KR20120127279A - 3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리의 디자인 - Google Patents

3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리의 디자인 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법을 위한 것이며, 이 방법은,
- 3차원 장면에 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계 (S100) 로서, 각각의 삼면체는 위치 및 배향을 정의하는, 상기 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계;
- 오브젝트 세트를 제공하는 단계 (S120);
- 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트를 미리정의된 삼면체 세트의 하나의 대응하는 삼면체에 부착하는 단계 (S130);
- 미리정의된 삼면체 세트의 상기 대응하는 삼면체의 위치 및 배향에 따라 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계 (S140) 를 포함한다.

Description

3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리의 디자인{DESIGNING A THREE-DIMENSIONAL MODELED ASSEMBLY OF OBJECTS IN A THREE-DIMENSIONAL SCENE}
본 발명은 컴퓨터 프로그램들 및 시스템들의 분야에 관한 것이고, 더 상세하게는, 3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 방법, 시스템 및 프로그램에 관한 것이다.
오브젝트들의 디자인, 엔지니어링 및 제조를 위해 다수의 시스템들 및 프로그램들이 시중에 제안된다. CAD는 컴퓨터 지원 설계 (Computer-Aided Design) 의 약어 (acronym) 이며, 예컨대 오브젝트를 디자인하기 위한 소프트웨어 솔루션들에 관련된다. CAE는 컴퓨터 지원 엔지니어링 (Computer-Aided Engineering) 의 약어이며, 예컨대 미래의 제품의 물리적 행동을 시뮬레이션하기 위한 소프트웨어 솔루션들에 관련된다. CAM은 컴퓨터 지원 제조 (Computer-Aided Manufacturing) 의 약어이며, 예컨대 제조 프로세스들 및 오퍼레이션들을 정의하기 위한 소프트웨어 솔루션들에 관련된다. 이러한 컴퓨터 지원 설계 시스템들에서, 그래픽 사용자 인터페이스는 기법의 효율과 관련하여 중요한 역할을 담당한다. 이들 기법들은 제품 수명주기 관리 (Product Lifecycle Management; PLM) 시스템들 내에 내포될 수도 있다. PLM은 기업들이 확장 기업의 개념 전체에 걸쳐서, 제품 데이터를 공유하고, 공통 프로세스들을 적용하고, 구상에서부터 제품들의 수명의 종료시점까지 제품들의 개발을 위한 기업의 지식에 영향력을 행사하는 것을 돕는 경영 전략을 말한다.
다솔 시스템므 (Dassault Systemes) 에 의해 (CATIA, ENOVIA 및 DELMIA라는 상표들 하에서) 제공되는 PLM 솔루션들은, 제품 엔지니어링 지식을 편성하는 엔지니어링 허브, 제조 엔지니어링 지식을 관리하는 제조 허브, 그리고 엔지니어링 및 제조 허브들 양쪽 모두로의 기업 통합 및 연결을 가능하게 하는 기업 허브를 제공한다. 동시에 이 시스템은 제품들, 프로세스들, 자원들을 연결하는 개방형 오브젝트 모델을 전달하여 최적화된 제품 정의, 제조 준비, 생산 및 서비스를 도출하는 동적인 지식 기반 제품 창작 및 결정 지원을 가능하게 한다.
CAD 시스템들은 어셈블리 컨텍스트에서의 스케칭부터 반복적인 상세 디자인까지 정밀한 3D 부품들을 디자인하기 위한 직관적이고 유연한 사용자 인터페이스를 제공한다. 이러한 솔루션은, 부울 (Boolean) 접근법의 유연성과 특징 기반 디자인의 능력을 조합하고, 다수의 디자인 방법론들, 이를 테면 포스트디자인 및 로컬 3D 매개변수화 (parameterization) 를 통해서 높은 생산성 및 직관적 디자인 환경을 제공하는 CATIA 부품 디자인 (상표) 애플리케이션에 의해 제공된다.
부품들의 디자인 프로세스 동안, 디자이너는 기존의 특징과 동일한 여러 특징들을 생성하고 그 특징들을 부품상에 동시에 위치시키는 것을 필요로 할 수도 있다. 이 목적을 위해, 디자이너는 디자이너에 의해 부품에서 선정된 위치에 원래의 특징을 복사하는 것을 허용하는 2차원 패턴들을 일반적으로 이용한다. 공통 패턴들은 직사각형 패턴 및 원형 패턴이다. 디자이너는 또한 디자이너의 손으로 만든 특정 패턴 (사용자 패턴이라고도 칭함) 을 필요로 할 수도 있다. 예를 들면, 디자이너는 원래의 특징이 복사될 평면에서 포인트들의 세트를 선택한다.
어셈블리 디자인의 프로세스 동안, 디자이너는 기존 참조 (reference) 의 여러 인스턴스들을 생성하고 그 인스턴스들을 패턴 명세 (specification) 들에 따라 3차원 장면에 동시에 위치시키는 것을 필요로 할 수도 있다. 이 프로세스에서, 사용자는 부품 패턴과 같은 기존의 패턴 명세들을 재사용하기를 원할 수도 있다.
두 접근법들이 오브젝트들의 패턴을 생성하는데 현재 사용되고 있다. 제 1 접근법은 재사용 패턴 절차 접근법인데, 이 절차 접근법에서는, 오브젝트 A1 및 기존하는 패턴 P의 오브젝트들 {B1, B2, ..., Bn}이 주어지면, 사용자는 {B1, ..., Bn} 중 하나의 요소에 대해 오브젝트 A1을 상대적으로 위치시켜야 한다. 그러면 프로시저가 패턴 P의 명세들에 따라 (그리고 이들 명세들에만 따라) 오브젝트 A1의 인스턴스들 {A2, ..., An}을 생성하고 위치시킨다.
제 2 접근법은 어셈블리 패턴 절차적 접근법인데, 이 절차적 접근법에서는, 오브젝트 A1 및 일부 패턴 명세들이 주어지면 (예를 들면, 패턴 명세가 제 3 인스턴스 누락으로 축을 중심으로 5개의 인스턴스들이 될 수도 있다), 프로시저가 주어진 패턴 명세들에 따라 (그리고 이들 명세들에만 따라) 인스턴스들 {A2, ..., An}을 생성하고 위치시킨다.
모든 설명된 접근법들은 여러 단점들을 가진다. 첫째로, 최첨단 기술들이 2차원 패턴들만을 다루기 때문에: 사실상, 패턴 어셈블리의 오브젝트들의 인스턴스들이 평면 (plane) 상에 위치되기 때문에, 3차원 패턴의 생성은 불가능하다. 둘째로, 현재의 재사용 패턴 기술은 재사용된 패턴 및 재사용할 패턴이 동일한 3차원 장면에 있을 것을 요구하므로, 참조 카탈로그에서 정의된 패턴을 재사용하는 방법이 없다. 그러므로, 디자이너에게 패턴의 라이브러리를 제공하는 것이 불가능하다. 셋째로, 오브젝트들의 패턴을 생성하는 알려진 접근법들은, 오브젝트들 및 다른 요소들 (예컨대, 동일한 평면상에 있도록 제약된 패턴의 2개의 오브젝트들) 사이에서 모든 제약조건들을 준수할 것을 허용하지 않는 프로시저 (이 프로시저가 제약조건들의 수학적 솔버 외부에 있기 때문이다) 에 기초하고 있다. 넷째로, 패턴의 명세들에 외부 제약조건들을 적용하는 것이 불가능하다. 예를 들면, 다른 오브젝트에 대해 원형 패턴의 회전 축을 제약하면서 이루어지는 작용은 허용되지 않는다.
