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Technischer Bereich
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Das Gebiet dieser Offenbarung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung einer Gitter-Repräsentation für dreidimensionale Objekte.
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Hintergrund
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Bei der Gittergenerierung handelt es sich um die Erstellung eines Gitters, einer Unterteilung eines kontinuierlichen geometrischen Raums in diskrete geometrische und topologische Zellen. Normalerweise unterteilen die Zellen einen geometrischen Eingabebereich. Gitterzellen werden als diskrete lokale Näherungen eines größeren Bereichs verwendet. Gitter-Repräsentationen können für physikalische Analysen realer Objekte durch Methoden wie Finite-Elemente-Analysen oder rechnerische Flüssigkeitsanalysen verwendet werden. Gitter können aus einfachen Zellen wie Dreiecken oder anderen Formen zusammengesetzt sein. Ein Gitter ermöglicht Operationen wie Finite-Elemente-Berechnungen, um ein Objekt zu analysieren, zu generieren oder zu erzeugen. Ein Gitter kann strukturiert oder unstrukturiert sein. Bei der strukturierten Vergitterung ist das Gitter ein regelmäßiges Gitter, z. B. ein Array, mit impliziter Konnektivität zwischen den Elementen. Bei der unstrukturierten Vergitterung können die Elemente in unregelmäßigen Mustern miteinander verbunden sein, und es können auch kompliziertere Bereiche erfasst werden. Die Erstellung von Gittern für 3D-basierte Analysen kann schwierig sein, insbesondere bei dünnen Objekten. Ein Gitter entlang einer dünnen Oberfläche kann ungenau oder zu grob sein, wenn es mit Methoden des Standes der Technik erzeugt wird oder viele verschiedene Schritte erfordert. Verbesserungen in diesen Bereichen sind wünschenswert.
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Beschreibung
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Ein Ziel der im Folgenden offengelegten Ausführungsformen ist die Verbesserung der Erzeugung einer Gitter-Repräsentation für ein dreidimensionales Objekt. Insbesondere kann ein Ziel eine Verbesserung der Analyse und/oder Modellerzeugung eines 3D-Objekts oder Volumens sein. Darüber hinaus kann ein Ziel darin bestehen, eine dünne geometrische Konfiguration auf robustere Weise in Volumenelemente zu diskretisieren und eine vorbestimmte Anzahl von Elementen durch die Dicke einer Repräsentation eines realen Objekts bereitzustellen, um genauere Analysen seiner verschiedenen physikalischen Phänomene und/oder als Zwischenschritt in einem Entwicklungs- oder Konstruktionsprozess durchzuführen.
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Diese Probleme werden durch die offenbarten Ausführungsformen gelöst, die insbesondere durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche definiert sind. Die abhängigen Ansprüche sehen weitere Ausführungsformen vor. Im Folgenden werden verschiedene Aspekte und Ausführungsformen dieser Aspekte offenbart, die zusätzliche Merkmale und Vorteile bieten.
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Einige Ausführungsformen lösen das Problem, ein Gitter für einen physikalischen Bereich, z. B. ein mechanisches Objekt, zu erzeugen, um eine FEM-Analyse für das Objekt durchzuführen. Dazu werden geometrische Daten, z. B. CAD-Daten, für das Objekt beschafft und eine Dicke des Objekts automatisch bestimmt. Dazu wird ein maximaler Abstand zwischen zwei nichtdünnen Oberflächen des Objekts bestimmt. Die nicht dünnen Flächen können durch eine automatische Erkennung bestimmt und/oder manuell von einem Benutzer auf der Grundlage einer Repräsentation des Objekts in einem Computer ausgewählt werden. Anschließend wird aus der Menge der nichtdünnen Flächen eine Ausgangsfläche bestimmt. Ausgehend von der Ausgangsfläche werden 2D-Blockflächen erzeugt, die die Grundlage für ein Volumen bilden, in dem das Gitter erzeugt werden kann. Dieses Volumen wird durch eine Extrusion der 2D-Blockflächen in Richtung einer Zielfläche erzeugt, die ebenfalls aus den nicht-dünnen Flächen ausgewählt wurde. Innerhalb des extrudierten Volumens wird ein 3D-Gitter des Objekts erzeugt. Das Gitter wird durch die Auswahl und Bildung der 2D-Blockflächen gesteuert, die die Ausgangsfläche darstellen.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Ausführungsformen dieser Aspekte offengelegt.
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Ein erster Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Erhalten einer geometrischen Repräsentation eines Objekts mit einer dünnen Struktur, wobei eine Geometrie der dünnen Struktur durch eine dünne Oberfläche und nicht-dünne Oberflächen, einschließlich einer Ausgangsfläche, dargestellt wird;
- - Erzeugung einer oder mehrerer 2D-Blockflächen als Repräsentation der Ausgangsfläche, wobei es sich um eine vereinfachte Repräsentation handeln kann, die aber auch Elemente enthalten kann, die nicht von der Ausgangsfläche umfasst werden, insbesondere um die Erzeugung des Gitters zu steuern;
- - Erzeugung eines oder mehrerer 3D-Blöcke auf der Grundlage einer Extrusion der einen oder mehreren 2D-Blockflächen;
- - Bestimmung eines 3D-Gitteres des Objekts auf der Grundlage des einen oder der mehreren 3D-Blöcke.
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Die Methode ist eine computerimplementierte Methode. Ein Computer kann ein beliebiges elektronisches Rechengerät sein, z. B. ein Personal Computer, ein Mikrocontroller oder ein FPGA, um einige Beispiele zu nennen.
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Ein Objekt kann ein real existierendes Objekt oder Volumen (z. B. eine Flüssigkeit) oder ein Objekt oder Volumen sein, das auf andere Weise hergestellt, entwickelt oder erhalten werden soll. Ein Objekt kann auch Teil eines anderen Objekts sein, z. B. kann eine Treppe als ein Objekt innerhalb einer Treppe definiert werden. Eine geometrische Repräsentation des Objekts kann automatisch aus dem Objekt abgeleitet werden, z. B. durch Vermessung des Objekts, oder manuell, z. B. durch Zeichnen oder Skizzieren des Objekts, oder zumindest durch Ermittlung eines oder mehrerer geometrischer Parameter des Objekts, z. B. durch Scannen des Objekts. Eine geometrische Repräsentation des Objekts kann Informationen über das Volumen, d. h. 3D-bezogene Informationen, umfassen. Sie kann auch eine Repräsentation in einem CAD-Format (Computer Aided Design) umfassen. Eine geometrische Repräsentation kann auch durch ein Foto oder eine Skizze des Objekts gewonnen werden. Diese geometrische Repräsentation kann dann vom Computer weiterverarbeitet werden (z. B. durch Filterung), so dass alle Informationen vorhanden sind, die notwendig sind, um weitere Parameter des Objekts zu extrahieren, z. B. eine Dicke des Objekts.
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Eine dünne Struktur kann jede Struktur sein, die eine dünne Oberfläche aufweist. Im Allgemeinen kann sich eine dünne Struktur auf jede beliebige Struktur eines Objekts beziehen. „Dünn“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass mindestens eine der beiden Dimensionen der Oberfläche kleiner als die andere Dimension und/oder kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist. Wie später noch erläutert wird, kann eine dünne Oberfläche eine Oberfläche sein, die eine Abmessung aufweist, die kleiner oder gleich der Dicke des Objekts ist.
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Die Dicke kann auch auf andere Weise ermittelt werden, wie im Folgenden näher erläutert wird. Die Dicke wird in der Regel zwischen zwei Oberflächen (z. B. einer Innenfläche und einer Außenfläche einer Wand) des Objekts oder anhand eines Querschnitts einer Schale oder Wand des Objekts bestimmt.
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Dementsprechend werden als nicht dünne Oberflächen die Oberflächen des Objekts bestimmt, die nicht dünn sind und/oder nicht als dünn bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ können dünne und/oder nicht-dünne Oberflächen auch manuell bestimmt werden, insbesondere so, dass eine Oberfläche als dünn bestimmt wird, obwohl es eine Oberfläche gibt, die dünner ist und nicht als dünn bestimmt wird. Was dünn und was nicht dünn ist, muss also nicht unbedingt allein durch die Dicke des Objekts definiert werden.
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Das Objekt und/oder die dünne Struktur des Objekts kann eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche haben. Diese Oberflächen können automatisch, halbautomatisch oder manuell bestimmt werden. Die erste und/oder die zweite Oberfläche kann aus einer Vielzahl von Elementarflächen bestehen, die miteinander verbunden sind. Die erste und die zweite Oberfläche können als nicht-dünne Oberflächen bestimmt und/oder aus der Menge der nicht-dünnen Oberflächen ausgewählt werden. Die erste und/oder die zweite Fläche kann an eine dünne Fläche des Objekts angrenzen.
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Ein Extrusionsvorgang (oder Sweeping, Pulling) erzeugt ein 3D-Volumen aus einer 2D-Oberfläche oder -Fläche als Ausgangsfläche der Extrusion. Eine Ausgangsfläche einer Extrusion kann zum Beispiel eine Oberfläche des Objekts sein, das als Basis für die Extrusion verwendet wird. Das bedeutet, dass die Extrusion von der Ausgangsfläche und/oder von einer oder mehreren Flächen der einen oder mehreren 2D-Blockflächen ausgeht, die der Ausgangsfläche entsprechen. Eine nicht-dünne Oberfläche eines Objekts kann als Ausgangsfläche für eine Extrusion ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Extrusion auf der Grundlage einer oder mehrerer 2D-Blockflächen durchgeführt werden, die eine Ausgangsfläche für die Extrusion darstellen. Diese 2D-Blockflächen können Abstraktionen oder vereinfachten Repräsentationen der Ausgangsfläche entsprechen, von der die Extrusion ausgeht. Auf der Grundlage dieser Abstraktion kann ein genaues Gitter erzeugt werden.
