TWI464612B - 電腦繪圖的公差偵測系統及其方法 - Google Patents

Description

電腦繪圖的公差偵測系統及其方法

一種偵測系統與其方法，特別有關於一種電腦繪圖的公差偵測系統及其方法。

公差分析是指在滿足產品功能、性能、外觀和可裝配性等要求的前提下，合理定義和分配元件和產品的公差，優化產品設計，以最小的成本和最高的質量製造產品。

公差分析作為面向製造和裝配的產品設計中非常有用的工具，可以幫助機械工程師：實現合理設定元件的公差以減少元件的製造成本、判斷元件的可裝配性，判斷元件是否在裝配過程中發生干涉與判斷元件裝配後產品關鍵尺寸是否滿足外觀、質量以及功能等要求。

當通過公差分析發現產品設計不滿足要求時，一般有兩種方法來解決問題。其一是通過精密的元件公差來達到要求，但這會增加元件的製造成本；其二是通過優化產品的設計(例如，增加裝配定位特徵)來滿足產品設計要求。

而習知的公差分析均由人工選擇相關圖面並將數據填入公差分析表中。並藉由尺寸鍊(dimensional chain)的校正，藉以找出可以調整的元件位置。一個尺寸鏈是一組互相連接的尺寸而形成一個幾何封閉環。可以是一個元件上多個元件位置或組裝成品中多個元件的尺寸。請參考第1圖所示，其係為習知尺寸鍊的標示 示意圖。尺寸鏈由各個局部元件(輸入尺寸)和一個封閉元件(結果尺寸)而組成。局部元件(A、B、C、D、E、F與G)可以是圖面上定義的尺寸或是加工，組裝的尺寸。結果整體的尺寸大小，公差和極限偏差取決于局部元件的尺寸和公差。

然而尺寸和公差填入的過程中，可能會發生元件的尺寸判斷有誤或尺寸鍊方向錯誤等情況。這將會讓尺寸鍊無法達到封閉的要求，使得進行公差分析時出現誤差。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種電腦繪圖的公差偵測系統，應用於繪圖程式在擷取結構組件中多個局部元件的尺寸鍊公差之處理。

本發明所揭露之電腦繪圖的公差偵測系統包括：顯示單元、輸入單元、儲存單元與處理單元。顯示單元顯示視覺介面，視覺介面用以顯示局部元件與所選擇的特徵點；輸入單元接收移動指令、目標選擇指令與特徵選擇指令，從顯示單元中選擇任局部元件與特徵點；儲存單元儲存結構組件與公差分析表；處理單元連接於顯示單元與儲存單元，處理單元根據目標選擇指令用以選擇視覺介面中的局部元件中的目標點；其中，處理單元根據移動指令的移動方向決定局部元件的尺寸鍊方向，處理單元根據特徵選擇指令且沿著尺寸鍊方向上選擇特徵點，並量測特徵點的間距；在完成所有的特徵點後，處理單元根據目標點與特徵點之間的距離與間距計算尺寸鍊公差並將尺寸鍊公差記錄於公差分析表中。

本發明另提出一種電腦繪圖的公差偵測方法，其係包括以下步驟：選擇局部元件；從所選的局部元件中任選目標點；以目標點為基準並選擇尺寸鍊方向；沿著尺寸鍊方向在局部元件中選擇特徵點並計算特徵點的間距；以特徵點為基準並重複選擇新的特徵點與計算間距的步驟；將所有的特徵點與所屬的間距記錄於公差分析表中。

本發明所提出的電腦繪圖的公差偵測系統及其方法可以自動選擇局部元件的尺寸鍊並計算相應的公差是否符合所需。本發明可以應用在各式的電腦繪圖中，並將局部元件的相關尺寸帶入公差分析表中，藉以簡化不同繪圖軟體間轉換時的作業時間。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

本發明係應用於電腦繪圖軟體之中。本發明除了可以以獨立的應用程式實現外，也可以透過外掛程式的方式並搭配電腦繪圖程式進行運作。而電腦繪圖的種類可以是但不限定為3D MAX、Pro/E或Auto CAD等軟體。

