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【发明授权】切口检测_达索系统公司_201611273111.5 

申请/专利权人:达索系统公司

申请日:2016-12-06

公开(公告)日:2021-05-07

公开(公告)号:CN106959669B

主分类号:G05B19/4097(20060101)

分类号:G05B19/4097(20060101)

优先权:["20151207 EP 15306947.1"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.05.07#授权;2018.12.07#实质审查的生效;2017.07.18#公开

摘要:本发明特别涉及一种用于确定输出具有切口的部件的制造操作的输入的规范的方法。所述方法包括:提供输出部件的规范,包括具有边的环并对所述部件建模的用户设计的B‑Rep,用户利用B‑Rep中的通道来表示所述切口;确定由所有环组成的集合R为相应的等价类别中具有最小长度的一个;对所述集合执行包括迭代的处理:当替换环使长度减小时,替换所述环,以及当和产生边界环时去掉环,否则当由所述和替换所述环使长度减小时,由所述和替换所述环。本发明提供了一种改进的解决方案,用于在具有边的环并对具有由通道表示的切口的部件进行建模的B‑Rep中检测通道的至少部分的位置。

主权项:1.一种用于确定输出具有切口的部件的制造操作的输入的规范的计算机实现的方法,所述制造操作包括经由冲压、铣削和或激光切割形成切口,所述方法包括有以下步骤:-提供输出部件的规范,包括提供具有边的环并对所述部件建模的用户设计的B-Rep,所述用户利用所述B-Rep中的通道来表示所述切口;-根据所述B-Rep的非边界环相对于环同源关系的等价类别来确定由所有环组成的集合R为相应的等价类别中具有最小长度的一个;-对所述集合R执行包括迭代进行以下操作的处理:当将所述集合中的环替换为其与相邻边界环的和使所述长度减小时,将所述环替换为其与相邻边界环的和;针对所述集合中的环及其与所述集合中的较短环的和,当所述和产生边界环时去掉所述环,否则当将所述环替换为所述和使所述长度减小时,将所述环替换为所述和;-然后在所述集合的环中识别出n个环作为通道的位置,其中n是所述B-Rep的属;以及然后-通过去除识别出的通道并填充空白空间对所述B-Rep进行编辑;-输出具有编辑后的B-Rep的所述输出部件的所述规范。

全文数据:切口检测技术领域[0001]本发明涉及计算机程序和系统领域,更具体地,涉及用于在具有边的环并对具有由通道表示的切口的部件进行建模的B-Rep中检测通道的至少一部分的位置的方法、系统和程序。背景技术[0002]市场上提供了用于对象的设计、工程和制造的多种系统和程序。例如,CAD是计算机辅助设计的首字母缩写,其涉及用于设计对象的软件解决方案。例如,CAE是计算机辅助工程的首字母缩写,其涉及用于模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。例如,CAM是计算机辅助制造的首字母缩写,其涉及用于限定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果方面起着重要作用。这些技术可以被嵌入到产品生命周期管理PLM系统中。PLM是指一种商业策略,其跨越扩展型企业的概念,从概念到其生命结束帮助公司共享产品数据、应用公共流程、并利用用于产品开发的企业知识。达索系统公司提供的PLM解决方案商标为CATIA、EN0VIA和DELMLA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、以及使企业能够集成并连接到工程中心和制造中心二者中的企业中心。所有这些系统都提供了开放对象模型,其将产品、流程、资源关联起来,以实现动态的、基于知识的产品创建和决策支持,其推动优化的产品定义、制造准备、生产和服务。[0003]这种系统可以处理将由虚拟实体模型表示的机械部件工业化。工业化可以是设计本该制造所述部件的模具的形状。执行该工业化的一个步骤通常是识别并从输入实体去除不是由模制工艺生产的细节。这些细节可以包括孔。因此,问题可以是根据随后的意义来计算给定输入对象的拓扑不变量。目标是定位感兴趣的拓扑特征。当输入对象是图像时,拓扑特征是孔。当输入对象是实体时,拓扑特征是通道(“通孔”的同义词或柄。[0004]从数学的角度来看,对所研究的对象的尺寸没有限制。但是,工业算法对2D图像或3D实体进行处理。识别2D图像中的孔的算法是专门设计的,并不能推广到实体。自动识别实体上的通道和柄的算法可以分为两类。第一类使用迭代矩阵计算,以获取表示输入对象的拓扑的边界矩阵的史密斯标准型。所谓的同源生成器可以容易地在史密斯标准型矩阵上进行读取。从这些生成器可以确定通道和柄。典型的参考文献是D.Boltcheva,D.Canino,S.M.Aceitimo,J.C.Leon,L.DeFloriani,F.Hetro的“Aniterativealgorithmforhomologycomputationonsimplicialshapes”,CAD,43,1120111457-1467。第二类算法对单纯复形进行计算。简而言之,2D单纯复形是三角剖分图,并且3D单纯复形是一定体积的四面体网格。典型的参考文献是T.K.Dey,K.Li,J.Sun,D.Cohen-Steiner的“Computinggeometry-awarehandleandtunnelloopsin3Dmodels”,ACMTransactionsonGraphicsTOG-ProceedingsofACMSIGGRAPH2008,第27卷第3期,2008年8月。商用CAD系统还提供部分简化能力。在用户应该选择要去除的细节的面并且系统有时通过局部识别来完成该选择的意义上,它们是半自动的。这个过程也对通孔进行管理。[0005]该现有技术具有一些缺点。计算边界矩阵的史密斯标准型矩阵是有问题的,原因如下。边界矩阵的系数为0和1,但其大小可以非常大。史密斯标准型的系数是整数。它们通过执行整数算术计算的迭代算法来获得,中间结果可能包含大的整数。与浮点数相反,在计算机中没有表示任意大的整数的存储器上界。出于这种原因,当计算边界矩阵的史密斯标准型时,不能排除失败。这使得史密斯标准型技术与必须考虑任何大小的输入对象的工业领域不兼容。第二类参考计算了实体模型的通道和柄,但缺点是它需要实体的B-Rep的Voronoif三角剖分、实体的内部体积的Voronoi'3D网格划分和实体的外部体积的Voronoi'3D网格划分。换句话说,实体本身及其3D空间邻域必须被网格化。首先,由于网格划分算法和输入几何形状的复杂性,这种计算可能失败。其次,用于网格划分和拓扑计算的计算时间与交互式使用不兼容。商业CAD系统的现有的半自动解决方案由于其生产力低而无法令人满意。[0006]在该上下文内,仍然需要一种改进的解决方案,在具有边的环并对具有由通道表示的切口的部件进行建模的B-Rep中检测通道的至少部分的位置。发明内容[0007]因此,提供了一种计算机实现方法,用于确定输出具有切口的部件的制造操作的输入的规范。制造操作包括通过冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成切口。所述方法包括提供输出部件的规范,包括具有边的环并对部件建模的用户设计的B-Rep,用户利用B-Rep中的通道来表示切口。