CN113268821B - 一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，该方法包括步骤：S1、对于紧凑型电子设备的支撑壳体模型，识别其单个矢量方向上的光照组合面并提取拓扑信息；S2、基于模型拓扑信息构建曲面去填充支撑壳体光照组合面的孔洞、缝隙等细节；S3、通过布尔并集运算将光照组合面合并为一张包络曲面；S4、对紧凑型电子设备的堆叠组件模型进行三角网格化，再进行空间剖分生成体素模型；S5、利用支撑壳体的包络曲面和堆叠组件的体素模型分别对ID面进行裁剪，裁剪后得到的空间即为包络曲面与电子设备ID面之间的可设计空间。本发明适应性高，通过程序设计构建曲面模型，得到可设计空间，提高了设计效率。

Description

一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法

技术领域

本发明属于计算机辅助设计与制造领域，更具体地，涉及一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法。

背景技术

包括智能手机或平板电脑等在内的紧凑型电子设备，由于不同类别的电子设备型号众多，其壳体结构和堆叠组件设计大不相同，因此其设备壳体内部用于支撑结构设计的空间的大小和形状也不尽相同。该空间内设计的支撑结构需要满足良好的散热功能用于有效排除设备运行时产生的热量；同时也需要满足设备意外掉落和意外撞击的耐久性和压力测试的可靠性；还需要充分利用内部的设计空间，在材料和制造方法等成本的约束条件下得到较好的支撑结构。因此壳体结构和堆叠组件设计愈加复杂且需要不断优化。

在快速计算可设计空间用于支撑结构设计的方面上，目前已有的CAD/CAE相关软件和技术需根据设计者的经验及仿真分析来设计并优化设备的结构(朱宏伟.N型全触摸屏手机结构设计和机械性能分析[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学，2013)，但是该工作方法耗费的时间长，效率低下，难以满足电子设备的快速发展需求。

在影响电子设备产品可靠性方面上，通过调整设备结构设计因子(螺钉间距、芯片与壳体的间隙、填充料等)来保证设备的可靠性(石磊.手机结构设计因子对产品级跌落可靠性的影响[J].2020)。但是，该方法仅提供电子设备在设计过程中规避板级封装失效的思路，并未考虑电子设备内部空间结构及其他堆叠组件对设备结构设计的影响。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提出一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法。该方法根据模型的拓扑信息，通过设计生成曲面去填充支撑壳体包络曲面上孔洞和缝隙，根据八叉树剖分的原理，将电子设备的堆叠组件体素化，从而达到简化堆叠组件几何特征的目的，利用支撑壳体的包络曲面和ID面上放置的简化后的堆叠组件以及电池等器件，对ID面进行裁剪，可以获取设备内部用于支撑结构设计的可设计空间。在设计空间内，通过定义载荷，指定制造方法、材料，利用衍生式设计得到数以千计的设计方案，对计算结果进行筛选得到最优的结构设计结果。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，包括以下步骤：

S1、对于紧凑型电子设备的支撑壳体模型，识别其单个矢量方向上的光照组合面并提取拓扑信息；

S2、基于支撑壳体模型拓扑信息构建用于填充支撑壳体光照组合面的孔洞、缝隙的曲面；

S3、将光照组合面合并为一张包络曲面；

S4、对紧凑型电子设备的堆叠组件模型进行网格化模型，再进行空间剖分生成体素模型；

S5、利用支撑壳体的包络曲面和堆叠组件的体素模型分别对ID面进行裁剪，裁剪后得到的空间即为包络曲面与电子设备ID面之间的可设计空间。

优选的，所述包络曲面是指能够保留电子设备一个或多个器件的特定方向上几何形状的曲面；包络曲面需要忽略缝隙、孔洞和内腔等细节，其中所述特定方向是指与电子设备后壳背面同向的方向。

