CN110517350B - 一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法及处理器 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法及处理器，其中，方法包括：获取待处理产品的CAD模型；对CAD模型进行预处理操作，得到适用于MCNP的目标几何模型；对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的组合；根据Brep与CSG的转换关系，将半空间转换元的组合转换为MCNP半空间几何模型。本发明提供的技术方案，会对获得的CAD模型进行预处理操作，得到适用于MCNP的目标几何模型，并对目标几何模型进行空间分解，得到简单的几何实体，有利于降低几何实体在描述方法转换时因结构复杂而增加的转换难度，便于由Brep向CSG进行转换，有利于提高转换效率，进而提高整个工作的效率。

Description

一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法及处理器

技术领域

本发明涉及计算机信息技术在核技术领域的应用，特别涉及一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法及处理器。

背景技术

蒙特卡洛粒子输送计算程序在核领域具有广泛应用，但当前蒙特卡洛粒子输送计算程序(Monte Carlo N Particle Transport Code，简称MCNP)直接进行三维建模的难度较大且效率低下，同时商业计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)具有成熟高效的三维建模手段，但是建好的模型不能直接应用，当前技术人员在模型转换方面进行了研究，但得到的结果中存在因数据交换组件转换，会存在模型裂缝、交叉或不一致等缺陷，需要大量模型修复和处理工作，或只能实现简单模型转换，而无法实现复杂模型转换的问题，使得工作效率较低。

发明内容

本发明实施例要达到的技术目的是提供一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法及处理器，用以解决当前无法快速实现CAD模型向MCNP模型转换，存在需要大量模型修复和处理工作或无法实现复杂模型转换的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法，包括：

获取待处理产品的计算机辅助设计CAD模型；

对CAD模型进行预处理操作，得到适用于蒙特卡洛粒子输运计算程序MCNP的目标几何模型；

对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的组合；

根据边界表示法(Boundary/Representation，简称Brep)与构造体素几何表示法(Constructive Solid Geometry，简称CSG)的转换关系，将半空间转换元的组合转换为MCNP半空间几何模型。

优选地，如上所述的预处理方法，预处理操作包括：

获取CAD模型中的装配模型，并将装配模型转换为零件模型；

以及在将装配模型转换为零件模型的步骤之前，根据装配模型的细节特征对装配模型进行简化，和/或

在将装配模型转换为零件模型的步骤之后，根据零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对零件模型进行简化。

具体地，如上所述的预处理方法，将装配模型转换为零件模型的步骤包括：

遍历装配模型的装配树上的每一个子节点，获取每一个子节点所对应的模型，当子节点包括装配子节点时，递归遍历装配子节点上的每一个次级子节点，并获取每一个次级子节点所对应的模型；

获取每一个子节点以及次级子节点的位姿矩阵；

根据各个子节点和次级子节点之间的装配关系，得到装配模型在三维空间中的世界位姿矩阵；

将每一子节点和次级子节点所对应的模型，根据世界位姿矩阵进行装配，得到零件模型。

优选地，如上所述的预处理方法，根据零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对零件模型进行简化的步骤包括：

根据几何特征的凹凸性及几何特征对应的Brep拓扑结构，对零件模型进行特征识别；

根据识别后的几何特征构造辅助几何体；

根据布尔运算对辅助几何体进行合并或消除。

优选地，如上所述的预处理方法，对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的组合的步骤包括：

对目标几何模型进行计算区域划分，得到多个计算区域以及目标几何模型的外部空腔，计算区域中均包含有第一几何实体；

判断每个计算区域中的第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件；

当确定一个第一几何实体不满足第一判断条件时，根据第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，分解曲面用于将几何实体分解为至少两个第二几何实体；

将第二几何实体记为第一几何实体，并进入判断每个第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件的步骤；

直至递归得到的所有第一几何实体均满足第一判断条件时，得到半空间转换元的组合。

进一步的，如上所述的预处理方法，第一判断条件包括：第一几何实体是否为正则几何形体，第一几何实体上具有至少一个有界曲面，且第一几何实体内的任意点是否均位于任一有界曲面所在的无界曲面的同一侧。