所述方法还包括根据B-Rep的非边界环相对于环同源关系的等价类别来确定由所有环组成的集合为相应的等价类别中具有最小长度的一个。所述方法还包括对集合执行包含迭代进行以下操作的处理,当将所述集合中的环替换为其与相邻边界环的Z2Z和使长度减小时,进行所述替换,针对集合中的环及其与集合中的较短环的Z2Z和,当所述和产生边界环时去除所述环,否则当将环替换为所述和使长度减小时进行所述替换。所述方法然后包括在集合的环中识别η个环作为通道的位置,其中η是B-Rep的属。所述方法然后包括通过去除识别的通道并填充空白空间对B-Rep进行编辑,并且输出具有编辑后的B-Rep的输出部件的规范。[0008]所述方法可包括以下中的一个或多个:[0009]-识别通道的位置包括:针对集合中的每个环,沿所述环在环的曲率方向和B-Rep的外法线之间计算表示一致性的值,具有最高值的η个环然后被识别为通道的位置;[0010]-所述值是环的曲率和B-Rep的外法线之间的点积的符号的积分值;[0011]-当所述环对应于B-Rep的锐边且B-Rep的外法线因此由两个沿环的向量组成时,在锐边为凸时点积的符号为最大符号,在锐边为非凸时点积的符号为最小符号;[0012]-在基本环的基础上识别等价类别,通过基本环的Ζ2Ζ和可以获得B-Rep的每个环;[0013]-通过计算B-Rep的覆盖树来确定基本环的基础,每个基本环对应于覆盖树之外的相应的边,并通过将所述相应的边添加到覆盖树来定义每个基本环;[0014]-对集合执行的处理还包括将集合中的环分割成简单环;和或[0015]-部件是模制部件、钣金件部件、成型部件或热成型塑料部件、金属铸造部件、挤压或层合部件,例如金属乳制部件。[0016]还提供一种包括用于执行所述方法的指令的计算机程序。[0017]还提供一种在其上记录有所述计算机程序的计算机可读存储介质。[0018]还提供一种包括耦合到存储器和图形用户界面的处理器的系统,所述存储器上记录有所述计算机程序。[0019]还提供一种输出具有切口的部件的制造操作的输入部件,所述制造操作包括通过冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成切口,所述输入部件通过上述方法获得。[0020]还提供一种用于生产输出具有切口的部件的制造操作的输入部件的方法,所述制造操作包括通过冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成切口。所述方法包括根据上述方法确定输入部件的规范,并根据所确定的规范制造输入部件。[0021]还提供一种用于制造具有切口的部件的方法;所述方法包括根据上述方法生产输出具有切口的部件的制造操作的输入部件,并对所生产的输入部件执行制造操作。附图说明[0022]现在将通过非限制性示例并参照附图来描述本发明的实施例,其中:[0023]图1示出了检测方法的示例的流程图;[0024]图2-6示出了包含图1的方法的通用制造过程;[0025]图7-11示出了B-Rep可以被输入到方法的工业部件的示例的照片;[0026]图12示出了系统的图形用户界面的示例;[0027]图13示出了系统的示例;[0028]图14-94示出了方法;以及[0029]图95-101示出了通过去除识别的通道并填充空白空间来编辑B-Rep的示例。具体实施方式[0030]图1的流程图示出了一种计算机实现方法的示例,所述计算机实现方法用于在具有通过定义边的环根据“环”的图形理论定义并对例如机械部件(的外部几何形状形状进行B-Rep建模的B-Rep即,边界表示)中检测通道的至少部分的位置,所述部件具有由通道表示的切口(也称为“通孔(每个切口由B-Rep的相应通道表示,这些通道在CAD领域是已知的,并且可以被称为它们表示的切口或通孔)。示例的方法包括:根据B-Rep的非边界环相对于现有的和后面定义的环同源关系的等价类别来确定S20由所有环组成的集合R为相应的等价类别中具有最小长度的一个(即,对于所有考虑的等价类别,其可以包括所有这种候选等价类别或其子集,所述方法考虑在例如欧几里德距离方面具有沿环的边累积相加的最小长度的环,注意,可以例如以任意方式对两个这种环同样为最小的情况进行处理,并且所述方法针对后面的内容相应地定义并考虑集合R。所述方法还包括对集合R执行包括迭代的处理S30显而易见,处理S30动态地修改集合R,使得迭代的输入,即集合R相应地动态演进)。迭代以任何顺序执行,例如可能按照稍后描述的顺序。迭代包括:在一些时间,当将集合R的(例如当前环似例如对集合R的所有环进行遍历的方法等任意方式选择的在给定迭代处考虑的环替换S32为其与相邻的边界环的Z2Z和这是已知的,为了清楚起见将在稍后定义使长度减小时,则进行所述替换S32换句话说,迭代可以包括评估所述替换是否将减小长度并仅在其减小长度时进行替换,对于计算机科学技术人员来说,这种条件行为显然是已知的,因此在图1中未示出并且也不进一步讨论)。迭代还包括:在一些时间,针对集合R的(同样,以任意方式选择的)(例如当前环及其与集合R的较短环(同样,以任意方式选择的,例如,迭代可能对所有这种候选的较短环进行遍历)的Z2Z和,当所述和产生边界环时S34去除所述环注意,非边界环也被相加),要不然(即否则在将所述环替换为所述和使上面定义的)长度减小时,进行所述替换例如,否则什么都不做)。所述方法然后包括:在集合R的环从迭代处理S30得到)中识别S40n个环作为通道的位置,其中η是B-Rep的属η具有数学上唯一的定义,并与B-Rep的欧拉指数相关,如稍后将讨论的,所述方法可能包括在S40之前确定η,和或如果在B-Rep数据之中提供η,则对其进行检索)。[0031]这种方法改进了对部件的切口的检测,因为其在对部件建模的B-Rep中改进了对表示切口的通道的位置例如,之前未被定位,即B-Rep不包括通道的允许直接检索的任何数据,即在没有任何处理计算的情况下确定)的检测(例如,将通道类型标志值分配到例如不存在这种类型值的B-Rep的位置)。值得注意的是,由于所述方法的系统性方案,具体地在处理S30的迭代期间,所述方法允许在不涉及用户(或用户参与相对较少)的情况下自动检测通道。此外,由于计算机化潜在的特定数学框架环代数及Ζ2Ζ和)以及处理S30减少了识别S40的应用范围的事实,相对快速且相对轻巧地执行所述方法从例如CPU的硬件资源的角度),从而产生更准确的结果相对较少的假阴性和或相对较少的假阳性和或以更鲁棒且实时的交互方式执行。即使当部件相对较大在几何形状的数目方面),例如当部件包括多于50、100或者500个面例如多于100、500或者1000个边及相应的顶点数时,这也适用。实际上,在这种情况下,所述方法的示例仍然可以在小于1分钟或甚至20秒内收敛到工业验证且准确的结果,如稍后讨论的。[0032]图1的方法可以是用于确定输出具有切口的部件的制造操作的输入的规范的通用计算机实现方法的一部分,制造操作包括通过冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成切口。处理从提供例如,接收和或检索)的输出部分的规范开始,包括具有边的环并对部件建模的用户设计的B-Rep,在B-Rep中用户利用通道表示切口。换句话说,在图1所示元件之前,用户例如机械设计师已设计了对例如机械部件建模的B-Rep例如,自由地,其中没有主动定位的通道,通道仅源自B-Rep的定义)(即,B-Rep表示机械部件的物理形状,换句话说,最终可以基于对所述特定B-Rep的数据处理,以制造这种部件的更通用的过程来制造的物理部件)。然后,处理根据图1的方法检测(例如,自动地,例如在另一用户工作空间,例如已从初始设计师接收到规范通道的至少部分。