优选的，所述包络曲面通过布尔并运算合并得到。

优选的，所述堆叠组件模型是指在紧凑型电子设备的主板上，将功能组件和元器件通过排列、组合和堆叠方式得到的组合体。

优选的，所述ID面是指电子设备支撑壳体内放置堆叠组件和电池等元器件的一层平面，其中包络曲面和ID面之间的用于支撑结构设计的空间称为可设计空间。优选的，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、对光照组合面中的孔洞区域，如果是单个曲面中的孔洞，通过提取该曲面的最外环，根据外环的拓扑信息重新生成曲面；如果是在多个曲面组合时所留的孔洞，基于模型的拓扑信息搜索孔洞的边界环，生成曲面填充；

S22、对光照组合面中的缝隙区域，通过拾取器件模型上靠近缝隙的一侧边，得到一对配对边和配对边分别对应的起始端点和末尾端点，根据配对边的端点信息和曲面信息在对应端点之间建立桥接曲线，之后根据拾取的两条配对边和之后创建的两条桥接曲线，生成曲面填充；其中缝隙区域是电子设备支撑壳体与其他器件的间隙配合所产生，缝隙的两边是单独的器件模型。

优选的，步骤S3是对已经填充孔洞和缝隙区域的光照组合面，以边相邻和点相邻的形式组合，通过布尔并集运算，将边相邻或点相邻的曲面进行合并，得到一张曲面壳体，作为支撑壳体的包络曲面。

优选的，步骤S4是通过八叉树网格化算法将堆叠组件模型转化为体素模型。优选的，所述八叉树网格化算法包括以下步骤：

S41、转化模型：将堆叠组件模型转换为以三角面片描述的网格模型；

S42、判定网格模型与体素的相交：八叉树的节点包括立方体、立方体与网格模型的三角面片存在相交、内含和相离这三种位置关系，其中相交存在面相交、边相交和点相交，提取步骤S41中网格模型中三角面片的拓扑信息，通过判断立方体是否与三角面片形成面相交或边相交，从而判断该节点是否与网格模型相交；

S43、停止八叉树网格剖分，停止条件为设置八叉树叶子节点体素的最小长度单位和离散弧长参数控制剖分深度；体素的最小长度是指网格剖分的过程中表示体素的立方体边长的最小值，离散弧长是指在判断立方体与模型是否面相交时，需要把立方体的面离散为一系列等距的边进行判断，如果构成边相交，则认为立方体和模型是相交的，其中离散边之间的距离称为离散弧长参数；

S44、通过递归计算完成网格剖分，得到体素模型。

优选的，步骤S5中，利用支撑壳体的包络曲面和ID面上放置的堆叠组件模型和电池等器件，对ID面进行裁剪得到可设计空间。

根据得到的可设计空间，添加载荷与压力，利用衍生式设计方法在可设计空间内进行结构设计的计算，根据计算结果、材料和制造方法选择最终紧凑型电子设备的支撑壳体结构设计方案，但不限于这一种结构设计方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

能够提取壳体的包络曲面及简化设备内部几何形状复杂的器件，得到设备内部包络曲面与ID面之间的设计空间，之后可在该空间内部利用衍生式设计等技术，得到设备的支撑结构。对于现有的不同类别、型号的紧凑型电子设备壳体模型，均可应用该技术完成结构设计的优化，节省基于人工经验进行设计的时间，同时具备良好的适应性，有助于提高产品结构设计效率，对电子设备制造产业的快速发展起到推进作用。

