[发明专利]使用弱类型定义进行灵活建模

说明书

本发明尤其涉及一种用于定义三维(3D)模型的数据结构。该数据结构包括一个委托数据对象。该委托数据对象包括特定于该委托数据对象的类型的输入参数、以及用于生成输出拓扑的特定于该委托数据对象的类型的至少一个运算符。该数据结构还包括由该运算符生成的输出拓扑。

技术领域

概括地说，本发明涉及计算机程序和系统领域，具体地说，本发明涉及用于设计3D模型的数据结构、方法、系统和程序。

背景技术

市场上提供了许多用于对象的设计、工程化和制造的系统和程序。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，其涉及用于对未来产品的物理行为进行仿真的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的缩写，例如，其涉及用于定义制造过程和操作的软件解决方案。在这种计算机辅助设计系统中，图形用户界面在技术效率方面起着重要作用。这些技术可以嵌入在产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM指代在扩展企业的整个概念中，可以帮助企业共享产品数据、应用通用处理、以及利用企业知识从概念到使用寿命结束来开发产品的业务战略。DassaultSystèmes(达索系统)(商标为 CATIA、ENOVIA和DELMIA)提供的PLM解决方案提供了用于组织产品工程知识的工程中心、用于管理制造工程知识的制造中心、以及使企业集成和连接到工程和制造中心的业务战略。该系统共同提供了一个开放的对象模型，该模型将产品、过程、资源链接在一起，以实现基于知识的动态产品创建和决策支持，从而推动优化的产品定义、制造准备、生产和服务。

CAD软件提出了使用一组可分为以下两类的工具来创建称为部件的三维(3D)模型的方法：基于历史的方法(也称为参数化建模)和无历史 (History-free)方法(也称为显式建模)。

基于历史的方法被设计为通过使用特征、约束等来存储创建过程的每个步骤，来捕获设计意图。它实际上就像一个部件配方；创建的每个步骤都公开了一组用户可以更改的参数。如果确实更改了一个参数，则将以完全相同的顺序重现整个‘配方’，以重新生成新的部件。通常使用树来表示该方法，该树允许用户快速了解操作的顺序。

无历史方法不依赖于每次修改时都会重现的操作序列。每次修改都是对当前3D模型进行的。也就是说，没有中间步骤，没有“配方”，当用户修改其设计时，该修改将被特征吸收，因此，不会保留导致该修改的参数。因为不保留进行的操作的顺序，因此这种方法使用户可以更快速、更自由地创建3D模型。用户可以专注于他正在创建的几何图形，而不必担心他创建特征的顺序。而且，用户不必担心修改产生的影响。

基于历史的方法的优点也是其缺点。尽管参数化方法几乎可以随时非常方便地更改参数，但它为设计过程带来了刚性。一旦创建了“配方”后，每个特征都是强类型的，你只能使用这些参数。任何其它更改都可能非常复杂，这是因为要获得用户想要的更改，他必须考虑重新生成部件时其将如何影响结果。在用户想要测试不同类型的形状并且想要快速迭代的情况下，这是一个主要缺点。基于历史的方法主要用于创建表示要制造的现实世界的对象的机械部件，而无历史方法主要专用于概念建模或A类阶段的产品的有机形状。

基于历史的方法中使用的对象是强类型的。为了更改对象的类型，需要创建一个全新的对象，并且用代表操作顺序的树中的新对象来替换原来的对象。与被替换对象没有任何链接的新对象，可能由于拓扑结构的变化而不适合当前的“配方”。如果某个操作由于其所依赖的对象已更改而无法再找到计算其修改所需的元素，则会发生这种情况。在这种情况下，用户将必须明确告诉系统该如何做。这是一个繁琐的任务，历史越复杂，就越繁琐且耗时。

使用无历史方法，用户可以快速迭代形状，因为他正在使用的特征根本没有类型。用户不需要关心当前修改对正在设计的对象历史的影响。此外，由于通用特征(正在设计的特征)中没有存储任何历史记录，因此用户可以处理对象的当前状态。因此，即使用户可以快速迭代其形状，他也只能修改其3D形状的当前状态。他无法访问其先前任何操作的任何参数。