CN117556485A - 一种二维cad几何约束系统的建模表达的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于计算机辅助工程制图相关技术领域，并公开了一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法与系统。该方法包括下列步骤：S1获取待处理二维工程图中所有的几何元素和几何元素之间的几何约束关系；S2对于每个几何元素，确定该几何元素对应的坐标和姿态，利用每个几何元素对应的坐标和姿态构建该几何元素的对偶体顶点，以此获得所有几何元素对应的对偶体顶点；S3根据所述约束关系将该约束关系中涉及的几何元素对应的对偶体顶点连接，以此实现所有对偶体顶点之间的连接，即获得几何变量约束图。通过本发明，解决在二维工程图中几何元素与约束关系表达困难所导致的求解效果不佳和约束传播不稳定。
Description
技术领域
本发明属于计算机辅助工程制图相关技术领域，更具体地，涉及一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法与系统。
背景技术
计算机辅助设计软件在现代工程、建筑、制造业等领域具有极其重要的地位，几何约束求解器是计算机辅助设计软件的核心组件之一，它被用于处理几何图形之间的关系和约束，被广泛应用在草图轮廓表达、零件建模参数表达、装配约束等场景中，为快速确定设计意图表达、检查干涉、模拟运动提供了强有力的支持，可帮助最终用户提高生产效率。
目前，国内外对几何约束求解器引擎的开发与研究仍然没有实质性进展，D-Cubed公司的商用几何约束求解器DCM仍然几乎垄断了全球的市场。但是对于几何约束系统的表达的研究方面，一直存在着因表达方法存在缺陷而导致的求解效果不佳、约束传播不稳定等问题。
因此对于几何约束系统，特别是复杂欠约束几何系统，亟待开发更加合理的几何元素与约束关系的表达方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法与系统，解决在二维工程图中几何元素与约束关系表达困难所导致的求解效果不佳和约束传播不稳定的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，该方法包括下列步骤：
S1获取待处理二维工程图中所有的几何元素和几何元素之间的几何约束关系；
S2对于每个几何元素，确定该几何元素对应的坐标和姿态，利用每个几何元素对应的坐标和姿态构建该几何元素的对偶体顶点，以此获得所有几何元素对应的对偶体顶点；
S3根据所述约束关系将该约束关系中涉及的几何元素对应的对偶体顶点连接，以此实现所有对偶体顶点之间的连接，即获得几何变量约束图。
进一步优选地，在步骤S1中，所述几何元素包括点、线、圆、圆弧和椭圆。
进一步优选地，在步骤S1中，所述约束关系包括在线上、在圆上、距离约束、水平距离、竖直距离、角度约束、平行和垂直。
进一步优选地，在步骤S2中，所述对偶体顶点包括方体顶点和球体顶点，所述方体顶点记录几何元素的坐标，所述球体顶点记录几何元素的姿态。
进一步优选地，在步骤S2中，所述对偶体顶点包括的几何元素对应的坐标、姿态或二者的组合。
进一步优选地，当几何元素只存在坐标时，所述对偶体顶点中只包含该几何元素对应的坐标，当几何元素只存在姿态时，所述对偶体顶点中只包含该几何元素对应的姿态，当几何元素既存在坐标也存在姿态时，所述对偶体顶点中同时包含该几何元素对应的坐标和姿态。
进一步优选地，在步骤S3之后，调整步骤S3获得的几何变量约束图中的对偶体顶点或对偶体顶点之间的连接关系，获得调整后的几何变量约束图，利用该调整后的几何变量约束图逆向绘图，以此获得调整后的二维工程图。
按照本发明的另一个方面，提供了一种二维CAD几何约束系统的建模表达系统，包括处理器，所述处理器用于执行上述所述的二维CAD几何约束系统的建模表达的方法。
按照本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的二维CAD几何约束系统的建模表达的方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
1.本发明将二维几何工程图转化为几何变量约束图，将几何元素转化为对偶体顶点，约束关系转化为对偶体顶点(集合)之间的连接关系，实现将几何工程图中的信息转存在几何变量约束图中，避免在对几何工程图进行拖动或变换的过程中几何约束或几何元素的丢失和破坏，实现几何元素和几何约束的稳定传递；
2.本发明中提出的对偶体顶点包括了几何元素的坐标和姿态信息，全面的体现了几何元素自身的特征，并且通过简单便捷的方式转化几何元素和相关信息，无需进行复杂的几何元素与约束关系的构造和管理，便于后续的几何约束求解过程。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法流程图；
图2是按照本发明的优选实施例所构建的二维工程图；
图3是按照本发明的优选实施例所构建的二维几何变量约束图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，基于对偶体的几何元素与约束关系建模表达方法针对二维工程图，该方法的实现主要包括以下步骤：
