[发明专利]通过使用由几何约束连接的几何形状来设计工业产品

说明书

本发明尤其涉及一种用于设计工业产品的计算机实现的方法，其中使用包括节点和边的约束图来建模工业产品的几何形状之间的约束，节点表示几何形状，而边表示两个几何形状之间的约束。该方法包括以下步骤：选择产品的至少一个几何形状；根据表示至少一个所选择的几何形状的节点，计算图中每个节点的深度值；在图中识别对立约束，对立约束由定向的边表示，其中开始节点的深度值大于结束节点的深度值；反转所识别的对立约束；修改至少一个所选择的几何形状。

技术领域

本发明涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地涉及设计工业产品的方法、系统和程序，其中使用包括节点和边的约束图建模所述工业产品的几何形状之间的约束。

背景技术

在市场上提供用于对对象进行设计、工程(engineering)、制造的多个系统和程序。CAD是计算机辅助设计的缩写，例如，它涉及用于设计对象的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程的缩写，例如，它涉及用于模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的缩写，例如，它涉及用于定义制造过程和操作的软件解决方案。在这样的计算机辅助设计系统中，就技术效率来说，图形用户接口扮演着重要的角色。这些技术可以嵌入在产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM指的是一种商业策略，所述商业策略帮助公司在整个扩展的企业的概念上来共享产品数据、应用通用过程、并运用公司知识以用于从产品的概念开始到其寿命的结束到产品的开发。

由Dassault Systemes(商标为CATIA、ENOVIA和DELMIA)提供的PLM解决方案提供了组织产品工程知识的工程中心、管理制造工程知识的制造中心、以及使得企业能够整合(integration)和连接到工程中心和制造中心的企业中心。通过以上各项，该系统交付了一种链接产品、过程、资源的开放式对象模型，以使能动态的、基于知识的产品创建和决策支持，所述产品创建和决策支持用于驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务。

在CAD系统中，连接形成工业产品的几何形状的几何约束是定向的(oriented)。两个几何形状之间的约束的定向意味着一个几何形状是主(master)元素，而另一个几何形状是从(slave)元素。例如，当创建表面A和表面B之间的匹配约束时，表面B不变，而表面A被变形以便适应表面B的边界边。创建顺序由系统保存，并且修改必须根据该顺序进行。在该示例中，不可能按照表面A的修改的版本而变形表面B。

在创建步骤的定向约束实际上是合适的，这是因为结果显然取决于选择顺序。因此，CAD系统以可预测的方式操作，这有利于可用性。

然而，对于修改的目的，约束的定向使得难以了解哪个对象必须被编辑以便适合设计意图。

此外，在修改步骤，约束定向在几何形状上不是“可见的”。这是因为诸如曲线和表面的几何形状造型约束(重合、匹配、平滑连接等)并不天然地与例如机械设计的偏移约束的箭头相关联。

对于设计师来说，了解约束的定向的通常方式是尝试修改几何形状以便找出谁是主元素以及谁是从元素。一旦做到这一点，设计师迭代对主元素的改变，直到从元素根据设计意图而行动，这是因为从元素不能被直接编辑。

取决于约束的类型，一些定向可由手反转，这使得改变过程更容易，但对于生产目的并不如本应该的那样流畅。简而言之，CAD系统的行为由约束网络定向而不是修改意图所控制。

另一个问题在于设计师被允许创建定向约束的循环。从理论的角度来看，循环是两个或更多个元素之间永无止境的依赖。解决方案的存在并不是保证的先验，并且解决方案的计算可需要迭代过程，从而产生收敛性问题。从用户的角度来看，在曲线和表面造型设计的背景下，约束的循环是交互式选择的副作用，而不是实际的设计意图。用于处理循环的一种已知解决方案存在于向用户提供建议(例如，通过显示字母数字消息)以允许用户决定是否听从该建议。使用该解决方案，修改受约束的一组几何对象是关于在警告信息下调整约束网络的问题。CAD系统本身并不改变约束定向，并且如果优选的界面风格是交互式和流畅地移动变形几何对象，则这个解决方案并不是高效的。