請參考第2圖所示，其係為本發明之架構示意圖。本發明的電腦繪圖的公差偵測系統200包括：顯示單元210、輸入單元220、儲存單元230與處理單元240。處理單元240電性連接於顯示單元210、輸入單元220與儲存單元230。在此所述的處理單元240可以泛指為具有運算能力的計算機裝置(computer)。顯示單元210 可顯示一視覺介面(未繪示)，而視覺介面用以繪製局部元件與所選擇的特徵點。視覺介面除了可以搭配前述的電腦繪圖程式的畫面外，也可以是獨立於所述的電腦繪圖程式的另一個顯示介面。

輸入單元220的種類可以是鍵盤、滑鼠或其他定位裝置(pointer)。使用者可以透過輸入裝置對處理單元240下達移動指令、目標選擇指令與特徵選擇指令。儲存單元230用以儲存平面圖示資訊231(或立體圖示資訊232)與公差分析表233。在本發明中的結構組件係由多個局部元件所構成的結構體。平面圖示資訊231與立體圖示資訊232用以紀錄結構組件的不同顯示內容。平面圖示資訊231用以紀錄結構組件的平面構造的各項資訊。而立體圖示資訊232則記錄局部元件的立體結構的相關資訊。而每一個局部元件均對應一個特徵點。

為區分目前所選擇的特徵點與未被選擇的特徵點，因此在本發明中將所選擇的特徵點定義為目標點。移動指令的主要功能是移動視覺介面中的游標。目標選擇指令的作用是選擇游標所在位置上的目標點。特徵選擇指令的作用是從現有的目標點沿著所設定的尺寸鍊方向選擇次一個特徵點。

為清楚說明本發明的運作流程，還請參考第3圖所示，其係為本發明之運作流程示意圖。本發明的公差偵測方法包括以下步驟：步驟S310：選擇平面圖示資訊或立體圖示資訊；步驟S320：選擇結構組件； 步驟S330：從所選的結構組件中選取局部元件與相應的目標點；步驟S340：以目標點為基準並選擇尺寸鍊方向；步驟S350：沿著尺寸鍊方向在局部元件中選擇特徵點並計算特徵點的間距；步驟S360：以特徵點為基準並重複選擇新的特徵點與計算間距的步驟；以及步驟S370：將所有的特徵點與所屬的間距記錄於公差分析表中。

首先，使用者可以選擇平面圖示資訊231或立體圖示資訊232任一。而以下為方便說明所以採用平面圖示資訊231的方式進行舉例說明，並非僅侷限於此。並請配合第4A圖~第4F圖所示，其係分別為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表233的示意圖。若平面圖示資訊231中存在多個結構組件時，則使用者可以從平面圖示資訊231中選擇任一結構組件。並為區分第4A圖~第4F圖中各特徵點，所以對第4B圖~第4F圖的特徵點分別定義為第一特徵點、第二特徵點、第三特徵點、與第四特徵點。

接著，從所選的結構組件中選取局部元件與相應的目標點。目標點的選取方式可以根據結構組件的種類所決定。且所述的目標點與特徵點形成一個封閉的尺寸鍊。根據第4A圖所示，目標點的選取可以從結構組件的邊緣進行選取。在第4A圖中係選取最右邊的局部元件並作為目標點，如第4A圖的目標點411所示。為能 表示第4A圖中的目標點411因此以此一實心黑點作為示意，而其他特徵點則是以空心黑點作為表示。但在前述的繪圖軟體中並不一定以此作為表示。於此同時，處理單元240將目標點411記錄在公差分析表233中的第一欄之中。由於僅一個目標點411並無間距，所以在公差分析表233中的間距欄位則是不填入任何數值。

在完成目標點411的選取後，使用者可以根據結構組件的組成進而決定尺寸鍊方向。以第4A圖為例，目標點411的右方已經沒有其他局部元件。因此使用者可以從目標點411的左方選取其他的局部元件(與特徵點)。使用者可以透過輸入單元220向處理單元240下達移動指令，將游標移動到次一個局部元件。而目標點411至次一特徵點的方向則定義為尺寸鍊方向。由於每一個局部元件的所在位置均不相同，使得尺寸鍊方向也會有所不同。