然后处理包括例如经由用户交互通过去除所识别的通道并填充空白空间来编辑B-Rep,并基于检测到的通道位置例如,包括被去除的通道例如所有检测到的通道)中的至少一个,即实质上由材料填充,并且B-Rep因此被相应地修改输出(例如,在本地和或远程例如非易失性存储器上发送和或存储具有编辑后的B-Rep的输出部件的规范(S卩,最初提供的规范,但是集成了所执行的编辑)(例如,经由用户交互)。[0033]所述方法可以包括设计适于制造输入的模具的下胎模matrix和或上胎模的另一步骤。如本身已知的,通过直接适配例如自动或半自动地所输出的规范来执行这种设计。实际上,下和或上胎模可以被设计为使得它们与由所述输出的规范提供的3D几何形状互补地对应。所述方法然后可以包括基于其设计生产这种下和或上胎模。[0034]在示例中,这种方法可以作为通用过程的一个步骤,所述通用过程开始于使用CAD系统的虚拟产品的设计并结束于机械加工专用于制造所述产品的工具基于输出部件的输出的规范,其也直接对应于模具的规范)。受益于本发明的制造方法可以包含铸造步骤包括压铸或砂型铸造)、模制步骤包括压缩模制或注射模制)、锻造步骤和或冲压步骤。这些方法产生物理部件的初始版本,称为半成品,其不具有最终产品的所有细节的特征。然后,在进一步的步骤中,通过使用钻孔工具、切削工具或冲压工具在半成品上加工小的细节。这些细节主要是盲孔、通孔和或功能表面。图2示出了通用过程的示例。左边从上到下的流程是虚拟世界,右边从下到上的流程是现实世界。[0035]在示例中,从CAD系统的角度来看,数据流可以如下运行。首先,用户设计虚拟部件的功能版本。重点是部件如何满足其规范,其几何形状非常简单且不依赖于任何制造过程。图3示出了典型的功能部件。它有六个通孔的特征。在第二步骤中,用户通过添加与制造过程相关的几何形状来设计虚拟部件的最终版本。例如,模制或铸造部件总是具有牵引曲面、圆形和圆角的特征。图3示出了这种最终部件的示例。注意侧开口如何被再加工以用于底切。下一步是设计工具的虚拟形状。通过从最终部件中去除细节以获得半成品而得到该形状,如图4所示。这是图1的方法用于检测通孔然后将其去除的情况。然后,上和下模制胎模或锻造胎模的虚拟形状基于半成品的形状。图6示出了典型的模制胎模。左胎模62被称为腔,右胎模被称为核64。然后这些形状用于准备数值指令NC以实际加工物理模制胎模或锻造胎模)。如本领域技术人员将理解的,示例性过程可以基于输出的规范来确定这些数据。[0036]方法是计算机实现的。这意味着方法的步骤或基本上所有步骤)由至少一个计算机或任何类似的系统执行。因此,方法的步骤可能完全自动或半自动地由计算机执行。在示例中,可以通过用户计算机交互来执行对方法的至少一些步骤的触发。所需的用户计算机交互的级别可以取决于预见的自动性的级别并与实现用户愿望的需求平衡。在示例中,该级别可以是用户定义的和或预定义的。在示例中,参考图1,提供S12可以由用户触发(例如,启动软件系统的切口通道检测功能),而图上示出的其余步骤可以被完全自动地执行。之后的步骤(图中未示出,例如去除检测到的通道可以被完全自动地或通过用户交互来执行。[0037]方法的计算机实现的典型示例是利用适于该目的的系统来执行方法。系统可以包括耦合到存储器以及例如图形用户界面GUI的处理器,存储器上记录有包括用于执行方法的指令的计算机程序。存储器还可以存储数据库。存储器是适于这种存储的任何硬件,可能包括若干物理上不同的部分例如,一个用于程序,并且可能另一个用于数据库)。[0038]方法包括条件处理。这典型地涉及S32和S34。但是这甚至也可以涉及S20,因为部件可能根本没有切口,在该情况下,不存在检测可以被视为空null或无效void检测结果,这也需要被鲁棒地执行,因为假阴性和假阳性是同样的问题注意,对这种空情况的处理仅仅是实现的问题,讨论的剩余部分着重于假设存在切口从而被检测到的情况)。因此,取决于其所应用的部件,可以突出方法的优点。当经由其中通道可被所述方法检测的过程设计部件的B-Rep时,这在部件已由CAD系统的用户例如机械工程设计师设计时是最常见情况,所述方法被证明是特别有利的。包括执行方法的指令的计算机程序因此被证明是部件设计工业中的有用工具。[0039]由于B-Rep是建模对象,因此方法通常对建模对象进行处理。建模对象是由例如存储在数据库中的数据定义的任何对象。通过扩展,术语“建模对象”指定数据本身。根据系统的类型,建模对象可以由不同类型的数据定义。系统实际上可以是CAD系统、CAE系统、CAM系统、PDM系统和或PLM系统的任何组合。在那些不同的系统中,建模对象由对应的数据来定义。因此,人们可以说CAD对象、PLM对象、PDM对象、CAE对象、CAM对象、CAD数据、PLM数据、PDM数据、CAM数据、CAE数据。然而,这些系统不是互相排斥的,因为建模对象可以由与这些系统的任何组合相对应的数据来定义。因此,如从以下提供的这种系统的定义中显而易见的,系统可以是CAD和PLM系统二者。[0040]通过CAD系统,另外意味着至少适于基于建模对象的图形表示来设计建模对象的任何系统,例如CATIA。在该情况下,定义建模对象的数据包括允许对建模对象的表示的数据。CAD系统例如可以使用边或线,在某些情况下利用面或表面来提供对CAD建模对象的表示。线、边或表面可以以各种方式来表示,例如非均匀有理B样条NURBS。具体地,CAD文件包含规范,从中可以生成几何形状,转而又允许生成表示。建模对象的规范可以被存储在单个CAD文件或多个CAD文件中。在CAD系统中表示建模对象的文件的典型大小在每个部件一兆字节的范围内。并且建模对象典型地可以是成千上万个部件的组件。[0041]在CAD的上下文中,建模对象典型地可以是例如表示诸如部件或部件构成的组件等产品、或者可能是产品的组件的3D建模对象。“3D建模对象”是指由允许其3D表示的数据建模的任何对象。3D表示允许从所有角度查看部件。例如,3D建模对象在由3D表示时,可以围绕其任何轴、或围绕显示所述表示的屏幕中的任何轴被处理和旋转。这明显排除了不是3D建模的2D图标。3D表示的显示有助于设计(S卩,在统计上加快设计师完成他们的任务的速度)。这加速了工业中的制造过程,因为产品的设计是制造过程的一部分。[0042]3D建模对象可以表示在利用例如CAD软件解决方案或CAD系统完成其虚拟设计之后的在真实世界中要制造的产品的几何形状,所述产品例如为例如机械部件或等价地为部件构成的组件,因为从所述方法的观点来看,部件构成的组件可以被看作是其自身的一部分,或者所述方法可以独立地应用于组件的每个部件),或者更一般地为任何刚性体组件例如,移动机构)XAD软件解决方案允许在各种和无限制的工业领域中的产品设计,包括:航空航天、建筑、消费品、高科技装置、工业装置、运输、海洋和或海上石油天然气生产或运输。因此,通过所述方法设计的3D建模对象可以表示工业产品,其可以是任何机械部件,例如陆地车辆包括例如汽车和轻型卡车装置、赛车、摩托车、卡车和汽车装置、卡车和公共汽车、火车)的部件、航空器包括例如机身装置、航空航天装置、推进装置、国防产品、航空公司装置、空间装置的部件、航行器包括例如海军装置、商业船舶、离岸装置、游艇和船艇、船舶装置)的部件、通用机械部件包括例如工业制造机械、重型移动机械或装置、安装的装置、工业装置产品、制造的金属产品、轮胎制造产品)、机电或电子部件包括例如消费电子产品、安全和或控制和或仪器产品、计算和通信装置、半导体、医疗设备和装置)、消费品(包括例如家具、家庭和花园产品、休闲用品、时尚产品、硬件商品零售商的产品、软件零售商的产品)、包装包括例如食品和饮料和烟草、美容和个人护理、家用产品包装)。