对象的规范可以被存储在单个CAD文件或多个CAD文件中。在CAD系统中表示建模对象的文件的典型大小在每部件一兆字节的范围内。并且建模对象可以典型地是成千上万个部件的组件。CAD系统可以是允许通过仅使用固体的B-Rep来容易地改变该固体的形状的无历史CAD系统。

在CAD的上下文中，建模对象可以典型地是3D建模对象，例如，表示诸如部件或部件的组件或者可能是产品的组件之类的产品。对于“3D建模对象”，其意思是指由允许对象的3D表示的数据建模的任何对象。3D表示允许从所有角度观看这个部件。例如，当被3D表示时，3D建模对象可以被围绕其轴中的任何一个或围绕在显示该表示的屏幕中的任何轴进行处理和旋转。值得注意的是，这将没有被3D建模的2D图标排除在外。3D表示的显示便于实现设计(即，增加了设计师在统计上完成其任务的速度)。在工业上，这加速了制造过程，因为产品的设计是制造过程的一部分。

3D建模对象可以表示在利用例如CAD软件解决方案或CAD系统完成其虚拟设计之后要在真实世界中制造的产品的几何形状，诸如(例如机械的)部件或部件的组件(或者相当于部件的组件，因为从方法的观点来看，部件的组件可以被看作是部件本身，或该方法可以被独立地应用于该组件的每一部件)，或者更一般地为任何刚性体组件(例如，移动机构)。CAD软件解决方案允许在各种和无限的工业领域中设计产品，包括：航空航天、建筑、结构、消费品、高科技设备、工业仪器、运输、航海、和/或离岸油/气生产或运输。从而，由该方法设计的3D建模对象可以表示工业产品，其可以是任何机械部件，例如陆地车辆(包括例如小汽车和轻型货车设备、赛车、摩托车、卡车和汽车设备、卡车和公共汽车、火车)的部件，空中车辆(包括例如机身设备、航空航天设备、推进设备、防御产品、航空设备、空间设备)的部件，水上车辆(包括例如海军设备、商业船只、离岸设备、游艇和作业船、航海设备)的部件，通用机械部件(包括例如工业制造机械装置、沉重的移动机械装置或设备、安装的设备、工业设备产品、制造的金属产品、轮胎制造产品)、机电或电子部件(包括例如消费电子设备、安全和/或控制和/或仪表产品、计算和通信设备、半导体、医疗仪器和设备)，消费品(包括例如家具、家庭和花园产品、休闲用品、时尚产品、耐用品零售商的产品、易耗品零售商的产品)，包装(包括例如食物和饮料及烟草、美容和个人护理、家庭产品包装)。

CAD系统可以是基于历史的。在该情况下，建模对象进一步由包括几何特征的历史的数据定义。建模对象可以实际上由自然人(即，设计师/用户)使用标准建模特征(例如，突出、旋转、切割、和/或圆形)和/或标准表面特征(例如，倾斜、弯曲、松软、膨胀、变形、和/或光滑)来设计。支持这样的建模功能的许多CAD系统是基于历史的系统。这意味着设计特征的创建历史典型地通过非循环数据流保存，该非循环数据流通过输入和输出链路将所述几何特征链接在一起。自从80年代初起，基于历史的建模范例就是公知的。通过两个持续型数据表示来描述建模对象：历史和B-rep(即，边界表示)。B-rep是在历史中定义的计算的结果。当表示建模对象时，在计算机的屏幕上显示的该部件的形状是B-rep(例如，其堆砌)。该部件的历史是设计意图。基本上，该历史收集关于建模对象已经经历过的操作的信息。可以将B-rep与历史一起保存以使得显示复杂部件更加容易。可以将该历史和B-rep一起保存，以允许根据设计意图的该部件的设计改变。

CAD系统可以是允许通过仅使用其B-Rep容易地改变固体形状的无历史CAD系统。自从2000年的年中起，基于无历史的建模范例就是公知的。从而，基于无历史的建模是CAD系统的新的和最近的类别。CAD软件开发者已经聚焦在基于无历史的CAD系统的鲁棒性上，并且他们还没有将重要性置于用户的需求和人体工程学的改进上。通过数据表示来描述建模对象：B-rep(即，边界表示)。B-rep是对于B-rep的用户动作的结果。

