CN115081039A - 自适应产品建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了自适应产品建模方法及系统，包括：根据所建产品三维模型创建变量；通过添加尺寸约束及创建的变量来约束产品三维模型，绘制对应的产品三维模型；将绘制的产品三维模型录入数据库中，记录参数信息即变量信息；装配中插入产品三维模型，通过修改变量大小来驱动产品三维模型发生对应的变化。本发明解决了企业设计模式单一、缺乏远程协同设计工具支持、设计过程动态多变、协同响应设计周期长、产品适应设计缓慢、产品设计重复率以及成本高等现实问题。

Description

自适应产品建模方法及系统

技术领域

本发明属于计算机建模技术领域，尤其涉及自适应产品建模方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着网络协同设计、众包设计以及数据驱动设计的提出，CAD/CAE/CAM等工业研发设计软件、管理软件与云计算、大数据等新技术的结合成为新热点，软件在架构以及应用层面不断衍变。

随着智能制造在不断的推进，数据驱动的产品自适应设计模式将成为制造企业创新发展的非常重要的可选择途径。上述设计模式指，在产品设计过程中，通过不断迭代的数据来驱动产品快速迭代更新，以便获得高质量稳定的产品。制造企业存在设计模式单一、设计过程动态多变、协同响应设计周期长、产品设计重复率以及成本高等问题，无法适应企业产品多样化个性化的产品需求以及产品生产与运行维护过程中状态波动变化的新趋势的要求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了自适应产品建模方法，能够实现泛在环境下自适应产品建模。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了自适应产品建模方法，包括：