[0043]在示例中,部件可以是模制部件、钣金件部件、成形或热成形塑料部件、金属铸造部件或者挤压或层合部件,例如金属乳制部件。实际上,如从机械工程领域本身已知的,这种部件通常具有与冲压、机械加工、铣削和或激光切割对应的切口(取决于材料和或针对部件考虑的相关制造过程)。方法因此允许在对这些部件建模的B-Rep中检测这种切口的位置。如此,或者利用任何类型的后处理其为实施细节),位置例如可以被输出为在S40处识别的η个环。然后,如从现有技术中已知的,方法还可以包括从B-Rep中去除所识别的通道例如其全部或部分,例如至少一个,例如取决于用户决定和或自动或手动或半自动地),并可选地填充空白空间。这可以通过现有技术中已知的任何经典方法来执行,可能具有微小的改变特别是将图1的方法的输出桥接到这种现有技术方法中所需的输入,这种改变例如包括确定与在S40处识别的与切口内部对应并因此要被去除的每个环相邻的面)。这可以包含用户交互,例如可以向用户强调所识别的通道,和或用户可以验证结果和或决定何时和或如何去除它们和或填充它们。[0044]如本身已知的并如上所述,在许多工业中,通过在材料胎模中(S卩,通过至少保存充足量的材料的材料连续变形工艺而获得,例如通过上述模制、金属板成形、塑料成形或热成形、金属铸造和或诸如金属乳制的挤压或层合部件而获得执行切口(即,通过材料不连续去除工艺,例如通过上述冲压、机械加工、铣削和或激光切割而获得来制造部件。然而设计师通常对最终部件(即,具有其切口)进行建模,而不在切口位置插入任何具体信息。这允许机械设计师专注于他的工作部分。然后,图1的方法允许检索发生在胎模成形之后的具体工业过程(即,在胎模中应用切口),因此所述方法例如通过识别上述去除位置的候选部分而有助于设计整个制造过程。以上讨论了所述方法的后期应用,但图1的方法尤其涉及确定通道的位置的问题。[0045]图7-11示出了工业部件的示例的照片,所述工业部件的B-Rep可以输入到图1的方法。图7示出了钣金件部件的示例。图8示出了用于汽车工业的金属冲压部件的示例。图9示出了用于航空航天和汽车工业的复合部件的示例。图10示出了用于汽车工业的铸造和机械加工部件的示例66以及用于汽车工业的锻造和机械加工部件的示例68。图11示出了用于消费品工业的塑料模制部件的示例。[0046]通过PLM系统,其另外意味着适于对表示物理制造的产品(或要制造的产品)的建模对象进行管理的任何系统。在PLM系统中,可以因此通过适合于制造物理对象的数据来定义建模对象。这些典型地可以是尺寸值和或公差值。为了正确制造物体,具有这种值确实是更好的。[0047]通过CAM解决方案,其另外意味着适于对产品的制造数据进行管理的任何硬件或软件的解决方案。制造数据通常包括与要制造的产品、制造过程和所需资源相关的数据。CAM解决方案用于计划和优化产品的整个制造过程。例如,其可以向CAM用户提供关于可行性、制造过程的持续时间或者诸如可以在制造过程的特定步骤中使用的特定机器人等资源的数目的信息;从而允许对管理或所需投资进行决策。CAM是CAD过程和潜在的CAE过程之后的后续过程。这种CAM解决方案由达索系统公司(DassaultSystgmes提供,商标为DELMA®。[0048]通过CAE解决方案,其另外意味着适于分析建模对象的物理行为的任何硬件或软件解决方案。众所周知且广泛使用的CAE技术是有限元方法FEM,其典型地包含将建模对象划分成物理行为可以通过方程式来计算和模拟的元素。这种CAE解决方案由达索系统公司(DassaultSystgmes提供,商标为SIMULIA®。另一种发展中的CAE技术包含对由来自不同物理领域、而没有CAD几何形状数据的多个组分构成的复杂系统的建模和分析。CAE解决方案允许仿真、且因此允许优化、改进并验证要制造的产品。这种CAE解决方案由达索系统公司(DassaultSystgmes提供,商标为DYMOLA®。[0049]PDM代表产品数据管理。通过PDM解决方案,意味着适于管理与特定产品相关的所有类型的数据的任何硬件或软件解决方案。PDM解决方案可以被参与产品生命周期的所有参与者使用:主要是工程师,但也包括项目经理、财务人员、销售人员和采购员。PDM解决方案通常基于面向产品的数据库。它允许参与者共享其产品上的一致数据,从而防止参与者使用异常数据。这种PDM解决方案由达索系统公司(DassaultSystgmes提供,商标为ENOVIA®〇[0050]图12示出了系统的GUI的示例,其中系统是CAD系统。[0051]GUI2100可以是典型的类似CAD的接口,其具有标准菜单栏2110、2120、以及底部和侧面工具栏2140、2150。如本领域中已知的,这种菜单和工具栏包含一组用户可选择的图标,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适于对⑶I2100中显示的3D建模对象2000进行编辑和或工作的软件工具相关联。软件工具可以被分组成工作台。每个工作台包括软件工具的子集。具体地,工作台之一是编辑工作台,适于编辑建模产品2000的几何特征。在操作中,设计师可以例如预先选择对象2000的部件,然后通过选择适当的图标来启动操作例如改变尺寸、颜色等或编辑几何约束。例如,典型的CAD操作是对显示在屏幕上的3D建模对象的冲压或折叠进行建模。GUI例如可以显示与所显示的产品2000相关的数据2500。在图12的示例中,显示为“特征树”的数据2500及其3D表示2000涉及包括制动钳和盘的制动组件。GUI还进一步示出了例如有助于对象的3D定向的各种类型的图形工具2130、2070、2080,用于触发对已编辑产品的操作的模拟或表现所显示的产品2000的各种属性。光标2060可以由触觉设备控制以允许用户与图形工具交互。[0052]图13示出了系统的示例,其中系统是客户端计算机系统,例如用户的工作站。[0053]示例的客户端计算机包括连接到内部通信总线1000的中央处理单元CPU1010、也连接到总线的随机存取存储器RAM1070。客户端计算还设置有与连接到总线的视频随机存取存储器1100相关联的图形处理单元GPU1110。视频RAM1100在本领域中也被称为帧缓冲器。大容量存储设备控制器1020管理对诸如硬盘驱动器1030的大容量存储设备的访问。适合于有形地包含计算机程序指令和数据的大容量存储设备包括:所有形式的非易失性存储器,例如包括半导体存储器设备,例如EPROM、EEPROM和闪存设备;磁盘,例如内部硬盘和可移动磁盘;磁光盘;以及⑶-ROM盘1040。任何前述内容可以由专门设计的ASIC专用集成电路补充或并入专门设计的ASIC。网络适配器1050管理对网络1060的访问。客户端计算机还可以包括触觉设备1090,例如光标控制设备、键盘等。在客户端计算机中使用的光标控制设备允许用户选择性地将光标定位在显示器1080上的任何期望位置。另外,光标控制设备允许用户选择各种命令并输入控制信号。光标控制设备包括用于向系统输入控制信号的多个信号生成设备。典型地,光标控制设备可以是鼠标,鼠标的按钮用于生成信号。替代地或另外,客户端计算机系统可以包括触摸垫、和或触摸屏。[0054]计算机程序可以包括可由计算机执行的指令,所述指令包括用于使上述系统执行所述方法的单元。程序可记录在任何数据存储介质上,包括系统的存储器。程序例如可以在数字电子电路中实现,或者在计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实现。