此外，对于PLM系统，其意思是适用于管理表示物理制造的产品(或要制造的产品)的建模对象的任何系统。从而，在PLM系统中，通过适合于制造物理对象的数据来定义建模对象。这些典型地可以是维度值和/或公差值。对于对象的正确制造，具有这样的值确实更好。

此外，对于CAM解决方案，其意思是适用于管理产品的制造数据的任何解决方案、硬件的软件。一般而言，制造数据包括与要制造的产品、制造过程和所需的资源相关的数据。CAM解决方案用于计划和优化产品的整个制造过程。例如，其能够向CAM用户提供可以在制造过程的特定步骤处使用的关于可行性、制造过程的持续时间或诸如特定机器人之类的资源数目的信息；并且从而允许对管理或所要求的投资进行决策。CAM是在CAD过程和潜在CAE过程之后的过程。由在商标之下的达索系统提供这样的CAM解决方案。

此外，对于CAE解决方案，其意思是适用于分析建模对象的物理行为的任何解决方案、硬件的软件。公知的且广泛使用的CAE技术是有限元方法(FEM)，其典型地涉及将建模对象划分为其物理行为可以通过公式进行计算和仿真的单元。由在商标之下的达索系统提供这样的CAE解决方案。另一发展的CAE技术涉及在没有CAD几何数据的情况下对由来自不同物理领域的多个组件组成的复杂系统的建模和分析。CAE解决方案允许对要制造的产品的仿真，并且因而允许优化、改进和验证。由在商标/>之下的达索系统提供这样的CAE解决方案。

PDM代表产品数据管理。对于PDM解决方案，其意思是适用于管理与特定产品相关的所有数据类型的任何解决方案、硬件的软件。PDM解决方案可以由在产品的生命周期中涉及的所有行为人使用：主要是工程师但是还包括项目经理、财务人员、销售人员和购买者。一般而言，PDM解决方案基于面向产品的数据库。其允许行为人共享关于其产品的一致数据并且从而防止行为人使用有分歧的数据。这样的PDM解决方案由在商标之下的达索系统提供。

图12示出了系统的GUI的示例，其中该系统是无历史的CAD系统。

GUI 2100可以是典型的类似CAD的接口，具有标准菜单条2110、2120以及底部和侧部工具条2140、2150。这样的菜单条和工具条包含一组用户可选的图标，每一个图标与一个或多个操作或功能相关联，如在本领域中公知的。一些这样的图标与软件工具相关联，适用于对在GUI 2100中显示的3D建模对象2000的B-Rep进行编辑和/或工作。软件工具可以被分组为工作台。每一个工作台包括软件工具的子集。具体而言，工作台之一是编辑工作台，适合于编辑建模产品2000的几何特征。在操作中，例如设计师可以预先选择对象2000的一部分并且然后发起操作(例如，改变尺寸、颜色等)。GUI可以进一步示出各种种类的图形工具2130、2070、2080，例如用于便于实现该对象的3D取向、用于触发对所编辑产品的操作的仿真或渲染所显示产品2000的各种属性。可以通过触觉设备控制光标2060以允许用户与图形工具交互。

图13示出了系统的示例，其中该系统是客户端计算机系统，例如用户的工作站。

该示例的客户端计算机包括连接到通信总线1000的中央处理单元(CPU)1010、也连接到该总线的随机存取存储器(RAM)1070。客户端计算机进一步提供有图形处理单元(GPU)1110，其与连接到该总线的视频随机存取存储器1100相关联。在该领域中，视频RAM1100也被称为帧缓冲器。大容量存储设备控制器1020管理对诸如硬盘驱动1030之类的大容量存储设备的存取。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的大容量存储器设备包括所有形式的非易失性存储器，通过示例的方式，包括半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬磁盘和可移动磁盘；磁-光盘；以及CD-ROM盘1040。前述中的任何一个可以由特别设计的ASIC(专用集成电路)补充、或被合并在ASIC中。网络适配器1050管理对网络1060的访问。客户端计算机还可以包括触觉设备1090，例如光标控制设备、键盘等。光标控制设备在客户端计算机中使用以允许用户选择性地将光标定位在显示器1080上的任何期望位置。此外，光标控制设备允许用户选择各种命令，并输入控制信号。光标控制设备包括用于将控制信号输入到系统的多个信号生成设备。典型地，光标控制设备可以是鼠标，鼠标的按钮用于生成信号。可替换地或另外地，客户端计算机系统可以包括感应垫和/或感应屏幕。