附图说明

图1A是本实施例平板计算设备主视图；

图1B是本实施例平板计算设备侧视图；

图1C是本实施例智能手机电子设备主视图；

图1D是本实施例智能手机电子设备侧视图；

图1E是本实施例媒体播放器电子设备主视图；

图1F是本实施例媒体播放器电子设备侧视图；

图1G是本实施例智能手表电子设备主视图；

图1H是本实施例智能手表电子设备侧视图；

图2是本实施例紧凑型电子设备的后壳、支撑壳体和堆叠组件等元器件的示例分解图；

图3是本实施例支撑壳体的包络曲面与ID面之间的设计空间的分解截面示例图；

图4是本实施例紧凑型电子设备堆叠组件示例图；

图5是本实施例光照曲面示例图；

图6是本实施例示例性紧凑型电子设备支撑壳体的示例图；

图7是本实施例示例性支撑壳体的光照组合面示例图；

图8A是本实施例光照组合面中单个曲面中的孔洞填充示例图；

图8B是本实施例光照组合面多个曲面中的孔洞填充示例图；

图9是本实施例光照组合面中缝隙填充的示例图；

图10是本实施例支撑壳体的包络曲面示例图；

图11A是本实施例紧凑型电子设备堆叠组件网格化的流程图；

图11B是本实施例紧凑型电子设备堆叠组件网格剖分后的示例图；

图12A是本实施例紧凑型电子设备计算出的可设计空间示例图；

图12B是本实施例紧凑型电子设备计算出的可设计空间剖视示例图；

图13是本实施例衍生式设计流程图；

图14是本实施例基于衍生式设计在紧凑型电子设备支撑壳体的可设计空间中结构设计示例图；

图15是本实施例一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法的流程图。

具体实施方法

下面将结合附图和实例对本发明的具体实例作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解决本发明，并不用于限定本发明。

图1A和图1B是其中一个实施例紧凑型电子设备。其中图1A和图1B是平板计算设备，包括平板计算设备正面1的显示屏2、前壳3及平板计算设备背面6的摄像头4和后壳5。

图1C和图1D是另一个实施例智能手机电子设备，包括智能手机正面11的显示屏12、前壳13及智能手机背面15的摄像头14、后壳16。图1E和图1D是媒体播放器设备，包括媒体播放器正面21的显示器22、前壳23和媒体播放器背面23的后壳24。

图1G和图1H是另一个实施例智能手表设备，包括智能手表正面31的显示器32、前壳33和智能手表背面34和后壳36。

图2是示例性紧凑型电子设备的后壳、支撑壳体和堆叠组件等元器件的示例分解图，包含有一般电子设备主要构件，从摄像头101、后壳102、支撑壳体103、堆叠组件104、电池105、ID面107和前壳108等，其中可设计空间106是指支撑壳体103与ID面107之间的空间。

图3是支撑壳体的包络曲面与ID面之间的设计空间的分解截面示例图。其中示例了构成可设计空间的组件。图4是紧凑型电子设备堆叠组件示例图。

如图15所示，一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，包括以下步骤：

第1步、获取紧凑型电子设备的支撑壳体模型的指定矢量

方向上的光照组合面并提取拓扑信息。紧凑型电子设备的三维模型是基于B-Rep格式，首先将模型的壳体打散为一组离散曲面集合，通过遍历该集合去计算当前曲面是否为光照面，根据光照面需要满足的条件：即曲面上任意一点的法矢在光照方向上的投影数量为负，如图5光照面示例图所示，曲面上任意一点的法矢

在光照方向

上的投影数量为负，即该曲面为光照面。将该曲面划分成三角面片网格曲面，遍历计算三角面片的法矢方向，如果存在三角面片的法矢在光照方向上投影数量不为负，则该曲面不为光照面；如果所有三角面片的法矢在光照方向上的投影数量均为负，则为光照面。其中网格划分仅用于计算是否为光照面，实际保存的曲面仍是基于B-Rep格式，最后将得到的光照面集合作为光照组合面。

图6是示例性紧凑型电子设备支撑壳体的示例图，其中包含孔洞120，卡槽121和内腔122等几何特征。

图7是示例性支撑壳体的光照组合面示例图，其中同样包含原电子设备支撑壳体细节如孔洞120、卡槽121和内腔122，其中光照组合面通过第1步中的法向计算的方法进行提取。