이러한 맥락에서, 3차원 장면에 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 개선된 방법에 대한 요구는 여전하다.
따라서, 하나의 양태에 따르면, 본 발명은 3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법을 제공하는데, 이 방법은,
- 3차원 장면에 삼면체 (trihedral) 들의 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계로서, 각각의 삼면체는 위치 및 배향을 정의하는, 상기 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계;
- 오브젝트 세트를 제공하는 단계;
- 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트를 미리정의된 삼면체 세트의 하나의 대응하는 삼면체에 부착하는 단계;
- 미리정의된 삼면체 세트의 대응하는 삼면체의 위치 및 배향에 따라 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계를 포함한다.
이 방법은 다음 중 하나 이상을 포함할 수도 있다:
- 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 대응하는 삼면체에 부착된 세트의 n번째 오브젝트에 대해 조정 행렬 MAn에 따라 실행되며;
- 조정 행렬 MAn은 관계식 MAn = (MSTn)-1 * On에 의해 정의되며, 여기서 MSTn은 3D 장면에서 미리정의된 삼면체 세트의 n번째 삼면체의 위치지정 행렬이며, On은 미리정의된 삼면체 세트의 n번째 삼면체에 부착된, 오브젝트 세트의 n번째 오브젝트의 3D 장면에 있는 위치지정 행렬이며;
- 조정 행렬 MAn은 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 대해 동일하며;
- 미리정의된 삼면체 세트는 기존 오브젝트의 패턴으로부터 추론되며;
- 미리정의된 삼면체 세트는 패턴 라이브러리에 저장된 패턴으로부터 취출되며;
- 오브젝트 세트를 제공하는 단계는,
- 적어도 하나의 오브젝트를 선택하는 단계;
- 선택된 적어도 하나의 오브젝트의 복수의 인스턴스들을 계산하는 단계를 포함하며;
- 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트를 부착하는 단계는, 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 관련된 링크에 따라 실행되며,
- 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 미리정의된 삼면체 세트에 제약조건을 적용하는 단계를 더 포함하며,
- 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 미리정의된 삼면체 세트의 삼면체들의 상대적 위치들을 수정하는 매개변수들을 적용하는 단계를 더 포함하며;
- 그래픽 사용자 인터페이스에 미리정의된 삼면체 세트를 디스플레이하는 단계;
- 미리정의된 삼면체 세트의 위치 및 배향은 3차원 장면에서 자유롭게 설정가능하며;
- 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 제약조건들을 가지고서 동시에 풀이된다.
본 발명은 컴퓨터에 의한 실행을 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 더 제안하는데, 상기 명령들은 상기 방법을 수행하는 수단을 포함한다.
본 발명은 상기 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 더 제안한다.
본 발명의 실시예들은 비제한적인 예로서 다음의 첨부 도면들을 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 이 방법의 일 예의 흐름도를 나타낸다;
도 2는 그래픽 사용자 인터페이스의 일 예를 나타낸다;
도 3은 클라이언트 컴퓨터 시스템의 일 예를 나타낸다;
도 4는 3D 장면에 위치되고 배향된 미리정의된 삼면체 세트의 일 예를 나타낸다;
도 5는 배향된 오브젝트의 일 예를 나타낸다;
도 6은 새로운 위치들 및 배향들을 갖는 도 4의 미리정의된 삼면체 세트를 나타낸다; 그리고
도 7은 본 발명의 방법에 따라 디자인된 3D 모델링된 오브젝트들의 어셈블리의 일 예를 나타낸다.
3차원 장면에서 3차원 (3D) 모델링된 오브젝트들의 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법이 제안된다. 이 방법은 3차원 장면에 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계를 포함하는데, 각각의 삼면체는 위치 및 배향을 정의한다. 삼면체 (trihedral 또는 trihedron) 는 하나의 유일한 점 (unique point) 을 교차하는 상이한 평면들에 있는 3 개의 선들에 의해 표현되고, 공간에서, 예컨대 3차원 장면에서 오브젝트를 지정하기 위한 참조 프레임을 정의한다. 각각의 삼면체는, 3D 장면의 삼면체에 대해 정의될 수 있는 그 자신의 위치 및 배향을 가지는데: 삼면체 세트의 각각의 삼면체는 3D 장면에서 그 자신의 좌표들을 가진다. 이 방법은 오브젝트 세트를 제공하는 단계를 더 포함한다. 오브젝트 세트는 오브젝트의 인스턴스들을 포함할 수도 있다. 이 방법은 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트를 삼면체 세트의 하나의 대응하는 삼면체에 부착하는 단계를 부가적으로 포함한다. 이 부착하는 단계는 자동으로 실행될 수도 있거나, 또는 사용자 행동에 의거하여 수행될 수도 있다. 부착한다는 것은 오브젝트 및 삼면체로 이루어진 한 쌍이 생성된다는 것을 의미한다. 이러한 쌍의 생성은 오브젝트 또는 삼면체 또는 시스템에서 설명된 관계식 (relation) 에 의존할 수도 있다. 이 방법은 삼면체 세트의 대응하는 삼면체의 위치 및 배향에 따라 각각의 오브젝트을 위치시키고 배향시키는 단계를 더 포함한다. 따라서, 오브젝트들은 그것들이 3D 모델링된 어셈블리를 형성하도록 3D 장면에 위치되고 배향된다.
이러한 방법은, 패턴의 명세들이 3D 장면에서 인스턴스화되기 때문에, 3D 모델링된 오브젝트들의 어셈블리의 설계 (desinging) 를 개선하며, 이는 패턴의 인스턴스화된 명세들을 정의하는 삼면체 세트가 3D 장면에 있다는 것을 의미한다. 다른 말로는, 삼면체 세트는 3D 장면에서 패턴의 인스턴스화된 명세들을 형성한다. 유리하게도, 패턴은 2차원 평면으로 제한되지 않고, 이에 따라, 모델링된 오브젝트 어셈블리는 3D 공간의 모든 방향들로 확장될 수 있다. 더구나, 패턴에 대한 오브젝트들의 위치 및 배향은 제공된 오브젝트들 사이의 제약조건들에 따라 수행될 수 있다. 이들 제약조건들은 또한 내적 (intrinsic) 제약조건들이라고 불린다. 더욱이, 패턴에 대한 오브젝트들의 위치 및 배향은 오브젝트 세트의 오브젝트들과 3D 모델링된 오브젝트들의 어셈블리에 속하지 않는 요소 사이의 제약조건들에 따라 수행될 수 있다. 덧붙여서, 패턴의 인스턴스화된 명세들은 삼면체 세트에 적용되는 - 외적 (extrinsic) 제약조건들이라고도 불리는 - 제약조건들로 제약될 수 있다. 그러므로, 3D 모델링된 어셈블리의 설계는, 패턴이 자유로이 설정가능하기 때문에, 매우 용이하게 된다. 더욱이, 예전의 패턴이 새 오브젝트에 적응될 수 있기 때문에, 패턴들은 재사용될 수 있다. 사실상, 패턴의 초기 명세들을 정의하는 삼면체의 세트는 3D 장면에서 다른 오브젝트들과는 독립적이다. 이는 유리하게도 재사용가능한 패턴들의 라이브러리들의 생성을 허용한다. 그밖에, 본 발명에 따른 방법은 절차적 접근법에 의존하지 않는데, 패턴 및 오브젝트들을 포함하는 모델링된 어셈블리는 수치적 솔버에 의해 제약조건들과 함께 연이어 해결될 수 있다.