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Eine oder mehrere 2D-Blockflächen liefern eine 2D-Block-Repräsentation einer Oberfläche. Normalerweise kann die 2D-Block-Repräsentation eine vereinfachte Geometrie-Repräsentation einer Oberfläche des Objekts sein. Durch eine 2D-Blockfläche können nicht alle Merkmale einer entsprechenden Ausgangsfläche dargestellt werden.
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Handelt es sich bei dem Objekt um einen Ziegelstein, so reicht eine rechteckige 2D-Blockfläche aus, um eine Oberfläche des Ziegelsteins darzustellen. Eine 2D-Block-Repräsentation eines Objekts mit einer Treppe kann eine 2D-Block-Flächen-Repräsentation jeder Stufe der Treppe umfassen. Eine 2D-Blockfläche ist eine 2D-GeometrieRepräsentation mit Knoten und Kanten. Durch die BlockKnoten und Block-Kanten können Blockflächen Bereichen entsprechen, die durch eine Schleife von durch Knoten verbundenen Kanten begrenzt sind. Die Kanten können gerade sein. Die Details der 2D-Block-Repräsentation können von einem Benutzer gesteuert werden. Die 2D-Block-Repräsentation kann die gleichen, mehr, weniger oder andere Merkmale als das Originalobjekt aufweisen. Dabei hat der Benutzer (z. B. über eine Benutzerschnittstelle) die Kontrolle über die Repräsentation des Objekts und über das Gitter, das auf der Repräsentation basiert.
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Eine 2D-Block-Repräsentation ist eine Diskretisierung des ursprünglichen Objekts. Normalerweise kann eine 2D-Blockfläche eine rechteckige Form haben. Zusätzlich oder alternativ kann eine 2D-Blockfläche auch eine andere Form haben, wie z. B. die Form eines Dreiecks, Trapezes oder eines beliebigen Polygons im Allgemeinen. Eine 2D-Blockfläche kann auch eine runde oder ellipsoide Form sowie eine amorphe Form haben. Die Form einer 2D-Blockfläche kann vorher festgelegt werden und/oder von der Ausgangsfläche abhängen. Durch den Satz von 2D-Blockflächen (die 2D-Block-Repräsentation) können die Details der Ausgangsfläche einer Extrusion so abgebildet werden, dass im Wesentlichen alle Merkmale der Ausgangsfläche der Extrusion durch die 2D-Blockflächen abgetastet werden. In einer anderen Ausführungsform können die 2D-Blockflächen so gewählt werden, dass nicht alle Details der Ausgangsfläche einer Extrusion in den 2D-Blockflächen enthalten sind.
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Die Extrusion einer 2D-Blockfläche kann entlang einer oder zweier (beider) Oberflächennormalen der 2D-Blockfläche oder der entsprechenden Oberfläche (z. B. Ausgangsfläche der Extrusion) des Objekts durchgeführt werden. Die Vergitterung des Objekts erfolgt auf der Grundlage einer 3D-Repräsentation, d. h. der extrudierten Repräsentation, des Objekts. Das bedeutet nicht unbedingt, dass das Gitter nach der Extrusion definiert wird. In einer Ausführungsform kann das Gitter auf der Grundlage der Knoten der 2D-Blockflächen oder auf der Grundlage anderer Parameter definiert werden. Das Gitter kann dann erzeugt werden, wenn die 2D-Blockflächen extrudiert werden.
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Die Ausführungsformen des ersten Aspekts und auch der weiteren Aspekte können für die Analyse, Erzeugung, Herstellung, Steuerung, Digitalisierung, Visualisierung oder Überwachung eines dreidimensionalen Objekts oder Volumens verwendet werden. Beispielsweise kann eine Ausführungsform dazu verwendet werden, die strukturelle Integrität einer Brücke zu überwachen und eine Warnung auszugeben, wenn die Brücke strukturell zu versagen droht. In einer anderen Ausführungsform wird ein Gitter erzeugt, um eine Repräsentation eines Objekts oder eines Volumens zu visualisieren und/oder zu animieren. Eine Ausführungsform kann auch im Rahmen eines Entwicklungs- oder Produktionsprozesses eines Objekts verwendet werden, z.B. eines Fahrzeugchassis oder einer Leiterplatte.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts kann die folgenden Schritte umfassen:
- - eine geometrische Repräsentation eines Objekts zu erhalten;
- - Ermitteln und/oder Bestimmen einer Dicke des Objekts;
- - Bestimmung einer dünnen Oberfläche und nicht-dünner Oberflächen auf der Grundlage der geometrischen Repräsentation und der Dicke des Objekts;
- - Bestimmung einer Ausgangsfläche aus den nicht dünnen Flächen;
- - Bestimmung einer oder mehrerer 2D-Blockflächen auf der Grundlage der Ausgangsfläche;
- - Bestimmung einer 3D-Repräsentation des Objekts auf der Grundlage einer Extrusion der einen oder mehreren 2D-Blockflächen;
- - Bestimmung eines 3D-Gitters auf der Grundlage der 3D-Repräsentation des Objekts.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem eine Dicke für eine dünne Struktur bestimmt wird.
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Die Dicke kann manuell durch Eingabe eines Dickenwerts, z. B. über eine Benutzeroberfläche, oder eines Werts, auf dessen Grundlage der Dickenwert berechnet werden kann, ermittelt werden.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Dicke über eine Benutzerschnittstelle ermittelt wird
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Insbesondere können eine Ausgangsfläche und eine Zielfläche für einen Extrusionsvorgang manuell (z. B. über eine Benutzerschnittstelle) vorgegeben werden, und die Dicke kann als Abstand zwischen den beiden Flächen angegeben werden. Insbesondere kann der maximale Abstand zwischen den beiden manuell eingegebenen Oberflächen als Dickenwert bestimmt werden. Dabei ist die Zielfläche die Fläche, die das Ende der Extrusion der Ausgangsfläche (oder der einen oder mehreren 2D-Blockflächen, die die Ausgangsfläche darstellen) markiert.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Dicke auf der Grundlage der geometrischen Repräsentation des Objekts ermittelt wird.
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Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die Dicke automatisch auf der Grundlage manuell ausgewählter, nicht dünner Flächen, insbesondere einer manuell ausgewählten Ausgangsfläche und einer manuell ausgewählten Zielfläche, ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ sind auch andere Methoden zur Bestimmung der Dicke des Objekts möglich. Insbesondere kann eine automatische Dickenbestimmung auf einer grafischen und/oder geometrischen Auswertung des Objekts, d.h. einer Auswertung der geometrischen Merkmale des Objekts, beruhen. Eine weitere Ausführungsform mit einer automatischen Dickenbestimmung wird im Folgenden beschrieben.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das den Schritt umfasst:
- - Bestimmung der beiden größten Flächen des Objekts auf der Grundlage der Repräsentation des Objekts; und
- - Bestimmung der Dicke als Abstand zwischen den beiden größten Flächen des Objekts, insbesondere auf der Grundlage eines maximalen Abstands dieser Flächen.
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Die beiden größten Flächen können durch eine grafische und/oder geometrische Analyse der geometrischen Eigenschaften des Objekts bestimmt werden. Insbesondere können eine Fläche und die Größe dieser Fläche auf der Grundlage eines „Flood-Fill“-Algorithmus bestimmt werden. Eine Flutfüllung kann auch als „seed fill“ oder „boundary fill“ bezeichnet werden. Ein Flood Fill ist ein Algorithmus, der die Fläche bestimmt, die mit einem bestimmten Knoten verbunden ist. Sind beispielsweise Größe, Form und Lage einer Fläche bekannt, kann die Dicke auf der Grundlage eines Abstands zwischen den beiden Flächen mit den größten Abmessungen eines Objekts berechnet werden. Dieser Abstand kann der maximale Abstand zwischen diesen nicht miteinander verbundenen größten Flächen sein. Ein maximaler Abstand kann auf einer geraden Linie zwischen den beiden Flächen basieren. Insbesondere kann ein maximaler Abstand als die längste gerade Linie zwischen den beiden Flächen definiert werden, die aus der Menge der geraden Linien ausgewählt wird, die jeweils an einem Punkt auf einer Fläche beginnen und am nächstgelegenen Punkt auf der anderen Fläche enden. In diesem Fall können die Anfangspunkte zufällig, manuell (z. B. über eine Benutzeroberfläche) oder automatisch (z. B. auf der Grundlage eines vordefinierten Gitters, das auf die jeweilige Oberfläche angewendet wird) ausgewählt werden.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das den Schritt umfasst:
- - Bestimmung einer vereinfachten 3D-Block-Repräsentation des Objekts, insbesondere auf der Grundlage der Dicke des Objekts.
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Eine 3D-Block-Repräsentation ist eine Struktur, die eine, insbesondere vereinfachte, 3D-Geometrie-Repräsentation liefert. Sie besteht aus Knoten und Kanten. Durch die Blockknoten und -kanten werden Blockflächen als Bereiche definiert, die durch eine Schleife von Kanten begrenzt werden, die durch Knoten verbunden sind. Auf diese Weise werden 3D-Volumenblöcke definiert. Die Blöcke sind mit der entsprechenden Geometrie des Objekts verbunden. Die assoziierten Blöcke können für eine robustere und flexiblere Diskretisierung des gegebenen Rechengebiets verwendet werden, wobei viele der Beschränkungen detaillierter CAD-Formate vermieden werden.
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Ein dreidimensionales (3D) Blocken kann eine komplexitätsreduzierte Repräsentation des Objekts sein. Das bedeutet, dass das dreidimensionale Blocken nicht alle Elemente des Objekts umfasst. Insbesondere können die beiden größten Flächen, die durch die ermittelte Dicke voneinander getrennt sind, auf der Grundlage der 3D-Block-Repräsentation des Objekts bestimmt werden. Auf der Grundlage der 3D-Block-Repräsentation können eine oder mehrere dünne Flächen und/oder nicht-dünne Flächen bestimmt werden, insbesondere auf der Grundlage der ermittelten Dicke des Objekts. Zusätzlich oder alternativ können unter den nicht-dünnen Flächen die Ausgangsflächen oder die Zielflächen für Extrusionsoperationen bestimmt werden.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das den Schritt umfasst:
- - Bestimmen einer oder mehrerer Schleifen auf der Block3D-Block-Repräsentation, wobei jede Schleife eine Fläche, einen Satz verbundener Flächen oder ein Loch begrenzt; und jede Schleife umfasst Kanten, die sich zwischen Knoten erstrecken.
