DD250599A1

DD250599A1 - METHOD AND DEVICE FOR USING COLLISION MODULES FOR COMPUTER-ASSISTED ENGINEERING WITH GRAPHICAL INFORMATION

Info

Publication number: DD250599A1
Application number: DD27947185A
Authority: DD
Inventors: Volkhard Bierbass; Lothar Backhauss; Lothar Schuart
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1987-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung von Kollisionsmodulen fuer die rechnergestuetzte Ingenieurarbeit mit grafischen Angaben und bezieht sich auf Konstruktionsprozesse, bei denen raeumlich technische Gebilde entwickelt und grafisch dargestellt werden und bei denen eine Kollision dieser Gebilde vermieden bzw. aktiv fuer die grafische Darstellung benutzt werden soll. Erfindungsgemaess wird der moegliche Kollisionszustand durch analoge Simulation vorweggenommen und unter Beachtung zugeordneter Prioritaetsgrade bewertet.The invention relates to a method and a device for using collision modules for the computer-aided engineering work with graphical information and refers to design processes in which spatial technical structures are developed and graphically displayed and avoided in which a collision of these structures or active for the graphical representation should be used. According to the invention, the possible collision state is anticipated by analog simulation and evaluated taking into account assigned priority levels.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

field of use

Die Erfindung bezieht sich vorwiegend auf Konstruktions- und Projektierungsprozesse im Maschinen-, Apparate- und Anlagenbau, bei denen räumliche technische Gebilde entwickelt und grafisch dargestellt werden müssen. Eine Anwendung auf andere Prozesse, bei denen räumliche Gebilde rechnerintern abgebildet und/oder grafisch dargestellt werden sollen, ist möglich.The invention relates primarily to design and project engineering processes in mechanical, apparatus and plant engineering, in which spatial technical structures have to be developed and graphically displayed. An application to other processes in which spatial formations are to be mapped inside the computer and / or graphically displayed is possible.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß für die Entwicklung und zweidimensionale Darstellung räumlicher Gebilde Untersuchungen zur Kollision einzelner Elemente miteinander notwendig sind. Diese Kollisionsüberprüfungen werden gegenwärtig über verschiedene Modelle als Software-Lösungen realisiert.It is known that investigations of the collision of individual elements with each other are necessary for the development and two-dimensional representation of spatial structures. These collision checks are currently being implemented as software solutions through various models.

So werden für Rotationsteile die Kettenmaße längs der Rotationsachse überprüft.Thus, for rotating parts, the chain dimensions are checked along the axis of rotation.

Bei der Darstellung von komplizierten technischen Gebilden, die aus Kreisbögen und Poiygonzügen bestehen, werden sogenannte Glasquader um diese technischen Gebilde modelliert. In Kollisionsversuchen werden dann nur die erzeugten Glasquader betrachtet.In the representation of complicated technical structures, which consist of circular arches and Poiygonzügen, so-called glass cubes are modeled around these technical structures. In collision tests, only the glass cubes produced are considered.

Die rechnerinterne Strukturierung der Daten für die Darstellung unter Berücksichtigung der Hinterschneidung von Körperkanten erfolgt nur über das Kriterium kleinster Flächen und schließt eine vollständige Berücksichtigung der durch Punkte gekennzeichneten Strecken aus.The computer-internal structuring of the data for the representation taking into account the undercut of body edges takes place only on the criterion of smallest areas and excludes a complete consideration of the distances marked by points.

Alle diese Lösungen sind mit einem hohen Rechenzeitaufwand verbunden.All these solutions are associated with a high computational time.