程序可以被实现为装置,例如有形地体现在用于由可编程处理器执行的机器可读存储设备中的产品。方法步骤可以由可编程处理器执行,所述可编程处理器通过对输入数据进行操作并生成输出来执行指令程序从而执行方法的功能。处理器因此可以是可编程的并且被耦合以从数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令,并向数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备发送数据和指令。如果需要,应用程序可以以高级程序或面向对象的编程语言来实现,或者以汇编或机器语言来实现。在任何情况下,语言可以是编译或解释语言。程序可以是完全安装程序或更新程序。在任何情况下程序在系统上的应用产生用于执行所述方法的指令。[0055]如前所述,方法或先前的过程可以包括例如由工业设计师进行的B-Rep设计。“设计3D建模对象”指定作为精心制作3D建模对象的过程的至少一部分的任何动作或一系列动作。因此,方法可以包括从头开始创建3D建模对象。替代地,方法可以包括提供先前创建的3D建模对象的B-Rep,然后修改3D建模对象。[0056]方法可以被包括在制造过程中,所述制造过程可以包括在执行方法之后产生与建模对象对应的物理产品,例如如果已经从B-Rep去除通道,则起初没有切口(可能在之后执行开口)。在任何情况下,由所述方法设计的建模对象可以表示制造对象。因此,建模对象可以是被建模的实体即,表示实体的建模对象)。制造对象可以是产品,例如部件或部件的组件。由于方法改进了建模对象的设计,所以所述方法还改进了产品的制造,从而提高了制造过程的生产率。[0057]现在将参照图14-55和例如在以下书中所讨论的代数拓扑和图形理论的众所周知的概念来更详细地讨论图1的方法:Elementsofalgebraictopology,JamesR.Munkres,Addison-Wesley,1984和GraphTheory,FrankHarary,AddisonWesley1969。[0058]假设机械部件的实体模型(例如B-Rep,所述方法的目标可以是识别和定位例如所有通孔(即,B-Rep中的通道)。工业过程的另一步骤可以是去除这些通孔,以便设计相应模具的形状。通孔识别采用“组合代数拓扑”数学理论。通过对实体的B-Rep的环执行代数计算,并通过在S20和S30将这些环缩小到它们的最小长度和张力,所述方法可计算实体的拓扑“通道”和“柄”(注意这些拓扑概念本身是已知的)。通孔由“通道”环定位。图14示出了具有通孔142的特征的部件140的示例。图15示出了由所述方法识别的通道环150。图16示出了与去除了通孔142的部件140相对应的部件160。该步骤是工业化过程的下一步骤相对于图1所示的方法),在下文中不作广泛讨论。[0059]所述方法提供了对通孔的自动识别:不需要用户选择。当有利地与特征去除相结合时,这为用户提供了用于模制设计的有价值的工具。所述方法对向通过例如STEP格式转换器获得的纯B-Rep添加可编辑特征也是有用的。识别通孔允许创建可编辑的“通孔”特征替代几何通孔。因此,所述方法可以用于改进特征识别过程。此外,方法算法仅对输入实体的B-Rep模型(更具体地说,在B-Rep模型中需要的最少信息)进行处理,而不是其它数据结构和计算整数矩阵,Voronolf网格划分),这使方法是鲁棒的。[0060]图17示出了图1的方法的示例性总体结构。参考图1和图17,第一块SlO对应于方法的输入数据的提供。在示例中,在S12处提供实体部件的B-Rep,然后示例的方法从实体的B-Rep提取S14线框图,但是也可以替代地像这样提供线框图或从其它数据计算线框图。然后示例的方法执行第二块,其确定S20待处理的集合R,以便提供输出。首先,在S22处计算线框图的覆盖树。该覆盖树定义了基本环的基础,从中去除了S25边界环(因为边界环无法定位通孔)。在图1中未示出这种去除S25,因为它只能通过省略来执行,因此是概念性的(而不是对应于实际的数据去除)。然后,主拓扑处理用于例如尽可能多地减小剩余的非边界环块S30。该步骤利用整个B-R印,包括顶点、边和面。最后,在最终的块S40中使用线张力信息在减少的环中识别通道环。[0061]方法的输入是对实体建模的公知的B-Rep格式。众所周知,B-Rep模型包括拓扑实体和几何实体。拓扑实体是:面、边和顶点。几何实体是3D对象:表面、平面、曲线、线、点。根据定义,面是表面的有界部分,即支撑表面。边是曲线的有界部分,即支撑曲线。顶点是3D空间中的点。它们如下彼此相关。曲线的有界部分由位于曲线上的两个点顶点)限定。表面的有界部分由其边界限定,该边界是位于表面上的边的集合。面的边界的边通过共用顶点连接在一起。面通过共用边连接在一起。根据定义,如果两个面共用边,则它们相邻。类似地,如果两个边共用顶点,则它们相邻。这种信息对于所述方法是足够的输入数据。[0062]图18和19示出了圆柱形槽80的B-rep模型,圆柱形槽80可以在S12提供并由附图上编号为1、2和3的三个面构成:顶部平面1和两个侧圆柱面2和3。图18示出了槽80的透视图。图19示出了所有面的分解图。重复的数字示出边和顶点共用。面1是平面的有界部分。面1的边界包括边4和5,其中每一个由顶点10和11界定。它们都具有相同的支撑圆。面2由位于无限圆柱形表面(即面2的支撑表面上的边6、8、5和13界定。面1和2相邻,因为它们共用边5。面2和3相邻,因为它们共用边8和13。面1和3相邻,因为它们共用边4。[0063]图20示出了槽80的B-rep模型的“由......界定的”拓扑关系。较高层101的节点是面,中间层103的节点是边,并且较低层105的节点是顶点。图21和22示出了拓扑实体面、边、顶点)和支撑几何形状无限圆柱、无限平面、无限线、点)之间的关系。在CAD系统中,B-rep模型以适当的数据结构聚集“由......界定的”关系和拓扑实体与支撑几何形状以及支撑几何形状的数学描述之间的关系。换言之,图20和21所示的数据结构是该示例的拓扑数据的一部分,其包括到几何数据的几何实体这是图21的链接和拓扑实体之间这是图20的链接。[0064]图1的方法可以包括在S12提供的B-Rep的可选的预处理。为了简化欧拉公式(用于计数环和属的使用,所述方法可以确保面不具有内部环的特征。此外,为了符合代数模型,可以确保边不在同一顶点开始和结束,并且边在同一面的边界中不出现两次。技术原因与边界算子定义相关,稍后进行解释。这不会限制方法所考虑的实体的形状。实际上,拓扑伪像是在由仅一个边限定的环中增加额外的顶点,并通过创建连结所述环的桥接边来分割具有内部环的特征的面。例如,图23-24示出了不期望的拓扑。图23是实体4个面,6个边和4个顶点),并且图24是其线框图。其可以由图25和图268个面,16个边和8个顶点)上分别示出的拓扑来替换,具有增加的顶点和分割的面的特征。如所预期的,实体的B-Rep的拓扑被改变,但是其形状不变。[0065]现在将引入从代数拓扑中已知的并由所述方法使用的概念进行讨论。引入的目的在于提供所述方法所使用的概念的总体视图。在下一节中将详细描述数学形式体系。[0066]首先讨论环和边界环的概念。[0067]给定3D空间中的闭合皮肤,环直观地是所述皮肤上的单个闭合回路。直观地,边界环是为皮肤的一部分的边界的回路:沿边界环切割皮肤分成两片。非边界环与边界环相反:不存在可以由非边界环界定的皮肤部分。直观地,沿非边界环切割皮肤并不分成两片。[0068]代数拓扑的目标在于将给定皮肤上的环划分成两类:边界环和非边界环。