计算机程序可以包括能够由计算机执行的指令，指令包括用于使得上述系统执行该方法的模块。上述程序可以被记录在任何数据存储介质上，包括系统的存储器。例如，程序可以被实现在数字电子电路中或计算机硬件、固件、软件中、或其组合中。程序可以被实现为装置，例如，被有形地体现在机器可读存储设备中以由可编程处理器执行的产品。方法步骤可以由执行指令程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行所述方法的功能的可编程处理器执行。从而，处理器可以是可编程的并且被耦合以从数据存储系统、至少一个输入设备以及至少一个输出设备接收数据和指令并且向数据存储系统、至少一个输入设备以及至少一个输出设备发送数据和指令。应用程序可以用高级的面向过程或面向对象的编程语言实现，或者如果期望的话用汇编或机器语言来实现。在任何情况下，上述语言可以是经过编译或解释的语言。程序可以是完全安装程序或更新程序。在任何情况下，系统上程序的应用产生用于执行该方法的指令。

“设计3D建模对象”指定作为精心制作3D建模对象的过程的至少一部分的任何动作或动作系列。从而，该方法可以包括从头做起创建3D建模对象。可替换地，该方法可以包括提供先前创建的3D建模对象，并且然后修改3D建模对象。

该方法可以被包含在制造过程中，其可以包括在执行该方法之后产生与建模对象相对应的物理产品。在任何情况下，由该方法设计的建模对象可以表示制造对象。从而，建模对象可以是建模的固体(即，表示固体的建模对象)。制造对象可以是产品，例如部件或部件的组件。因为该方法改进了建模对象的设计，因此该方法还改进了对产品的制造并且从而增加了制造过程的生产力。

返回参考图1，提供建模物理部件的边界表示(S10)。由B-Rep表示的建模对象是部件，例如机械部件。提供S10可以由设计师对建模对象(在该情况下对其边界表示)进行工作来产生、或者由该方法可以被应用于例如在现有库中获取的已经存在的B-Rep的方法的事实产生。在任何情况下，在S10建模对象被提供为B-Rep。边界表示是就其包裹(即，其外表面)而言用于对3D对象进行建模的广为人知的格式。从而，B-Rep指定可以包括几何数据和拓扑数据的特定格式的数据。几何数据是提供几何实体的数据，该几何实体是在3D位置方面描述的实体。拓扑数据是提供拓扑实体的数据，该拓扑实体是在参考几何实体和/或与其他拓扑实体的关系，例如相对位置，方面描述的实体。典型地，关系可以包括“以…为边界”关系，该关系将拓扑实体关联到该拓扑实体在拓扑上以其为边界的其他拓扑实体。

优选地，提供S10可以将任何历史数据排除在外：在该情况下，在S10处提供的建模对象是无历史的。这意味着建模对象不被关联到指示其设计历史的任何数据，而是仅通过声明性数据，包括B-Rep。从而，该方法在设计师不拥有建模对象的历史的上下文中工作，显而易见的是，这隐含了在建模对象上设计的几何模式不像在S10处提供的建模对象上所定义的那样。在此，表述“几何模式”与“几何特征”相关，如先前定义的，“几何特征”是表示由B-Rep建模的对象的功能特征的该B-Rep的连接的面的集合。

在该方法的情况下，(例如，几何)数据至少包括所谓的“支撑表面”，例如参数表面(即，就关联到定义2D域的参数的3D位置而言建模的3D表面)。支撑表面可以典型地是NURBS表面，但是也可以是平坦的、标准的或过程化的表面。并且(例如，拓扑)数据至少包括面的集合，每一个面被定义为相应支撑表面的有界部分(在几何数据中提供)。从而，面与修整过的表面相对应。从而，支撑表面是通过修整操作以任何方式在其上定义面的表面(从而，“支撑”上述面)。

现在通过可以在S10处提供的建模对象的示例来进一步讨论B-Rep的概念，虽然已经是广为人知的。但是，可以通过该方法预期B-Rep的其他示例，针对至少一些拓扑实体，例如具有与“以…为边界”关系不同的关系。