S1获取几何图形的各种元素实体与各种约束关系：
首先在草图上任意绘制一个三角形。选取某个该三角形上某个位置为参数化设计图样变动位置作为约束传播起始位置，然后从起始位置，顺次遍历与之相邻的几何元素，直至遍历整个几何图形，确保遍历过每个几何元素。在几何图形的遍历过程中，不断找出与某个几何元素相关联的约束关系，然后提取这些约束关系。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，该工程图仅由一个三角形组成，不包含其他任意额外约束。遍历整个工程图，可以得到几何元素：三个点与三条线，分别记为点A，点B，点C与线AB，线AC，线BC。然后记录这些几何元素信息。
随着几何元素的遍历的进行，可以得到这些几何元素所匹配的约束关系，分别是：点A在线AB上；点A在线AC上；点B在线BC上；点B在线AB上；点C在线AC上；点C在线BC上。
S2将几何元素生成相应的对偶体顶点
在步骤S1中已经获得了相应的几何元素与约束关系。接下来，分别对各个几何元素进行对偶体的转化，每个几何元素可能转化为不同的对偶体。针对于本例中的几何元素点A，点B，点C与线AB，线AC，线BC，其中点A具有坐标信息(即位置信息，即方体信息)，则几何元素点A生成一个方体顶点，但点A不具有方向信息(即姿态信息，即球体信息)，不生成球体顶点，即点A只生成一个方体顶点，不生成球体顶点。其中线AB具有坐标信息(即位置信息，即方体信息)，则几何元素线AB生成一个方体顶点，且线AB具有方向信息(即姿态信息，即球体信息)，则生成一个球体顶点，即线AB生成一个方体顶点与球体顶点。点B，点C，线BC，线AC同点A，线AB的生成规则一样生成相应的方体顶点与球体顶点，有相应信息则生成相应顶点，没有相应信息则不生成。每个几何元素组成一个顶点集合。
S3确定约束的类型并且匹配几何元素生成几何变量约束图
在已经生成了相应的几何元素的方体顶点与球体顶点，将在遍历过程中所得到的约束依次与各个顶点几何进行匹配。
如图3所示，将顶点集合与各个约束进行匹配，顺次生成集合变量约束图，各个约束是各个顶点几何之间的连线，各个连线有各自的类型，要看约束的类型，约束的不同种类决定了连线的不同类型。此例中的各个约束均为点在线上。
几何元素实体包括但不限于点、线、圆、圆弧和椭圆。
约束关系包括但不限于在线上、在圆上、距离约束、水平距离、竖直距离、角度约束、平行、垂直
对偶体顶点包括方体和球体，分别用于表述几何元素的位置信息和姿态信息。
为了解决在二维工程图中几何元素与约束关系表达困难所导致的求解效果不佳和约束传播不稳定等问题，本发明提供一种面向二维工程图几何系统的几何元素与约束关系表示的方法。该方法能够建立系统模型，并应用于约束一致性判断等算法，从而实现系统化、高效的几何约束求解。为了构建用于最优约束分解的几何约束有向图，本方法首次引入了对偶体概念<方体和球体>，对应欧氏空间的平移变换和旋转变换，方体司位、球体司向，作为工程图几何系统中几何元素的基本要素。根据工程图的图形结构和特点，该方法能够有效地表达几何元素的姿态信息、位置信息。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1获取待处理二维工程图中所有的几何元素和几何元素之间的几何约束关系；
S2对于每个几何元素，确定该几何元素对应的坐标和姿态，利用每个几何元素对应的坐标和姿态构建该几何元素的对偶体顶点，以此获得所有几何元素对应的对偶体顶点；
S3根据所述约束关系将该约束关系中涉及的几何元素对应的对偶体顶点连接，以此实现所有对偶体顶点之间的连接，即获得几何变量约束图。
2.如权利要求1所述的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述几何元素包括点、线、圆、圆弧和椭圆。
3.如权利要求1所述的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述约束关系包括在线上、在圆上、距离约束、水平距离、竖直距离、角度约束、平行和垂直。
4.如权利要求1所述的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述对偶体顶点包括方体顶点和球体顶点，所述方体顶点对应几何元素的坐标，所述球体顶点对应几何元素的姿态。
5.如权利要求4所述的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述对偶体顶点中包括的几何元素对应的坐标、姿态或二者的组合。
6.如权利要求5所述的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，当几何元素只存在坐标时，所述对偶体顶点中只包含该几何元素对应的坐标，当几何元素只存在姿态时，所述对偶体顶点中只包含该几何元素对应的姿态，当几何元素既存在坐标也存在姿态时，所述对偶体顶点中同时包含该几何元素对应的坐标和姿态。
7.如权利要求1所述的一种二维CAD几何约束系统的建模表达的方法，其特征在于，在步骤S3之后，调整步骤S3获得的几何变量约束图中的对偶体顶点或对偶体顶点之间的连接关系，获得调整后的几何变量约束图，利用该调整后的几何变量约束图逆向绘图，以此获得调整后的二维工程图。