此外,目标还在于将非边界环划分成独立环的最小集合集合R,如稍后详细描述的)。事实证明,在实体的B-Rep的非边界环中能更好地发现其通孔的定位。[0069]图27示出了圆环的皮肤。它是3D空间中的闭合且定向的皮肤。图28示出了圆环皮肤上的边界环u。图29示出了圆环皮肤的由环u界定的部分w。注意,互补的皮肤也由环u界定。图30-31示出了非边界环u和V:根据环u或V切割圆环皮肤并不分离皮肤。图30上的u定位了柄,图31上的环V定位了通道。尽管直观上明显证明环为非边界环并且证明在某种意义上它们是唯一且独立的,仍然需要高水平的数学运算。这是代数拓扑的目的。[0070]现在讨论等价环的概念。[0071]理论的一个关键特征是环的集合之间的等价关系:所谓的“同源”关系。根据定义,给定闭合皮肤s,S上的两个环u和V同源是指存在S的部分w,使得u“和”V记为u+ν为w的边界。随后正式定义符号u+v。例如,图32中的圆环皮肤上的环u和环V是同源的,因为它们是图33中所示的小管状皮肤w圆环皮肤的部分的边界。从理论的角度来看,非边界环被分类为同源关系的等价类别,如稍后详细描述的。[0072]现在讨论对柄的数目进行计数的示例。[0073]微分几何的一个定理指出,任何单个闭合皮肤在3D空间中)可以平滑地变形成:球体、圆环、双圆环、三圆环等,如图34所示。根据定义,圆环具有一个柄的特征,双圆环具有两个柄的特征等,例如,图35中的机械部件由于具有三个通孔的特征而与图36的三圆环等价。类似地,图37中的机械部件由于具有一个通孔的特征而与图38的圆环等价。[0074]此外,如果通过拓扑图(通常是三角网格或实体的B-Rep的一致拓扑描述皮肤,则通过使用所谓的欧拉公式容易计算柄的数目γ,即皮肤的属。面的数目记为112、边的数目记为m且顶点的数目记为no、则属γ为使得:[0076]图39示出了具有一致的B-Rep的先前公式:η〇=8个顶点,ηι=16个边,η2=8个面,因此γ=1。针对具有内部回路的面的特征的实体的B-Rep,可以得到等价的欧拉公式。内部回路的数目记为m,公式如下:[0078]图40示出了非一致B-Rep的欧拉公式:n〇=18个顶点,ηι=27个边,n2=10个面,m=1个内部回路底面),使得γ得面)。最后,根据代数拓扑,感兴趣的非边界环如稍后解释的,同源组出的生成器的数目)恰好为2γ:每个柄一个环,并且每个通道通孔一个环,如图41所示。[0079]所述方法利用这些结果来预测最小非边界环的数目。简言之,通过在S20识别在基本环的基础内的非边界环的等价类别(即,每个等价类别被标识为基础的相应子集),通过定义,基本环的基础使得B-Rep的每个环可通过例如不一定唯一的基本环的Ζ2Ζ和稍后详细描述如何通过图1的方法实现确定这种基础的示例来获得,所述方法以简单的方式基本上实现了代数拓扑的功能:(1在给定皮肤上的所有环中,忽略边界环,(2在非边界环中找出定位通道和柄的那些环,并仅关注通道。[0080]现在更详细地讨论代数拓扑背景。[0081]所述方法利用组合代数拓扑的抽象和复杂数学运算。并不是在所述方法的范围内给出该理论的所有细节,因此仅详细描述有用的概念和操作。[0082]整个理论对任意尺寸的单纯复形进行处理,但是理论的有用部分涉及闭合且定向的3D皮肤上的环,典型地是实体模型的B-Rep。在达到该用途之前,引入理论用于3D空间中的三角形闭合皮肤。[0083]P-链[0084]三角形皮肤Σ的拓扑定义如下。令n2为三角形的数目,m为边的数目,no为顶点的数目。4是由Π2个坐标组成的向量集合,它们中的每一个是0或1。对于同样定义。皮肤Σ的三角形数目ie{1,...,n2}与向量Aec2相关联,除了第i个坐标等于1之外,所有坐标都等于0。对于Σ的边数目ie同样定义,其与向量相关联,除了第i个坐标等于1之外,所有坐标都等于0。最后,Σ的顶点数目ie{1,...,n〇}与向量Vlec〇相关联,除了第i个坐标等于1之外,所有坐标都等于0。[0085]目标是将代数对象(向量与拓扑实体面、边、顶点)相关联。事实上,几何数据顶点的坐标、三角形的法向量与当前目的不相关。[0086]现在,C2、CjPCo配备有加法模数2,记为+。操作+根据以下规则组合整数0和1:0+1=1+0=1,0+0=0和1+1=0。适当的标记现在^这允许通过向量加法执行三角形、边和顶点的代数组合。三角形的和被称为“2-链”,边的和被称为“1-链”,并且顶点的和被称为“0-链”。实际上,代数拓扑的一个关键特征是通过使用代数来处理拓扑。[0087]例如,考虑如图42中所示的四面多面体皮肤。它包括Π2=4个三角形,ηι=6个边以及n〇=4个顶点,如图43中所示。因此,根据定义,并且[0093]边界算子[0094]三角形、边和顶点的连通性由所谓的边界算子捕获,典型地记为七。边界算子02:C2^C1描述了三角形如何由边界定。它是由矩阵定义的WCgIjC1的线性算子,所述矩阵的特征是〇、1系数扩展到m行和112列。类似地,边界算子描述了边如何由顶点界定。它是由矩阵定义的从CjljCo的线性算子,所述矩阵的特征是0、1系数扩展到no行和m列。本质上,,意味着边界的边界没有边界。假定WecP,典型的形式漏对于所有的i,〇1eV1。当边界算子不模糊时,其可以被标记为3而不是3P。[0095]使用该模型,边界实体顶点、边在有界实体边、面)的边界中出现零或一次而不是两次或更多次)。因此,边不能在同一顶点处开始和结束,并且不能在同一面的边界中出现两次或更多次。[0096]回到实施例,并且根据图43中所定义的连通性,边界算子士如下。[0098]拓扑信息“三角形fi由边ei、e4和e6界定”是以下矩阵-向量乘积的结果。其计算心的边界。[0100]由于之前的定义,形式i见在是严谨的。注意,因为加法是可交换的操作,因此三角形边界中的边的顺序不重要。[0101]边界算子心如下:[0103]拓扑信息“边e3由顶点VdPv4界定”是以下矩阵向量乘积的结果。[0105]这里,同样,形式Ae3=V2+V4是严谨的。注意,因为加法是可交换的操作,因此边边界中顶点的顺序不重要。[0106]最后,可以检验,如所期望的,a2。=〇,记住,在z2Z中,1+1=〇。[0108]该形式允许根据非常简单的规则来组合链。两个链的和u+v包括不在V中的u的元素和不在u中的V的元素。[0109]环[0110]由于该代数背景,环和边界环的正式声々加下-如果山W=0,则1-链u是1-环。如果存在2-链W使得.则1-环U是边界环。由\._边界总是环,但反之不一定是真的,如之前利用圆环皮肤所示的。[0111]回到不例,由于3丨5=0,所以1_链s=e6+e5+e3+ei是环,并且由:所以其也是边界环。在四面体示例中,所有的环都是边界环。[0112]图1的方法可以大量组合1-环,如图44所示。如果u=e4+ei+e6且V=ei+e2+e3,那么u+ν=θ4+θ6+θ2+θ3〇[0113]同源关系[0114]4i为1-环的组,即,边界算子A的核:[0116]根据定义,如果存在2-链WGC2使ί则两个1-环是同源的。同源关系是等价关系,因此,根据基本代数,它定义ATerS1上的等价类别。根据定义,同源铂H1钮栝忟》笺价悉則„审准确地说,令加为2_链边界的组:[0118]通过构建,同源组出为商组。该代数过程在不是边界环的1-环的集合上提供结构。本发明的一个目的在于计算压的生成器。[0119]以下属性对所述方法非常有用。如果u和V同源,并且如果s是边界环,则u+s和V也是同源的。证明如下。由于u和V同源,因此存在链w,使得M+V=02W。由于s为边界环,所以存在链t,使得S=32。