优选地，如上所述的预处理方法，根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型的步骤，包括：

对半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取，得到MCNP曲面的集合，其中，曲面方程一致或方向相反的所有曲面作为同一张MCNP曲面；

根据MCNP曲面的集合中的每一张MCNP曲面，得到对应的曲面卡；

根据每一半空间转换元中的几何实体的曲面对应的曲面卡，和几何实体对应于曲面卡的方向得到实体栅元卡；

根据半空间转换元以及对应的实体栅元卡，获得每一半空间转换元对应的内部空腔栅元卡；

根据曲面卡、实体栅元卡以及内部空腔栅元卡，获得MCNP半空间几何模型。

具体地，如上所述的预处理方法，在对半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取的步骤之前，预处理方法还包括：

判断每一半空间转换元是否满足第二判断条件，第二判断条件用于判断半空间转换元是否为完全半空间转换元；

当确定半空间转换元不满足第二判断条件时，确定半空间转换元为不完全半空间转换元；

根据不完全半空间转换元的曲面信息确定一半空间辅助面，根据不完全半空间转换元以及半空间辅助面的所有曲面集合，得到对应完全半空间转换元。

具体地，如上所述的预处理方法，第二判断条件为：半空间转换元具有至少一个有界曲面，且半空间转换元的实体是否能被至少一个有界曲面所在的无界曲面的正半空间或负半空间的组合描述；

半空间辅助面包括：至少一条位于不完全半空间转换元上的边界曲线，且不完全半空间辅助面与不完全半空间转换元中的曲面组成的空间小于仅由不完全半空间转换元中的曲面组成的空间，不完全半空间转换元中的任一点均位于半空间辅助面的同一侧。

本发明的另一优选实施例还提供了一种处理器，包括：

获取模块，用于获取待处理产品的计算机辅助设计CAD模型；

第一处理模块，用于对CAD模型进行预处理操作，得到适用于MCNP的目标几何模型；

第二处理模块，用于对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的集合；

第三处理模块，用于根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型。

优选地，如上所述的处理器，第一处理模块包括：

第一处理子模块，用于获取CAD模型中的装配模型，并将装配模型转换为零件模型；

以及第二处理子模块，用于在将装配模型转换为零件模型的步骤之前，根据装配模型的细节特征对装配模型进行简化，和/或

第三处理子模块，用于在将装配模型转换为零件模型的步骤之后，根据零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对零件模型进行简化。

具体地，如上所述的处理器，第一处理子模块包括：

第一处理单元，用于遍历装配模型的装配树上的每一个子节点，获取每一个子节点所对应的模型，当子节点包括装配子节点时，递归遍历装配子节点上的每一个次级子节点，并获取每一个次级子节点所对应的模型；

第二处理单元，用于获取每一个子节点以及次级子节点的位姿矩阵；

第三处理单元，用于根据各个子节点和次级子节点之间的装配关系，得到装配模型在三维空间中的世界位姿矩阵；

第四处理单元，用于将每一子节点和次级子节点所对应的模型，根据世界位姿矩阵进行装配，得到零件模型。

具体地，如上所述的处理器，第三处理子模块包括：

第五处理单元，用于根据几何特征的凹凸性及几何特征对应的Brep拓扑结构，对零件模型进行特征识别；

第六处理单元，用于根据识别后的几何特征构造辅助几何体；

第七处理单元，用于根据布尔运算对辅助几何体进行合并或消除。

优选地，如上所述的处理器，第二处理模块包括：

第四处理子模块，用于对目标几何模型进行计算区域划分，得到多个计算区域以及目标几何模型的外部空腔，计算区域中均包含有第一几何实体；

第五处理子模块，用于判断每个计算区域中的第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件；

第六处理子模块，用于当确定一个第一几何实体不满足第一判断条件时，根据第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，分解曲面用于将几何实体分解为至少两个第二几何实体；

第七处理子模块，用于将第二几何实体记为第一几何实体，并进入判断每个第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件的步骤；