根据所建产品三维模型创建变量；

通过添加尺寸约束及创建的变量来约束产品三维模型，绘制对应的产品三维模型；

将绘制的产品三维模型录入数据库中，记录参数信息即变量信息；

装配中插入产品三维模型，通过修改变量大小来驱动产品三维模型发生对应的变化。

作为进一步的技术方案，创建变量时，发出请求至应用服务器；

应用服务器接收请求，调用相应的命令，发送至几何计算服务器；

几何计算服务器将变量存储至产品三维模型中，将产品三维模型以及变量的信息返回至应用服务器；

几何计算服务器将变量存储至产品三维模型中，将产品三维模型以及变量的信息返回应用服务器。

作为进一步的技术方案，通过添加尺寸约束及创建的变量来约束产品三维模型，绘制对应的产品三维模型，具体为：

通过各个命令绘制模型，绘制的过程中添加尺寸约束，约束值使用定义的变量约束，浏览器端通过WebSocket发送请求至应用服务器；

应用服务器接收请求，向几何计算服务器发送对应的命令；

几何计算服务器通过计算生成对应的产品三维模型，将产品三维模型数据返回至应用服务器。

作为进一步的技术方案，还包括：应用服务器将数据返回至浏览器端，浏览器端渲染产品三维模型。

作为进一步的技术方案，将绘制的产品三维模型录入数据库中，具体为：

选择需要录入的产品三维模型，以及需要入库的变量信息，通过WebSocket发送给应用服务器；

应用服务器接收请求，向几何计算服务器端发送命令；

几何计算服务器计算将产品三维模型保存，将产品三维模型的路径返回给应用服务器。

作为进一步的技术方案，还包括：

应用服务器根据产品三维模型的路径调用实例管理服务器的接口，实例管理服务器根据路径获取产品三维模型并保存至数据库中，将产品三维模型对应的Id返回给应用服务器；

应用服务器将模型Id以及需要保存的变量信息存储到数据库，返回给浏览器入库结果。

作为进一步的技术方案，还包括：浏览器端根据响应信息提示用户入库结果。

作为进一步的技术方案，装配中插入产品三维模型，通过修改变量大小来驱动产品三维模型发生对应的变化，具体为：

打开装配模型，选择要插入的参数化模型即产品三维模型，修改对应的变量值，通过点击的方式插入；

应用服务器接收请求，向几何计算服务器发送驱动变量以及插入外部参考的命令；

几何计算服务器执行命令并返回产品三维模型数据。

作为进一步的技术方案，还包括：应用服务器接收数据返回给浏览器端；浏览器端渲染模型。

第二方面，公开了自适应产品建模系统，包括：

浏览器端：用于界面UI、图像渲染以及建模交互；

应用服务器端：与浏览器端进行信息交互，传输静态资源，执行参数化建模逻辑，与数据库进行通信，向几何算法服务器发送调用命令；

实例管理服务器：用于创建、销毁建模实例；

几何算法服务器：与应用服务器端进行信息交互，用于保存变量信息，根据输入的参数化建模命令，根据设定的参数，执行建模的相关算法，计算出相应参数驱动后的模型。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明采用在线参数化建模与协同设计技术、异构系统集成、在线产品数字化定义等三个关键技术。解决了企业设计模式单一、缺乏远程协同设计工具支持、设计过程动态多变、协同响应设计周期长、产品适应设计缓慢、产品设计重复率以及成本高等等现实问题。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例系统架构图；

图2为本发明实施例自适应产品建模技术功能模块图；

图3为本发明实施例变量管理流程图；

图4为本发明实施例三维参数化建模示意图；

图5为本发明实施例参数化模型入库流程图；

图6为本发明实施例参数驱动三维装配示意图；

图7-图17为在实际例子中的操作示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参见附图2所示，本实施例公开了自适应产品建模方法，包括：

变量管理步骤：支持变量的创建、修改、删除、导入/导出；

三维参数化建模步骤：通过添加尺寸约束，使用定义的变量来约束模型，绘制对应的三维模型；

参数化模型入库步骤：将参数化驱动(变量)的模型录入数据库中，记录参数(变量)信息；

参数驱动三维装配步骤：装配中插入参数化模型，通过定义的变量，修改变量大小来驱动模型发生对应的变化。

关于变量管理流程，参见附图3所示，具体为：

用户打开模型，创建变量，浏览器端通过WebSocket请求服务器端。

服务器端接收请求，调用相应的命令，发送给几何计算服务器。

几何计算服务器将变量存储到模型中，将模型以及变量的信息返回给服务器端。

服务器端将信息返回给浏览器端，浏览器端渲染模型。

使用变量约束模型中的尺寸，编辑变量的数值时，模型能发生相应的变化，通过变量驱动的这种方式大大提高产品的迭代更新。通过上述方式设计人员可以快速进行变量的导入、导出以及增删改查等操作，从而大大提高产品的设计效率。

具体操作实例参见附图7所示。

关于三维参数化建模流程，参见附图4所示，具体为：

用户通过各个命令绘制模型，绘制的过程中添加尺寸约束，约束值使用定义的变量约束，浏览器端通过WebSocket发送请求给服务器端。

服务器端接收请求，向几何计算服务器发送对应的命令。

几何计算服务器通过计算生成对应的模型，将模型数据返回给服务器端。

服务器端将数据返回给浏览器端，浏览器端渲染模型。

上述建模过程中通过对线或者特征等添加约束等，使用创建的变量来约束草图线，这样生成的模型，后期修改变量值，模型会随之发生变化。

在具体实施例子中，通过参数变量来约束边线等绘制的模型，能够通过修改变量值，来达到想要的模型，大大提高设计人员的绘制效率。

具体操作实例参见附图8所示。其中，添加尺寸约束中，将变量r值设置为50，进行尺寸约束，参见附图9所示，修改r变量值为100，，参见附图10所示。

关于参数化模型入库步骤：参见附图5所示，具体为：

用户选择需要录入的模型，以及需要入库的变量信息，通过WebSocket发送给服务器端。

服务器端接收请求，向几何计算服务器端发送命令。

几何计算服务器计算将模型保存，将模型的路径返回给服务器端。

服务器端根据模型的路径调用实例管理服务器的接口，实例管理服务器根据路径获取模型并保存至数据库中，将模型对应的Id返回给服务器端。

服务器端将模型Id以及需要保存的变量信息存储到数据库，返回给浏览器入库结果。

浏览器端根据响应信息提示用户入库结果。

在该步骤中，通过参数化绘制的模型，进行参数化模型入库后，会保存绘制参数化模型时创建的变量信息等，使用的时候(比如插入装配模型中)可以随时从库中调取，修改变量值，来驱动生成新的模型。上述操作便于进行参数化模型的管理，实现装配中快速驱动参数化模型，提高设计人员的设计效率。