如已经提及的，建模对象的B-Rep可以包括拓扑实体和几何实体。几何实体可以包括作为表面(例如，平面)、曲线(例如，线)和/或点的3D对象。可以根据两个参数来提供表面。可以简单地根据一个参数来提供曲线。并且可以将点提供为3D位置。拓扑实体可以包括面、边和/或顶点。通过其定义，面与被称为支撑表面的相应表面的有界部分相对应。从而，术语“面”可以无关紧要地指定表面的这样的有界部分或2D域的相对应的有界部分。类似地，边与被称为例如支撑曲线的曲线的有界部分相对应。从而，术语“边”可以指定曲线或其域的这样的有界部分。顶点可以被定义为到3D空间中的点的链路。如下文所述这些实体彼此相关。曲线的有界部分由在曲线上的两个点(顶点)定义。表面的有界部分由其边界定义，该边界是该表面上的边的集合。面的边界的边通过共享顶点连接在一起。面通过共享边连接在一起。通过定义，如果两个面共享边，则这两个面是相邻的。类似地，如果两个边共享顶点，则这两个边是相邻的。表面、曲线和点可以通过其参数化链接在一起。例如，可以提供定义曲线的参数化功能的参数值以定义边界顶点。类似地，可以提供将曲线的参数链接到表面的两个参数的功能以定义边界边。但是，B-Rep的这样的拓扑数据的非常详细的结构是在本解释的范围之外的。关于B-Rep概念的进一步考虑在文档EP12306720.9中可获得。在EP12306720.9中公开的B-Rep模型定义适用于本发明。

接下来，在步骤S20，用户(例如，设计师)选择表示几何特征的B-Rep的子集。另外，用户通过图形用户界面执行动作以触发对B-Rep的两个或更多个连接的面的选择。几何特征是表示在由B-Rep表示的3D建模物理部件中的功能特性的连接的面的集合。例如，功能特性可以是但不限于孔、圆角、凹槽、圆凸、切口、......。功能特性指的是具有一些有趣的几何或拓扑属性的部件的B-Rep的区域，尤其在3D建模对象的制造操作中是看得见的。

如本领域已知的那样执行特征识别。例如，用户在B-Rep上选择要识别的特征的面，然后他选择要识别的形状的类型(圆凸、切口、...)，并且该系统鉴别(人们可以说是识别)该特征。作为另一示例，用户选择要识别的特征的类型。然后，可选地，用户在固体上选择该特征的一个或多个面，以初始化搜索。该系统执行识别并产生所识别的特征的规范。

接下来，在步骤S30，通过应用特征相似性功能来执行对与所提供的边界表示的选定的子集相类似的边界表示的所有子集的识别。另外地，执行对与在步骤S20处选择的形状相似的形状的发现。如本领域已知的，执行对与在步骤S20处选定的一个子集类似的该B-Rep的一个或多个子集的识别。例如，特征识别可以依赖于发现在步骤S10处提供的物理部件的B-Rep内的几何特征的所有拷贝，并且该发现所有拷贝可以如在上文引用的文档EP12306720.9中所公开的那样执行；然后，系统在与步骤S20的选定的几何特征相类似的那些所有拷贝当中进行搜索。所识别的B-Rep的子集是相类似的，即，其与选定的子集对相似性变换取模在几何上相同或者是其几何副本(S20)。相似性变换是本身已知的给定类型的几何变换。相似性变换由特征相似性功能实现。

当针对相类似的子集的预定形状描述符的值的坐标系集合与针对选定的子集(S20)第一对象的预定形状描述符的值的坐标系集合相匹配时，B-Rep的子集与选定的子集(S20)是相类似的或相像的，并且其对同一相似性变换取模。换句话说，相似性变换是给定类型的几何变换，该变换将来自相类似的子集的形状描述符的尽可能多(几乎或大致“全部”)的坐标系变换为与在步骤S20处选定的子集的形状描述符的那些坐标系相匹配(在几何上)，例如精确地或具有预定的容差。如本领域已知的，形状描述符是从固体模型计算的并且为了比较目的而被广泛使用的一些多维和数字信息。例如，在文档EP15305808.6中讨论了相似性变换和形状描述符的示例，并且上述示例可以应用于本发明。在本发明的示例中，从而，特征相似性功能实现文档EP15305808.6的相似性变换。特征相似性功能应用于在执行本发明的系统上加载(S10)的B-Rep上。

参照图2，现在讨论识别与选定的子集(S20)相类似的边界表示的子集的示例。

首先，在步骤S11，边界表示的面被分组为面的组。如在前文所解释的，模型的(拓扑)数据(在S10中提供)至少包括面的集合，每一个面被定义为相应支撑表面的有界部分(在几何数据中提供)。从而，创建一个或多个面的组。属于给定组的面与属于这一给定组的其他面相类似。从而，面的组是所提供的B-Rep的相类似的面的子集。识别相类似的面可以如本领域已知的那样执行。在本发明的示例中，如在文档EP15305808.6中所讨论的那样来执行相类似的面的识别。