第八处理子模块，用于直至递归得到的所有第一几何实体均满足第一判断条件时，得到半空间转换元的组合。

优选地，如上所述的处理器，第三处理模块包括：

第九处理子模块，用于对半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取，得到MCNP曲面的集合，其中，曲面方程一致或方向相反的所有曲面作为同一张MCNP曲面；

第十处理子模块，用于根据MCNP曲面的集合中的每一张MCNP曲面，得到对应的曲面卡；

第十一处理子模块，用于根据每一半空间转换元中的几何实体的曲面对应的曲面卡，和几何实体对应于曲面卡的方向得到实体栅元卡；

第十二处理子模块，用于根据半空间转换元以及对应的实体栅元卡，获得每一半空间转换元对应的内部空腔栅元卡；

第十三处理子模块，用于根据曲面卡、实体栅元卡以及内部空腔栅元卡，获得MCNP半空间几何模型。

具体地，如上所述的处理器，第三处理模块还包括：

第十四处理子模块，用于判断每一半空间转换元是否满足第二判断条件，第二判断条件用于判断半空间转换元是否为完全半空间转换元；

第十五处理子模块，用于当确定半空间转换元不满足第二判断条件时，确定半空间转换元为不完全半空间转换元；

第十六处理子模块，用于根据不完全半空间转换元的曲面信息确定一半空间辅助面，根据不完全半空间转换元以及半空间辅助面的所有曲面集合，得到对应完全半空间转换元。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种蒙特卡洛粒子运输计算程序的预处理方法及处理器，至少具有以下有益效果：

在本发明的实施例中处理器会获取待处理产品的CAD模型，其中，包括但不限于从外部导入或利用处理器自带的绘制程序进行绘制得到；对CAD模型进行预处理操作，得到适用于蒙特卡洛粒子输运计算程序MCNP的目标几何模型，便于在后续对目标几何模型进行空间分解等处理，将CAD模型完全转换为可被MCNP直接使用的MCNP半空间模型；其中对目标几何模型进行空间分解，是将整个目标几何模型所在的区域分解为多个计算区域，且每个区域中的几何模型为简单的几何实体，有利于降低几何实体在描述方法转换时因结构复杂而增加的转换难度，便于由CAD模型中使用的边界表示法Brep向MCNP半空间几何模型中使用的构造体素几何表示法CSG进行转换，有利于提高半空间转换元的组合转换为MCNP半空间几何模型的效率，进而提高整个工作的效率。

附图说明

图1为本发明的预处理方法的流程示意图之一；

图2为本发明的预处理方法的流程示意图之二；

图3为本发明的预处理方法的流程示意图之三；

图4为本发明的预处理方法的流程示意图之四；

图5为本发明的预处理方法的流程示意图之五；

图6为本发明的预处理方法的流程示意图之六；

图7为本发明的预处理方法的流程示意图之七；

图8为本发明的处理器的结构意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

参见图1，本发明的一优选实施例提供了一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法，包括：

步骤S101，获取待处理产品的计算机辅助设计CAD模型；

步骤S102，对CAD模型进行预处理操作，得到适用于蒙特卡洛粒子输运计算程序MCNP的目标几何模型；

步骤S103，对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的组合；

步骤S104，根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将半空间转换元的组合转换为MCNP半空间几何模型。

在本发明的实施例中处理器会获取待处理产品的CAD模型，其中，包括但不限于从外部导入或利用处理器自带的绘制程序进行绘制得到；对CAD模型进行预处理操作，得到适用于蒙特卡洛粒子输运计算程序MCNP的目标几何模型，便于在后续对目标几何模型进行空间分解等处理，将CAD模型完全转换为可被MCNP直接使用的MCNP半空间模型；其中对目标几何模型进行空间分解，是将整个目标几何模型所在的区域分解为多个计算区域，且每个区域中的几何模型为简单的几何实体，有利于降低几何实体在描述方法转换时因结构复杂而增加的转换难度，便于由CAD模型中使用的边界表示法Brep向MCNP半空间几何模型中使用的构造体素几何表示法CSG进行转换，有利于提高半空间转换元的组合转换为MCNP半空间几何模型的效率，进而提高整个工作的效率。

