[发明专利]用于建模环境中实心物体的拓扑冲突的校正

说明书

相关申请

对于所有与本申请相同的主题，本申请要求2009年6月8日提交的美国临时专利申请No.61/185,046的优先权。上述申请的所有公开内容在此通过援引合并与此。

技术领域

本发明总的涉及建模环境中的拓扑冲突(topology interference)校正，更具体地涉及计算机辅助绘图(“CAD”)环境。

背景技术

在诸如CAD环境的建模环境中，用户可以通过指定多个规则来构建模型，该多个规则定义模型的几何形状。构成模型的几何形状由通过“边缘”相互连接的一组“表面”组成。在每个边缘具有至少两个连接到它的表面时形成实体(solid body)。例如，立方体是实体，因为每个边缘包括至少两个相邻的表面。非实体的实例是一张纸，其中四个边缘中每一个连接到单个表面。几何形状可以表示模型的组件，其可以采用多种形状和尺寸。例如，计算机鼠标的模型可以包括具有多个表面的圆柱形几何形状(其表示鼠标轮)、平矩形(表示鼠标按键)以及球形几何形状(表示轨迹球)。

在许多建模环境中，几何形状及其相应的表面可以在三维空间中彼此相对地移动。这可以允许用户例如在鼠标上创建一组表示按键的表面，然后以不同的放置按键的方式进行实验，以实现符合人体工程学的有益设计。在几何形状、表面、或表面组可以移动而非被限制在其被定义的位置时，其为“灵活建模”的实例。

但是，当表面的移动使得实体的一个表面与该实体的其他表面冲突时，灵活的建模环境中会出现问题。在上述实例中，鼠标按键的移动可能意味着鼠标按键的一部分将占据已经被与鼠标轮相对应的几何形状占据了的空间。因此，如果移动表面会使该表面与另一表面冲突，则建模环境可限制用户将特定表面移动到新位置的能力。这种限制防止两个不同的表面组或几何形状同时占据同一空间。

这种限制并不总是所期望的。例如，用户可能创建其随后想要与其它几何形状合并的几何形状。这可能要求用户除去单个几何形状并且重新构建表示第一和第二几何形状合并的新的、第三几何形状。这一过程是费时且复杂的。

此外，建模环境通常用于在制造物体之前开发物体或对物体进行原型设计(prototype)。由建模环境产生的设计可以用作制造者的设计图，或者模型本身可以用作快速成型机的输入。

为了有效地充当制造物体的基准，建模环境中的模型应满足某些考虑或达到某些要求。一个示例性的要求是模型必须表示实体。这一规则是对于在执行灵活建模操作(Flexible Modeling operation)之后适当地重构实心几何形状(solid geometry)的关键要求。

另一个示例性要求是特定模型的表面应尽可能地同延(coextensive)。在制造或原型设计工艺时，期望所制造的物体的某些部件的面尽可能地同延。这会降低制造复杂度和成本同时提高所制造的物体的结构完整性。例如，在CAD环境中用户可以移动第一表面组使其靠近第二表面组，以使两个表面接触(例如，一起移动两个立方体以形成长方体)。但是，在两个表面之间可能存在建模环境中难以看到的间隙，导致表面不同延。

因此，需要这样一种建模环境：其能够解决建模环境中的几何形状和表面之间的冲突，允许模型形成单一实体。此外，需要建模环境能够确保模型中的表面在需要时尽可能地同延。

发明内容

本发明提供一种方法、系统和存储在计算机可读存储介质上的指令，其适当地解决建模环境(诸如CAD环境)中表面组之间的冲突。此外，本发明的示例性实施例可以修改模型的表面以确保模型的各部分构成实体。

根据本发明的一个实施例，在建模环境中提供一种模型。该模型包括一个或多个可以在建模环境中操作的几何形状。该一个或多个几何形状可定义表面组。该操作可包括例如移动表面或调整表面的大小。当以下列的方式操作几何形状时，修改模型的拓扑以解决冲突：该操作使得该几何形状与另一几何形状、几何形状的外观(aspect of geometry)或表面冲突。

拓扑的修改可包括多种变化。例如可能需要创建新的边缘或顶点，或者需要移除旧的边缘或顶点(或两者都有)。可解决自相交从而相交的表面形成单个实体。此外，修改所涉及的表面的边界可以被延伸或缩小以形成实体。

在修改拓扑时，可能会出现不定性，从而对于新拓扑存在多于一个选择。在有不定性的情况下，该环境可向用户提供多个可能的解决方案，并允许用户从这些解决方案中进行选择。

附图说明