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Dünne Oberflächen und nicht-dünne Oberflächen eines Objekts können auf der Grundlage einer Analyse der Kanten einer oder mehrerer Schleifen auf der Block3D-Block-Repräsentation der Oberflächen des Objekts identifiziert werden. Im Folgenden werden Regeln für die Analyse von Schleifen im Hinblick darauf aufgestellt, ob sie eine dünne Oberfläche oder eine nicht-dünne Oberfläche darstellen.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem eine dünne Oberfläche des Objekts auf der Grundlage der entsprechenden Fläche der 3D-Block-Repräsentation bestimmt wird, wenn die Fläche eine der folgenden ist:
- - durch eine einzige Schleife begrenzt und die Länge jeder Kante ist gleich oder kürzer als die festgelegte Dicke;
- - durch eine einzige Schleife begrenzt und der Abstand von einer Kante zu einer gegenüberliegenden Kante ist gleich oder kürzer als die bestimmte Dicke, wobei die Kanten größer als die bestimmte Dicke sind (die verbleibenden Kanten können kürzer als die bestimmte Dicke sein);
- - durch zwei Schleifen begrenzt, wobei der Abstand zwischen den Schleifen gleich oder kleiner als die festgelegte Dicke ist.
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Eine 3D-Block--Repräsentation kann aus verschiedenen Teilen oder Formen bestehen, um die Geometrie des Originalobjekts darzustellen. Typischerweise kann eine Oberfläche des Objekts als eine dünne Oberfläche identifiziert werden, und zwar anhand eines Bereichs verbundener dünner Blockflächen der 3D-BlockRepräsentation. Eine dünne Blockfläche entspricht einem Bereich, der durch eine einzelne Schleife begrenzt wird, die gegenüberliegende Kanten enthält, z. B. eine rechteckige Schleife, deren Abstand gleich oder kleiner als die ermittelte Dicke ist. Wenn eine Blockfläche dünn ist, dann werden alle zugehörigen oder entsprechenden Geometrieflächen als dünn oder als dünne Flächen betrachtet.
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Eine dünne Oberfläche kann auch erkannt werden, wenn die entsprechende Fläche einer 3D-Block-Repräsentation von zwei Schleifen begrenzt wird, z. B. bei einem Zylinder. Bei einem Zylinder wird eine dargestellte Fläche durch zwei Schleifen begrenzt, eine äußere und eine innere Schleife. Bei einer dünnen Fläche mit zwei Schleifen sollte der maximale Abstand zwischen diesen beiden Schleifen gleich oder kürzer als die ermittelte Dicke sein.
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Jede Blockfläche ist mit einer oder mehreren Flächen des Objekts verbunden. Wenn die Blockfläche als „dünn“ bestimmt oder erkannt wird, sind alle zugehörigen Flächen der zugehörigen Geometrie „dünn“.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Bestimmung der Ausgangsfläche auf der Grundlage einer oder mehrerer der folgenden Informationen durchgeführt wird:
- - eine manuelle Auswahl;
- - eine vergitterte Fläche, die mit einem anderen Objekt geteilt wird;
- - eine nicht glatte Oberfläche;
- - ein oder mehrere vordefinierte Merkmale einer Oberfläche des Objekts, insbesondere eine Oberfläche, die größer ist als eine andere nicht-dünne Oberfläche.
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Insbesondere kann die obige Liste als Prioritätenliste für die Bestimmung einer Ausgangsfläche für eine Extrusion verwendet werden. Die Bestimmungsmethode kann zum Beispiel prüfen, ob eine Ausgangsfläche manuell ausgewählt wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Methode prüfen, ob eine vergitterte Fläche (oder ein Gesicht) existiert, die Teil des Objekts ist. Dies kann der Fall sein, wenn eine Fläche zwischen dem Objekt und einem anderen Objekt geteilt wird. Wenn eine solche vergitterte Fläche existiert, kann diese Fläche als Ausgangsfläche identifiziert werden. Dies hat den Vorteil, dass das für die beiden Objekte erzeugte Gitter konsistent ist. Wenn keine gemeinsame Oberfläche existiert, kann die Methode prüfen, ob eine nicht glatte Oberfläche existiert. Eine nicht-glatte Oberfläche kann als Ausgangsfläche gewählt werden, weil es einfacher sein kann, ein Gitter ausgehend von einer komplexeren Oberfläche anstelle einer glatten, d. h. weniger komplexen Oberfläche zu erzeugen. Auch dies wird später in Verbindung mit den Abbildungen erläutert. In einigen Ausführungsformen kann eine Oberfläche auf der Grundlage vorbestimmter Merkmale der Oberfläche des Objekts oder des Objekts selbst als Ausgangsfläche identifiziert werden. So kann beispielsweise eine der nicht dünnen Oberflächen des Objekts als Ausgangsfläche ausgewählt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgangsfläche auch zufällig aus der Menge der nichtdünnen Flächen ausgewählt werden. Natürlich sind auch andere Kombinationen dieser Alternativen oder einzelne Anwendungen dieser Alternativen möglich.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem eine Fläche der einen oder mehreren 2D-Blockflächen mehr Details aufweist als eine entsprechende Fläche der 3D-Block-Repräsentation.
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Die 3D-Block-Repräsentation kann auf den Zweck beschränkt werden, dünne und nicht-dünne Oberflächen des Objekts zu bestimmen. Daher kann die 3D-Block-Repräsentation eine komplexitätsreduzierte Repräsentation des ursprünglichen Objekts sein, d. h. nicht alle Merkmale des Objekts sind in der 3D-Block-Repräsentation enthalten.
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Eine Oberfläche, die als Ausgangsfläche eines Objekts identifiziert wurde, kann auf der Grundlage einer 2D-Block-Repräsentation dargestellt werden, z. B. mit einer oder mehreren 2D-Blockflächen, die die Ausgangsfläche erfassen. Die Erzeugung einer 2D-Block-Repräsentation für eine Oberfläche kann von einem Benutzer (z. B. über eine Benutzerschnittstelle) und/oder automatisch gesteuert werden. Die 2D-Block-Repräsentation einer Oberfläche kann so erzeugt werden, dass alle wichtigen Merkmale der Oberfläche erfasst werden. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel kann die 2D-Block-Repräsentation so erzeugt werden, dass nur die wichtigen Merkmale einer Ausgangsfläche erfasst werden. Die wichtigen Merkmale können manuell von einem Benutzer oder automatisch von einem Algorithmus auf der Grundlage vorgegebener Anforderungen ausgewählt werden. In einem solchen Fall ist eine 2D-Blockung eine komplexitätsreduzierte Repräsentation der Ausgangsfläche. In einigen Ausführungsformen wird die 3D-Block- Repräsentation nur verwendet, um dünne und nicht-dünne Oberflächen eines Objekts zu erkennen. Eine 2D-Block-Repräsentation kann zur Repräsentation einer Ausgangsfläche für eine Extrusion verwendet werden, um mehr Informationen über die Ausgangsfläche eines Objekts zu erhalten als die entsprechende 3D-Block-Repräsentation des Objekts.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Bestimmung der einen oder mehreren 2D-Blockflächen auf einem der folgenden Punkte beruht:
- - die erhaltenen geometrischen Informationen des Objekts;
- - eine vordefinierte Elementform;
- - eine vordefinierte Größe.
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Die 2D-Block-Repräsentation einer Ausgangsfläche kann verwendet werden, um die Details des extrudierten Objekts, d. h. der endgültigen 3D-Repräsentation des Objekts und/oder des Gitters des Objekts, zu steuern. Daher kann die 2D-Block-Repräsentation auf einem oder mehreren geometrischen Merkmalen des Objekts beruhen. Diese Merkmale können insbesondere der geometrischen Repräsentation entnommen werden, die ursprünglich für das Objekt erstellt wurde.
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Zusätzlich oder alternativ kann die 2D-Block-Repräsentation oder mindestens eine der 2D-Block-Flächen der 2D-Block-Repräsentation ein vorbestimmtes Merkmal, wie z. B. eine vordefinierte Elementform, aufweisen. Umfasst das Objekt beispielsweise ein rundes Loch, kann die 2D-Block-Repräsentation dieses Loch als rechteckiges Loch abbilden. Dies kann in Bezug auf das Gitter geschehen, das für die extrudierte Repräsentation des Objekts erzeugt werden soll.
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Zusätzlich oder alternativ können bestimmte Teile von Flächen oder bestimmte Flächen bei der Erstellung der 2D-Block-Repräsentation ausgelassen werden. Wenn das Objekt beispielsweise Verrundungen am Übergang zwischen zwei größeren, zueinander geneigten Flächen aufweist, können diese Verrundungen in der 2D-Block-Repräsentation weggelassen werden.
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Zusätzlich und alternativ kann die 2D-Block-Repräsentation 2D-Flächen umfassen, die eine bestimmte Form des ursprünglichen Objekts in einer anderen, insbesondere komplexitätsreduzierten Weise erfassen. Zum Beispiel kann eine zylindrische Form der Oberfläche eines Objekts durch Block-Flächen dargestellt werden, die ein Rechteck bilden. Später bei der Extrusion kann die ursprüngliche Form wieder mit der Block-Fläche assoziiert werden, so dass die Extrusion wieder zur ursprünglichen Form führt.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine Größenfunktion angewendet werden, so dass ein Element einer Ausgangsfläche ungleichmäßig (z. B. in unterschiedlichen Größen) auf eine oder mehrere entsprechende Flächen einer 2D-Block-Repräsentation abgebildet oder extrudiert wird. Insbesondere kann eine Größenfunktion mit einer Elementform und/oder einer Formfunktion, wie zuvor beschrieben, kombiniert werden, um Größe und Form eines Elements einer Ausgangsfläche zu ändern, wenn es auf eine 2D-Blockfläche abgebildet wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine Fehlertoleranz vom Benutzer manuell eingestellt werden, um die Diskretisierungsgenauigkeit der 2D-Block-Repräsentation zu beeinflussen.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das den Schritt umfasst:
- - Bestimmen einer Zielfläche aus dem Satz der nicht dünnen Flächen; und wobei die Extrusion von der einen oder mehreren 2D-Blockflächen auf die Zielfläche erfolgt.