参见图2，优选地，如上所述的预处理方法，预处理操作包括：

步骤S201，获取CAD模型中的装配模型，并将装配模型转换为零件模型；

以及在将装配模型转换为零件模型的步骤S201，之前，步骤S202，根据装配模型的细节特征对装配模型进行简化，和/或

在将装配模型转换为零件模型的步骤S201，之后，步骤S203，根据零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对零件模型进行简化。

在本发明的实施例中，处理器执行预处理操作时，若CAD模型为装配模型，则会获取该装配模型，并将其转换为零件模型，将仅通过约束或位姿矩阵对零件模型引用的定义三维结构转换为具体的几何结构，便于对整个CAD模型进行或许空间分解以及向MCNP半空间几何模型转换。其中，由于装配模型在导入或绘制后可能存在数据丢失或出现误差的情况，且由于装配模型或转换后的零件模型中部分结构细节在进行MCNP处理时不具有实际意义，因此对装配模型和/或转换后的零件模型进行简化，有利于保证最终得到的MCNP半空间几何模型的准确性，并降低后续的处理难度。

参见图3，具体地，如上所述的预处理方法，将装配模型转换为零件模型的步骤S201，包括：

步骤S301，遍历装配模型的装配树上的每一个子节点，获取每一个子节点所对应的模型，当子节点包括装配子节点时，递归遍历装配子节点上的每一个次级子节点，并获取每一个次级子节点所对应的模型；

步骤S302，获取每一个子节点以及次级子节点的位姿矩阵；

步骤S303，根据各个子节点和次级子节点之间的装配关系，得到装配模型在三维空间中的世界位姿矩阵；

步骤S304，将每一子节点和次级子节点所对应的模型，根据世界位姿矩阵进行装配，得到零件模型。

在本发明的实施例中，在将装配模型转换为零件模型时，会打开装配模型，并根据装配模型遍历装配树上的每一个子节点，若子节点为零件子节点即子节点所引用的对象为零件模型时，获取对应的零件模型，若字节点为装配子节点即子节点所引用的对象仍为装配模型，则根据上述方法以及递归原理，遍历装配子节点上的每一个次级子节点，并获取每一个次级子节点所对应的模型；同时还会获取每一个子节点和次级子节点所在的位姿矩阵，进而根据装配树上各个子节点和次级子节点之间的装配关系，得到装配模型在三维空间中的世界位姿矩阵，根据世界位姿矩阵将每一子节点和次级子节点所对应的模型进行装配即可得到需要零件模型，此时将定义三维结构转换为具体的几何结构，便于对整个CAD模型进行或许空间分解以及向MCNP半空间几何模型转换。

参见图4，优选地，如上所述的预处理方法，根据零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对零件模型进行简化的步骤S203，包括：

步骤S401，根据几何特征的凹凸性及几何特征对应的Brep拓扑结构，对零件模型进行特征识别；

步骤S402，根据识别后的几何特征构造辅助几何体；

步骤S403，根据布尔运算对辅助几何体进行合并或消除。

在本发明的实施例中，对零件模型进行简化时，由于转换得到的零件模型没有建模历史数据，因此只能根据具体的几何结构进行简化，即根据几何特征的凹凸性及几何特征对应的Brep拓扑结构，对零件模型进行特征识别，其中，根据几何特征的凹凸性及几何特征对应的Brep拓扑结构可以将集合特征进行分类，包括但不限于：外壳外环凸特征、外壳外环凹特征、外壳内环凸特征、外壳内环凹特征、内壳外环凸特征、内壳内环凸特征和内壳内环凹特征。根据识别后的几何特征可根据对应的类别以及对至少一个特征值例如孔的半径等设置阈值，当几何特征的某一特征值小于对应阈值时，可认为该特征值对应的特征不存在，此时根据识别后的几何特征构造辅助几何体，并将该辅助几何体与对应的几何特征处进行布尔运算，进行合并或消除即可得到简化后的零件模型。