이 방법은 컴퓨터 구현된다. 이는 이 방법의 단계들 (또는 실질적으로 모든 단계들) 이 적어도 하나의 컴퓨터에 의해 실행됨을 의미한다. 예들에서, 이 방법의 단계들 중의 적어도 일부의 트리거링은 사용자-컴퓨터 상호작용을 통해 수행될 수도 있다. 요구된 사용자-컴퓨터 상호작용의 레벨은 예견되는 오토마티즘의 레벨에 의존할 수도 있고 사용자의 소망을 이행하려는 요구와 균형을 이루게 할 수도 있다. 예들에서, 이 레벨은 사용자 정의될 수도 있고 및/또는 미리정의될 수도 있다.
예를 들면, 3D 모델링된 오브젝트 세트를 제공하는 단계는, 오브젝트들의 사용자 선택시에 수행될 수 있다.
이 방법의 컴퓨터 구현의 전형적인 예는 이 목적에 적합한 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 를 포함하는 시스템을 통해서 이 방법을 수행하는 것이다. GUI는 메모리 및 프로세서와 커플링된다. 데이터베이스를 저장하는 메모리는, 이러한 저장에 적합한 임의의 하드웨어일 뿐이다.
"데이터베이스"에 의하면, 이것은 탐색 및 취출 (retrieval) 을 위해 편성된 데이터 (즉 정보) 의 임의의 컬렉션을 의미한다. 메모리에 저장될 때, 데이터베이스는 컴퓨터에 의한 신속한 탐색 및 취출을 허용한다. 데이터베이스들은 사실상 갖가지 데이터 처리 동작들에 연계하여 데이터의 저장, 취출, 수정, 및 삭제를 용이하게 하도록 구조화된다. 데이터베이스는, 각각의 레코드가 하나 이상의 필드들로 구성된 레코드들로 분해될 수 있는 파일 또는 파일들의 세트로 구성될 수도 있다. 필드들은 데이터 저장소 (storage) 의 기본 단위들이다. 사용자들은 데이터를 주로 쿼리들을 통하여 취출할 수도 있다. 키워드들 및 정렬 커맨드들을 이용하여, 사용자들은 사용중인 데이터베이스 관리 시스템의 규칙들에 따라 데이터의 특정 수집물들에 대한 보고서들을 취출하거나 또는 생성하기 위하여 많은 레코드들에서 필드를 신속히 탐색, 재배치, 그룹, 및 선택할 수 있다.
이 방법의 경우에, 데이터베이스는 패턴들의 세트를 저장하고, 이에 따라 쿼리 (query) 될 수 있는 패턴 라이브러리를 형성할 수도 있다. 또한, 데이터베이스는 제공된 오브젝트 세트를 저장할 수도 있다.
이 방법은 일반적으로 모델링된 오브젝트들을 조작한다. 모델링된 오브젝트는 데이터베이스에 저장된 데이터에 의해 정의되는 임의의 오브젝트이다. 확장에 의해, "모델링된 오브젝트"라는 표현은 데이터 자체를 가리킨다. 이 시스템의 유형에 따르면, 모델링된 오브젝트들은 상이한 종류의 데이터에 의해 정의될 수도 있다. 시스템은 사실상 CAD 시스템, CAE 시스템, CAM 시스템, 및/또는 PLM 시스템의 임의의 조합일 수도 있다.
그런 상이한 시스템들에서, 모델링된 오브젝트들은 대응하는 데이터에 의해 정의된다. 따라서 CAD 오브젝트, PLM 오브젝트, CAE 오브젝트, CAM 오브젝트, CAD 데이터, PLM 데이터, CAM 데이터, CAE 데이터를 언급할 수 있다. 그러나, 모델링된 오브젝트가 이들 시스템들의 임의의 조합에 대응하는 데이터에 의해 정의될 수 있기 때문에, 이들 시스템들은 하나를 다른 하나로부터 배제하지 않는다. 따라서, 시스템은 CAD 및 PLM 시스템 양자일 수도 있는데, 아래에서 제공되는 이러한 시스템들의 정의들로부터 명백할 것이다.
CAD 시스템에 의해, 이것은 모델링된 오브젝트의 그래픽 표현을 기초로 하여 모델링된 오브젝트를 디자인하는데에는 최소한 적합한 임의의 시스템, 이를 테면 CATIA를 의미한다. 이 경우, 모델링된 오브젝트를 정의하는 데이터는 모델링된 오브젝트의 표현을 허용하는 데이터를 포함한다. CAD 시스템은 예를 들어 CAD 모델링된 오브젝트들의 표현을 에지들 또는 라인들을, 어떤 경우들에서는 앞면 (face) 들 또는 표면들을 통해서 제공할 수도 있다. 라인들, 에지들, 또는 표면들은 갖가지 방식들, 예컨대 비균일 유리 B-스플라인들 (non-uniform rational B-splines; NURBS) 로 표현될 수도 있다. 구체적으로는, CAD 파일이 명세들을 담고 있을 수도 있으며, 이 명세들로부터 기하학적 구조 (geometry) 가 발생될 수도 있으며, 그후 표현이 발생되는 것을 허용한다. 모델링된 오브젝트의 명세들은 단일 CAD 파일 또는 다수의 CAD 파일들에 저장될 수도 있다. CAD 시스템에서 모델링된 오브젝트를 표현하는 파일의 전형적인 사이즈는 부품 당 1 메가바이트의 범위에 있다. 그리고 모델링된 오브젝트는 통상 수천개의 부품들의 어셈블리일 수도 있다.
CAD의 맥락에서, 모델링된 오브젝트는, 전형적으로는, 예컨대 부품 또는 부품들의 어셈블리, 또는 어쩌면 제품들의 어셈블리와 같은 제품을 나타내는 3D 모델링된 오브젝트일 수도 있다. "3D 모델링된 오브젝트"에 의하면, 이것은 3D 표현을 허용하는 데이터에 의해 모델링된 임의의 오브젝트를 의미한다. 3D 표현은 모든 각도들로부터 부품의 뷰잉을 허용한다. 예를 들어, 3D 표현될 때 3D 모델링된 오브젝트는, 3D 표현의 축들 중의 임의의 것을 중심으로 또는 그 표현이 디스플레이되는 스크린의 임의의 축을 중심으로 핸들링 및 회전될 수도 있다. 이는 특히, 3D 모델링되지 않은 2D 아이콘들을 배제한다. 3D 표현의 디스플레이는 디자인을 용이하게 한다 (즉, 통계적으로 디자이너들이 그들의 과업을 달성하는 속도를 증가시킨다). 이는, 제품들의 디자인이 제조 프로세스의 일부이기 때문에, 업계에서 제조 프로세스의 속도를 높이게 한다.