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Eine Extrusion kann entsprechend einer Richtung von einer Ausgangsfläche der Extrusion durchgeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abstand (z. B. die Dicke) angegeben werden, in dem die Extrusion von einer Ausgangsfläche aus durchgeführt werden kann. In einer besonderen Ausführungsform kann ein solcher Abstand auch auf der Grundlage einer Zielfläche angegeben werden. Dann wird die Extrusion von der Ausgangsfläche zur Zielfläche durchgeführt. Falls eine entsprechende 2D-Block-Repräsentation eine Vielzahl von 2D-Flächen umfasst, kann die Vielzahl von 2D-Flächen auf der Grundlage unterschiedlicher oder variierter Extrusionsrichtungen extrudiert werden, die von der Zielfläche abgeleitet oder bestimmt werden können.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine Extrusion auch in Richtung der Normalen, d. h. der orthogonalen Richtung, einer 2D-Blockfläche durchgeführt werden. In diesem Fall kann der Abstand oder der Betrag der Extrusion z. B. anhand der Zielfläche ermittelt werden.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Extrusion einer oder mehrerer 2D-Blockflächen auf den geometrischen Informationen des Objekts basiert.
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Informationen über die Geometrie des Objekts können für die Bestimmung der 2D-BlockungsRepräsentation verwendet werden, wie bei der vorherigen Ausführungsform erläutert. In ähnlicher Weise können Informationen über die Geometrie des Objekts, insbesondere die anfänglich erhaltenen geometriebezogenen Informationen, für die Extrusion einer oder mehrerer der Blockungsflächen verwendet werden. Insbesondere kann eine Extrusion einer einzelnen 2D-Blockfläche so durchgeführt werden, dass z. B. der Betrag und die Richtung der Extrusion von einem Punkt auf der 2D-Blockfläche von seiner Position innerhalb der Blockfläche abhängen kann. Auch eine gleichmäßige Extrusion ist möglich. In den meisten Fällen kann jedoch eine Extrusion, die auf den geometrischen Eigenschaften des Objekts beruht, zu einer besseren 3D-Repräsentation des Objekts führen.
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Eine Ausführungsform des ersten Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Bestimmung des 3D-Gitters auf einem oder mehreren der folgenden Punkte beruht:
- - eine vordefinierte Anzahl von Gitterschichten, die die 3D-Repräsentation im Wesentlichen senkrecht zu einer dünnen Oberfläche oder einer entsprechenden 2D-Blockfläche schneiden;
- - Knoten einer Schleife auf einer Fläche;
- - eine oder mehrere 2D-Blockflächen;
- - die Extrusion.
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Das für die 3D-Repräsentation des Objekts erzeugte Gitter kann auf verschiedenen Informationen basieren, z. B. auf Kantenformen und Kantenbündelung. Der Extrusionsalgorithmus (der das 3D-Block aus dem 2D-Ausgangsblock erzeugt) kann die Form und die Gitterknotenverteilung einer 2D-Blockfläche mit der Zielfläche verknüpfen, z. B. können die Kanten der 2D-Blockkanten mit den Kanten der Zielfläche verknüpft werden.
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Ein Benutzer kann manuell Parameter für die Geometrie (Kurven oder Flächen) der 3D-Repräsentation und damit auch für das Gitter vorgeben. Die anschließende Extrusion kann dann von diesen Parametern abhängen und ein entsprechendes Gitter erzeugt werden.
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Ein zweiter Aspekt bezieht sich auf eine Vorrichtung, die konfiguriert ist für:
- - eine geometrische Repräsentation eines Objekts zu erhalten;
- - Bestimmung einer dünnen Oberfläche und nicht-dünner Oberflächen auf der Grundlage der geometrischen Repräsentation des Objekts;
- - Bestimmung einer Ausgangsfläche aus den nicht-dünnen Flächen;
- - Bestimmung einer oder mehrerer 2D-Blockflächen auf der Grundlage der Ausgangsfläche;
- - Bestimmung einer 3D-Repräsentation des Objekts auf der Grundlage einer Extrusion der einen oder mehreren 2D-Blockflächen;
- - Bestimmung eines 3D-Gitters auf der Grundlage der 3D-Repräsentation des Objekts.
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Die Bestimmung von dünnen und nicht-dünnen Oberflächen des Objekts kann auf der Grundlage von Dickeninformationen des Objekts erfolgen. Das Gerät kann so konfiguriert werden, dass es solche Dickeninformationen auf verschiedene Weise erhält. In einer Ausführungsform kann das Gerät so konfiguriert werden, dass es die Dickeninformationen manuell über eine Benutzerschnittstelle abruft. Zusätzlich oder alternativ kann das Gerät so konfiguriert werden, dass es die Dickeninformationen auf der Grundlage einer automatischen oder manuellen Auswahl von einer oder mehreren Quelloberflächen und einer oder mehreren Zieloberflächen erhält. Zusätzlich oder alternativ kann die Dickeninformation auf der Grundlage einer oder mehrerer Schleifen bestimmt werden, die an eine bestimmte Oberfläche oder Fläche angrenzen, wie im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt beschrieben.
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Ausführungsformen des zweiten Aspekts können die gleichen oder ähnliche Merkmale wie der erste Aspekt und/oder der dritte Aspekt aufweisen.
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Ein dritter Aspekt betrifft ein computerimplementiertes Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Erhalten, insbesondere Messen, einer geometrischen Repräsentation eines Objekts, wobei die geometrische Repräsentation eine schmale Oberfläche, eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche für eine dünne Struktur des Objekts umfasst und wobei die schmale Oberfläche an die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche angrenzt;
- - Erzeugen mindestens einer Blockfläche als vereinfachte Repräsentation der ersten Oberfläche;
- - Erzeugen eines Volumenblocks auf der Grundlage einer Extrusion von der mindestens einen Blockfläche in Richtung der zweiten Oberfläche; und
- - Erzeugen eines 3D-Gitteres für das Objekt auf der Grundlage des Volumenblocks.
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Die schmale Fläche kann z. B. eine Randfläche und/oder eine dünne Fläche eines Objekts sein. Die erste und die zweite Fläche können Flächen sein, die mit der Randfläche verbunden sind, z. B. eine Vorder- und eine Rückfläche des Objekts. Eine Block-Fläche kann eine 2D-Fläche sein. Die Block-Flächen können so gewählt werden, dass ein gewünschtes Gitter für das Objekt entsteht. Während der Erzeugung des Volumenblocks auf der Grundlage einer Blockfläche können weitere geometrische Anpassungen an dem Block vorgenommen werden, insbesondere auf der Grundlage der geometrischen Informationen des Objekts und/oder auf der Grundlage des Gitters für das Objekt. Die Generierung des Gitters kann während und/oder nach der Generierung des Volumenblocks durchgeführt werden.
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Die Ausführungsformen des dritten Aspekts können die gleichen oder ähnliche Merkmale wie die Ausführungsformen des ersten und/oder des zweiten Aspekts aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den folgenden Ausführungsformen, die sich auf die Figuren beziehen. Die Abbildungen beschreiben die Ausführungsformen im Prinzip und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können vergrößert oder verkleinert werden, insbesondere um das Verständnis der beschriebenen Technologie zu erleichtern. Zu diesem Zweck ist es, teilweise schematisiert, in:
- - H verschiedene Phasen eines Verfahrens zur Herstellung eines Gitters gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- 2A, 2B eine Dickenmessung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- eine Erkennung von dünnen Oberflächen gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- 4A, 4B eine Bestimmung einer 2D-Repräsentation einer Ausgangsfläche gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- - eine Extrusion und eine Erzeugung eines Gitters gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- 6 ein Flussdiagramm für eine Ausführungsform dieser Offenbarung;
- 7 ein digitales Informationsverarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- 8A - 8C ein digitales Informationsverarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
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In den folgenden Beschreibungen beziehen sich identische Bezugszeichen auf identische oder zumindest funktionell oder strukturell ähnliche Merkmale.
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In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren verwiesen, die Teil der Offenbarung sind und die bestimmte Aspekte veranschaulichen, unter denen die vorliegende Offenbarung verstanden werden kann.
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Im Allgemeinen kann eine Offenbarung eines beschriebenen Verfahrens auch auf ein entsprechendes Gerät (oder eine Vorrichtung) zur Durchführung des Verfahrens oder ein entsprechendes System mit einem oder mehreren Geräten anwendbar sein und vice versa. Wird beispielsweise ein bestimmter Verfahrensschritt (oder Vorgang) beschrieben, so kann ein entsprechendes Gerät eine Funktion zur Durchführung des beschriebenen Verfahrensschritts enthalten, selbst wenn diese Funktion nicht ausdrücklich in der Abbildung beschrieben oder dargestellt ist. Wird dagegen beispielsweise ein bestimmtes Gerät auf der Grundlage von Funktionseinheiten beschrieben, kann ein entsprechendes Verfahren einen oder mehrere Schritte zur Durchführung der beschriebenen Funktionalität enthalten, auch wenn diese Schritte in den Abbildungen nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. In ähnlicher Weise kann ein System mit entsprechenden Gerätemerkmalen oder mit Merkmalen zur Durchführung eines bestimmten Verfahrensschritts ausgestattet sein. Die Merkmale der verschiedenen oben oder unten beschriebenen beispielhaften Aspekte und Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
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Beschreibung der Figuren
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Die 1A - H beschreiben eine Ausführungsform des offengelegten Mechanismus zur Erzeugung eines Gitters für ein Klammerobjekt 100. Zu Beginn wird eine geometrische Repräsentation, wie in 1 dargestellt, einer Klammer 100 erhalten, z. B. durch Messung, Benutzereingaben, Netzwerkschnittstelle, Zugriff auf Speichergeräte oder andere geeignete Empfangs- oder Erzeugungsvorgänge. Bei der geometrischen Repräsentation kann es sich beispielsweise um eine optische Repräsentation, wie ein Foto oder ein Video, oder um eine abstraktere Repräsentation handeln, wie eine Reihe von Parametern, die beispielsweise in einer CAD-Datei enthalten sind. In einigen Ausführungsformen kann eine geometrische Repräsentation Repräsentationen von Kurven, Flächen, Volumina, parametrischen Kurven, parametrischen Flächen, Ebenensätzen oder anderen geeigneten Elementen geometrischer Modelle umfassen.