Es sind Lösungen bekannt, die den Vergleich von Zuständen vorliegender Wertepaare gestatten. Sso wird die technische Realisierung des Vergleichs zweier unterschiedlicher Zustand im WP 148397 auf einen zu ermittelnden Unterschied zwischen zwei Zuständen, der innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen muß, zurückgeführt. ImWP 215192 wird der Vergleich und die damit zu erreichende Zuordnung auf der Basis des Adreßsatzes der zuzuordnenden Daten gesteuert. Die auf AP 144136 basierende Lösung des Vergleiches wird durch die Ermittlung von Minima und Maxima aus einer Folge von Elementen realisiert. Die Minima und Maxima zwischen den Elementen der Folge können auch Abstandswerte zwischen diesen Elementen darstellen.Solutions are known which allow the comparison of states of existing value pairs. Thus, the technical realization of the comparison of two different states in WP 148397 is attributed to a difference to be determined between two states, which must be within a predetermined tolerance range. In WP 215192, the comparison and the assignment to be achieved with it are controlled on the basis of the address set of the data to be allocated. The solution based on AP 144136 of the comparison is realized by the determination of minima and maxima from a sequence of elements. The minima and maxima between the elements of the sequence can also represent distance values between these elements.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es. Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung von Kollisionsmodulen zu entwickeln, die eine Kollision einzelner Elemente im Prozeß der rechnergestützten Konstruktion oder Projektierung technischer Gebilde feststellen und korrigieren sowie die Kollision aktiv für die grafische Darstellung nutzt.The aim of the invention is. To develop methods and devices for the use of collision modules, which detect and correct a collision of individual elements in the process of computer-aided design or engineering of technical structures and actively uses the collision for the graphical representation.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die Elemente eines technischen Gebildes kollisionsfrei anzuordnen und ohne Hinterschneidung darzustellen.The invention is based on the technical object to arrange the elements of a technical structure collision-free and represent without undercut.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der mögliche Zustand der Kollision von Körperkonturen durch eine analoge Simulation mit Hilfe von Vergleichsoperatoren vorweggenommen und bewertet wird.According to the invention, this object is achieved in that the possible state of the collision of body contours is anticipated and evaluated by an analog simulation with the aid of comparison operators.

Dazu werden die Daten der anzuordnenden und darzustellenden Elemente (Geometriemakros), jeweils durch die Punktwerte χ und y sowie eine Kennzeichnung charakterisiert, benötigt und den Elementen werden Prioritätsgrade zugeordnet, die für die verschiedenen Zielsetzungen des Einsatzes des Kollisionsmoduls softwarenmäßig bestimmt werden können.For this purpose, the data of the elements to be arranged and displayed (geometry macros), each characterized by the point values χ and y and a marking, are required and the elements are assigned priority grades that can be determined by software for the various objectives of the use of the collision module.

Die Kollisionsprüfung erfolgt mittels eines Kollisionsmoduls, in den die Daten der Elemente nach Aktivierung aus einem vorgeschalteten Puffer übernommen werden.The collision check is carried out by means of a collision module, in which the data of the elements are taken over after activation from an upstream buffer.

In einem Eingangsvergleichsoperator werden die zugeführten Datenduos bezüglich ihrer Prioritätsgrade verglichen; die Datenduos mit höchster Priorität werden dem Speicherfür priorisierte Daten und die Daten mit niederer Priorität einem Speicher für nichtpriorisierte Daten zugeführt. Auf dem Wege dahin werden die Datenpaare und die Kennzeichnung jeweils in einem Statusregister auf Zeichenketten außerhalb des normalen Anwenderbereiches geprüft. Tritt eine derartige Zeichenkette im priorisierten Strang auf, so wird sie direkt dem Puffer zur Ausgabe.in der endgültigen Darstellung zugeführt; ein weiteres Datenpaar mit Kennzeichnung wird nachgeladen. Tritt dieser Fall im nichtpriorisierten Strang auf, so wird die Zeichenkette eliminiert und eine Ergänzung durch ein neues Datenpaar und eine Kennzeichnung zum Datenduo organisiert. Die Statusregister haben weiterhin die Aufgabe, die Kennzeichnung des jeweiligen führenden Datenpaares zu registrieren und somit den entsprechenden Status für dieses Datenpaar während der Abarbeitung über die folgenden Stufen des Kollisionsmoduls aufrechtzuerhalten.In an input comparison operator, the supplied data duos are compared with respect to their priority levels; the highest priority data duos are supplied to the prioritized data memory and the lower priority data to a non-prioritized data memory. Along the way, the data pairs and the tag are each checked in a status register for strings outside the normal user area. If such a string occurs in the prioritized string, it is fed directly to the buffer for output in the final representation; another data pair with labeling will be reloaded. If this case occurs in the non-prioritized string, the string is eliminated and an addition is organized by a new pair of data and a label to the data duo. The status registers furthermore have the task of registering the identification of the respective leading data pair and thus of maintaining the corresponding status for this data pair during processing via the following stages of the collision module.