所述光照组合面是指通过设置能够发出单个方向平行光线的光源，该平行光线所能照射到电子设备模型上的曲面，该曲面称为光照面，这种曲面的集合称为光照组合面，其中光照面满足条件：即曲面上任意一点的法矢在光照方向上的投影数量为负，满足上述条件的曲面则判定为光照面，反之，则判定不为光照面。

第2步、基于模型拓扑信息构建曲面填充支撑壳体光照组合面的孔洞和缝隙的细节。对于光照组合面的孔洞特征，通过修改或删除其孔洞局部特征，重新构建曲面。

所述拓扑信息是指：提取支撑壳体模型的拓扑元素，支撑壳体模型的拓扑结构层次包括体、壳、面、环、边和点。

模型的拓扑结构按层次可以分解为体、壳、面、环、边和点，其中体(Body)是实体对象表示的最高层次，可以为实心体或面；壳(Shell)是面的集合，可用以界定实体的内外区域；面(Face)由一个或多个边组成的环界定曲面中的连通域，其厚度为无穷小；环(Loop)由一系列的边组成，一般环是封闭的；边(Edge)是根据点来确定；点(Vertex)是几何造型的最基本元素。

所述光照组合面是指通过设置特定的光源(该特定光源指能够发出单个方向上的平行光线)方向上发出的光所能照射到电子设备模型上的曲面，该曲面称为光照面，这种曲面的集合称为光照组合面，其中光照面满足下述条件：即曲面上任意一点的法矢在光照方向上的投影数量为负。

图8A是光照组合面中单个曲面中的孔洞填充示例图，对于一个包含孔洞特征的面，通常面是由多个环确定，如图8A所示包括一个外环201和两个内环分别为内环202和内环203，外环表示这个面的最大界限，内环表示孔洞的特征，通过提取外环并忽略内环，重新构造以外环为边界的曲面替代原曲面。

图8B是光照组合面多个曲面中的孔洞填充示例图，由曲面F₁和F₂组合形成的孔洞，其中E₁是两个曲面的相邻边，E₂是面F₁的边，P₁～P₆分别是F₁和F₂上的点。对于由多个曲面即组合曲面构成的孔洞特征，基于深度优先搜索的方法快速识别孔洞并生成曲面填充，具体包括以下步骤：

2.1、首先需要判断光照组合曲面是否包含孔洞特征，如果包含，则根据拓扑结构遍历光照组合曲面中的点和边，分别保存到队列Q_V和Q_E，其中Q_E中任意一个元素都对应着Q_V中两个元素，以队列Q_V中的元素为节点，Q_E中的元素为路径，构建无向连通图，根据深度搜索和回溯的原理，快速识别孔洞特征。

2.2、设置深度递归搜索的停止条件，搜索路径为从一个节点到另一个节点之间边的集合，该路径为P₁→P₃→P₅→P₂→P₆→P₄→P₁，其中P₁～P₆表示不同的节点，当搜索路径能构成一个闭合的环Loop且满足环中的边仅有一个相邻面(边E₁的相邻面有F₁和F₂，边E₂的相邻面仅有F₁)，同时不是该组合曲面的边界环(边界环定义为该组合曲面最外一层闭合环)，停止递归，回溯到上一层继续搜索。

2.3、任选一个节点作为深度递归搜索的起点，在搜索过程中，若当前节点P_cur已搜索，将同时以P_cur为起点和终点之间的搜索路径添加到队列

并判断该队列中的边是否构成闭合环，同时判断是否满足停止条件，如果满足，则该闭合环为符合孔洞特征的环。

2.4、对于步骤2.3中符合条件

中的闭合环区域，利用曲面填充算法创建曲面填充该区域。

图9是光照组合面中缝隙填充的示例图，对光照组合面中的缝隙区域，其中缝隙是电子设备支撑壳体与其他器件的间隙配合所导致，缝隙的两边是单独的器件模型，可以通过拾取器件模型上靠近缝隙的一侧边，得到一对配对边222和配对边分别对应的起始端点和末尾端点，根据配对边的端点信息和曲面信息在对应端点之间建立桥接曲线，之后根据拾取的两条配对边和创建的两条桥接曲线分别为桥接曲面220和桥接曲面221，生成曲面填充。

