CN111783272A - 一种复杂大型机电混装三维模型简化方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种复杂大型机电混装三维模型简化方法，该方法包括：步骤1，在待简化模型中建立简化表示，根据上级装配原则，在建立好的简化表示中排除内部不可见的零件以及内部模型信息，并保留外部零件以及外部模型信息；步骤2，在待简化模型中创建并激活简化模型零件，并根据外部零件以及外部模型信息，在简化模型零件中生成待简化模型的实体收缩包络；步骤3，将待简化模型的管理属性信息赋予实体收缩包络，记作待简化模型的三维简化模型。通过本申请中的技术方案，将原始总装模型的内部零件和内部特征排除，保留外部特征和接口信息，达到模型轻量化的目的，同时保留简化模型与原详细模型之间的关联关系。

Description

一种复杂大型机电混装三维模型简化方法

技术领域

本申请涉及模型仿真的技术领域，具体而言，涉及一种复杂大型机电混装三维模型简化方法。

背景技术

复杂大型机电混装三维模型(简称大装模型)，指装配零件数量多、结构件与电气元件并存、打开速度慢、占用内存大的三维装配模型。大装模型三维设计对软硬件的资源配置要求高，容易出现内存不足、卡顿等情况，严重影响设计效率。对大装模型进行简化处理是提高三维设计效率的主要方式之一。

而现有技术中，通常是采用删除模型的指定零件，或将其形状简化为基本几何体(如圆柱体、球体)，生成曲面包络模型的方式。如申请号为201711260386，发明名称为《一种汽车仪表板的简化建模方法》的专利文件中公开的技术方案，该技术方案简化了仪表板模型，提高了建模速度，但采用删除部件的方法，丢失了较多的模型基本信息，比如外部的孔槽、凸起等细节特征。

上述方法不仅操作较繁琐，缺乏系统性、通用性，而且容易丢失模型的重要外部特征和接口信息，难以满足全三维设计轻量化的要求。同时，简化后模型与原详细模型缺乏关联关系，当原详细模型修改后不能对简化模型进行自动更新，必须重新建立新的简化模型，那么上级装配中必须用新简化模型替换原详细模型，将导致原详细模型与其他同级零部件的装配关系丢失，最终导致上级装配模型出错，必须手动重新建立新简化模型与其他零部件之间的装配关系，严重拖慢了设计效率。

发明内容

本申请的目的在于：在不影响上级装配设计的原则下，将原始总装模型的内部零件和内部特征排除，保留外部特征和接口信息，达到模型轻量化的目的，同时保留简化模型与原详细模型之间的关联关系，便于后续更改时自动更新简化模型。该简化模型完全可以替代原模型用于上级总装设计，解决了因原模型修改而导致的上级装配关系丢失问题，降低了总装模型设计对计算机资源的占用率，提高设计效率和存储空间利用率。

本申请的技术方案是：提供了一种复杂大型机电混装三维模型简化方法，该方法包括：步骤1，在待简化模型中建立简化表示，根据上级装配原则，在建立好的简化表示中排除内部不可见的零件以及内部模型信息，并保留外部零件以及外部模型信息；步骤2，在待简化模型中创建并激活简化模型零件，并根据外部零件以及外部模型信息，在简化模型零件中生成待简化模型的实体收缩包络；步骤3，将待简化模型的管理属性信息赋予实体收缩包络，记作待简化模型的三维简化模型，其中，管理属性信息包括重量、名称、代号、所属分系统等。

上述任一项技术方案中，进一步地，上级装配原则由待简化模型中各个零件的总装布局和配合关系确定。

上述任一项技术方案中，进一步地，简化模型零件位于待简化模型的结构树的末端。

上述任一项技术方案中，进一步地，步骤2中，生成待简化模型的实体收缩包络的方法包括：步骤21，根据外部零件以及外部模型信息，在简化模型零件中创建待简化模型的实体特征；步骤22，采用模型合并算法，将实体特征进行收缩合并，生成实体收缩包络，其中，模型合并算法可以为模型布尔合并或者模型特征合并。

上述任一项技术方案中，进一步地，步骤3之前还包括：根据上级装配原则，对实体收缩包络进行缺失检查，当判定实体收缩包络存在缺失时，将缺失的外部零件以及外部模型信息添加至简化模型零件，并生成对应的实体特征，采用模型合并算法，将新生成的实体特征与实体收缩包络进行合并，重新进行缺失检查；当判定实体收缩包络不存在缺失时，执行步骤3。

上述任一项技术方案中，进一步地，三维简化模型在结构树中的属性被置为隐含。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案，通过在待简化模型中建立简化表示后，在待简化模型的结构树的末端创建并激活简化模型零件，进而根据外部零件以及外部模型信息生成实体收缩包络。实现了在不影响上级装配设计的原则下，保留了模型的外部可见特征、参考基准及坐标系、机械安装接口、电气连接接口等，达到模型轻量化的目的。同时由于保留简化模型与原详细模型之间的关联关系，简化后的三维简化模型，可以替代原大装模型用于上级装配设计，便于后续更改时自动更新简化模型。本申请中的技术方案并不局限于某一类模型，可对各种复杂大型机电混装三维模型进行简化，以自动操作为主，手动操作为辅，适用性较高，操作流程简便，效率提高明显，便于推广应用。