Die den Statusregistern nachgeschalteten Vergleichsoperatoren vergleichen die durch Incrementierung erzeugten Zustände mit den Zuständen des nichtführenden Datenpaares des Datenduos. Im Fall der Übereinstimmung der Zustände erfolgt ebenfalls die Zuführung eines neuen Datenpaares und einer Kennzeichnung zum neu zu bildenden Datenduo; das bisher nicht führende Datenpaar wird somit zum führenden Datenpaar des Datenduos.The comparison operators connected downstream of the status registers compare the states generated by the incrementation with the states of the data pair's non-leading data pair. In the case of coincidence of the states, the supply of a new data pair and a tag to the newly formed data duo also takes place; the previously non-leading data pair thus becomes the leading data pair of the data duo.

Das danach in den Speichern befindliche Datenduo wird über 4 Digital-Analog-Wandler in analoge Zustände gewandelt, deren Signalfluß in Abhängigkeit von der Kennzeichnung (Kreisbogen oder Linien) über entsprechende ODER-Glieder so zu schalten ist, daß gekrümmte Linienzüge über Radisierglieder linearisiert werden.The then located in the memory data duo is converted via 4 digital-to-analog converter into analog states whose signal flow in response to the marking (circular arc or lines) is to be switched via corresponding OR gates so that curved lines are linearized via Radisierglieder.

Über die Kennzeichnung der Datenpaare wird durch die Incrementierung (4 Incrementierglieder) und die zwei Hauptvergleichsoperatoren der Kollisionsversuch der Daten der priorisierten mit den Daten des geringer priorisierten Elementes induziert. Tritt die Kollision der Analogzustände ein, so werden alle erzeugten Daten des geringer priorisierten Elementes eliminiert. Die Eliminierung erfolgt durch die Zuführung weiterer Daten des nichtpriorisierten Elements, die so lange fortgesetzt wird, bis die Zustände der Hauptvergleichsoperatoren nicht mehr identisch sind oder die Grenze der Incrementierung durch das nicht führende Datenpaar erreicht ist. Die neugewonnenen analogen Daten erhalten zur Kennzeichnung den Status der Daten, die die Begrenzung der Incrementierung für das jeweils priorisierte Element darstellen.Through the labeling of the data pairs, the incrementation (4 incrementers) and the two main comparison operators induce the collision attempt of the data of the prioritized data with the data of the less prioritized element. If the collision of the analog states occurs, all generated data of the less prioritized element is eliminated. The elimination takes place by supplying further data of the non-prioritized element, which is continued until the states of the main comparison operators are no longer identical or the limit of the incrementation by the non-leading data pair is reached. The newly acquired analog data is tagged with the status of the data representing the limitation of the increment for the respective prioritized item.

Die nach der Kollisionsprüfung verbleibenden analogen Zustände werden durch zwei Analog-Digital-Wandler in digitale Zustände überführt.The analog states remaining after the collision check are converted to digital states by two analog-to-digital converters.

Nach Abarbeitung der Daten der Elemente, die auf Kollision geprüft werden sollten, werden dem Kollisionsmodul die Daten von noch geringer priorisierten Elementen zugeführt und der Vorgang wird wiederholt.After processing the data of the elements that should be checked for collision, the collision module, the data of even lower prioritized elements are fed and the process is repeated.

Dient die Kollisionsüberprüfung der hinterscheidungsfreien Ausgabe, so werden die verbleibenden Daten von allen Elementen mit gleicher Priorität in die Ausgabepuffer geleitet.If the non-marking output collision check is used, the remaining data from all elements with the same priority are sent to the output buffers.