由於第4A圖的此一實施態樣係以橫切面作為結構組件，所以尺寸鍊方向僅為兩方向，在此將其定義為第一方向412與第二方向413。且第一方向412與第二方向413間的夾角係為180度。但此一夾角僅是本發明之舉例說明，在實際運作時可以如第1圖中所示的多個不同方向。從目標點411到第4B圖的第一特徵點421的尺寸鍊方向係為第一方向412。並計算目標點411至第一特徵點421間的間距。將第一特徵點421記錄與間距至公差分析表233之中。而且第一特徵點421到第二特徵點422的尺寸鍊方向係為第二方向413。

以第4B圖的第一特徵點421為新的起點，並選擇第二特徵點 422(請參考第4C圖中所示)。處理單元240將判斷第一特徵點421與第二特徵點422的尺寸鍊方向與間距。處理單元240將尺寸鍊方向與間距記錄至公差分析表233中。接下來，重複前述方式並以第二特徵點422為新的起點進行次一回合的尺寸鍊與間距的判斷與量測。處理單元240再將所得到的結果記錄至公差分析表233中。處理單元240依序的取得第三特徵點423與第四特徵點424間的尺寸鍊方向與兩特徵點間的間距，處理單元240將所得結果記錄至公差分析表233中。接著處理單元240依序的取得第四特徵點424與目標點411間的尺寸鍊方向與兩特徵點間的間距，處理單元240將所得結果記錄至公差分析表233中。

對封閉的尺寸鍊的定義而言，前述所得到的間距總和應當為零。因此本發明對於自動記錄的各項資訊，會在擷取完成後做出進一步的統計(對應於步驟S370)，藉以判斷是否符合封閉尺寸鍊的定義。請參考第5圖所示，其係為本發明的封閉尺寸鍊的判斷流程圖。

步驟S371：將第一方向與第二方向分別設定為正值與負值；步驟S372：根據第一方向與第二方向的正值或負值對間距進行相乘；步驟S373：對所有的間距進行加總，並判斷所有的間距之加總結果是否為零；步驟S374：若加總結果為零時，則將間距記錄於公差分析表中；以及 步驟S375：若加總結果不為零時，則從局部元件中選擇另一特徵點，且所選的特徵點的位置相異於所述的特徵點位置。

由於，此一實施態樣的尺寸鍊方向係為相反的兩方向，因此可以將其簡化運算時的處理。在此將第一方向412設為正值，而第二方向413設為負值。對於其他的實施態樣而言，可以利用向量的方式進行封閉尺寸鍊的計算。處理單元240根據尺寸鍊方向與對應的間距，將兩者進行相乘的處理，進而得到帶有正/負號的數值。處理單元240將所有的間距進行上述的處理後，處理單元240將帶有正/負號的間距進行加總。

處理單元240判斷加總的結果是否為零。若加總結果為零時，則代表此一尺寸鍊中的局部元件的位置是符合設定，所以不需重新變更設計。反之，加總結果不為零時，則代表此一設計中的某一局部元件的位置有問題。所以公差偵測系統200會將游標移至第一特徵點，並提示使用者重新進行其他特徵點的選擇。

本發明所提出的電腦繪圖的公差偵測系統200及其方法可以自動選擇局部元件的尺寸鍊並計算相應的公差是否符合所需。本發明可以應用在各式的電腦繪圖中，並將局部元件的相關尺寸帶入公差分析表233中，藉以簡化不同繪圖軟體間轉換時的作業時間。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