8.一种二维CAD几何约束系统的建模表达系统，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行如权利要求1-7任一项所述的二维CAD几何约束系统的建模表达的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的二维CAD几何约束系统的建模表达的方法。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410496A (en) * | 1989-06-13 | 1995-04-25 | Schlumberger Technology Corp. | Using degrees of freedom analysis to solve topological constraint systems for construction geometry in a computer aided design (cad) |
| US6629065B1 (en) * | 1998-09-30 | 2003-09-30 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Methods and apparata for rapid computer-aided design of objects in virtual reality and other environments |
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2023
- 2023-11-27 CN CN202311605318.8A patent/CN117556485A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410496A (en) * | 1989-06-13 | 1995-04-25 | Schlumberger Technology Corp. | Using degrees of freedom analysis to solve topological constraint systems for construction geometry in a computer aided design (cad) |
| US6629065B1 (en) * | 1998-09-30 | 2003-09-30 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Methods and apparata for rapid computer-aided design of objects in virtual reality and other environments |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| 张国伟, 马庆贤, 焦伟: "基于图结构描述的几何约束模型的研究与建立", 计算机应用与软件, no. 10, 31 December 2001 (2001-12-31), pages 30 - 32 * |
| 李文辉;孙明玉;许光星;曹春红;: "基于二部图模型的欠、过约束几何约束系统的识别和处理", 吉林大学学报(工学版), no. 05, 15 September 2017 (2017-09-15), pages 260 - 267 * |
| 石志良: "几何约束系统建模与求解方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库信息科技辑》, 15 March 2008 (2008-03-15), pages 138 - 60 * |
| 缪永伟;汪逊;陈佳舟;张旭东;李永水;: "基于单幅图像成像一致性的组合式建筑交互建模", 计算机辅助设计与图形学学报, no. 11, 15 November 2018 (2018-11-15), pages 26 - 35 * |
| 郭航;储;高满屯;: "工程物体线图的计算机解释", 工程图学学报, no. 06, 28 December 2006 (2006-12-28), pages 93 - 98 * |
| 陶志良, 成迟薏, 潘志庚, 石教英: "拓扑结构可变的动态多细节层次模型", 自动化学报, no. 02, 22 March 2001 (2001-03-22), pages 60 - 66 * |
| 黄学良;陈立平;王波兴;黄运保;: "面向集成变量化设计的三维几何约束求解方法", 计算机辅助设计与图形学学报, no. 01, 15 January 2010 (2010-01-15), pages 32 - 38 * |
| 黎华, 欧宗瑛: "面向对象的柔性约束关系几何系统的建模研究及实现", 机械设计与研究, no. 01, 25 March 2001 (2001-03-25), pages 13 - 16 * |
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