Dient die Kollisionsüberprüfung der kollisionsfreien Anordnung, so werden die kollidierenden Elemente niederer Priorität ausgewiesen und durch softwareseitige Lösungen wird eine Korrektur ihrer Anordnungskoordinaten realisiert.If the collision check of the collision-free arrangement is used, the colliding elements of low priority are identified, and a correction of their arrangement coordinates is realized by software-side solutions.

embodiment

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The solution according to the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Bild 1 enthält das Schaltungsprinzip des Kollisionsmoduls. Dieser besteht aus einem Prioritätsvergleichsoperator und zwei nachgeschalteten Kanälen, von denen dem einen die Datenpaare des priorisierten Elementes und dem anderen die Datenpaare des nichtpriorisierten Elementes nach dem Prioritätsvergleich zugeführt werden. Nachgeschaltet sind jeweils ein Statusregister, in dem die Kennzeichnung registriert und über den Abarbeitungszyklus erhalten wird, ein Vergleichsoperator, mit dem Zeichenketten außerhalb des normalen Anwendungsbereiches (z. B. Beschriftungen) erkannt und weitergeleitet bzw. eliminiertFigure 1 contains the circuit principle of the collision module. This consists of a priority comparison operator and two downstream channels, one of which the data pairs of the prioritized element and the other the data pairs of the non-prioritized element are supplied after the priority comparison. In each case, a status register, in which the identification is registered and received via the execution cycle, is a comparison operator with which character strings outside the normal area of application (eg labels) are recognized and forwarded or eliminated

werden und ein Speicher, in dem die Daten für die Digital-Analog-Wandlung bereitgestellt werden.and a memory in which the data for the digital-to-analog conversion are provided.

Aus diesem Speicher werden die Daten (2 Punkte je Datenpaar und damit je Speicher) jeweils einem Digital-Analog-Wandler zugeführt. Nach einer Incrementierung erfolgt auf der Grundlage der im Statusregister gespeicherten Kennzeichnung die Entscheidung über das ODER-Glied, ob die Daten direkt dem Vergleichsoperator zugeführt werden können (bei Polygonzügen) oder über ein Radisierglied linearisiert werden müssen (bei Kreisbögen). In den Vergleichsoperatoren erfolgt der Vergleich der analogen Zustände beider Elemente. Kollidierende Teile des nichtpriorisierten Elementes werden eliminiert. Die verbleibenden Daten werden im Speicher gesammelt, wieder in ihre digitalen Ausgangszustände zurückverwandelt und dem Ausgabespeicher zugeführt. Dabei werden die Zuführung der Daten, ihre Weiterleitung bzw. Eliminierung durch den Prozessor über den Datenbus gesteuert.From this memory, the data (2 points per data pair and thus per memory) each supplied to a digital-to-analog converter. After an incrementation, the decision about the OR element is made on the basis of the identification stored in the status register as to whether the data can be fed directly to the comparison operator (in the case of polygons) or linearized via a radier element (in the case of circular arcs). In the comparison operators, the analog states of both elements are compared. Colliding parts of the non-prioritized element are eliminated. The remaining data is collected in memory, reconverted back to its digital output states, and fed to the output memory. In this case, the supply of the data, its forwarding or elimination are controlled by the processor via the data bus.

Die Wirkungsweise soll an einem einfachen Beispiel nach Bild 2 verdeutlicht werden. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Strecke Pi P₂ ein Teil des priorisierten Elementes und der Kreisbogen P₁ P₂ ein Teil des nichtpriorisierten Elementes ist. Es wird vorausgesetzt, daß ihre Beschreibung in der Form der Tafel 1 vorliegt. Dabei stellt r(i) die Kennzeichnung dar; es gilt für r(i) = 0 eine gerade Strecke und für r(i) Φ 0 ein Kreisbogen. KP₁ und KP₂ stellen die durch das Kollisionsmodell zu ermittelnden Punkte dar.The mode of action will be illustrated by a simple example as shown in Figure 2. It is assumed that the distance Pi P _{2 is} a part of the prioritized element and the circular arc P ₁ P _{2 is} a part of the non-prioritized element. It is assumed that its description is in the form of Table 1. Where r (i) represents the label; for r (i) = 0 we have a straight line and for r (i) Φ 0 a circular arc. KP ₁ and KP ₂ represent the points to be determined by the collision model.