关于参数驱动三维装配设计：参见附图6所示，具体为：

用户打开装配模型，选择要插入的参数化模型，修改对应的变量值，点击插入。

服务器端接收请求，向几何计算服务器发送驱动变量以及插入外部参考的命令。

几何计算服务器执行命令并返回模型数据。

服务器端接收数据返回给浏览器端。

浏览器端渲染模型。

上述步骤中，设计人员在进行装配设计时，通过插入入库的参数化模型，修改其存储的变量的值，来快速实现模型的驱动、预览与插入装配。该步骤能大大提高设计人员三维装配设计使用变量快速驱动零部件的变更。

本发明采用了在线三维建模技术和在线过程管控技术，在基于Web的在线交互实现，采用了适应在线建模的三维参数化建模、约束求解等核心引擎，以及在线协同设计框架。本产品基于B/S架构，当前的所有操作均是在线上的操作，在浏览器端进行操作。

本发明产品在线自适应交互技术的先进性表现在在线交互设计和自适应设计两个方面。在线交互设计相对传统桌面设计软件来讲具有非常大的优势。用户不需要下载安装任何软件，在浏览器中可随时随地进行三维模型设计。结合互联网相关技术，为模型设计的模式带来全新的变革，协作方式更加灵活、数据存储完全在云端，用户不需要担心安全问题；为大数据、数据挖掘、自适应设计相关技术集成提供了天然便利条件。

针对企业设计模式单一、缺乏远程协同设计工具支持，协同响应设计周期长、企业产品设计成本高等问题，本发明基于面向参数驱动、操作简便、修改迅速等需求，增量研究基于Web的参数化建模技术，具体为基于Web的三维建模以及参数化驱动和约束求解等功能，解决云模式下服务器数据的管理问题，形成在线参数化建模工具，辅助融合自适应设计模式。

面向通用机械行业在线装配设计的功能需求，本发明装配模型的操作方法，实现装配配合约束的定义与表达，支持平行、相切、同轴、垂直、重合、距离等配合约束的使用，解决云模式下装配数据的管理问题，形成在线装配设计工具，解决产品在云端的装配问题。

本发明突破传统建模软件的格式壁垒，兼容现有主流建模软件格式，开发在线精确模型数据转换工具，支持Pro/E、CATIA、SolidWorks、IGS、STEP等5中主流CAD数模的精确转换，实现与其他建模软件的数据交流和共享，实现多种本地模型数据向云端可编辑、可操作、可浏览的转换，解决模型数据的本地存储和管理问题。

本发明基于在线过程管控技术与数据驱动的产品自适应设计集成技术，开发产品自适应在线协同交互设计技术平台，解决协同响应设计周期长的问题。

实施例二

参见附图1所示，本实施例的目的是提供自适应产品建模系统，包括：

浏览器端：负责界面UI、图像渲染以及建模交互。

应用服务器端：与浏览器端进行交互，传输静态资源，具体指浏览器所需服务器端返回的数据，执行参数化建模逻辑，与数据库进行通信，向几何算法服务器发送调用命令。

实例管理服务器：创建、销毁建模实例。

几何算法服务器：保存变量信息，根据输入的参数化建模命令，根据设定的参数，执行建模的相关算法，具体为尺寸等各类约束的求解，计算出相应参数驱动后的模型。

本发明与传统的建模软件相比，泛在环境下自适应产品建模无需安装任何软件，使用浏览器即可进行三维参数化建模设计。泛在环境指跨终端随时随地进行交互。

实际工程例子

母联间隔自适应产品设计：

波纹管参数化建模，参见附图11所示。主母线的参数化建模参见附图12所示，主母线连接的参数化建模参见附图13所示，插入参数化模型参见附图14所示，三维装配设计参见附图15、图16所示，产品母联间隔参见附图17所示。