CAD 시스템은 이력 (history) 기반일 수도 있다. 이 경우, 모델링된 오브젝트는 기하학적 특징들의 이력을 포함하는 데이터에 의해 추가로 정의된다. 모델링된 오브젝트는 사실상 표준 모델링 특징들 (예컨대, 돌출, 회전, 절단, 및/또는 라운드 등) 및/또는 표준 표면화 (surfacing) 특징들 (예컨대, 스위프, 블렌드, 로프트 (loft), 채움 (fill), 변형 (deform), 평활화 (smoothing) 및/또는 등등) 을 이용하여 사람 (디자이너/사용자) 에 의해 디자인될 수도 있다. 이러한 모델링 기능들을 지원하는 많은 CAD 시스템들은 이력 기반 시스템이다. 이는 디자인 특징들의 창작 이력이 입력 및 출력 링크들을 통해 상기 기하학적 특징들을 함께 링크하는 비순환적 데이터 흐름을 통하여 통상 저장된다는 것을 의미한다. 이력 기반 모델링 패러다임은 80년대의 시작 이래로 주지되어 있다. 모델링된 오브젝트는 2개의 지속성 데이터 표현들인 이력과 경계 표현들 (B-rep, 즉, boundary representation) 에 의해 설명된다. B-rep는 이력에서 정의된 계산들의 결과이다. 모델링된 오브젝트가 표현될 때에 컴퓨터의 스크린상에 디스플레이되는 부품의 형상은 B-rep (의 테셀레이션) 이다. 이 부품의 이력은 디자인 의도 (design intent) 이다. 기본적으로, 이력은 모델링된 오브젝트가 받을 작업들에 대한 정보를 수집한다. B-rep는 복잡한 부품들을 디스플레이하는 것을 쉽게 하기 위해 이력과 함께 저장될 수도 있다. 이력은 디자인 의도에 따라 부품의 디자인 변경들을 허용하기 위하여 B-rep와 함께 저장될 수도 있다.
PLM 시스템의 의하면, 이것은 물리적으로 제조된 제품을 표현하는 모델링된 오브젝트의 관리에 적합한 임의의 시스템을 의미한다. 따라서, PLM 시스템에서, 모델링된 오브젝트는 물리적 오브젝트의 제조에 적합한 데이터에 의해 정의된다. 통상적으로, 이 데이터들은 치수 값들 및/또는 허용오차 값들일 수도 있다. 오브젝트의 정확한 제조를 위해, 이러한 값들을 가지는 것이 더 낫다.
CAE 시스템에 의하면, 이것은 모델링된 오브젝트의 물리적 거동의 분석에 적합한 임의의 시스템을 의미한다. 따라서, CAE 시스템에서, 모델링된 오브젝트는 이러한 거동의 분석에 적합한 데이터에 의해 정의된다. 이는 통상 거동 특징들의 세트일 수도 있다. 예를 들면, 문 (door) 에 대응하는 모델링된 오브젝트는 문이 축을 중심으로 회전한다는 것을 나타내는 데이터에 의해 정의될 수도 있다.
도 2는 CAD 시스템인 시스템의 GUI의 일 예를 나타낸다.
GUI (2100) 는 표준 메뉴 바들 (2110, 2120) 뿐만 아니라 바닥 및 측면 툴바들 (2140, 2150) 을 갖는 전형적인 CAD형 인터페이스일 수도 있다. 이러한 메뉴 바들 및 툴바들은 사용자 선택가능 아이콘들의 세트를 담고 있으며, 각각의 아이콘은 이 기술분야에서 알려진 바와 같은 하나 이상의 동작들 또는 기능들에 관련된다. 이들 아이콘들 중의 일부는 GUI (2100) 에 디스플레이되는 3D 모델링된 오브젝트 (2000) 에 대한 편집 및/또는 작업을 위해 구성된 소프트웨어 툴들에 관련된다. 이 소프트웨어 툴들은 워크벤치들로 그룹화될 수도 있다. 각각의 워크벤치는 소프트웨어 툴들의 서브세트를 포함한다. 특히, 워크벤치들 중 하나는, 모델링된 제품 (2000) 의 기하학적 특징들을 편집하기에 적합한 편집 워크벤치이다. 동작 시, 디자이너가 예를 들어 오브젝트 (2000) 의 부품을 미리선택한 다음 적절한 아이콘을 선택함으로써 조작 (예컨대, 치수, 컬러 등을 변경) 을 개시하거나 또는 기하학적 제약조건들(constraints)을 편집할 수도 있다. 예를 들어, 통상적인 CAD 조작들은 스크린상에 디스플레이되는 3D 모델링된 오브젝트의 펀칭 (punching) 또는 폴딩 (folding) 의 모델링이다.
GUI는 예를 들어 디스플레이된 제품 (2000) 에 관련된 데이터 (2500) 를 디스플레이할 수도 있다. 도 2의 예에서, "특징 트리"로서 디스플레이된 데이터 (2500) 와, 그것들의 3D 표현 (2000) 은 브레이크 캘리퍼 및 디스크를 포함한 브레이크 어셈블리에 관련된다. GUI는, 예를 들어 오브젝트의 3D 배향을 용이하게 하거나, 편집된 제품의 동작의 시뮬레이션을 트리거하거나 또는 디스플레이된 제품 (2000) 의 여러 속성들을 렌더링하기 위한 갖가지 유형들의 그래픽 툴들 (2130, 2070, 2080) 을 추가로 나타낼 수도 있다. 커서 (2060) 는 사용자가 그래픽 툴들과 상호작용하기 위해 햅틱 디바이스에 의해 제어될 수도 있다.
도 3은 클라이언트 컴퓨터 시스템, 예컨대 사용자의 워크스테이션을 나타낸다.
클라이언트 컴퓨터는 내부 통신 버스 (1000) 에 연결된 중앙 처리 유닛 (CPU) (1010), 또 이 내부 통신 BUS에 연결된 RAM (1070) 을 포함한다. 클라이언트 컴퓨터에는, 버스에 연결된 비디오 RAM (1100) 에 관련된 그래픽 처리 유닛 (GPU) (1110) 이 추가로 제공된다. 비디오 RAM (1100) 은 또한 이 기술분야에서 프레임 버퍼로서 알려져 있다. 대용량 저장 디바이스 제어기 (1020) 가 대용량 메모리 디바이스, 이를 테면 하드 드라이브 (1030) 에 대한 액세스들을 관리한다. 컴퓨터 프로그램 명령들 및 데이터를 유형으로 (tangibly) 수록하기에 적합한 대용량 메모리 디바이스들은, 예로서 반도체 메모리 디바이스들, 이를 테면 EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스들; 자기 디스크들, 이를 테면 내장형 하드 디스크들 및 착탈식 디스크들; 자기 광 디스크들; 및 CD-ROM 디스크들 (1040) 을 포함하는 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다. 전술한 것들 중의 어느 것이라도 특별히 디자인된 ASIC들 (application-specific integrated circuits) 에 의해 보충되거나, 또는 그 ASIC들에 통합될 수도 있다. 네트워크 어댑터 (1050) 가 네트워크 (1060) 에 대한 액세스들을 관리한다. 클라이언트 컴퓨터는 또한 커서 제어 디바이스, 키보드 등과 같은 햅틱 디바이스 (1090) 를 포함할 수도 있다. 커서 제어 디바이스는, 도 2를 참조하여 언급된 바와 같이, 사용자가 디스플레이 (1080) 상의 임의의 소망의 위치에 커서를 선택적으로 위치시키는 것을 허용하기 위해 클라이언트 컴퓨터에서 사용된다. 덧붙여서, 커서 제어 디바이스는 사용자가 갖가지 커맨드들을 선택하고, 제어 신호들을 입력하는 것을 허용한다. 커서 제어 디바이스는 제어 신호들을 시스템에 입력하기 위한 다수의 신호 발생 디바이스들을 포함한다. 통상, 커서 제어 디바이스는 마우스의 버튼이 신호들을 발생시키는데 사용되는 마우스일 수 있다.