第3步、图10是示例性支撑壳体的包络曲面示例图，对于已经填充孔洞和缝隙区域的光照组合面，其中组合面中的曲面是以边相邻和点相邻的形式组合，通过布尔并集运算，将边相邻或点相邻的曲面进行合并，得到一张曲面壳体，作为支撑壳体的包络曲面，如图10所示。

第4步、根据流程框图11A所示，对紧凑型电子设备的堆叠组件模型进行三角网格化，根据八叉树结构将三角网格化的模型进行空间剖分生成体素模型，用于简化堆叠组件的几何特征。

所述堆叠组件模型是指：在紧凑型电子设备的主板上，将功能组件(如摄像头、扬声器和内存卡等)和元器件通过排列、组合和堆叠方式，得到的组合体。其中简化堆叠组件模型的目的在于：消除由堆叠组件模型中多器件堆叠产生的微小缝隙在支撑结构设计中带来的影响。

八叉树结构可以有效的表示三维模型，在计算机图形学领域有着广泛的应用，其主要通过对节点递归剖分为八个子节点，每个节点为立方体体素(若是二维空间则分解为四个子节点，每个节点为四边形)，将三维的堆叠组件模型转换为立方体体素表示的几何简单模型。针对提取紧凑型电子设备堆叠组件的八叉树剖分包括以下步骤：

4.1、判断堆叠组件模型与立方体体素是否相交，如果判定相交则当前立方体体素继续剖分，反之，不继续剖分。

相交判断是将堆叠组件模型构建成AABB树的层次包围盒结构，通过线段是否与AABB树结构相交来判断堆叠组件模型与立方体体素是否相交，其中线段为立方体的边长。具体如下：

4.1.1、将输入的堆叠组件模型转化为以三角面片表示的网格模型。对网格模型中的三角面片集合进行AABB树层次包围盒的初始化构造，沿着初始化包围盒的最长坐标轴对三角面片进行排序，以二叉树存储结构对面片进行二分，并递归的完成此工作，直到AABB树叶子节点只包含一个三角面片才结束，其中树的每一个中间节点都是一个包围盒，且叶子节点存储的是包含一个三角面片的包围盒和三角面片排序后的序列号。

4.1.2、相交查询过程，线段与AABB树相交计算是从AABB树的根节点包围盒开始计算，如果线段与节点的包围盒不相交，则节点的所有子节点也不相交，如果线段与某节点的包围盒相交，则通过遍历节点的所有子节点中是否有子节点与其相交，如果判定相交则对该节点进行剖分，反之停止剖分，根据叶子节点存储的序列号，计算线段是否与三角面片相交，如果判定相交，则该线段所在的立方体体素与堆叠组件模型相交并继续剖分，直至满足剖分的停止条件，反之，不相交并停止剖分。

4.1.3、根据步骤4.1.2的相交结果，判断堆叠组件模型与立方体体素是否相交。对于立方体体素而言，其组成元素有八个点、十二条边和六个面，与三角面片网格模型形成点相交、线相交和面相交。如果存在一个或多于一个面与AABB树形成面相交，则判断立方体体素与模型相交，如果六个面都不相交，则立方体与模型都不相交。采用分析-扫除-相交的判定策略判定面与AABB树的相交,立方体每一条边都有相邻的两个面，如果边与AABB树相交，则表示边相邻的面也是相交的，依次判断立方体中剩下的边是否相交。如果边都不相交，则采用扫除法来进行判断，选取面中成对的边，对边进行均分，设定合适的步距(该步距即为下文中的弧长参数)将边离散为一系列等距的点，在成对的边中离散的点必然是一一对应的，根据这些成对的点得到一系列等距且长度相同的线段，遍历这些线段是否与AABB树相交，如果相交，则判定面与模型相交，反之，判定不相交。