同理，在执行装配模型进行简化的步骤S202，时，由于装配模型具有建模历史，可通过获取装配模型中的每一零件模型，对每一零件模型进行细节特征识别，或直接根据建模历史树中的特征的类型和参数判断是否为细节特征，其中，细节特征包括但不限于：倒角、倒圆角和螺纹等几何特征以及拉伸或旋转等扫掠特征，根据预设的细节特征表中的每一细节特征对应的阈值，对识别到的细节特征进行判断，当某一细节特征的特征值小于对应阈值且不会对其他特征造成影响时，将该细节特征进行抑制或删除，即可得到简化后的装配模型。

参见图5，优选地，如上所述的预处理方法，对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的组合的步骤S103，包括：

步骤S501，对目标几何模型进行计算区域划分，得到多个计算区域以及目标几何模型的外部空腔，计算区域中均包含有第一几何实体；

步骤S502，判断每个计算区域中的第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件；

步骤S503，当确定一个第一几何实体不满足第一判断条件时，根据第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，分解曲面用于将几何实体分解为至少两个第二几何实体；

步骤S504，将第二几何实体记为第一几何实体，并进入判断每个第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件的步骤；

步骤S505，直至递归得到的所有第一几何实体均满足第一判断条件时，得到半空间转换元的组合。

在本发明的实施例中，对目标结合模型进行空间时，会对目标几何模型进行计算区域的划分，其中计算区域的结构形式可根据其所包含的第一几何实体的结构特征确定，也可为预设的结构形式，其中，在划分计算区域时，可根据目标几何模型在某一区域的形状特征确定疏密度，例如目标几何模型在某一区域中的形状特征仅为一四面体，此时可将该四面体及其周围的区域划分为一个计算区域，而当目标几何模型在某一区域中的形状特征为多个不同或相同的几何体的连接构成时，此时可根据结合体的种类和个数划分为多个计算区域。在划分计算区域之后，会对每一计算区域内的第一几何实体进行是否为满足第一判断条件的判断，其中，满足第一判断条件则说明该结算区域可以作为一个半空间转换元，当不满足第一判断条件则根据第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，该分解曲面将第一几何实体分解为至少两个第二几何实体，同时也将所在的计算区域分解为至少两个次级计算区域，此时将第二几何实体记为第一几何实体，根据递归原理，重复进行上述判断是否满足第一判断条件的步骤，直至递归得到的所有第一几何实体均满足第一判断条件时，即可得到半空间转换元的组合。

进一步的，如上所述的预处理方法，第一判断条件包括：第一几何实体是否为正则几何形体，第一几何实体上具有至少一个有界曲面，且第一几何实体内的任意点是否均位于任一有界曲面所在的无界曲面的同一侧。

参加图6，优选地，如上所述的预处理方法，根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型的步骤S104，包括：

步骤S601，对半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取，得到MCNP曲面的集合，其中，曲面方程一致或方向相反的所有曲面作为同一张MCNP曲面；

步骤S602，根据MCNP曲面的集合中的每一张MCNP曲面，得到对应的曲面卡；

步骤S603，根据每一半空间转换元中的几何实体的曲面对应的曲面卡，和几何实体对应于曲面卡的方向得到实体栅元卡；

步骤S604，根据半空间转换元以及对应的实体栅元卡，获得每一半空间转换元对应的内部空腔栅元卡；

步骤S605，根据曲面卡、实体栅元卡以及内部空腔栅元卡，获得MCNP半空间几何模型。

在本发明的实施例中，在将半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型时，由于MCNP半空间几何模型是通过构造体素几何表示法CSG对几何体进行描述，此时需要对每一个半空间转换元即满足第一判断条件的第一几何实体上的曲面进行识别，并通过曲面提取得到第一几何实体上每一张曲面的曲面方程，将曲面方程一致或相反的所有曲面整合为同一张MCNP曲面，进而可得到整个零件模型所对应的MCNP曲面的集合，根据每一张MCNP曲面可得到对应的曲面卡，根据每一半空间转换元中的几何实体的曲面对应的曲面卡，和几何实体对应于曲面卡的方向得到用构造体素几何表示法CSG描述的实体栅元卡，同时根据半空间转换元以及对应的实体栅元卡可以获得每一半空间转换元对应的内部空腔栅元卡，内部空腔栅元卡包括但不限于几何实体上具有孔或凹槽时，孔或凹槽对应的栅元卡；进而可根据曲面卡、实体栅元卡以及内部空腔栅元卡，获得MCNP半空间几何模型，完成CAD模型向MCNP半空间几何模型的转换，保证后续在MCNP中进行运算的步骤的实施，同时保证转换后的MCNP半空间几何模型与待处理产品的对应性。