컴퓨터 프로그램은, 명령들이 상기 시스템으로 하여금 상기 방법을 수행하도록 하는 수단을 포함하는, 컴퓨터에 의한 명령들을 포함할 수도 있다. 본 발명은 예를 들어 디지털 전자 회로로 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그것들의 조합들로 구현될 수도 있다. 본 발명의 장치는 프로그램가능 프로세서에 의한 실행을 위해 기계 판독가능 저장 디바이스에 유형으로 수록되는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수도 있으며; 그리고 본 발명의 방법 단계들은 입력 데이터에 대해 동작하고 출력을 생성하는 것에 의해 본 발명의 기능들을 수행하기 위하여 프로그램의 명령들을 실행하는 프로그램가능 프로세서에 의해 수행될 수도 있다.
본 발명은, 데이터 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고, 그들에게 데이터 및 명령들을 송신하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그램가능 프로세서를 포함한 프로그램가능 시스템에서 실행가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 유리하게 구현될 수도 있다. 애플리케이션 프로그램은 소망되는 경우 하이-레벨의 절차적 또는 객체 지향 프로그래밍 언어로 또는 어셈블리 또는 기계어로 구현될 수도 있으며; 임의의 경우, 이 언어는 컴파일링된 (compiled) 또는 인터프리팅된 (interpreted) 언어일 수도 있다.
이제 도 1을 참조하면, 이 방법의 일 예의 흐름도가 도시되어 있다. 단계 S100에서, 미리정의된 삼면체 세트가 3차원 장면에 위치되고 배향되는데, 하나의 삼면체 세트가 도 6 에 나타난다. 3D 장면은 오브젝트들 사이의 공간적 관계들이 기술되는 공간이다. 이들 공간적 관계들은 3D 장면의 참조 프레임이라고도 불리는, 3D 장면에 적합한 삼면체에 따라 결정된다. 3D 장면에 적합한 이 삼면체는 3D 장면에서 오브젝트를 지정하는 필요한 요소들 (예컨대, 포인트) 을 제공한다. 이에 따라, 3D 장면이 배향된다.
각각의 삼면체는, 3개의 실수들은 병진 (translation) 값들을 특징짓고 3개의 다른 실수들은 회전 값들을 특징짓는, 위치지정 행렬의 부분인 6개의 실수들을 특징으로 한다. 따라서, 패턴의 명세는 쉽게 저장될 수 있다. 예를 들면, 4개의 삼면체들을 포함하는 삼면체 세트가 4*6개의 실수들의 형태로 저장될 수 있다. 각각의 삼면체는 이 기술분야에서 알려진 바와 같이, n*n 위치지정 행렬에 의해 표현될 수도 있다. 예를 들면, 4*4 위치지정 행렬은 다음과 같이 표현할 수 있으며
[a b c x
d e f y
g h i z
0 0 0 1]
여기서 (x, y, z) 는 3D 장면에서 삼면체의 병진 벡터를 나타내며, 항들 (a, b, c), (d, e, f), 및 (g, h, i) 는, 3D 장면의 참조 프레임에 대한 삼면체의 각 위치를 제공하는, 3D 장면에서 삼면체의 회전 행렬을 나타낸다. 행렬의 마지막 라인은 항상 항 (0, 0, 0, 1) 으로 표현되고, 4*4 행렬 (정방 행렬) 을 획득하기 위해 사용되어 행렬의 역의 계산이 허용된다.
각각의 삼면체는, n이 삼면체 세트의 n번째 삼면체를 나타내는 MSTn로 표시된 위치지정 행렬을 특징으로 하는, 3D 장면에서의 위치 및 배향을 정의한다. 3D 장면에서의 각각의 삼면체의 위치는, 3D 장면의 적당한 삼면체, 다시 말하면, 3D 장면의 참조 프레임에 대해 결정되는 3D 장면에서의 삼면체의 원점의 위치를 의미한다. 각각의 삼면체의 배향은 삼면체가 3D 장면에 놓이는 방법을 설명한다. 이 배향은 삼면체를 참조 배치로부터 그것의 현재 배치로 이동시키는데 필요한 회전을 설명한다. 따라서, 각각의 삼면체는 삼면체가 3D 장면에 놓이는 방법을 함께 전체적으로 설명하는 위치 및 배향을 가진다. 3D 장면에서 오브젝트의 위치 및 배향은 유사하게 정의된다는 것이 이해된다.
삼면체 세트는 3D 장면에서 패턴의 인스턴스화된 명세들을 형성하는데, 이는 삼면체 세트가 3D 장면에서 패턴의 인스턴스를 구성한다고 말하는 것과 다름없다. 유리하게도, 삼면체 세트에 의해 표현되는 패턴의 인스턴스화된 명세들은 3D 공간에 위치되는데, 이는 패턴이 3가지 치수들 (길이, 폭 및 높이라고도 함) 을 사용할 가능성을 열어둔다는 것을 의미한다.
삼면체 세트는 또한 n*n 위치지정 행렬, 예컨대 4*4 정방 행렬을 특징으로 할 수도 있다. 삼면체 세트의 위치지정 행렬은 G로 표시될 수도 있다. 3D 장면에서 삼면체 세트의 각각의 삼면체의 위치는 다음 행렬 곱셉을 계산함으로써 획득될 수도 있다: MSTn= G * MGTn, 여기서 MGTn은 패턴의 3D 프레임에서의 (또는 명세들의 3D 프레임에서의) 삼면체의 위치지정 행렬이고 n은 삼면체 세트의 n번째 삼면체를 나타낸다. 이는 삼면체의 위치 및 배향이 패턴의 참조 프레임에 대하여 결정될 수도 있다는 것을 의미한다.
삼면체 세트가 미리정의되는데, 이는 삼면체들의 위치 및 배향이 미리 결정된다는 것을 의미한다. 다르게 말하면, 미리정의된 삼면체 세트가 시스템에 로딩되면, 삼면체들의 위치 및 배향이 알려진다. 그러나, 미리정의된 삼면체 세트는 3차원 장면에서 자유로이 결정가능하다. 자유로이 결정가능하다는 것은 적어도 하나의 삼면체의 위치 및 배향을, 예컨대 사용자 행동에 의거하여 수정하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 덧붙여서, 삼면체 세트의 삼면체들 사이에 제약조건들이 적용될 수 있다. 예를 들면, 삼면체 세트의 삼면체들 간의 최소 거리는 강제될 수 있다. 이는 매개변수화될 수 있는 패턴의 명세들 덕분에 수행될 수 있는데, 이는 삼면체 세트의 삼면체들의 상대 위치들이 적어도 하나의 매개변수에 의존할 수도 있다는 것을 의미한다. 따라서, 미리정의된 삼면체 세트의 삼면체들의 상대 위치들을 수정하기 위한 매개변수들이 적용될 수도 있다.