本发明针对企业设计模式单一，设计过程动态多变、设计周期长、产品设计重复率以及成本高的问题，本技术通过在线协同交互设计以及管控技术，大大提高企业设计、工艺、质量管控与服务等阶段的信息准确性和协同效率，为企业提供相应的设计与管理服务，显著提高企业研发效率和质量，大大减少企业设计成本。

本发明采用的B/S架构，建模设计以及协同设计更加灵活，数据云端存储，保证了企业数据安全以及稳定。

本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.自适应产品建模方法，其特征是，包括：

根据所建产品三维模型创建变量；

通过添加尺寸约束及创建的变量来约束产品三维模型，绘制对应的产品三维模型；

将绘制的产品三维模型录入数据库中，记录参数信息即变量信息；

装配中插入产品三维模型，通过修改变量大小来驱动产品三维模型发生对应的变化。

2.如权利要求1所述的自适应产品建模方法，其特征是，创建变量时，发出请求至应用服务器；

应用服务器接收请求，调用相应的命令，发送至几何计算服务器；

几何计算服务器将变量存储至产品三维模型中，将产品三维模型以及变量的信息返回至应用服务器；

几何计算服务器将变量存储至产品三维模型中，将产品三维模型以及变量的信息返回应用服务器。

3.如权利要求1所述的自适应产品建模方法，其特征是，通过添加尺寸约束及创建的变量来约束产品三维模型，绘制对应的产品三维模型，具体为：

通过各个命令绘制模型，绘制的过程中添加尺寸约束，约束值使用定义的变量约束，浏览器端通过WebSocket发送请求至应用服务器；

应用服务器接收请求，向几何计算服务器发送对应的命令；

几何计算服务器通过计算生成对应的产品三维模型，将产品三维模型数据返回至应用服务器。

4.如权利要求3所述的自适应产品建模方法，其特征是，还包括：应用服务器将数据返回至浏览器端，浏览器端渲染产品三维模型。

5.如权利要求1所述的自适应产品建模方法，其特征是，将绘制的产品三维模型录入数据库中，具体为：

选择需要录入的产品三维模型，以及需要入库的变量信息，通过WebSocket发送给应用服务器；

应用服务器接收请求，向几何计算服务器端发送命令；

几何计算服务器计算将产品三维模型保存，将产品三维模型的路径返回给应用服务器。

6.如权利要求5所述的自适应产品建模方法，其特征是，还包括：

应用服务器根据产品三维模型的路径调用实例管理服务器的接口，实例管理服务器根据路径获取产品三维模型并保存至数据库中，将产品三维模型对应的Id返回给应用服务器；

应用服务器将模型Id以及需要保存的变量信息存储到数据库，返回给浏览器入库结果。

7.如权利要求6所述的自适应产品建模方法，其特征是，还包括：浏览器端根据响应信息提示用户入库结果。

8.如权利要求1所述的自适应产品建模方法，其特征是，装配中插入产品三维模型，通过修改变量大小来驱动产品三维模型发生对应的变化，具体为：

打开装配模型，选择要插入的参数化模型即产品三维模型，修改对应的变量值，通过点击的方式插入；

应用服务器接收请求，向几何计算服务器发送驱动变量以及插入外部参考的命令；

几何计算服务器执行命令并返回产品三维模型数据。

9.如权利要求8所述的自适应产品建模方法，其特征是，还包括：应用服务器接收数据返回给浏览器端；浏览器端渲染模型。

10.用于实现权利要求1-9任一所述方法的自适应产品建模系统，其特征是，包括：

浏览器端：用于界面UI、图像渲染以及建模交互；

应用服务器端：与浏览器端进行信息交互，传输静态资源，执行参数化建模逻辑，与数据库进行通信，向几何算法服务器发送调用命令；

实例管理服务器：用于创建、销毁建模实例；

几何算法服务器：与应用服务器端进行信息交互，用于保存变量信息，根据输入的参数化建模命令，根据设定的参数，执行建模的相关算法，计算出相应参数驱动后的模型。

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