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Die Klammer 100 umfasst eine Außenfläche 101 und eine Innenfläche 102, die durch eine dünne Außenwandfläche 103 verbunden sind. Diese Flächen bilden die dünne Struktur der Klammer 100. Weiterhin enthält die Klammer zwei übereinander angeordnete Löcher 104, 105, um die Klammer mit einer Schraube zu befestigen. Beide Löcher 104, 105 haben ebenfalls je eine Wandfläche, deren Dicke der Dicke der äußeren Wandfläche 103 entspricht.
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In einer Topologieanalyse wird diese allgemeine Struktur der Schelle 100 von einem Computer analysiert. In 1 B hat der Computer die beiden größten Flächen 110, 111 der Klammer 100 identifiziert, die der Außenfläche 101 und der Innenfläche 102 entsprechen. Die Identifizierung dieser beiden größten Flächen kann z. B. durch einen Flutungsalgorithmus erfolgen, der z. B. verwendet werden kann, um die Menge der Flächen zu ermitteln, die reibungslos (z. B. über Kanten) verbunden sind. In einem nächsten Schritt wird ein maximaler Abstand zwischen den beiden größten Flächen 110, 111 bestimmt. Der maximale Abstand kann z. B. definiert werden als der größte aller Abstände, die von einem Punkt auf einer der Flächen zum nächstgelegenen Punkt auf der anderen Fläche gewählt werden. Die Startpunkte können manuell, automatisch und/oder zufällig ausgewählt werden. Dieser Parameter dient in der weiteren Analyse als Dickenwert der Klammer 100. Anhand des Dickenwerts werden dünne und nicht-dünne Oberflächen der Klammer identifiziert.
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In 1C wird eine vereinfachte 3D-Repräsentation 120 gezeigt, die auf den identifizierten Informationen, den beiden größten Flächen 110, 111 und dem Dickenwert basiert, um die Klammer 100 zu modellieren. Dies kann zum Beispiel durch eine 3D-Block-Repräsentation erfolgen, bei der die Schelle durch 3D-Blöcke abgetastet wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine 3D-Block-Repräsentation auf allen Oberflächen des Objekts oder zumindest auf den Hauptoberflächen basieren. Der Dickenwert kann verwendet werden, um die dünnen Flächen und die entsprechenden Oberflächen zu identifizieren. Wie man sieht, hat die vereinfachte Block3D-Block-Repräsentation 120 nur noch prinzipielle Ähnlichkeit mit der ursprünglichen Klammer. Die Block3D-Block-Repräsentation enthält nicht alle Details der verschiedenen Teile der Klammer 100. So werden beispielsweise die nicht ebenen Flächen der ursprünglichen Klammer 100 durch eine Reihe von ebenen Flächen dargestellt, die miteinander verbunden sind. Auf der Grundlage der Block-Repräsentation 120 und der geometrischen Eingabe der Originalschelle 100 können alle dünnen Flächen und alle nichtdünnen Flächen der Schelle identifiziert werden.
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In 1D ist eine Repräsentation 130 abgebildet, die nur Informationen über die dünnen Flächen der Klammer 100 enthält. Basierend auf dem identifizierten Dickenwert kann definiert werden, dass alle Flächen der Klammer 100 mit einer Querabmessung (z.B. eine Länge einer Linie von einer Kante der Fläche zu einer gegenüberliegenden Kante dieser Fläche) oder Breite kleiner oder gleich dem identifizierten Dickenwert dünne Flächen sind. Aus der Repräsentation in geht hervor, dass drei Flächen die Anforderung erfüllen, eine Breite zu haben, die kleiner oder gleich dem ermittelten Dickenwert ist. Bei diesen Flächen handelt es sich um die Fläche 131, die die dünne Außenwandfläche der Klammer 100 darstellt, und die Flächen 132 und 133, die die Innenwandflächen der Löcher 104 und 105 darstellen. Die übrigen Flächen der Klammer 100 sind als nicht dünne Flächen definiert.
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Auf der Grundlage der nicht dünnen Oberflächen wird eine Ausgangsfläche identifiziert. Dies kann z. B. auf der Grundlage einer Benutzerauswahl erfolgen. Alternativ kann dies auch durch die Auswahl der größten Fläche oder durch eine zufällige Auswahl unter den identifizierten nichtdünnen Flächen geschehen. Im Allgemeinen können nicht-dünne Flächen über eine Kante oder über eine andere Fläche, insbesondere über eine andere nicht-dünne Fläche, mit dünnen Flächen verbunden werden. Die in 1D gezeigten dünnen Flächen haben beispielsweise eine gemeinsame Kante mit den nichtdünnen Flächen 110 und 111 von 1 B.
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In 1E ist zu sehen, dass die Fläche 110 (in 1B) als Ausgangsfläche 140 bestimmt wird. Die Ausgangsfläche bildet die Grundlage für die später durchgeführte Extrusion, um eine 3D-Repräsentation zur Erzeugung des Gitters für das ursprüngliche Objekt 100 zu erhalten. Sobald die Ausgangsfläche 140 bestimmt ist, wird diese Information weiterverarbeitet, um einen Ausgangspunkt für die Durchführung der Extrusion zu erhalten. Dazu wird die Ausgangsfläche 140 in eine 2D-Repräsentation transformiert.
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In 1 F ist eine 2D-Repräsentation 150 abgebildet, die aus einer Menge von flachen 2D-Flächen besteht. Die Bestimmung der 2D-Repräsentation kann auf verschiedenen Regeln und/oder Informationen beruhen, insbesondere in Bezug auf das für das Objekt 100 zu bestimmende Gitter. In 1 F ist zu erkennen, dass die Ausgangsfläche 140 durch eine Vielzahl von ebenen oder elementaren Flächen 151, 152, 153, 154, 155, 156 und 157a bis 157d modelliert wird. Diese Flächen wurden gewählt, um den Bereich der Klammer 100 um das obere Loch 104 herum zu modellieren, um ein konzentrisches Gitter für diesen Teil der Klammer zu erhalten. Andererseits wird der Bereich mit dem unteren Loch 105 durch eine einzige Fläche 151 modelliert, die eine rechteckige Öffnung als Repräsentation des unteren Lochs 105 umfasst. Die unterschiedlichen Repräsentationen des Bereichs um das obere Loch 104 und des Bereichs um das untere Loch 105 beruhen auf den unterschiedlichen Anforderungen an das für den jeweiligen Bereich zu erstellende Gitter in dieser Ausführungsform. Die Extrusion kann auf der Grundlage einer abstrakten Repräsentation der Ausgangsfläche erfolgen, beispielsweise als eine Reihe von 2D-Flächen.
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In ist das Ergebnis einiger Extrusionsprozesse zu sehen. Es sind noch nicht alle 2D-Flächen extrudiert. Die Extrusion kann auf einer Zielfläche basieren, die einen Satz von Endpunkten für die Extrusion enthält. Eine Abbildung von der Ausgangsfläche auf die Zielfläche ist notwendig, wenn die Zielfläche eine andere Form oder eine andere Ausdehnung als die Ausgangsfläche hat. Eine Zielfläche kann, ähnlich wie bei der Auswahl einer Ausgangsfläche, auf der Grundlage der Menge der nicht dünnen Flächen ausgewählt werden. Wie dargestellt, wird die Innenfläche 102 der Klammer 100 als Zielfläche bestimmt. Folglich wird die Extrusion ausgehend von den 2D-Repräsentationen der Außenfläche 101 (Ausgangsfläche 140) zur Innenfläche 102 durchgeführt. Alternativ kann die Extrusion auch auf der Grundlage des zu Beginn des Prozesses ermittelten Dickenwerts erfolgen. In 1G ist das Ergebnis der Extrusion der Flächen 151, 152, 153 und 154, der 3D-Blöcke 161, 162, 163 und 164 dargestellt. Die Extrusion der 2D-Flächen kann auf der Grundlage zusätzlicher Informationen erfolgen, z. B. der geometrischen Informationen des Objekts oder auf der Grundlage der Anforderungen an das zu erstellende Gitter. Wenn z. B. eine bestimmte Anzahl von Gitterschichten auf einer dünnen Fläche einen vordefinierten Abstand haben soll, muss die Extrusion auf dieser Information basieren. Während der Extrusion oder nach der Extrusion kann das Gitter erzeugt werden.
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In ist ein generiertes Gitter 170 zur Repräsentation der Klammer 100 zu sehen. Das Gitter 170 erstreckt sich über die dünne Wand 171 der Klammer. Im Bereich der Löcher sind zwei unterschiedliche Maschenstrukturen sichtbar. Im Bereich des oberen Lochs 104 des Anspruchs 100 ist die Maschenstruktur 172 konzentrisch um das Loch angeordnet. Die Maschenstruktur 173 um das untere Loch 105 der Klammer 100 ist unstrukturiert erzeugt. Dies zeigt, wie unterschiedliche Anforderungen an das Gitter durch die Verwendung unterschiedlicher 2D-Flächen zur Abtastung der verschiedenen Bereiche der Ausgangsfläche realisiert werden können.