미리정의된 삼면체 세트는 패턴 라이브러리에 저장된 패턴의 선택에 의거하여 획득될 수도 있다 (S102). 패턴의 선택은 이 기술분야에서 알려진 바와 같이 수행될 수 있다. 예를 들면, 이는 패턴들의 목록들을 나타내는 트리, 이를 테면 도 2의 트리(2500) 의 사용 덕분에 행해질 수도 있다. 사용자가 다른 유형의 사용자 인터페이스 덕택으로, 예를 들면 패턴을 위한 식별 정보를 입력하는 것, 목록에서 패턴을 선택하는 것 등등에 의해 패턴을 선택하는 것 또한 가능하다. 패턴은 콤보박스, 아이콘, 특수 명령 등과 같은 임의의 종류의 사용자 인터페이스 덕분에 선택될 수도 있다. 패턴 라이브러리는 데이터베이스 상에 저장될 수도 있다. 패턴의 선택은 패턴의 명세들이 선택되는 것, 특히, 어셈블리를 형성하는 오브젝트들이 3D 장면에 놓이는 방법을 수반한다. 따라서, 패턴의 선택에는 패턴의 인스턴스화된 명세들이 딸려 있는데, 다시 말하면, 미리정의된 삼면체 세트는 선택된 패턴의 인스턴스화된 명세들로부터 계산된다. 패턴의 명세들을 인스턴스화하는 것은 삼면체 세트가 3D 공간 (예컨대 3D 장면) 속으로 들어간다고, 다시 말하면, 위치 및 배향이 삼면체 세트의 각각의 삼면체에 주어진다고 말하는 것과 다름없다. 삼면체 세트의 각각의 삼면체는 패턴의 참조 프레임 (또는 명세들의 프레임) 에 대한 위치 및 배향을 가지는 것을 이해해야만 한다.
미리정의된 삼면체 세트는 기존 오브젝트의 패턴, 예컨대 오브젝트들의 어셈블리로부터 추론될 수도 있다. 실제로, 기존 오브젝트는 사용자에 의해 선택된다. 패턴의 선택은 패턴에 대하여 수행될 수 있다. 일단 오브젝트가 선택되면, 오브젝트의 특성들은 계산에 의거하여 추출된다. 이 목표를 위하여, 오브젝트에 저장된 정보가, 예컨대 오브젝트 내에 저장된 패턴 디자인이 활용될 수도 있다. 예를 들면, 직사각형 패턴으로부터 획득된 오브젝트의 어셈블리는 다수의 라인들 및 열들, 이 라인들 및 열들의 방향, 패턴 상의 오브젝트들 사이의 간격, 등과 같은 정보를 포함할 수도 있다. 추출의 결과로서, 패턴의 명세들이 획득된다. 삼면체 세트가 기존하는 패턴으로부터 추론되거나 또는 패턴으로부터 획득될 때, 삼면체 세트의 삼면체의 개별 위치 및 배향은 패턴의 참조 프레임으로부터 결정될 수도 있다.
선택적으로, 단계 S104에서 나타난 바와 같이, 미리정의된 삼면체 세트의 위치 및 배향은 제약될 수도 있다.
이는 제약조건이 삼면체들의 전체 세트에 적용된다는 것을 의미한다. 다른 말로는, 제약조건 - 외적 제약조건이라고도 불리움 - 이 패턴의 인스턴스화된 명세들에 적용된다. 실제로, 대칭 제약조건이 삼면체 세트에 적용되는데, 이는 제약조건이 삼면체 세트의 대칭점 또는 대칭축에 적용된다는 것을 의미한다. 다른 말로는, 가상 기하구조가 3D 장면에서 세트 삼면체에 추가될 수도 있고, 이 가상 기하구조 (예컨대 대칭점, 대칭축) 가 제약될 수도 있다. 예를 들면, 원형 패턴은 사용자가 원형 회전 축에 대한 특징들의 전체 각도, 각 간격, 및 거리를 지정하는 것을 허용한다. 본 발명에 따른 방법 덕택에, 완전한 삼면체 세트가 제약되도록 원형 회전 축에 대해 제약조건들을 적용하는 것이 가능하다.
제약조건 - 예컨대 기하학적 제약조건 - 은, 상이한 오브젝트들이 다른 오브젝트들에 대하여 이동할 수 있는 방법과 상이한 오브젝트들이 다른 오브젝트들에 어떻게 영향을 미치는지를 제한한다. 제약조건들은 기계적 부품들의 모델링 시에 광범위하게 사용된다. 제약조건들은 3D 모델링된 오브젝트들 사이의 관계들에 관련될 수 있고, 또한 삼면체들과 3D 모델링된 오브젝트들 사이의 관계들에 관련될 수도 있다. 대안적으로, 제약조건들은 삼면체 세트의 적어도 하나의 삼면체에 관련될 수도 있다. 제약조건은 3D 모델링된 오브젝트의 파일의 일부가 되어 3D 모델링된 오브젝트와 함께 저장될 수도 있거나, 또는 제약조건은 삼면체의 일부가 되어 삼면체와 함께 저장될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
선택적으로, 미리정의된 삼면체 세트의 위치 및 배향은 3D 장면의 적어도 하나의 요소에 따라 제약될 수도 있다. 요소는 오브젝트 어셈블리의 일부가 아니거나 오브젝트 어셈블리로부터 제외된, 3D 장면에 있는 임의의 오브젝트일 수도 있다.
그후, 단계 S110에서, 삼면체 세트가 사용자에게, 예컨대 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이된다. 이 디스플레이하는 단계는, 예를 들면, 사용자가 미리정의된 삼면체 세트를 형성하기 위해 삼면체들을 3D 공간에 위치시킨다면 또는 삼면체에 대해 커서로 상호작용하는 것에 의해 삼면체의 위치 및/또는 배향을 직접 수정하기를 원한다면 더 쉬울 수도 있다는 것이 이해된다.
이제 도 4를 참조하면, 삼면체 세트가 사용자에게 디스플레이된다. 각각의 삼면체는 3D 장면에서 위치 및 배향을 가지며 - 3D 장면의 참조 패턴은 표현되지 않고 - 3D 공간에서 위치 및 배향을 정의한다. 각각의 삼면체는 오브젝트의 위치, 배향, 및 다른 속성들이 특징지어질 수 있는 축들의 세트 (X, Y, Z) 를 나타내는 참조 프레임이다. 이에 따라, 각각의 삼면체는 좌표계를 제공한다.
도 1에 묘사된 흐름도를 다시 참조하면, 그 후 오브젝트 세트가 이 방법을 수행하는 시스템, 예컨대 CAD 시스템에 제공된다 (S120). 오브젝트는 CAD 시스템으로 설계된 3D 모델링된 오브젝트일 수도 있다. 오브젝트를 제공하는 것은 오브젝트, 예컨대 메모리에 저장된 오브젝트에 대한 동작을 수행할 수 있는 CAD 시스템에 이용가능한 오브젝트를 의미한다. 바람직하게는, 제공된 오브젝트들의 수는 3D 장면에 있는 삼면체들의 수와 동일하다.