A、B、C、D、E、F、G‧‧‧局部元件

200‧‧‧公差偵測系統

210‧‧‧顯示單元

220‧‧‧輸入單元

230‧‧‧儲存單元

231‧‧‧平面圖示資訊

232‧‧‧立體圖示資訊

233‧‧‧公差分析表

240‧‧‧處理單元

411‧‧‧目標點

412‧‧‧第一方向

413‧‧‧第二方向

421‧‧‧第一特徵點

422‧‧‧第二特徵點

423‧‧‧第三特徵點

424‧‧‧第四特徵點

第1圖係為習知尺寸鍊的標示示意圖。

第2圖係為本發明之架構示意圖。

第3圖係為本發明之運作流程示意圖。

第4A圖，其係為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表的示意圖。

第4B圖，其係為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表的示意圖。

第4C圖，其係為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表的示意圖。

第4D圖，其係為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表的示意圖。

第4E圖，其係為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表的示意圖。

第4F圖係為本發明的尺寸鍊偵測與自動記錄公差分析表的示意圖。

第5圖係為本發明的封閉尺寸鍊的判斷流程圖。

Claims (7)

1. 一種電腦繪圖的公差偵測系統，其係應用於繪圖程式在擷取一結構組件中多個局部元件的一尺寸鍊公差之處理，該公差偵測系統包括：一顯示單元，其係顯示一視覺介面，該視覺介面用以顯示該局部元件與所相應的一特徵點；一輸入單元，接收一移動指令、一目標選擇指令與一特徵選擇指令，從該顯示單元中選擇任一該局部元件與該特徵點；一儲存單元，儲存該結構組件與一公差分析表；以及一處理單元，其係連接於該顯示單元與該儲存單元，該處理單元根據該目標選擇指令用以選擇該視覺介面中的該局部元件中的一目標點；其中，該處理單元根據該移動指令的移動方向以該目標點為基準決定該局部元件的一尺寸鍊方向，該處理單元根據該特徵選擇指令且沿著該尺寸鍊方向上選擇該特徵點，並量測該目標點至該特徵點間的一間距；其中，該處理單元於每次選擇該特徵點後再根據該移動指令以該特徵點為基準決定新的該尺寸鍊方向，並沿著新的該尺寸鍊方向選擇另一該特徵點，以量測該特徵點與另一該特徵點的一間距，直到完成所有的該些特徵點後，該處理單元根據該目標點與該些特徵點之間的距離與該些間距計算該尺寸鍊公差並將該尺寸鍊公差記錄於該公差分析表中。
2. 如請求項1所述之電腦繪圖的公差偵測系統，其中該儲存單元另儲存一平面圖示資訊、一立體圖示資訊，該平面圖示資訊與該立體圖示資訊均具有相應的該局部元件。
3. 如請求項2所述之電腦繪圖的公差偵測系統，其中該處理單元選擇該平面圖示資訊或該立體圖示資訊，並將所選的該平面圖示資訊或該立體圖示資訊繪製於該顯示單元的該視覺介面中。
4. 一種電腦繪圖的公差偵測方法，其係包括以下步驟：選擇一結構組件；從所選的該結構組件中選擇一局部元件與相應的一目標點；以該目標點為基準並選擇一尺寸鍊方向；沿著該尺寸鍊方向在該局部元件中選擇一特徵點並計算該特徵點的一間距；以該特徵點為基準並重複選擇新的該特徵點與計算該間距的步驟；以及將所有的該些特徵點與所屬的該些間距記錄於一公差分析表中。
5. 如請求項4所述之電腦繪圖的公差偵測方法，其中在選擇該局部元件的步驟前包括：選擇一平面圖示資訊或一立體圖示資訊，該平面圖示資訊與該立體圖示資訊均包括相應的該局部元件。
6. 如請求項4所述之電腦繪圖的公差偵測方法，其中在選擇該尺 寸鍊方向的步驟中更包括：判斷該尺寸鍊方向係為一第一方向或一第二方向，其中該第一方向係反向於該第二方向。
7. 如請求項6所述之電腦繪圖的公差偵測方法，其中在紀錄於該公差分析表的步驟中更包括：將該第一方向與該第二方向分別設定為正值與負值；根據該第一方向與該第二方向的正值或負值對該些間距進行相乘；對該些間距進行加總，並判斷加總結果是否為零；若加總結果為零時，則將該些間距記錄於該公差分析表中；以及若加總結果不為零時，則從該局部元件中選擇另一該特徵點，且所選的該特徵點的位置相異於所述的該些特徵點位置。