图3描绘了步骤S11。步骤S11典型地在步骤S20之后执行。其还可以在已经执行步骤S10之后执行。部件30表示作为步骤S10的结果而在系统上加载的3D建模物理部件的B-Rep。部件30由相同尺寸的两个直圆柱体组成，即，两个圆柱体具有相同的半径r和高h。两个圆柱体被固定在表面平面33上。获得三组32、34、36相类似的特征。第一组32包括两个圆柱体的相似的底部，即部件30的面32a、32b；在该示例中，这两个面是副本(即，具有相同的几何形状)。第二组34包括两个重叠的圆柱体的圆柱形表面34a、34b。第三组36包括板33。在该示例中，针对给定的相似性变换，可以例如针对每一个面通过使用由每一个面的轴的集合计算的形状描述符的值来确定组32、34、36的面相匹配的程度，并且然后可以简单地评估面的形状标识符的值。

然后，在用户选择B-Rep的子集(S20)之后，选择选定的边界表示的子集的第一面(S31)。优选地，该选择由系统执行，即，随机地选择第一面。可以首先选择选定的子集的任一面，并且这一选择对图2的示例的效率没有影响。

接下来，在步骤S33，在选定的第一面所属于的面的组中选择面。再次，首先可以选择该组中的任何面。

然后，在步骤S35，识别在选定的边界表示的子集的第一面(S31)和在选定的第一面所属于的面的组中选定的面之间的相似性变换(记为T)。相似性变换可以是给定类型的几何变换，即本身是已知的，其将来自选定的第一面(S31)的形状描述符的尽可能多的(几乎或大致“所有”)坐标系变换到与在选定的第一面所属于的面的组中选定的面(S33)的形状描述符的坐标系相匹配(在几何上)的坐标系，例如精确地或具有预定的容差。在实践中，该变换可以是已知的等距变换中的任何一个。

图4描绘了步骤S35。圆柱体31是B-Rep 30的已经被用户选择的子集。在子集31上选择第一面32a。该面属于组32。在组32中选择第二面32b(也被称为所选择的第二面)。识别面32a和32b之间的相似性变换T。该变换可以是给定类型的几何变换。在该示例中，该变换是平移。

然后，在步骤S37，在选定的边界表示的子集上选择第二面。该第二面与在步骤S31处选择的第一面不同。从而，先前选择的面(在图4的示例中为第一面32a)被丢弃。

在选择第二面(S37)之后，在第二面所属于的面的组中执行针对与应用于该第二面的相似性变换T相等的面的搜索(步骤S39)。在图5中描绘了步骤S39。如果面34b等于应用于第二面34a的相似度，则第二面34a被识别为与在步骤35处识别的变换T相匹配。

重复步骤S33和S39，直到已经检测了选定的边界表示的子集的所有面为止，即，直到已经检测了第一面的组中的所有面为止。人们可以理解，被识别为匹配的面对于下一次迭代将被丢弃，因为已经识别了链接两个面的变换。

以与关于步骤S31至S39解释的相同的方式来检测选定的B-Rep的子集的每一个面。从而，针对选定的子集的每一个面重复步骤S31至S39。因此，一旦已经检测了选定的子集的所有面，则识别与选定的B-Rep的子集相类似的B-Rep的所有子集。

在该方法的该步骤，识别作为选定的子集的拷贝或与选定的子集相类似的B-Rep的所有子集。这意味着该系统知道所有这些子集。

当识别所有子集时，系统可以向用户通知步骤S30的识别结果。例如，这可以通过修改所有识别出的子集的渲染来执行。通过这一方式，突出显示所有识别出的对象。与其他对象(那些非识别的)相比，这些对象被强调。

然后，在步骤S40，用户对在步骤S20处选定的子集执行修改。该修改可以包括修改选定的子集的一个或多个面的几何结构。例如，用户置换子集的面的一个或多个顶点和/或边。作为另一示例，用户修改以选定的几何特征为特征的一个或多个值，例如用户修改圆柱体31的底部之一的直径。所允许的修改不限于这些示例；可以对选定的B-Rep的子集做出如本领域已知的任何修改。