因此,[0121]意味着u+s和V是同源的。[0122]在图1的示例中,通过计算S22B_Rep的覆盖树来确定基本环的基础,每个基本环在S24识别的对应于覆盖树之外的相应的边,并通过将相应的边添加到覆盖树来定义实际上,通过定义,覆盖树确保了这种结果)。[0123]现在讨论计算覆盖树。[0124]覆盖树有助于创建基本环的基础。算法的输入是非定向图。输出是属于覆盖树的标记“2”的边。在开始算法之前,所有顶点和所有边均被标记为“0”。算法使用后进先出LIFO列表作为内部变量。实体z的标记被记为mz。利用值k标记实体z由指令mz:=k表不。[0127]应当注意,覆盖树不是唯一的,而是可以使用任何一个。[0128]现在讨论识别S24基本环的基础。[0129]前面的算法提供了输入图的边的标记:标记2边是覆盖树的边,标记1边不是。根据图的理论,将标记1边添加到覆盖树创建了可以由所述边识别的唯一的基本环单个环)。[0130]通过将标记1边添加到覆盖树而获得每个基本环。在添加下一个标记1边之前去除所添加的边。注意m为边的数目,no为顶点的数目,并且η。为基本环的数目,η。可以通过如下公式计算:[0131]nc=ni_n〇+l[0132]现在讨论S26。[0133]S26可以开始于测试环是否为边界环(以便滤除边界环)。[0134]算法的输入是:[0135]•由面、边和顶点限定的闭合且定向的皮肤。[0136]•由其一列边所限定的环L。[0137]算法的输出是对问题“输入环是边界环?”的回答“是”或“否”。[0138]算法的原理如下。从环的一侧沿着B-Rep的面行进,如果可以到达环的另一侧而不与其交叉,那么它不是边界环。从环的两侧行进,如果两条路径可以聚在一起而不交叉,那么它不是边界环。图45-46示出了这两种情况。[0139]算法使用后进先出(LIFO列表作为内部变量。面f的标记值被记为mf。利用值k标记面f由指令mf:=k表示。在开始之前,所有面被标记为0,算法基于每个边恰好由两个面共用的事实,这是实体B-Rep的属性。[0141]如果输入环是边界环,则算法访问所有面。在该情况下,输入环是标记为+1的所有面的边界,并且它也是标记为-1的所有面的边界。[0142]图47示出边界环粗线和面标记的示例。[0143]现在讨论减少集合R中剩余的环处理S30。[0M4]减少环是图1的方法的主要处理,因为这确保了最终拉伸试验的准确性值得注意的是,相对较少的假阳性)。输入数据是由先前算法计算的η。个基本环的列表。输出数据是在实体的边界上定位通道的环的列表。[0145]消除边界环[0146]第一步是从基本环列表中消除S25边界环。这通过在每个基本环上使用先前描述的专用“测试边界环”的算法来执行。在完成该步骤后,非边界基本环的数目被记为nb。通过构建,nb2γ。尽管如此,在Ro中可以找到所有的γ个通道状环。[0160]图1中示例的迭代算法包括三种方案:添加相邻面、将环组合以及可选分割成简单的环。可以以任何顺序应用这些方案,并且可以以任何顺序选择对每个方案的主题项目的选择。迭代的收敛可以由技术人员已知的任何方式决定,要注意,结果不是唯一的(因为迭代过程可以以不同的方式执行)。在示例中,尽可能多地迭代S32产生集合R的元素的最小长度,并且然后以交错的方式迭代S34和S36,在每次S34的结果提供了分割的可能性时应用S36。[0161]通过添加相邻面S32减小长度[0162]通过相邻面减小长度可以如下实现。输入数据是非边界环u,并且输出数据是根据实体的线框拓扑与环u同源的最短环。面f的标记被记为mf。利用值k标记面f由指令mf:=k表示。在开始之前,所有面被标记为“0”。[0164]该方法不改变R中的环的数目。[0165]通过将非边界环组合S34进行减少[0166]输入数据是集合R。输出数据是包括较少环和较短环的更新的集合R。[0167]通过将环组合进行减少可以如下实现。令ri和rj为R的两个环,并且rk是两者中最长的一个。它们之和被记为r=ri+^。如果r为边界环,这意味着的环之和同源,并且因此是多余的。从R中将其消除。否则,如果Lengthr小于Lengthrk,则利用r替换rk。算法为:[0170]分割成简单环S36[0171]分割S36成简单环是可以进一步改进方法的选项。它可以在S34的每次迭代之后或在S34已经收敛之后执行。然后,可以再次执行S34的迭代,并且然后可以再次执行S36,直至收敛。可以以任何方式实现S34和S36的迭代的这种交错。[0172]S36可以如下实现。第一步是分离连接的组分,这是图理论领域中的经典算法。下一步是找到简单的环。从任意顶点开始,并从该顶点沿着边的路径,直到到达被访问的顶点。重复该过程,直到访问了所有边。应当注意,所有顶点具有偶数数目的入射边,否则,1-链不是环。该方法增加了R中的元素的数目,但是维持了总长违[0173]一旦集合R被正确地减少,所述方法就可以准确地识别通道的位置。在图1的示例中,这通过针对减少的集合R中的每个环在环的曲率方向和B-Rep的外法线之间沿着环计算S42表示一致性的值,然后确定S44具有最大值的η个环作为待识别的通道的位置(S卩,所述方法的输出)来完成。其它环是简单且任意未考虑的(并且在理论上它们可被认为是柄而不是通道)。下面讨论了一致性值对于相应的环是环的曲率和B-Rep的外法线之间的点积的符号(即,在点积为正时,其为+1,在点积为负时,其为-1的积分沿所述环并被称为“环的张力”的示例。特别地,在该示例中,可以如下对锐边至少是对积分进行评估所用的环的一部分)的情况进行处理:当环对应于B-Rep的锐边并且B-Rep的外法线因此由沿环的两个向量组成时,在锐边为凸时点积的符号为最大符号,并且在锐边为非凸时点积的符号为最小符号两种可能性之间的最大值和或最小值由沿锐边的两个法向量的存在提供)。[0174]环的张力[0175]4;为平滑闭合曲线。其用弧长作为参数,并且长度为L。因此,对于所有的te[0,L],切向量被归一化为ICtI=1,并且对于所有的te[0,L],二阶导数向量垂直于切向量〈Ct,C〃t=0。如果该闭合曲线是弹性材料,则从现有技术中公知的是,点C⑴处的弹力F沿曲率向量C〃⑴被定向。[0176]平滑表面上的平滑曲线[0177]现在,弹性曲线在作为实体的边界的平滑闭合表面上。平滑表面在点Ct处的外法线被记为Nt。当0时,弹性力倾向于将点C⑴拉向远离实体。图48-49示出了外法向量482和曲率向量484分别在相反和相同方向上的两种情况。当=0时,弹性曲线在实体上滑动,并且不能得出其它结论,如图50所示。[0178]通过测量在力指向实体内部或实体外部处的弹性曲线的长度来定义平滑闭合表面上的平滑闭合曲线的通道-柄类型。确切地,令—{-1A+1}是由0时供〇=+1、〈:〃(〇4红=0时史〇=0定义的映射。如果#吨心0,则曲线C为通道相应地,为柄)。考虑函数供而不是点积本身)以增加方法的鲁棒性并使其抵抗局部奇异性)。计算积分值以具有全局视图并舍弃不规则性。[0179]例如,令a和b分别为图48-50所示的圆环的小半径和大半径。在图48中,对于所有的te[0,2Jia],〈C〃⑴,Nt0,因Itl这意味着曲线C为通道。[0180]目标是将该定义推广到具有锐边和尖顶点特征的实体的边界。本质上,属于实体的边界的3D点是面的内部点,或者是锐边或尖顶点的内部点。在所述方法的上下文中,由于外法线是良好定义的,所以平滑边内部的或平滑顶点处的点等价于面内部的点。此外,曲线C是实体的边的路径。[0181]因此,示例的方法可以应用以下方案来实现准确的结果。[0182]点C⑴在面的内部[0183]如果C⑴在面的内部,则外法线N⑴被良好定义,且映射和的点积,其中,N1是相邻面的法向量编号顺序没有意义)。