参见图7，具体地，如上所述的预处理方法，在对半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取的步骤S601，之前，预处理方法还包括：

步骤S701，判断每一半空间转换元是否满足第二判断条件，第二判断条件用于判断半空间转换元是否为完全半空间转换元；

步骤S702，当确定半空间转换元不满足第二判断条件时，确定半空间转换元为不完全半空间转换元；

步骤S703，根据不完全半空间转换元的曲面信息确定一半空间辅助面，根据不完全半空间转换元以及半空间辅助面的所有曲面集合，得到对应完全半空间转换元。

具体地，如上所述的预处理方法，第二判断条件为：半空间转换元具有至少一个有界曲面，且半空间转换元的实体是否能被至少一个有界曲面所在的无界曲面的正半空间或负半空间的组合描述；

半空间辅助面包括：至少一条位于不完全半空间转换元上的边界曲线，且不完全半空间辅助面与不完全半空间转换元中的曲面组成的空间小于仅由不完全半空间转换元中的曲面组成的空间，不完全半空间转换元中的任一点均位于半空间辅助面的同一侧。

在本发明的实施例中，在对半空间转换元进行曲面识别和曲面提取时，由于利用构造体素几何表示法CSG对一几何实体进行描述时，是以无界曲面作为空间划分的基础，将几空间划分为正半空间和负半空间，然后通过多张无界曲面划分的半空间通过布尔运算对几何实体进行描述，因此需要半空间转换元必须为能被至少一个有界曲面所在的无界曲面的正半空间或负半空间的组合描述的完全半空间转换元；当检测到一半空间转换元不为完全半空间转换元时，则需要增设半空间辅助面进行辅助，此时该半空间转换元与半空间辅助面共同组成一完全半空间转换元，有利于保证后续曲面识别和曲面提取的正常进行，以及曲面识别和曲面提取的完整性。

参见图8，本发明的另一优选实施例还提供了一种处理器，包括：

获取模块801，用于获取待处理产品的计算机辅助设计CAD模型；

第一处理模块802，用于对CAD模型进行预处理操作，得到适用于MCNP的目标几何模型；

第二处理模块803，用于对目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的集合；

第三处理模块804，用于根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型。

优选地，如上所述的处理器，第一处理模块802包括：

第一处理子模块，用于获取CAD模型中的装配模型，并将装配模型转换为零件模型；

以及第二处理子模块，用于在将装配模型转换为零件模型的步骤之前，根据装配模型的细节特征对装配模型进行简化，和/或

第三处理子模块，用于在将装配模型转换为零件模型的步骤之后，根据零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对零件模型进行简化。

具体地，如上所述的处理器，第一处理子模块包括：

第一处理单元，用于遍历装配模型的装配树上的每一个子节点，获取每一个子节点所对应的模型，当子节点包括装配子节点时，递归遍历装配子节点上的每一个次级子节点，并获取每一个次级子节点所对应的模型；

第二处理单元，用于获取每一个子节点以及次级子节点的位姿矩阵；

第三处理单元，用于根据各个子节点和次级子节点之间的装配关系，得到装配模型在三维空间中的世界位姿矩阵；

第四处理单元，用于将每一子节点和次级子节点所对应的模型，根据世界位姿矩阵进行装配，得到零件模型。

具体地，如上所述的处理器，第三处理子模块包括：

第五处理单元，用于根据几何特征的凹凸性及几何特征对应的Brep拓扑结构，对零件模型进行特征识别；

第六处理单元，用于根据识别后的几何特征构造辅助几何体；

第七处理单元，用于根据布尔运算对辅助几何体进行合并或消除。

优选地，如上所述的处理器，第二处理模块803包括：

第四处理子模块，用于对目标几何模型进行计算区域划分，得到多个计算区域以及目标几何模型的外部空腔，计算区域中均包含有第一几何实体；

第五处理子模块，用于判断每个计算区域中的第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件；

第六处理子模块，用于当确定一个第一几何实体不满足第一判断条件时，根据第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，分解曲面用于将几何实体分解为至少两个第二几何实体；