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Das in dieser Ausführungsform dargestellte Verfahren kann in drei verschiedene Phasen unterteilt werden. Zunächst werden die eingehenden Informationen über das reale Objekt für eine Topologieanalyse verwendet. Dies ist in - dargestellt. Während der Topologieanalyse werden die dünnen und nicht-dünnen Oberflächen des Objekts identifiziert, um eine Quelloberfläche und optional eine Zieloberfläche zu bestimmen. In einer zweiten Phase wird eine Basis für die Extrusion bestimmt und weiterverarbeitet. Ausgehend von der Ausgangsfläche wird eine 2D-Repräsentation ermittelt, um Gitteranforderungen frühzeitig zu berücksichtigen. Dies ist in - dargestellt. In der dritten Phase, die in und dargestellt ist, wird die Extrusion durchgeführt und das Gitter auf Basis der 3D-Blockung erzeugt, die durch Extrusion der 2D-Repräsentation der Ausgangsfläche auf die Zielfläche oder eine andere Zielinformation entsteht.
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und zeigen die Erkennung der Dickenparameter für zwei verschiedene Arten von Objekten. zeigt auf der linken Seite ein zylindrisches Objekt 210. Das Objekt besteht aus einem zylindrischen Teil mit einer Innenfläche 212 und einer Außenfläche 213. Die beiden Flächen sind durch eine Fläche 211 getrennt, die eine zylindrische Wand auf der Oberseite des zylindrischen Gegenstands bildet. Der Boden des zylindrischen Gegenstands 210 umfasst einen Basisring, der aus einer oberen Fläche 214 und einer unteren Fläche 215 besteht. Beide Flächen sind durch die Wandfläche 216 voneinander getrennt. Auf der rechten Seite von 2A ist ein rechteckiges Objekt 220 abgebildet. Das Objekt 220 weist eine obere Fläche auf, die aus den rechteckigen Flächen 221, 222 und 223 besteht. Ferner umfasst das Objekt 220 eine untere Fläche 225. Die obere Fläche und die untere Fläche sind durch die Seitenflächen 224, 226, 227 und 228 getrennt. Weitere Seitenflächen sind vorhanden, aber in der Abbildung nicht sichtbar.
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zeigt eine Abstraktion oder Aspekte der in dargestellten geometrischen Eingangsinformationen 230 für die beiden verschiedenen Arten von Objekten, um die Dicke jedes Objekts zu bestimmen. Auf der linken Seite wurden für den zylindrischen Teil des Objekts 210 die beiden größten Flächen identifiziert. Die Außenfläche des zylindrischen Teils des Objekts 210 ist die Fläche 231. Die Innenfläche des zylindrischen Teils des Objekts 210 ist die Fläche 232. Die Flächen wurden durch eine Identifizierung der größten zusammenhängenden Fläche identifiziert, z. B. durch eine flutungsbasierte Erkennung. Der Abstand 233 zwischen den beiden zylindrischen Flächen 231 und 232 wird als Dickenwert für die Dicke der Wandfläche 211 genommen. Die Dicke 234 der Wandfläche 216 kann auf die gleiche Weise bestimmt werden.
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Auf der rechten Seite von ist die Bestimmung der Dicke für das rechteckige Objekt dargestellt. Die beiden größten Flächen des Objekts 220 werden als die Flächen 241 und die untere Fläche 242 bezeichnet. Beide Flächen bestehen jeweils aus drei Elementarflächen. Die Fläche 241 umfasst beispielsweise die Elementarflächen 221, 222, 223. Eine glatte Elementarfläche kann ein glatter Teil einer Oberfläche sein (z. B. eine geometrische Oberfläche). Benachbarte Elementarflächen können nicht-glatt verbunden sein. Zum Beispiel können benachbarte Elementarflächen entlang ihrer Verbindungskante einen bestimmten Winkel bilden (z. B. nicht kleiner als 90°). In diesem Fall werden die Elementarflächen als zu einer einzigen Fläche gehörend betrachtet (z. B. entsprechend einer geometrischen Fläche). Daher werden die drei Elementarflächen 221, 222, 223 als zu einer einzigen Fläche gehörend betrachtet oder gruppiert. In einer Ausführungsform können alle (geometrischen) Flächen, die nicht glatt mit einem Winkel nicht kleiner als 90° miteinander verbunden sind, als zu einer einzigen Fläche (oder geometrischen Fläche) gehörend zusammengefasst werden.
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Der maximale Abstand 243 zwischen den beiden größten Flächen wird als Dickenwert für die weitere Analyse verwendet. In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle der Bestimmung des Dickenwerts auf der Grundlage des maximalen Abstands zwischen den beiden größten Flächen die Dicke auch manuell ausgewählt werden, beispielsweise durch manuelle Auswahl einer Ausgangsfläche und einer Zielfläche und durch Berechnung des maximalen Abstands 243 zwischen beiden Flächen.
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zeigt die Identifizierung von dünnen Oberflächen für eine Ausführungsform dieser Offenbarung. Da dünne Flächen, z. B. die Querschnittsfläche einer dünnen Wand, nicht für eine Ausgangsfläche verwendet werden sollten, müssen diese dünnen Flächen vor der Definition einer Ausgangsfläche identifiziert werden. Die Identifizierung dünner Oberflächen kann auf der Grundlage der 3D-Repräsentation (1C) erfolgen, die aus den geometrischen Eigenschaften des ursprünglichen Objekts 100 abgeleitet wurde. Daher kann auf der Grundlage jeder Fläche der 3D-Block-Repräsentation bestimmt werden, ob eine entsprechende Fläche (oder geometrische Fläche) des ursprünglichen Objekts 100 dünn ist oder nicht. Eine Fläche in einer 3D-Block--Repräsentation kann aus einer Vielzahl von Elementarflächen bestehen. Eine Elementarfläche kann eine Vielzahl von Knoten haben. Knoten von Elementarflächen einer Fläche werden als Eckknoten oder Seitenknoten der Fläche zugewiesen, je nachdem, ob sich ein Knoten an einer Ecke der Fläche oder an einer Seite (oder Kante, Rand) der Fläche befindet. Daher werden Eckknoten und Seitenknoten den verschiedenen Teilen einer Seite der 3D-Block-Repräsentation zugewiesen.
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zeigt eine einzelne Seite (oder „Fläche“) 300 einer 3D-Block-Repräsentation. Die Eckknoten 301, 302, 303 und 304 sind den Ecken der Seite der Block3D-Block-Repräsentation Repräsentation zugeordnet. Die Fläche wird weiter mit kleineren Flächen 312, 313, 314, 315 und 316 gefüllt, die eine rechteckige Form oder eine Form anderer Polygone haben können. Der Weg entlang der Eckknoten am äußeren und/oder inneren Rand einer oder mehrerer Flächen wird auch als „Schleife“ bezeichnet. Auf der äußeren Schleife 311 stellen die Seitenknoten 305, 306, 387, 308, 309 und 310 die Positionen dar, an denen zwei kleinere rechteckige Flächen, die in der Schleife enthalten sind, aufeinandertreffen. Eine innere Schleife 318 stellt die rechteckige Öffnung 317 in der Fläche 300 dar. Ferner werden „kurze Kanten“ als Kanten zwischen Eckknoten bestimmt, die kürzer oder gleich der erhaltenen Dicke sind. Als „lange Kanten“ werden die Kanten bezeichnet, die keine kurzen Kanten sind.
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Eine dünne Oberfläche kann durch verschiedene Regeln definiert werden, die auf die Flächen einer 3D-Repräsentation angewendet werden. Nach einer Regel wird eine Fläche der 3D-Repräsentation, die von einer einzigen Schleife begrenzt wird und nur kurze Kanten enthält, als dünne Fläche des ursprünglichen Objekts 100 betrachtet oder identifiziert. Nach einer zweiten Regel, die zusätzlich oder alternativ angewendet werden kann, kann eine Fläche, die von einer einzelnen Schleife begrenzt wird und lange Kanten enthält, die durch einen Abstand getrennt sind, der kürzer oder gleich der erhaltenen Dicke ist, als dünne Oberfläche identifiziert werden. Nach einer dritten Regel, die zusätzlich oder alternativ angewendet werden kann, kann eine Fläche (einer 3D-Repräsentation), die durch oder zwischen zwei Schleifen begrenzt ist, als dünne Fläche (des ursprünglichen Objekts) identifiziert werden, wenn der maximale Abstand zwischen den beiden Schleifen kleiner oder gleich der ermittelten Dicke ist. Durch diese Analyse können dünne Oberflächen robust aus verschiedenen Arten von geometrischen Eingangsinformationen bestimmt werden.
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4A und 4B zeigen die Bestimmung der Ausgangsflächen und die Bildung von 2D-Repräsentationen auf der Grundlage der Ausgangsflächen für die beiden verschiedenen Arten von Objekten, die bereits in den vorherigen Figuren vorgestellt wurden. In 4A wurde auf der linken Seite die innere zylindrische Fläche 411 des zylindrischen Objekts als erste Ausgangsfläche und der obere Basisring 413 als zweite Ausgangsfläche ausgewählt. Auf der rechten Seite von ist das rechteckige Objekt in Bezug auf seine Ausgangsfläche 420 und seine Zielfläche 426 dargestellt. Die Ausgangsfläche 420 besteht aus fünf verschiedenen Teilen (fünf verschiedenen Elementarflächen). Die ebenen rechteckigen Teile 421, 423 und 425. Zwischen diesen Teilen liegen die Übergangslinien 422 und 424. Im Allgemeinen kann die Bestimmung der Ausgangsfläche auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine Ausgangsfläche manuell auf der Grundlage der Menge der nicht dünnen Flächen ausgewählt werden. Alternativ kann die Ausgangsfläche auf der Grundlage einer benachbarten Fläche oder eines benachbarten Gitters ausgewählt werden. Da das Gitter über verschiedene Flächen hinweg konsistent sein sollte, kann eine Fläche, die bereits ein Gitter enthält, als Ausgangsfläche ausgewählt werden, um das Gitter konsistent über den nächsten Volumenblock zu erweitern. Alternativ können auch Flächen, die nicht glatt sind, aber Unstetigkeiten enthalten, als Ausgangsflächen ausgewählt werden. Dies gilt sowohl für die Ausgangsfläche des zylindrischen Objekts als auch für die Ausgangsfläche des rechteckigen Objekts. Auch andere Merkmale können zur Bestimmung einer Ausgangsfläche herangezogen werden. Wie bereits beschrieben, kann eine Ausgangsfläche auch aufgrund ihrer Eigenschaft bestimmt werden, dass sie eine größte Fläche oder zumindest eine der größten Flächen ist, die in der Menge der nicht-dünnen Flächen enthalten sind.