在本申请中，三维简化模型与原详细模型通过结构树建立了关联关系，使得原详细模型更改后，三维简化模型能够快速关联更改，避免再次新建简化模型，提高了修订更改的处理效率。更新后，简化模型在上级装配中的装配关系会根据变更的特征自动更新，降低了装配出错率。同时，简化后的模型文件占用存储空间平均减少80％以上，模型打开的时间平均能缩短90％以上，极大提高了设计效率和存储空间利用率。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的复杂大型机电混装三维模型简化方法的示意流程图；

图2是根据本申请的一个实施例的电机混装模型的仿真示意图；

图3是根据本申请的一个实施例的电机混装模型剖去顶部盖板的仿真示意图；

图4是根据本申请的一个实施例的电机混装模型的外部零件以及外部模型信息保留后的仿真示意图；

图5是根据本申请的一个实施例的电机混装模型简化模型的仿真示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本实施例提供了一种复杂大型机电混装三维模型简化方法，包括：

步骤1、在待简化模型中建立简化表示，根据不影响上级装配原则，在建立好的简化表示中排除内部不可见的零件、紧固件、设计特征、三维标注(相关联的内部模型信息)等，保留外部零件、参考基准及坐标系、机械安装接口、电气连接接口等外部模型信息。

具体的，以电机混装模型(原详细模型)为例对本实施例进行说明。该电机混装模型包含转台、舱门、盖板、走线架、支座、紧固件等结构件，内部安装了后端处理插箱、配电箱、整流电源等电讯设备，以及冷却水管、除湿机等环控设备，是一个复杂的机电混装模型。该模型占用存储空间2.53GB，在普通计算机打开时间约122秒，操作卡顿不流畅。

如图2和3所示，打开电机混装模型三维模型外形后，为了便于展示该电机混装模型的内部各个零件，先剖去顶部盖板。

对该电机混装模型采用分步加载的方式，先加载该电机混装模型的结构树，再通过各零件的名称、坐标、特征以及用户需求等信息，确定需要加载显示的部分零件，在该电机混装模型中建立简化表示。该过程可以为操作人员手动选择，利用常规三维CAD软件实现。

通过生成该电机混装模型的简化表示，可以起到节省内存、加快显示速度的目的，将这种操作人员的选择保存下来，下次再打开该模型时，可以直接选择上次建立的简化表示，系统就自动加载需要显示的模型。

在建立的简化表示的基础上，由于涉及到总装的布局和配合关系，根据不影响上级装配原则，保留简化表示中各个外部零件的外部特征、安装接口、基准坐标系、质量属性等模型信息，排除内部不可见的零件、紧固件、设计特征、三维标注信息等。

其中，对于该电机混装模型而言，其内部不可见的零件包括：后端处理插箱、配电箱、整流电源、除湿机、走线架、支座、紧固件等约450个零件；其保留的外部零件包括：转台、舱门、盖板、冷却水管等约10个零件。

通过上述过程，排除内部不可见零件后的电机混装模型如图4所示。

步骤2、在待简化模型中创建并激活简化模型零件，并根据外部零件以及外部模型信息，在简化模型零件中生成待简化模型的实体收缩包络，生成待简化模型的实体收缩包络的方法包括：

步骤21，根据外部零件以及外部模型信息，在简化模型零件中创建待简化模型的实体特征；

步骤22，采用模型合并算法，将实体特征进行收缩合并，生成实体收缩包络，其中，模型合并算法可以为模型布尔合并或者模型特征合并。

在该零件中创建步骤1中装配模型的实体特征，将步骤1中保留的所有外部零件特征、参考基准及坐标系、机械安装接口、电气连接接口等模型信息，通过布尔运算自动合并为一个实体收缩包络。

具体的，在装配模型结构树末尾创建简化模型零件，并激活该零件，其中，结构树为用来组织该电机混装模型中所有下属零件的树形图，每一个下属零件均可以作为该结构树中的一个节点。并且，该装配好的电机混装模型新装入一个零件，就会自动在其结构树的增加一个该零件的节点。

在该结构树的最底部新增一个零件作为简化模型零件。根据步骤1中保留的外部零件以及外部模型信息，在该简化模型零件中创建对应的实体特征，之后采用模型合并算法，将简化模型零件中的实体特征进行收缩合并，生成一个实体收缩包络。