第七处理子模块，用于将第二几何实体记为第一几何实体，并进入判断每个第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件的步骤；

第八处理子模块，用于直至递归得到的所有第一几何实体均满足第一判断条件时，得到半空间转换元的组合。

优选地，如上所述的处理器，第三处理模块804包括：

第九处理子模块，用于对半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取，得到MCNP曲面的集合，其中，曲面方程一致或方向相反的所有曲面作为同一张MCNP曲面；

第十处理子模块，用于根据MCNP曲面的集合中的每一张MCNP曲面，得到对应的曲面卡；

第十一处理子模块，用于根据每一半空间转换元中的几何实体的曲面对应的曲面卡，和几何实体对应于曲面卡的方向得到实体栅元卡；

第十二处理子模块，用于根据半空间转换元以及对应的实体栅元卡，获得每一半空间转换元对应的内部空腔栅元卡；

第十三处理子模块，用于根据曲面卡、实体栅元卡以及内部空腔栅元卡，获得MCNP半空间几何模型。

具体地，如上所述的处理器，第三处理模块还包括：

第十四处理子模块，用于判断每一半空间转换元是否满足第二判断条件，第二判断条件用于判断半空间转换元是否为完全半空间转换元；

第十五处理子模块，用于当确定半空间转换元不满足第二判断条件时，确定半空间转换元为不完全半空间转换元；

第十六处理子模块，用于根据不完全半空间转换元的曲面信息确定一半空间辅助面，根据不完全半空间转换元以及半空间辅助面的所有曲面集合，得到对应完全半空间转换元。

本发明的处理器的实施例是与上述方法的实施例对应的处理器，上述方法实施例中的所有实现手段均适用于该处理器的实施例中，也能达到相同的技术效果。

此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种蒙特卡洛粒子输运计算程序的预处理方法，其特征在于，包括：

获取待处理产品的计算机辅助设计CAD模型；

对所述CAD模型进行预处理操作，得到适用于蒙特卡洛粒子输运计算程序MCNP的目标几何模型；

对所述目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的组合，包括：对所述目标几何模型进行计算区域划分，得到多个计算区域以及所述目标几何模型的外部空腔，所述计算区域中均包含有第一几何实体；判断每个所述计算区域中的第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件；当确定一个所述第一几何实体不满足所述第一判断条件时，根据所述第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，所述分解曲面用于将所述几何实体分解为至少两个第二几何实体；将所述第二几何实体记为所述第一几何实体，并进入所述判断每个所述第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件的步骤；直至递归得到的所有所述第一几何实体均满足所述第一判断条件时，得到所述半空间转换元的组合；所述第一判断条件包括：所述第一几何实体是否为正则几何形体，所述第一几何实体上具有至少一个有界曲面，且所述第一几何实体内的任意点是否均位于任一所述有界曲面所在的无界曲面的同一侧；

根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将所述半空间转换元的组合转换为MCNP半空间几何模型。

2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述预处理操作包括：

获取所述CAD模型中的装配模型，并将所述装配模型转换为零件模型；

以及在所述将所述装配模型转换为零件模型的步骤之前，根据所述装配模型的细节特征对所述装配模型进行简化，和/或

在所述将所述装配模型转换为零件模型的步骤之后，根据所述零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对所述零件模型进行简化。

3.根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述将所述装配模型转换为零件模型的步骤包括：

遍历所述装配模型的装配树上的每一个子节点，获取每一个所述子节点所对应的模型，当所述子节点包括装配子节点时，递归遍历所述装配子节点上的每一个次级子节点，并获取每一个所述次级子节点所对应的模型；