Über den Prioritätsvergleich wird der Strecke P₁ P₂ der priorisierte Kanal zugewiesen, sie im Statusregister als gerade Strecke gekennzeichnet und im priorisierten Speicher gespeichert. Der Kreisbogen P₁ P₂ wird in den nichtpriorisierten Kanal eingegeben, gekennzeichnet und ebenfalls gespeichert. Das priorisierte Datenpaar P₁, P₂ wird in analoge Zustände gewandelt. Der Kreisbogen P₁ P₂ wird, beginnend von P₁, schrittweise ebenfalls in analoge Zustände gewandelt, wobei die Schrittfolge über das Radisierglied beeinflußt wird. Die Zustände werden verglichen; im Punkt KP₁ wird Übereinstimmung erreicht. Damit wird, beginnend mit dem Punkt KP₁, die nichtpriorisierte Kontur eliminiert, bis im Punkt KP₂ eine erneute Übereinstimmung auf der Kontur erreicht und damit die Eliminierung aufgehoben wird. Das heißt, im Ausgabepuffer befinden sich aus dem betrachteten Bereich die Linienzüge P₁ P₂, KP₁ P₁ und KP₂ P₂ während der Kreisbogen KP₁ KP₂ gelöscht wird.Via the priority comparison, the P ₁ P ₂ route is assigned the prioritized channel, identified as a straight route in the status register and stored in the prioritized memory. The circular arc P ₁ P ₂ is entered into the non-prioritized channel, marked and also stored. The prioritized data pair P ₁ , P ₂ is converted into analog states. The arc P ₁ P ₂ is, starting from P ₁ , gradually also converted into analog states, the step sequence is influenced by the Radisierglied. The states are compared; in point KP ₁ agreement is reached. Thus, starting with the point KP ₁ , the non-prioritized contour is eliminated until, at the point KP _2, a renewed coincidence is achieved on the contour and thus the elimination is canceled. That is, in the output buffer are the lines P ₁ P ₂ , KP ₁ P ₁ and KP ₂ P ₂ from the area under consideration while the arc KP ₁ KP _{2 is} deleted.

Tafel 1 Vorgabe des Datenduos nach Bild 2Table 1 Specification of the data duo according to Figure 2

ii x(i)x (i) y(i)y (I) r(i)r (i) priorisierte Konturprioritized contour Pi P₂ Pi P ₂ 3 33 3 1 61 6 SiSiSiSi nichtpriori- sierte Konturnon-prioritized contour Pl P₂ Pl P ₂ 3,5 3,53,5 3,5 1,5 "4,51.5 "4.5 1,5 01.5 0

Claims

1. A method for using collision modules for the computer-aided engineering work with graphical outputs, characterized in that the possible state of the collision of body contours by an analog simulation with the aid of comparison operators anticipated and evaluated in accordance with assigned priority levels.

2. The method according to claim 1, characterized in that the analog simulation is performed stepwise for individual data duos of the elements to be compared.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the comparison of analogously generated states via the parallel signal flow in a prioritized and a non-prioritized channel is brought about.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the collision of the analog states, the data of the respective lower prioritized element are eliminated by the data of this element are successively fed to the non-prioritized channel and solved in collision.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the control of the comparison of the analog states on the identification of the data pairs takes place by using an OR circuit polygons directly fed to a comparison and circular arcs are previously linearized via a Radisierglied.

6. The method of claim 1 to 5, characterized in that supplied data duos before conversion into analog states compared in terms of their degree of priority, and the prioritized or the non-prioritized channel, checked for strings outside the normal user area and registered with respect to their status.

7. A device for the use of Kollisionsprüfverfähren for the computer-aided engineering work with graphical outputs according to claim 1 to 6, characterized in that a special processor is connected to a buffer from which the data of the elements to be compared are supplied from a prioritized and a non-prioritized channel into which the data duos to be compared are fed via a priority comparison operator, converted into analog states, supplied to the state comparison and digitized again.

8. The device according to claim 7, characterized in that the incrementierten analog states are supplied to the comparison operators of the prioritized or non-prioritized channel via an OR circuit controlled by the marking (polygons, circular arcs) directly (polygons) or a Radisierglied (circular arcs).

9. Apparatus according to claim 7 and 8, characterized in that the channels supplied to the digital data pairs are checked prior to conversion to analog states on strings outside the normal user area and registered with respect to their status in a status register.