[发明专利]操纵计算机辅助设计系统中的对象的集合的方法和系统

说明书

一种用于动态操纵计算机辅助设计系统的三维场景中的对象的集合的计算机实现的方法，该方法包括以下步骤：‑向对象的集合提供(S1)关于连接该集合的对象的运动关节的信息；‑提供(S2)嵌入到场景中的动态操纵工具(DM)，包括具有三个轴的参考系，对于每个轴允许平移自由度和旋转自由度；‑将所述动态操纵工具(DM)附到(S3)集合的一个对象上；‑选择(S4)附到集合的对象上的动态操作工具(DM)的自由度；‑根据所选择的自由度施加(S5)负荷；以及‑实时计算并显示(S6)负荷施加的动态模拟的结果。

技术领域

本发明涉及计算机程序和系统领域，更特别地，涉及对计算机辅助设计应用中的对象的集合进行设计的领域。

背景技术

已知的计算机辅助技术包括计算机辅助设计(CAD)，其涉及用于创造产品设计的软件解决方案。同样地，CAE是计算机辅助工程的首字母缩写，例如，其涉及用于模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM代表计算机辅助制造，并典型地包括用于定义制造过程和操作的软件解决方案。

在市场上提供多种系统和程序用于设计对象(或部件)或对象的集合，形成产品，例如由达索系统公司提供的商标为CATIA的产品。这些CAD系统允许用户构造并操纵对象的复杂三维或3D模型或对象的集合。因此，在一些具有表面的情况下，CAD系统使用边或线提供了已建模对象的表示。可以使用多种方式表示线和边，例如，非均匀有理B样条(NURBS)。这些CAD系统管理部件或部件的集合作为建模对象，其通常是几何形状的规范。特别地，CAD文件包括从中生成几何形状的规范，其反过来考虑要生成的表示。几何形状和表示可以存储于单个CAD文件或多个CAD文件中。CAD系统包括用于向设计者表示建模对象的图形工具；这些工具专用于显示复杂对象；在CAD系统中表示对象的文件的典型尺寸是每个部件一兆字节的大小，并且集合可以包括上千个部件。CAD系统管理对象的模型，该模型存储于电子文件中。

在计算机辅助技术中，图形用户界面GUI扮演了考虑该技术的效率的重要角色。操纵和/或导航建模对象所需的大部分操作可以由用户(例如，设计者)在GUI上执行。特别地，用户可以创建、修改和删除形成产品的建模对象，还可以探究产品以便充分了解建模对象是如何相互联系的，例如通过产品结构。传统上，这些操作通过位于GUI的侧边上的专用菜单和图标执行。近来，CAD系统(例如CATIA)允许调用产品表示附近的这些操作。设计者不再需要朝向菜单和图标移动鼠标。因此，操作在鼠标的范围内是可用的。此外，操作是语义运转的：对于由设计者选择的给定操作，CAD系统可以根据设计者可能选择的之前所选择的操作而向设计者建议依然在鼠标附近的一组新操作。

近年来，例如在汽车和航天工业中所使用的一些计算机软件是基于几何形状的，对于机械工程师而言，能够在空间中或在三维显示中看到他们的工作。

在这个领域中，计算机软件(例如CATIA)允许在三维空间中设计几何形状。这种菜单和工具条包括一组用户可选的图标，每个图标与一个或多个操作或功能相关联。这些图标中的一些与软件工具相关联，适于在3D几何建模产品或产品的部件(例如在图形用户界面GUI上显示的)上编辑和/或工作。在下面的描述中，为了简明起见，术语“产品”、“部件”、“集合”等可以指“部件”。“部件”的概念也能够被归纳为“对象”的概念。对象包括最终数字模型的任意构成，例如，考虑集合，这种集合的对象可以是子集合、部件、运动关节、材料、在电子控制单元(ECU)上执行的嵌入式软件，或描述集合的整个环境所需的任意对象，例如在你想要研究飞机飞行能力的情况下对大气层的建模。

已知配置运动连接进行模拟，而不管动力的物理法则，但这不是实时的方式，或者，换句话说，不是动态的方式。

集合的运动关节的定义是该集合的部件之间的所有运动关节的集合。

如果满足所有关节之间的某些兼容性规则，则运动求解程序能够计算出部件的可能位置并将其显示为动画。但是，这种动画没有考虑能量守恒的物理法则，并且，在钟摆的实例中，其不会显示出由于重力引起的平衡效应。