실제로, 오브젝트 세트를 제공하는 단계는 적어도 하나의 오브젝트를 선택하는 제 1 하위단계 (S122) 및 선택된 적어도 하나의 오브젝트를 인스턴스화하는 제 2 하위단계 (S124) 를 포함한다. 오브젝트의 선택은, 예컨대 오브젝트들의 목록에서 사용자 행동에 의거한 패턴의 선택과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 오브젝트의 선택은 시스템에 의해 자동으로 수행될 수도 있다. 그후 선택된 오브젝트는 오브젝트 세트를 생성하기 위하여 여러 번 인스턴스화된다. 오브젝트의 인스턴스화는 컴퓨터화된 프로세스 분야에서 잘 알려져 있다. 인스턴스화는 선택된 오브젝트의 하나의 특정한 변화를 정의하는 것에 의해 인스턴스를 생성한다. 통상적으로, 선택된 오브젝트는 모델링된 오브젝트를 표현하는 데이터를 포함하는 파일이고, 인스턴스화된 오브젝트는 CAD 시스템에 의해 처리될 수 있는 실행가능한 파일이다. 따라서, 인스턴스화된 오브젝트들은 메모리에 저장될 수 있고 CAD 시스템에 의해 액세스되고 사용될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 사용자에 의해 선택된 3D 모델링된 오브젝트가 3D 장면으로 표현된다. 3D 모델링된 오브젝트는 3D 모델링된 오브젝트의 각각의 포인트를 위한 위치 및 배향을 정의하는 삼면체를 포함한다. 3D 모델링된 오브젝트는 그래픽 사용자 인터페이스 상에 디스플레이될 수도 있다 (표현되지 않음).
오브젝트 세트의 각각의 오브젝트는 위치지정 행렬, 통상 이전에 설명된 바와 같은 4*4 위치지정 행렬에 의해 특징지어질 수도 있는 3D 장면에서의 위치를 가진다. 오브젝트의 위치지정 행렬은 n이 오브젝트 세트의 n번째 오브젝트를 나타내는 On으로 표현될 수도 있다.
다음으로, 단계 S130에서, 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트는 삼면체 세트의 하나의 대응하는 삼면체에 부착된다. 이는 한 쌍의 오브젝트들이 오브젝트 세트의 오브젝트로 구성되고 삼면체가 생성됨을 의미한다. 다르게 말하면, 한 세트의 커플들 (오브젝트, 삼면체) 이 생성된다.
부착하는 단계는 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 관련된 링크를 식별하는 것 (S132) 에 의해 행하여질 수도 있으며, 이에 따라, 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트는 오브젝트가 대응하는 삼면체를 식별하는 것을 가능하게 하는 개별 링크에 액세스할 수 있다. 실제로, 링크는 "링크 오브젝트"라고 불리는 전용 오브젝트를 통해 각각의 오브젝트에 의해 액세스된다. 이 "링크 오브젝트"는 오브젝트 및 삼면체 사이의 관련성이 유지되는 테이블을 포함한다. 다른 말로는, "링크 오브젝트"는 커플들의 세트인 (오브젝트, 삼면체) 를 식별한다. 링크들은 탐색 및 취출을 위해 편성된 데이터의 임의의 수집물에 저장될 수도 있다는 것이 이해된다.
대안으로, 링크가 오브젝트와 함께, 예컨대 레이블의 형태로 저장될 수도 있다. 또한 링크는 각각의 삼면체와 함께 저장될 수도 있다는 것을 생각해 볼 수 있다. 유리하게도, 식별된 링크는 여러 상이한 3D 모델링된 오브젝트들이 부착될 필요가 있을 때 삼면체 세트 중의 특정 삼면체를 선택하는 것을 가능하게 한다. 이는 여러 상이한 3D 모델링된 오브젝트들에 의해 3D 모델링된 오브젝트들의 어셈블리를 생성하는 것을 허용한다.
그 후, 일단 링크가 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 대해 식별되면, 오브젝트들은 식별된 링크에 따라 그것들의 대응하는 삼면체에 부착된다 (S134). 커플들의 세트 (오브젝트, 삼면체) 가 이제 생성된다.
부착하는 단계 (S130) 후, 삼면체 세트의 대응하는 삼면체의 위치 및 배향에 따라 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계 (S140) 가 실행된다. 이에 따라, 3D 모델링된 오브젝트들은 각각의 3D 모델링된 오브젝트이 부착되는 삼면체의 위치 및 배향을 3D 모델링된 오브젝트들의 개별 위치 및 배향이 반영하도록 3D 장면에 위치된다. 그 결과, 오브젝트들의 어셈블리가 패턴을 형성하는 명세들의 세트로부터 구축되는데, 여기서 명세들의 세트는 3D 장면에서 인스턴스화되고 삼면체 세트에 의해 특징지어진다. 이는 유리하게도 절차적 접근법을 요구하지 않고, 3차원 장면에서 인스턴스화된 패턴에 따라 3차원 오브젝트들의 어셈블리를 생성하는 것을 허용한다. 사실상, 본 발명에 따라 획득된 패턴은 가변 패턴이고 (절차적인 것이 아니며) 그러므로 기하학적 제약조건들의 네트워크 (예컨대 내적 및 외적 제약조건들) 와 어셈블리 패턴을 수치적 솔버에 의해 동시에 해결할 수 있게 한다. 이는 다음에서 더 명확해질 것이다.
통상적으로, 각각의 오브젝트에 대응하는 삼면체의 위치 및 배향에 따른 각각의 오브젝트의 위치 및 배향은 각각의 오브젝트에 적용된 제약조건을 이용하여 실행되는데; 주어진 커플 (오브젝트, 삼면체) 에 대해, 오브젝트 및 삼면체 사이의 변환 행렬은 동일하다. 변환 행렬이 벡터를 하나의 참조 프레임에서부터 다른 참조 프레임으로 변환한다. 그 결과, 오브젝트 세트의 n번째 오브젝트를 그것의 대응하는 삼면체의 위치에 따라 그것의 대응하는 삼면체에 대해 위치시키고 배향시키는 것을 허용하는, 조정 행렬이라 불리고 MAn으로 표현된 행렬이 존재한다. 오브젝트 세트의 n번째 오브젝트는 오브젝트 세트의 오브젝트들 중의 오브젝트들 중 하나이다. 다른 말로는, 오브젝트의 개별 위치지정 행렬들과, 커플을 형성하는 삼면체 사이에는 관계가 존재하고, 이 관계는 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향하는 것을 제약하기 위해 활용된다. 이는, 조정 행렬 MAn에 의해 명시된 제약조건이, 위치시키고 배향시키는 단계에서 각각의 오브젝트에 적용된다고 말하는 것과 다름없다.
실제로, 조정 행렬 MAn은 다음 관계식에 의해 정의될 수도 있으며
MAn = (MSTn) -1 * On,
여기서 MSTn은 3D 장면에서 삼면체 세트의 각각의 삼면체의 위치지정 행렬이며, On은 3D 장면에서 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트의 위치지정 행렬이고, n은 삼면체 세트의 n번째 삼면체를 나타낸다.
이는 조정 행렬 MAn이
MAn = (G * MGTn) -1 * On
에 의해 정의될 수도 있는 다른 관계식을 이끌어내며, 여기서 G는 삼면체 세트의 위치지정 행렬이며, MGTn은 패턴의 3D 프레임에서 (또는 명세들의 3D 프레임에서) 삼면체의 위치지정 행렬이며, On은 3D 장면에서 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트의 위치지정 행렬이며, n은 삼면체 세트의 n번째 삼면체를 나타낸다.
그러므로, 관계식 On = MSTn * MAn = G * MGTn * MAn으로써 오브젝트의 위치지정 행렬을 결정하는 것이 가능하다. 그 결과, 3D 장면에서의 그것의 대응하는 삼면체의 위치지정 행렬에 조정행렬을 곱하는 것에 의해 3D 장면에서의 오브젝트의 위치 및 배향을 계산하는 것이 가능하다.
실제로, 조정 행렬은 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 대해 동일하다. 다르게 말하면, 각각의 오브젝트 p 및 n에 대해, MAp = MAn이다. 유리하게도, 이는 패턴의 명세에 맞추어 오브젝트의 세트를 동시에 위치시키는 것을 허용한다.