4.2、设定八叉树剖分的停止条件。八叉树停止剖分的节点即为叶子节点，叶子节点存储的立方体体素的长度单位代表模型剖分的最小单位，因此，八叉树递归剖分的停止条件决定网格剖分的结果。八叉树剖分通过控制叶子节点的体素大小和弧长参数来进行剖分。

叶子节点的体素大小是指这个叶子节点所代表的立方体的边长，也称最小体素单元长度。最小体素单元长度可以作为控制参数去控制八叉树递归剖分的深度，在八叉树递归剖分的过程中，参数设置越小，递归深度越大，八叉树的节点数量越多，导致计算量大大增加(对于平衡树而言，深度增加1，树的整体节点将成倍增加)，参数设置越大，递归深度越小，八叉树的节点也减少，导致堆叠组件网格剖分结果过于粗糙，不能较好的表示相关几何特征。

在判断立方体体素与模型面相交的过程中，面相交是将面离散为一个线段的集合，通过遍历这个线段集合是否为线相交来进行判定，因此面相交的关键在于离散的弧长参数的大小，如果弧长参数越大，边离散的点就越少，面离散的线段集合中成员就越少，导致在进行相交判断时会错过模型较尖锐的区域；如果弧长参数越小，边离散的点就越少，面离散的线段集合成员就越多，导致计算量增加。一般来说，将弧长参数设为最小体素单元长度的0.5倍即可。

根据以上描述的网格剖分原理，即将原堆叠组件模型构造为AABB树层次包围盒结构，基于八叉树剖分方法，首先初始化八叉树的根节点(根节点为能够包含堆叠组件模型且平行于坐标轴的最小立方体)开始对八叉树节点进行递归剖分，判断当前八叉树子节点的立方体体素与堆叠组件模型是否相交，如果相交且不满足剖分的停止条件则继续剖分，反之，停止剖分，最后将由八叉树叶子节点表示的立方体组成的体素模型代替原堆叠组件模型。该方法可以将复杂的堆叠组件模型转换为体素模型。图11B是紧凑型电子设备堆叠组件网格化剖分后的示例图。

第5步、图12A是紧凑型电子设备计算出的可设计空间示例图，图12B是紧凑型电子设备计算出的可设计空间剖视示例图，包含有支撑壳体的包络曲面301、堆叠组件的简化模型302、电池303、充电接口304、ID面305、前壳306等器件。利用得到支撑壳体的包络曲面301和ID面305上的堆叠组件的简化模型302和电池303等器件，对ID面305进行裁剪，可以得到支撑壳体的包络曲面301与设备ID面305之间的可设计空间307。其中ID面305上放置的堆叠组件模型已通过八叉树网格算法进行简化。该可设计空间307即为电子设备支撑壳体内部用于支撑结构设计的空间。

第6步、对于最终的结构设计可以利用衍生式设计方法，根据得到的可设计空间，利用衍生式设计对可设计空间进行结构设计。紧凑型电子设备的结构需要满足可靠性的测试，包括碰撞测试、跌落测试、压力测试和冲击测试等，还需要满足设备散热性。如图13所示，衍生式设计具体如下：

S41、根据得到的设备可设计空间，作为衍生式设计的设计空间；

S42、确定电子设备的载荷工况；

S43、指定结构设计的制造过程和材料属性；

S44、利用遗传算法和云计算，能够同时生成多个基于步骤S41～步骤S43要求的结构设计模型，根据计算出的不同结构设计模型方案的结构应力、工程量和加工效率结果进行统计分析选取满足需求的结构设计方案。图14是衍生式设计在设计空间的结果图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用与限制本发明。对于本领域技术人员来说，可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对于紧凑型电子设备的支撑壳体模型，识别其单个矢量方向上的光照组合面并提取拓扑信息；