在步骤S50，对每一个识别出的B-Rep的子集应用相类似的修改。该相类似的修改是通过向由用户选择的子集的每一个修改的面应用特征相似性功能来计算的。将针对子集的修改的面(S40)识别的相似性变换T应用到被识别为与变换T(S35)相匹配的所有子集的面。例如，并且参照图5，圆柱体31的底部34a的变换T被应用在面34b上。作为步骤S50的结果，以类似的方式修改与选定的子集相类似的所有子集。

图11和图14通过使用有限状态机的图表描绘了本发明的示例。有限状态机是语言理论科学的正式实体，其有利地通过有向图来表示。每一个节点是系统的状态并且每一个圆弧通过用户交互来标记。每次用户执行交互时，系统发起计算并且其状态改变。

图11和图14的左侧捕获了对象/动作可能性，而右侧捕获了动作/对象可能性。

在该示例中，本发明的方法通过用于对在GUI上显示的图形工具执行动作来触发，上述GUI例如是图12的GUI。可以通过标准菜单条2110、2120以及底部和侧部工具条2140、2150来访问该图形工具。从而，该图形工具可以是用户可动作的图标。优选地，该图形工具被嵌入到GUI 2100中；这改进了在图形工具和3D建模对象的表示之间分布的用户(例如，设计师)的交互。在下文中，现在图形工具被称为“副本”按钮或“副本”。

对象的B-Rep——例如来自消费品工业的部件——被显示在GUI中，上述GUI例如是图12的GUI。当处理包括许多相似特征的复杂机械部件时，本发明尤其有效。图6-10描绘了可以典型地通过加工粗糙的块(如在图6中所描绘的)或通过加工模制件(如在图7-10中所描绘的)制造的这样的机械部件的示例。该加工是3D轴处理和/或钻孔处理。根据特殊结构的相类似特征的布置，如果存在的话，是不重要的。在以下含义中，机械部件是复杂的。其形状涉及隐藏较小特征的孔和袋。

在初始状态下，没有做出任何选择：既没选择几何结构也没选择动作。当用户选择表示几何特征的B-Rep的子集时，向系统标识选定的子集，即，系统记录选定的子集以用于进一步处理。这在图11上被表示为“一个选定的对象”的状态。

为了收集与选定的几何结构相类似的所有几何结构(S30)，用户可以对“复制”按钮执行用户动作；用户可以点击该按钮，例如，利用图12的光标2060。系统发起搜索并且在多选中收集产生的对象，例如，系统执行参照图2讨论的步骤。

因此，该状态改变为“选择了相类似的对象”：收集感兴趣的所有对象，即，它们通过系统进行识别。用户选择(S40)要对选定的B-Rep的子集应用的动作；例如，用户编辑子集，对子集应用刚体运动，删除选定的子集的所有面中的一个或多个、复制、剪切、涂色等。现在，状态是“选择了动作和对象”并且该系统准备将相类似的动作应用到所识别的所有子集上(S50)。该动作可以作为在“副本”按钮上的用户动作的结果而被应用。

图11的图表右侧描述了动作-对象序列，这是当用户首先选择该动作并且然后选择动作应用到其上的对象。用户选择(S40)要应用的动作。状态是“选择了动作”。然后，用户选择B-Rep的子集，例如，B-Rep的几何特征。这被表示为“一个选定的对象”状态。接下来，收集B-Rep的所有感兴趣的子集，即，其由系统标识(S30)。作为用户对“副本”按钮的动作的结果，动作可以被应用到B-Rep的所有子集上。

在图14上描绘了该方法的另一示例。用户可以通过就在用户选择B-Rep的第一子集(例如，几何结构)之后突出显示相类似的子集来预期对相类似的子集的多选。在初始状态下，尚未进行任何选择，既没有选择B-Rep的子集也没有选择动作。当用户选择B-Rep的子集时，系统进行了记录以用于进一步处理，这是“一个选定的对象”状态。该系统立即搜索并突出显示相类似的子集，而不将其置于用户的选择下。在该点上，用户能够看见与第一选择相类似的所有子集。换句话说，系统预先选择相类似的子集。然后，用户按下并释放“副本”按钮，这确认了预先选择的(并突出显示的)对象必须是多选的一部分。状态切换到“选择了相类似的对象”。由于收集了所有感兴趣的子集，所以用户选择要应用的动作。现在，状态是“选择了动作和对象”且该系统准备进行计算。这在用户按下“应用”按钮时完成。