获取每一个所述子节点以及所述次级子节点的位姿矩阵；

根据各个所述子节点和所述次级子节点之间的装配关系，得到所述装配模型在三维空间中的世界位姿矩阵；

将每一所述子节点和所述次级子节点所对应的模型，根据所述世界位姿矩阵进行装配，得到所述零件模型。

4.根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述根据所述零件模型的Brep拓扑结构和几何信息，对所述零件模型进行简化的步骤包括：

根据几何特征的凹凸性及所述几何特征对应的Brep拓扑结构，对所述零件模型进行特征识别；

根据识别后的所述几何特征构造辅助几何体；

根据布尔运算对所述辅助几何体进行合并或消除。

5.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将所述半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型的步骤，包括：

对所述半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取，得到MCNP曲面的集合，其中，曲面方程一致或方向相反的所有曲面作为同一张MCNP曲面；

根据所述MCNP曲面的集合中的每一张所述MCNP曲面，得到对应的曲面卡；

根据每一所述半空间转换元中的几何实体的曲面对应的所述曲面卡，和所述几何实体对应于所述曲面卡的方向得到实体栅元卡；

根据所述半空间转换元以及对应的实体栅元卡，获得每一所述半空间转换元对应的内部空腔栅元卡；

根据所述曲面卡、所述实体栅元卡以及所述内部空腔栅元卡，获得所述MCNP半空间几何模型。

6.根据权利要求5所述的预处理方法，其特征在于，在所述对所述半空间转换元的组合进行曲面识别和曲面提取的步骤之前，所述预处理方法还包括：

判断每一所述半空间转换元是否满足第二判断条件，所述第二判断条件用于判断所述半空间转换元是否为完全半空间转换元；

当确定所述半空间转换元不满足所述第二判断条件时，确定所述半空间转换元为不完全半空间转换元；

根据所述不完全半空间转换元的曲面信息确定一半空间辅助面，根据所述不完全半空间转换元以及所述半空间辅助面的所有曲面集合，得到对应所述完全半空间转换元。

7.根据权利要求6所述的预处理方法，其特征在于，所述第二判断条件为：所述半空间转换元具有至少一个有界曲面，且所述半空间转换元的实体是否能被至少一个所述有界曲面所在的无界曲面的正半空间或负半空间的组合描述；

所述半空间辅助面包括：至少一条位于所述不完全半空间转换元上的边界曲线，且所述不完全半空间辅助面与所述不完全半空间转换元中的曲面组成的空间小于仅由所述不完全半空间转换元中的曲面组成的空间，所述不完全半空间转换元中的任一点均位于所述半空间辅助面的同一侧。

8.一种处理器，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取待处理产品的计算机辅助设计CAD模型；

第一处理模块，用于对所述CAD模型进行预处理操作，得到适用于MCNP的目标几何模型；

第二处理模块，用于对所述目标几何模型进行空间分解，得到半空间转换元的集合，其中，对所述目标几何模型进行计算区域划分，得到多个计算区域以及所述目标几何模型的外部空腔，所述计算区域中均包含有第一几何实体；判断每个所述计算区域中的第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件；当确定一个所述第一几何实体不满足所述第一判断条件时，根据所述第一几何实体的Brep拓扑结构以及曲面信息构建一个分解曲面，所述分解曲面用于将所述几何实体分解为至少两个第二几何实体；将所述第二几何实体记为所述第一几何实体，并进入所述判断每个所述第一几何实体是否满足半空间转换元的第一判断条件的步骤；直至递归得到的所有所述第一几何实体均满足所述第一判断条件时，得到所述半空间转换元的组合；所述第一判断条件包括：所述第一几何实体是否为正则几何形体，所述第一几何实体上具有至少一个有界曲面，且所述第一几何实体内的任意点是否均位于任一所述有界曲面所在的无界曲面的同一侧；

第三处理模块，用于根据边界表示法Brep与构造体素几何表示法CSG的转换关系，将所述半空间转换元的集合转换为MCNP半空间几何模型。

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