需要说明的是，也可以采用手动合并的方式，操作人员将需要的实体特征通过求并的方式，两两合并，最终生成上述实体收缩包络。

进一步的，该方法还包括：根据上级装配原则，对实体收缩包络进行缺失检查，当判定实体收缩包络存在缺失时，将缺失的外部零件以及外部模型信息添加至简化模型零件，并生成对应的实体特征，采用模型合并算法，将新生成的实体特征与实体收缩包络进行合并，重新进行缺失检查；当判定实体收缩包络不存在缺失时，执行步骤3。

具体的，重新根据上级装配原则，对实体收缩包络进行检查，检查的内容就是上级装配的所需的信息是否完整，包括；外部特征、安装接口、基准坐标系、质量属性等，即步骤1中保留的外部零件以及外部模型信息是否均以保留，若有缺失，则再次添加该外部零件或者外部模型信息，重复步骤2，生成新的实体收缩包络，并重新进行检查，直到所有必须的外部特征及接口信息均收缩完整，形成一个符合上级装配原则的实体收缩包络。

需要说明的是，该检查过程可以由操作人员人工完成。

步骤3、将该待简化模型的管理属性信息赋予实体收缩包络，记作该待简化模型的一个三维简化模型，其中，管理属性信息包括重量、名称、代号、所属分系统等。

具体的，将原电机混装模型的重量、名称、代号、所属分系统等管理属性信息自动赋予通过上述过程生成的实体收缩包络，形成其对应的三维简化模型，其中，三维简化模型还可以包括关重件、有无下属整件等其他特定信息。

将三维简化模型在原电机混装模型的结构树中被设置为隐含，并将原电机混装模型和三维简化模型同时提交归档，以便上级装配和工艺设计使用。

最终形成的三维简化模型如图5所示，该模型占用存储空间412MB，在步骤一所述同一台普通计算机上打开时间约5秒，操作流畅不卡顿。相比原始电机混装模型，占用存储空间减少84.1％，模型打开的时间缩短95.9％，极大提高了设计效率和存储空间利用率。

本实施例中提供的三维模型简化方法，可以应用于多种场景下，不限于上级装配设计和工艺设计，还可以用于对外轻量化展示、产品使用说明书制作等场景。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种复杂大型机电混装三维模型简化方法，包括：步骤1，在待简化模型中建立简化表示，根据上级装配原则，在建立好的简化表示中排除内部不可见的零件以及内部模型信息，并保留外部零件以及外部模型信息；步骤2，在待简化模型中创建并激活简化模型零件，并根据外部零件以及外部模型信息，在简化模型零件中生成待简化模型的实体收缩包络；步骤3，将待简化模型的管理属性信息赋予实体收缩包络，记作待简化模型的三维简化模型。通过本申请中的技术方案，将原始总装模型的内部零件和内部特征排除，保留外部特征和接口信息，达到模型轻量化的目的，同时保留简化模型与原详细模型之间的关联关系。

本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。

本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (6)

1.一种复杂大型机电混装三维模型简化方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，在待简化模型中建立简化表示，根据上级装配原则，在建立好的简化表示中排除内部不可见的零件以及内部模型信息，并保留外部零件以及外部模型信息；

步骤2，在所述待简化模型中创建并激活简化模型零件，并根据所述外部零件以及所述外部模型信息，在所述简化模型零件中生成所述待简化模型的实体收缩包络；

步骤3，将所述待简化模型的管理属性信息赋予所述实体收缩包络，记作所述待简化模型的三维简化模型，其中，所述管理属性信息包括重量、名称、代号、所属分系统等。

2.如权利要求1所述的复杂大型机电混装三维模型简化方法，其特征在于，所述上级装配原则由所述待简化模型中各个零件的总装布局和配合关系确定。

3.如权利要求1所述的复杂大型机电混装三维模型简化方法，其特征在于，所述简化模型零件位于所述待简化模型的结构树的末端。

4.如权利要求1所述的复杂大型机电混装三维模型简化方法，其特征在于，步骤2中，生成所述待简化模型的实体收缩包络的方法包括：

步骤21，根据所述外部零件以及所述外部模型信息，在所述简化模型零件中创建所述待简化模型的实体特征；

步骤22，采用模型合并算法，将所述实体特征进行收缩合并，生成所述实体收缩包络，

其中，所述模型合并算法可以为模型布尔合并或者模型特征合并。

5.如权利要求1至4中任一项所述的复杂大型机电混装三维模型简化方法，其特征在于，步骤3之前还包括：

根据所述上级装配原则，对所述实体收缩包络进行缺失检查，当判定所述实体收缩包络存在缺失时，将缺失的外部零件以及外部模型信息添加至所述简化模型零件，并生成对应的实体特征，采用所述模型合并算法，将新生成的实体特征与所述实体收缩包络进行合并，重新进行缺失检查；

当判定所述实体收缩包络不存在缺失时，执行步骤3。

6.如权利要求3所述的复杂大型机电混装三维模型简化方法，其特征在于，所述三维简化模型在所述结构树中的属性被置为隐含。

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