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Nachdem eine Ausgangsfläche bestimmt wurde, wird im nächsten Schritt eine 2D-Repräsentation der Ausgangsfläche erstellt. Dies geschieht, um die Informationen so aufzubereiten, dass bei der Extrusion der 2D-Repräsentation ein gewünschtes Gitter erhalten werden kann. Daher kann die 2D-Repräsentation weniger Merkmale und/oder mehr Merkmale als die Ausgangsfläche enthalten. Auch die Formen (z. B. die Formen der Elemente einer 2D-Repräsentation oder einer 2D-Fläche), die zur Erzeugung der 2D-Blockungsinformationen verwendet werden, können sich von den entsprechenden Formen der Ausgangsfläche unterscheiden. Außerdem können bestimmte Elemente einer 2D-BlockungsRepräsentation eine andere Größe haben als die entsprechenden Teile der Ausgangsfläche. Auf der linken Seite in wird die 2D-Repräsentation des zylindrischen Objekts 430 erzeugt. Sie umfasst vier rechteckige Formen 431, 432, 433 und 434, die den zylindrischen Teil des zylindrischen Objekts darstellen. Außerdem umfasst die 2D-Repräsentation vier trapezförmige Formen 435, 436, die den Basisring des zylindrischen Objekts darstellen. Auf der rechten Seite ist die 2D-Repräsentation 440 des rechteckigen Objekts abgebildet. Wie man sieht, werden nur die rechteckigen Teile 421, 423 und 425 durch die entsprechenden Flächen 441, 442 und 443 dargestellt. Die Übergangslinien 422 und 424 sind von der Repräsentation der Ausgangsfläche (444, 445) ausgeschlossen, um den Extrusionsprozess in dieser Ausführungsform zu erleichtern.
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Die , und zeigen den Extrusionsprozess und die Bildung des Gitters für die beiden verschiedenen Arten von Objekten, die auch in den vorherigen Abbildungen dargestellt wurden. In 5A ist auf der linken Seite die Extrusion der 2D-Repräsentation des zylindrischen Objekts 510 dargestellt. Die Extrusion wird auf der Grundlage der 2D-Repräsentationen durchgeführt, die auf der Basis der Ausgangsfläche gebildet wurden. Durch die Extrusion wird die 2D-Repräsentation in einen einzelnen Volumenblock für jede Fläche der 2D-Repräsentation transformiert. Die Volumenblöcke haben eine innere Seite 511 und eine äußere Seite 512. Für den Basisring wandelt die Extrusion die Flächen der 2D-Repräsentation in Volumenblöcke mit einer Oberseite 514 und einer Unterseite 515 um. Somit wird für jede 2D-Fläche, die einen Teil der Ausgangsfläche darstellt, ein Volumenblock erzeugt. Auf der rechten Seite ist der Extrusionsprozess für das rechteckige Objekt 520 dargestellt. Wie zu sehen ist, wird für jede der 2D-Flächen 521, 522 und 523 ein einzelner Volumenblock erzeugt, indem die jeweilige 2D-Fläche an den entsprechenden Teil der Zielfläche extrudiert wird, der für dieses Objekt in einem der vorherigen Schritte festgelegt wurde.
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In sind zusätzliche geometrische Zuordnungen dargestellt, die während oder nach dem Strangpressen hergestellt werden. Auf der linken Seite ist für das zylindrische Objekt 530 dargestellt, dass Informationen über den Querschnitt des zylindrischen Objekts (z. B. die zylindrische Wand oder Schale) in den Extrusionsprozess einbezogen werden. Die geometrischen Zuordnungen können auf der Grundlage von Informationen über die Querschnitte 531, 532, 533 und 534 des Basisrings des zylindrischen Objekts erstellt werden. Das Strangpressen kann dann so durchgeführt werden, dass es diesem Querschnitt entspricht. Auf der rechten Seite ist eine weitere Geometriezuordnung für das rechteckige Objekt dargestellt. Wie in 2A gezeigt, verjüngt sich der mittlere Teil des rechteckigen Objekts 227 zur rechten Seite hin. Dies wird während des Extrusionsprozesses berücksichtigt, indem die 2D-Fläche 522 in Abhängigkeit von ihrer relativen Position extrudiert wird. An der linken Seite 541 ist die Extrusion größer als an der rechten Seite 542 und dazwischen ist die Extrusion eine lineare Funktion der Extrusion an diesen beiden Punkten. Dadurch wird die verjüngte Form des Mittelteils 227 durch den Extrusionsprozess weitgehend oder sogar genau nachgebildet. Dies kann das Formen des Gitters durch das extrudierte Objekt erleichtern.
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In ist dargestellt, wie das Gitter schließlich auf der Grundlage des extrudierten Objekts und der ursprünglichen geometrischen Informationen erzeugt wird. Auf der linken Seite ist das Gitter 550 für das zylindrische Objekt abgebildet. Wie an dem vergrößerten Gitterelement zu erkennen ist, wird ein dreischichtiges Gitter über den nicht glatten L-förmigen Querschnitt 555 des zylindrischen Objekts erzeugt. Das Gitter hat eine äußere Schicht 551 für den zylindrischen Teil und eine obere Schicht 553 für den Basisringteil 553. Die Masche hat eine innere Schicht 552 für den zylindrischen Teil und eine untere Schicht 554 für den Basisringteil. Auf der rechten Seite ist das Gitter des rechteckigen Objekts abgebildet. Entlang der dünnen Abmessung sind drei Maschenlagen 561 angeordnet. Wie man sieht, sind die drei Maschenlagen durch die verschiedenen extrudierten Teile des rechteckigen Objekts perfekt ausgerichtet.
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In ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Verfahren 600 zur Herstellung eines Gitters gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung beschreibt. Das Flussdiagramm ist in drei Hauptphasen unterteilt. In der ersten Phase 601 wird eine Topologieanalyse auf der Grundlage der zu Beginn des Prozesses erhaltenen geometrischen Informationen durchgeführt. Während der Sweep-Source-Verarbeitung 602 wird der Extrusionsprozess vorbereitet, um am Ende das gewünschte Gitter zu bilden. In der dritten Phase 603 wird die Extrusion durchgeführt, und das Gitter wird erzeugt. Während der ersten Phase 601 wird in einem ersten Schritt 610 eine Dicke bestimmt. Die Bestimmung der Dicke kann wahlweise auf verschiedene Weise erfolgen. Nach einer Möglichkeit wird die Dicke auf der Grundlage einer automatischen Dickenerkennung 610a bestimmt. Auf eine andere Weise, die zusätzlich oder alternativ durchgeführt werden kann, wird die Dicke manuell bestimmt 61 0b. Zusätzlich oder alternativ kann die Dicke auch indirekt 610c bestimmt werden, indem eine Quell- und eine Zielfläche definiert werden, der Abstand zwischen den beiden Flächen berechnet wird und dieser Abstand als Dickenwert verwendet wird. Auf der Grundlage des erhaltenen Dickenwerts wird in Schritt 620 eine Identifizierung der dünnen Oberflächen durchgeführt. In diesem Schritt werden die dünnen Oberflächen des Objekts und die nicht-dünnen Oberflächen des Objekts bestimmt. Nachdem die nicht-dünnen Oberflächen des Objekts bekannt sind, wird in Schritt 630 eine Ausgangsfläche aus der Menge der nicht-dünnen Oberflächen ausgewählt. Die Ausgangsfläche wird als Basis für die spätere Extrusion verwendet. Basierend auf der Ausgangsfläche wird in Schritt 640 eine 2D-Repräsentation der Ausgangsfläche erzeugt. Diese Erzeugung basiert auf verschiedenen Arten von Informationen, die die Erzeugung des Gitters erleichtern und/oder steuern. Zum Beispiel kann die 2D-Repräsentation eine zumindest teilweise vereinfachte Repräsentation der Ausgangsfläche sein.
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Zusätzlich oder alternativ können Elemente in die 2D-Repräsentation eingefügt werden, die nicht Teil der Ausgangsfläche sind, um die Gittergenerierung zu steuern. Dies kann insbesondere geschehen, um das Gitter zu steuern, das durch die extrudierte 3D-Repräsentation des Objekts erzeugt wird. Nachdem die 2D-Repräsentation erstellt worden ist, erfolgt in Schritt 650 die Extrusion. Dies kann in Richtung einer Zielfläche erfolgen, die zuvor ebenfalls auf Basis der nicht-dünnen Flächen bestimmt wurde. Nach der Extrusion oder während der Extrusion können in Schritt 660 weitere Informationen mit den erzeugten Volumenblöcken verknüpft werden. In einem weiteren Schritt 670 wird die Erzeugung eines Gitters in allen Volumenblöcken durchgeführt.
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zeigt eine computerimplementierte Umgebung 1300, in der Benutzer 1302 mit einem System 1304 interagieren können, das auf einem oder mehreren Servern 1306 über ein Gitterwerk 1308 gehostet wird. Das System 1304 enthält Softwareoperationen oder -routinen. Die Benutzer 1302 können mit dem System 1304 auf verschiedene Weise interagieren, z. B. über ein oder mehrere Gitterwerke 1308. Ein oder mehrere Server 1306, die über das/die Gitterwerk(e) 1308 zugänglich sind, können das System 1304 hosten. Das Verarbeitungssystem 1304 hat zusätzlich zu einem oder mehreren Datenspeichern 1310 Zugang zu einem nicht-übertragbaren, computerlesbaren Speicher. Der eine oder die mehreren Datenspeicher 1310 können sowohl erste Daten 1312 als auch zweite Daten 1314 enthalten. Es versteht sich, dass das System 1304 auch auf einem eigenständigen Computer für den Zugriff durch einen Benutzer bereitgestellt werden kann.