대안으로, 조정 행렬은 적어도 하나의 오브젝트에 대해 구성될 수도 있다. 이는 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계의 결과가 상이하도록 특정 제약조건이 특정 오브젝트에 적용된다고 말하는 것과 다름없다. 이는 오브젝트 세트의 적어도 하나의 오브젝트의 위치 및 배향을 적응시키는 것을 허용하며, 그러므로 디자인될 수 있는 패턴의 상이한 어셈블리들의 수를 증가시킨다.
실제로, 이는 공통 조정 행렬 MAn을 In으로 표현된 수정된 항등 행렬과 곱하는 것에 의해 이 적어도 하나의 오브젝트의 조정 행렬을 수정함으로써 수행된다. 사이즈 n의 I로 표현된 항등 행렬은 주대각선 (main diagonal) 상의 1들 및 그밖의 곳에서의 영들을 갖는 n×n 정방 행렬, 예컨대 4*4 항등 행렬이다. 수정된 항등 행렬 In은 상기 적어도 하나의 오브젝트의 항등원 (identity) 이 수정되는 (다시 말하면, 항등원이 1이 아님) 항등 행렬이다. 따라서, 수정된 항등 행렬은 조정 행렬로 곱해질 때 상기 적어도 하나의 오브젝트의 조정 행렬을 변경시킨다. 반면에, 수정된 항등원은 수정된 오브젝트 세트의 다른 오브젝트들의 조정 행렬을 변경없이 그대로 둔다 (다시 말하면, 항등원은 1과 동일하다).
따라서, 오브젝트의 위치지정 행렬은 다음 관계식으로 결정된다.
On = MSTn * MAn * In = G * MGTn * MAn * In, 여기서 In은 다르게 위치시키고 배향시킬 적어도 하나의 오브젝트에 대해 In ≠ I 이 되도록 수정된 항등 행렬이다.
따라서, 3D 모델링된 오브젝트들의 어셈블리의 설계는 절차적 접근법에 의존하지 않으며: 각각의 오브젝트의 위치들 및 배향들이 1회 계산으로 획득된다. 모든 수학적 제약조건들은, 전반적인 문제에 대한 솔루션이 존재한다면, 그 전반적인 문제에 대한 결과를 찾을 수 있는 수치 솔버에 직접 전송될 (또는 대입될) 수 있다. 솔버가 솔루션을 산출할 수 없는 경우에, 솔버는 문제가 과잉 제약됨을 나타내는 메시지를 송출한다.
덧붙여, 디자인 어셈블리에 대한 모든 제약조건들은, 시스템들이 계산할 어셈블리의 전반적인 뷰를 가지기 때문에, 각각의 오브젝트의 위치들 및 배향들을 계산하는 동안 해결될 수 있으며, 예를 들면, 내적 및 외적 제약조건들, 어셈블리의 오브젝트들 및 3D 장면의 적어도 하나의 요소 사이의 제약조건들, 삼면체 세트의 삼면체들 사이의 제약조건들은 각각의 오브젝트의 위치 및 배향과 동일한 시간에 해결될 수 있다. 이에 따라, 오브젝트들의 패턴 및 기하학적 제약조건들은 동일한 시간에 다루어진다. 더 일반적으로, 솔버는 어셈블리를 위치시키고 배향시키는 모든 제약조건들 및 패턴들의 명세들 및 오브젝트들에 적용되는 보충 제약조건들에 대한 해를 계산한다. 이에 따라, 각각의 오브젝트의 위치 및 배향은 디자인될 3D 모델링된 오브젝트 어셈블리에 관련된 제약조건들로써 동시에 풀이된다.
그 후, 단계 S150에서, 3D 모델링된 어셈블리는 3D 장면에서 계산되고 디스플레이된다. 다르게는, 3D 모델링된 오브젝트들의 어셈블리는 도 7에 표현된 바와 같이, 삼면체 세트와 함께 디스플레이될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었다. 갖가지 변형들이 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 만들어질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 그러므로, 다른 구현예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 예를 들면, 미리정의된 삼면체 세트의 적어도 하나의 삼면체의 위치 및 배향은, 예를 들면 사용자 행동에 의거하여 수정될 수도 있다. 이 수정은 새로운 명세 값들을 입력하는 것에 의해 수행될 수도 있다. 수정은 또한 디스플레이되는 삼면체에 대해 직접, 예컨대 삼면체에 대해 커서를 상호작용하는 것에 의해 수행될 수도 있다. 이에 따라, 사용자는 3D 장면에서 각각의 삼면체의 위치 및 배향에 적응할 수 있다.

Claims (15)

  1. 3차원 장면에서 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법으로서,
    - 상기 3차원 장면에 삼면체 (trihedral) 들의 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계 (S100) 로서, 각각의 삼면체는 위치 및 배향을 정의하는, 상기 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계;
    - 오브젝트 세트를 제공하는 단계 (S120);
    - 상기 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트를 상기 미리정의된 삼면체 세트의 하나의 대응하는 삼면체에 부착하는 단계 (S130); 및
    - 상기 미리정의된 삼면체 세트의 상기 대응하는 삼면체의 위치 및 배향에 따라 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계 (S140) 를 포함하는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 대응하는 삼면체에 부착된 상기 오브젝트 세트의 n번째 오브젝트에 대해 조정 행렬 MAn에 따라 실행되는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조정 행렬 MAn은 관계식 MAn = (MSTn) -1 * On에 의해 정의되며,
    MSTn은 상기 3D 장면에서 상기 미리정의된 삼면체 세트의 n번째 삼면체의 위치지정 행렬이고, On은 상기 미리정의된 삼면체 세트의 상기 n번째 삼면체에 부착된 상기 오브젝트 세트의 n번째 오브젝트의 3D 장면에서의 위치지정 행렬인, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 조정 행렬 MAn은 상기 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 대해 동일한, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리정의된 삼면체 세트는 기존 오브젝트의 패턴으로부터 추론되는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리정의된 삼면체 세트는 패턴 라이브러리에 저장된 패턴으로부터 취출되는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오브젝트 세트를 제공하는 단계는,
    - 적어도 하나의 오브젝트를 선택하는 단계; 및
    - 상기 선택된 적어도 하나의 오브젝트의 복수의 인스턴스들을 계산하는 단계
    를 포함하는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트를 부착하는 단계는, 상기 오브젝트 세트의 각각의 오브젝트에 관련된 링크에 따라 실행되는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 상기 미리정의된 삼면체 세트에 제약조건을 적용하는 단계를 더 포함하는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리정의된 삼면체 세트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 상기 미리정의된 삼면체 세트의 상기 삼면체들의 상대 위치들을 수정하는 매개변수들을 적용하는 단계를 더 포함하는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 그래픽 사용자 인터페이스에 상기 미리정의된 삼면체 세트를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리정의된 삼면체 세트의 위치 및 배향은, 상기 3차원 장면에서 자유롭게 설정가능한, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 오브젝트를 위치시키고 배향시키는 단계는, 제약조건들을 통해서 동시에 풀이되는, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법.
  14. 컴퓨터에 의한 실행을 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 명령들은 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된, 오브젝트들의 3차원 모델링된 어셈블리를 디자인하는 컴퓨터 구현 방법을 수행하는 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
  15. 제 14 항에 기재된 컴퓨터 프로그램을 기록하고 있는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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