S2、基于支撑壳体模型拓扑信息构建用于填充支撑壳体光照组合面的孔洞和缝隙的曲面；

S3、将光照组合面合并为一张包络曲面；

S4、对紧凑型电子设备的堆叠组件模型进行网格化模型，再进行空间剖分生成体素模型；

S5、利用支撑壳体的包络曲面和堆叠组件的体素模型分别对ID面进行裁剪，裁剪后得到的空间即为包络曲面与ID面之间的可设计空间；所述ID面是指电子设备支撑壳体内放置堆叠组件和电池元器件的一层平面，其中包络曲面和ID面之间的用于支撑结构设计的空间称为可设计空间。

2.如权利要求1所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，所述包络曲面是指能够保留电子设备一个或多个器件的特定方向上几何形状的曲面；包络曲面需要忽略缝隙、孔洞和内腔细节，其中所述特定方向是指与电子设备后壳背面同向的方向。

3.如权利要求2所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，所述包络曲面通过布尔并运算合并得到。

4.如权利要求3所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，所述堆叠组件模型是指在紧凑型电子设备的主板上，将功能组件和元器件通过排列、组合和堆叠方式得到的组合体。

5.如权利要求4所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21 、对光照组合面中的孔洞区域，如果是单个曲面中的孔洞，通过提取该曲面的最外环，根据外环的拓扑信息重新生成曲面；如果是在多个曲面组合时所留的孔洞，基于模型的拓扑信息搜索孔洞的边界环，生成曲面填充；

S22 、对光照组合面中的缝隙区域，通过拾取器件模型上靠近缝隙的一侧边，得到一对配对边和配对边分别对应的起始端点和末尾端点，根据配对边的端点信息和曲面信息在对应端点之间建立桥接曲线，之后根据拾取的两条配对边和之后创建的两条桥接曲线，生成曲面填充；其中缝隙区域是电子设备支撑壳体与其他器件的间隙配合所产生，缝隙的两边是单独的器件模型。

6.如权利要求5所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，步骤S3是对已经填充孔洞和缝隙区域的光照组合面，以边相邻和点相邻的形式组合，通过布尔并集运算，将边相邻或点相邻的曲面进行合并，得到一张曲面壳体，作为支撑壳体的包络曲面。

7.如权利要求6所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，步骤S4是通过八叉树网格化算法将堆叠组件模型转化为体素模型。

8.如权利要求7所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，所述八叉树网格化算法包括以下步骤：

S41 、转化模型：将堆叠组件模型转换为以三角面片描述的网格模型；

S42 、判定网格模型与体素的相交：八叉树的节点包括立方体、立方体与网格模型的三角面片存在相交、内含和相离这三种位置关系，其中相交存在面相交、边相交和点相交，提取步骤S41中网格模型中三角面片的拓扑信息，通过判断立方体是否与三角面片形成面相交或边相交，从而判断该节点是否与网格模型相交；

S43 、停止八叉树网格剖分，停止条件为设置八叉树叶子节点体素的最小长度单位和离散弧长参数控制剖分深度；体素的最小长度是指网格剖分的过程中表示体素的立方体边长的最小值，离散弧长是指在判断立方体与模型是否面相交时，需要把立方体的面离散为一系列等距的边进行判断，如果构成边相交，则认为立方体和模型是相交的，其中离散边之间的距离称为离散弧长参数；

S44 、通过递归计算完成网格剖分，得到体素模型。

9.如权利要求7所述的一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，其特征在于，步骤S5中，利用支撑壳体的包络曲面和ID面上放置的堆叠组件模型和电池器件，对ID面进行裁剪得到可设计空间。

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