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In den 8A, 8B und 8C sind Beispielsysteme zur Verwendung bei der Implementierung eines Systems dargestellt. 8A zeigt beispielsweise ein beispielhaftes System 1400a, das eine eigenständige Computerarchitektur umfasst, in der ein Verarbeitungssystem 1402 (z. B. ein oder mehrere Computerprozessoren) ein System 1404 enthält, das darauf ausgeführt wird. Das Verarbeitungssystem 1402 hat zusätzlich zu einem oder mehreren Datenspeichern 1408 Zugriff auf einen nicht-übertragbaren, computerlesbaren Speicher 1406. Der eine oder die mehreren Datenspeicher 1408 können sowohl erste Daten 1410 als auch zweite Daten 1412 enthalten.
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zeigt ein System 1400b, das eine Client-Server-Architektur umfasst. Ein oder mehrere Benutzer-PCs 1422 können über ein oder mehrere Gitterwerke 1428 auf einen oder mehrere Server 1424 zugreifen, auf denen ein System 1426 auf einem Verarbeitungssystem 1427 läuft. Der eine oder die mehreren Server 1424 können auf einen nicht-übertragbaren computerlesbaren Speicher 1430 sowie auf einen oder mehrere Datenspeicher 1432 zugreifen. Der eine oder die mehreren Datenspeicher 1432 können sowohl erste Daten 1434 als auch zweite Daten 1436 enthalten.
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8C zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Hardware für eine eigenständige Computerarchitektur 1400c, wie die in 8A dargestellte Architektur, die verwendet werden kann, um die Programmanweisungen von Systemausführungen der vorliegenden Offenbarung zu enthalten und/oder zu implementieren. Ein Bus 1452 kann als Informationsautobahn dienen, die die anderen dargestellten Komponenten der Hardware miteinander verbindet. Ein als CPU (Central Processing Unit) bezeichnetes Verarbeitungssystem 1454 (z. B. ein oder mehrere Computerprozessoren) kann Berechnungen und logische Operationen durchführen, die zur Ausführung eines Programms erforderlich sind. Ein nicht-übertragbares, computerlesbares Speichermedium, wie z. B. ein Festwertspeicher (ROM) 1456 und ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 1458, kann mit dem Verarbeitungssystem 1254 verbunden sein und eine oder mehrere Programmieranweisungen enthalten. Optional können Programmanweisungen auf einem nicht transitorischen, computerlesbaren Speichermedium wie einer Magnetplatte, einer optischen Platte, einem beschreibbaren Speichergerät, einem Flash-Speicher oder einem anderen physischen Speichermedium gespeichert werden. Computeranweisungen können auch über ein Kommunikationssignal oder eine modulierte Trägerwelle übermittelt werden, so dass die Anweisungen dann auf einem nicht transitorischen, computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden können.
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Ein Plattencontroller 1460 verbindet ein oder mehrere optionale Plattenlaufwerke mit dem Systembus 1452. Diese Laufwerke können externe oder interne Diskettenlaufwerke wie 1462, externe oder interne CD-ROM-, CD-R-, CD-RW- oder DVD-Laufwerke wie 1464 oder externe oder interne Festplattenlaufwerke 1466 sein. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei diesen verschiedenen Laufwerken und Steuerungen um optionale Geräte.
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Jeder der Elementmanager, Echtzeit-Datenpuffer, Förderer, Dateieingabeprozessor, Datenbankindex-Lader mit gemeinsamem Zugriff, Referenzdatenpuffer und Datenmanager kann eine Softwareanwendung enthalten, die in einem oder mehreren der an den Plattencontroller 1460 angeschlossenen Plattenlaufwerke, im ROM 1456 und/oder im RAM 1458 gespeichert ist. Vorzugsweise kann der Prozessor 1454 auf jede Komponente nach Bedarf zugreifen.
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Eine Anzeigegrenzschicht 1468 kann es ermöglichen, dass Informationen vom Bus 1456 auf einem Display 1470 in Audio-, Grafik- oder alphanumerischem Format angezeigt werden. Die Kommunikation mit externen Geräten kann optional über verschiedene Kommunikationsanschlüsse 1482 erfolgen.
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Zusätzlich zu den Standardcomputerkomponenten kann die Hardware auch Dateneingabegeräte wie eine Tastatur 1472 oder ein anderes Eingabegerät 1474 wie ein Mikrofon, eine Fernbedienung, einen Zeiger, eine Maus, einen Touchscreen und/oder einen Joystick umfassen. Diese Eingabegeräte können über die Grenzschicht 1476 mit dem Bus 452 verbunden werden.
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Ein Aspekt der Offenbarung bezieht sich auf ein computerimplementiertes Verfahren, das Folgendes umfasst:
- - eine geometrische Repräsentation eines Objekts zu erhalten, das eine dünne Struktur mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist;
- - Erzeugung einer oder mehrerer 2D-Blockflächen als vereinfachte Repräsentation der ersten oder zweiten Oberfläche;
- - Erzeugung eines oder mehrerer 3D-Blöcke auf der Grundlage einer Extrusion der einen oder mehreren 2D-Blockflächen;
- - Bestimmung eines 3D-Gitters des Objekts auf der Grundlage des einen oder der mehreren 3D-Blöcke.
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Eine erste Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das ferner Folgendes umfasst: Ermitteln der Dicke der dünnen Struktur.
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Eine Ausführungsform der ersten Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Dicke über eine Benutzeroberfläche erhalten wird, die die Geometrien der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche darstellt.
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Eine Ausführungsform der ersten Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Dicke auf der Grundlage der geometrischen Repräsentation des Objekts ermittelt wird.
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Eine Ausführungsform der ersten Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das ferner Folgendes umfasst:
- - Bestimmen der zwei größten Flächen des Objekts auf der Grundlage der Repräsentation des Objekts, wobei die zwei größten Flächen der ersten und der zweiten Fläche entsprechen; und
- - Bestimmung der Dicke als Abstand zwischen den beiden größten Flächen des Objekts.
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Eine vierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das ferner umfasst:
- - Bestimmung einer vereinfachten 3D-Block-Repräsentation des Objekts auf der Grundlage der Dicke des Objekts.
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Eine Ausführungsform der vierten Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die 3D-Block-Repräsentation eine oder mehrere Flächen umfasst, wobei jede Fläche Kanten und Knoten aufweist, wobei das Verfahren ferner umfasst:
- - Gruppieren der einen oder mehreren Flächen als eine Menge verbundener Flächen, die durch eine Schleife mit Kanten, die sich zwischen Knoten erstrecken, begrenzt sind; und
Identifizierung einer Oberfläche des Objekts, die dem Satz verbundener Flächen entspricht, als eine dünne Oberfläche, die das Objekt mit der dünnen Struktur anzeigt.
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Eine Ausführungsform der vorhergehenden Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die dünne Oberfläche auf der Grundlage von Abmessungen der Kanten identifiziert wird, die gleich oder kürzer als die bestimmte Dicke sind.
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Eine Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, das ferner Folgendes umfasst:
- Identifizierung der ersten oder zweiten Oberfläche als Ausgangsfläche für die Extrusion, wobei die Ausgangsfläche von dem Objekt und einem separaten Objekt gemeinsam genutzt wird.
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Eine Ausführungsform der vierten Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem eine Fläche der einen oder mehreren 2D-Blockflächen und eine entsprechende Fläche der 3D-Block-Repräsentation unterschiedliche geometrische Merkmale einer Oberfläche des Objekts darstellen.
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Eine Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Erzeugung der einen oder mehreren 2D-Blockflächen auf einer vordefinierten Form oder einer vordefinierten Größe basiert.
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Eine Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Extrusion von der einen oder den mehreren 2D-Blockflächen zu einer anderen der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche als Zieloberfläche durchgeführt wird.
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Eine Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Extrusion der einen oder mehreren 2D-Blockflächen auf geometrischen Informationen des Objekts basiert.
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Eine Ausführungsform des vorhergehenden Aspekts bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem die Bestimmung des 3D-Gitters auf einer vordefinierten Anzahl von Gitterschichten basiert.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung bezieht sich auf ein nicht-transitorisches, maschinenlesbares Speichermedium mit ausführbaren Anweisungen, um eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten zu veranlassen, ein Verfahren durchzuführen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- - eine geometrische Repräsentation eines Objekts zu erhalten;
- - Bestimmen einer Oberfläche des Objekts als eine dünne Oberfläche, die anzeigt, dass das Objekt eine dünne Struktur enthält, basierend auf der geometrischen Repräsentation des Objekts, wobei die dünne Oberfläche an eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche der dünnen Struktur angrenzt, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche größer als die dünne Oberfläche sind;
- - Identifizierung der ersten oder zweiten Oberfläche der dünnen Struktur als Ausgangsfläche für eine Extrusion;
- - Bestimmung einer oder mehrerer 2D-Blockflächen zur Repräsentation der Ausgangsfläche;
- - Durchführen der Extrusion von der einen oder den mehreren 2D-Blockflächen zu einer anderen der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche, wobei eine 3D-Repräsentation des Objekts auf der Grundlage der Extrusion der einen oder der mehreren 2D-Blockflächen erstellt wird; und
- - Erzeugung eines 3D-Gitters auf der Grundlage der 3D-Repräsentation des Objekts.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung bezieht sich auf ein System, das Folgendes umfasst:
- einen Speicher, der Anweisungen speichert;
- einen oder mehrere Prozessoren, die mit dem Speicher verbunden sind, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren die Anweisungen aus dem Speicher ausführen, um ein Verfahren durchzuführen, das Folgendes umfasst:
- - Erhalten einer geometrischen Repräsentation eines Objekts, wobei die geometrische Repräsentation eine schmale Oberfläche, eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche für eine dünne Struktur des Objekts enthält und wobei die schmale Oberfläche an die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche angrenzt;
- - Erzeugung mindestens einer Blockfläche als vereinfachte Repräsentation der ersten Oberfläche;
- - Erzeugen eines Volumenblocks auf der Grundlage einer Extrusion von der mindestens einen Blockfläche in Richtung der zweiten Oberfläche; und
- - Erzeugung eines 3D-Gitters für das Objekt auf der Grundlage des Volumenblocks.