在图14的示例中，从“选择了一个对象”状态到“突出显示了相类似的对象”状态的转换是自动的，这意味着其在没有另外的用户交互的情况下由系统执行。

图9和图10示出了本发明的示例，其中B-Rep表示动力系统部件。在该示例中，用户想要改变孔的半径值，例如图9中的孔90。用户在由B-Rep表示的动力系统部件上选择孔90的面。在容易获得几何结构的情况下进行该选择。然后，用户按下“副本”按钮并且系统收集所有具有相同几何结构特征的孔，如在图10中所描绘的。在图10中，利用指向孔的箭头向用户标识与孔90相类似的每一个孔。可替换地，孔可以被突出显示，例如，通过修改其颜色。现在，如果用户修改选定的孔90，则在对“副本”按钮进行用户动作时，修改将被应用在相类似的孔上。

与已知的解决方案相比，从而，通过唯一的额外交互来执行对与特定几何特征相类似的几何特征的多选。换句话说，可以在用户选择几何特征并且对适用于执行根据本发明的方法的图形工具进行用户动作时，执行多选和修改。清楚的是，这比传统的多选对话更短：对于至少相同的结果更少的交互。用户保持专注在初始动作上，而未损失生产力。此外，无论如何捕获了所隐藏的相似的几何结构，从而减小设计误差的风险。

Claims (9)

1.一种用于设计三维建模物理部件的计算机实现的方法，包括：

由计算机获取和显示(S10)建模物理部件的边界表示；

在有第一用户动作时，选择(S20)表示几何特征的所述边界表示的子集，所述几何特征包括所述边界表示的两个或更多个连接的面；

由所述计算机通过应用特征相似性函数来识别(S30)与利用所述第一用户动作选择的所述边界表示的所述子集相类似的所述边界表示的所有子集，所识别的子集是相似性变换T的相似模；

基于第二用户动作来执行对先前利用所述第一用户动作选择的所述边界表示的所述子集的至少一个面的几何结构的修改；

由所述计算机并且在有所述第二用户动作时，将对应的修改应用于与利用所述第一用户动作选择的所述子集相类似的所述边界表示的每个识别的子集，

所述方法还包括：

将所述边界表示的面分组为面组，组中的每个面与所述组的其他面相类似，由此获取对相似面的单独组的所述边界表示的划分，

其中，对所有子集的所述识别包括：

选择所述边界表示的所选择的子集的第一面；

在所选择的第一面所属于的所述面组中选择与所述第一面不同的面；

识别在所述边界表示的所选择的子集的所述第一面与所选择的第一面所属于的所述面组中的所述面之间的所述相似性变换T；

选择所述边界表示的所选择的子集的第二面组中的第二面，所述第二面不同于所选择的第一面；以及

在所述第二面所属于的所述第二面组中搜索与所识别的被应用于所述第二面的相似性变换T相等的面。

2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，进一步包括：

执行(S40)对所述选定的边界表示的子集的修改；以及

对每一个识别出的边界表示的子集应用(S50)相类似的修改。

3.根据权利要求1或2所述的计算机实现的方法，进一步包括：

将所述边界表示的面分组为面的组，组中的每一个面与该组中的其他面相类似；

并且其中，识别所有子集包括：

选择所述选定的边界表示的子集中的第一面；

在选定的第一面所属于的面的组中选择面；

识别在所述选定的边界表示的子集中的面与所述选定的第一面所属于的面的组中的面之间的相似性变换T；

选择与所述选定的第一面不同的所述选定的边界表示的子集中的第二面；

在所述第二面所属于的面的组中，针对与被应用于所述第二面的相似性变换相等的面进行搜索。

4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中选择第二面和针对面进行搜索的步骤被迭代进行，作为一次迭代中的搜索的结果而识别出的面中的一个或多个对于下一次迭代被丢弃。

5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，进一步包括：

突出显示所有识别出的边界表示的子集。

6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述几何特征是在所述三维建模物理部件中表示功能特性的连接的面的集合。

7.一种数据存储介质，具有记录在其上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行权利要求1至6中任何一项所述的方法的指令。

8.一种计算机辅助设计(CAD)系统，包括耦合到存储器的处理器，所述存储器具有记录在其上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行权利要求1至6中任何一项所述的方法的指令。

9.根据权利要求8所述的CAD系统，所述CAD系统是无历史的CAD系统。