根据点积的符号和在点Ct处的锐边的局部凸度来定义映射«Κ·。[0187]下一个表包括当锐边为凸时点Ct处的映射to,Ct=C+⑴。曲线C—⑴和C+t分别具有两个相邻的面。令Fto=Cto-C」(to为to处的弹力。诊断组合了对分别使用曲线C-和C+计算的映射4=2r,因此集合R不是最小的。通过添加相邻面的边界环来继续R的减少处理。例如,通过添加环,可以分解环k,其中u与k相邻是实体的顶部半面,如图74-75所示。所得的环+d2u=α+ό+X包括环a和b,如图76所示。组分a和b是分离的,并且在R中可以有利地用X替换k,如图77所示。[0207]下一迭代是通过添加来缩短X,其中w是实体的B-Rep的右半圆柱面,其产生环e,如图78-79所示。结果,从代数的角度看,由于fc+a+6+e=32w+W,因此k=a+b+e〇然后,将环组合在一起的步骤消除了重复的a、b和e。出于相同的原因,通过使用类似的技术I+32u=a+6也将环h减少到a和b并从集合R中消除。通过减少处理,环a、b、c、d、e保持不变,使得最终,Ro={a,b,c,d,e}。注意5=|R〇|4=2γ,但通道状环a和b仍存在。[0208]最后一步是通过使用环张力准则识别环a和b为通道并且环c、d和e为柄。环b的点X邻域中的实体的局部截面如图80-81所示。显然,由于=0、〈:〃,犯0且曲线13是凸的锐边,因此,沿曲线b都有φ=1。对于环a也是如此。环d由四个线段构成,由于沿曲线d,C〃=〇,使得积分计算不起作用。曲线d的点Y邻域中的实体的局部截面如图82-83所示。显然,由弓,顶点Y的类型是“内部”。对于环d的其它顶点mwiK。[0209]已在表示不同部件的若干B-Rep上测试了对上述具有不同选项的特征的图1的方法的实现。虽然面的数目有时相对非常高,但是所述方法总是相对快速地定位通道。以下参照图84-94提供结果:L〇211j选择开去除切口®[0212]如前所述,可以根据本身已知的任何方法经典地执行通过去除识别的通道并填充空白空间来编辑B-Rep。下面讨论示例。[0213]可以通过使用如达索系统公司(DassaultSystemes的CAA库等提供特征识别和面去除功能的商业CAD软件的API来有利地执行该编辑。为清楚和一致性起见,通过简单的示例在所述方法的上下文中示出。[0214]给定通过使用所述方法识别的通道环,在示例中,过程的步骤是选择切口的面并去除这些面,同时保持实体的闭合边界。[0215]识别切口的面可以如下进行。根据定义,“凹陷”是由凸边界定的实体的相邻面的集合。挑选环的左侧,收集相邻的面,直到找到第一个凹陷。通过挑选环的右侧以相同的方式找到第二个凹陷。选择具有最短边界曲线的特征的凹陷:其为切口。[0216]图95示出了示例性实体和定位切口的环。图96是通过在环的右侧传播而发现的凹陷。图97是通过在环的左侧传播而发现的凹陷。切口面为具有最短边界的特征的那些凹陷,显然是图96中的那个。[0217]可以如下去除切口面。第一步骤是从实体的B-Rep舍弃切口的所有面,这产生了开放的皮肤,如下一图所示。该开放的皮肤的边界包括两个环。初始的一个(图98中的环A用于定位切口,并且切口的另一端(图98中的环B通过凹陷识别来计算。利用图98的环B来解释封闭该开放的皮肤。令FdPF2为入射到切口的环前面图中的环B的面,并且SjPS2为它们各自的支撑表面。计算相交曲线C=S1nS2图99中的虚线)。两端均不与相应边界连接的C的部分CjPC5被舍弃。与F1SF2的边界边局部重合的曲线C的部分CdPC4也被舍弃。与环重合的FjPF2的边界部分被舍弃,如图100所示。曲线C的部分C3用于封闭面FjPF2的开放的边界,产生在图101所示的环的邻域中封闭实体的B-Rep的最终的面F'jPFS。然后可以以容易的方式执行在环A的邻域中封闭开放的皮肤。该环为面的内部回路,并且封闭是用于舍弃该内部回路。[0218]应该理解,在环的邻域中,实体的局部几何形状和拓扑可以非常复杂,这取决于与环相邻的面的数目。最终的解决方案是计算环上的填充表面并将其缝合到实体上。

权利要求:1.一种计算机实现方法,用于确定输出具有切口的部件的制造操作的输入的规范,所述制造操作包括经由冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成切口,所述方法包括:-提供输出部件的规范,包括提供具有边的环并对所述部件建模的用户设计的B-Rep,所述用户利用所述B-Rep中的通道来表示所述切口;-根据所述B-Rep的非边界环相对于环同源关系的等价类别来确定由所有环组成的集合R为相应的等价类别中具有最小长度的一个;-对所述集合R执行包括迭代进行以下操作的处理:当将所述集合中的环替换为其与相邻边界环的和使所述长度减小时,将所述环替换为其与相邻边界环的针对所述集合中的环及其与所述集合中的较短环的,当所述和产生边界环时去掉所述环,否则当将所述环替换为所述和使所述长度减小时,将所述环替换为所述和;-然后在所述集合的环中识别出η个环作为通道的位置,其中η是所述B-Rep的属;以及然后-通过去除识别出的通道并填充空白空间对所述B-Rep进行编辑;-输出具有编辑后的B-Rep的所述输出部件的所述规范。2.如权利要求1所述的方法,其中,识别通道的位置包括:针对所述集合中的每个环,沿所述环在所述环的曲率方向和所述B-Rep的外法线之间计算表示一致性的值,具有最高值的η个环然后被识别为通道的位置。3.如权利要求2所述的方法,其中,所述值是所述环的曲率和所述B-Rep的外法线之间的点积的符号的积分值。4.如权利要求3所述的方法,其中,当所述环对应于所述B-Rep的锐边并且所述B-Rep的外法线因此由沿所述环的两个向量组成时,在所述锐边为凸时,所述点积的符号为最大符号,并且在所述锐边为非凸时,所述点积的符号为最小符号。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其中,在基本环的基础内识别所述等价类别,能够通过基本环的和来获得所述B-Rep的每个环。6.如权利要求5所述的方法,其中,通过计算所述B-Rep的覆盖树来确定所述基本环的基础,每个基本环对应于所述覆盖树之外的相应的边,并且是通过将所述相应的边添加到所述覆盖树来定义的。7.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中,对所述集合R执行的所述处理还包括随后将所述集合中的环分割成简单环。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法,其中,所述部件是模制部件、钣金件部件、成型部件或热成型塑料部件、金属铸造部件、诸如金属乳制部件的挤压或层合部件。9.一种包括指令的计算机程序,所述指令用于执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。10.—种计算机可读存储介质,其上记录有如权利要求9所述的计算机程序。11.一种系统,包括耦合到存储器和图形用户界面的处理器,所述存储器上记录有如权利要求9所述的计算机程序。12.—种输出具有切口的部件的制造操作的输入部件,所述制造操作包括经由冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成所述切口,所述输入部件通过如权利要求1-8中任一项所述的方法来获得。13.—种方法,用于生产输出具有切口的部件的制造操作的输入部件,所述制造操作包括经由冲压、机械加工、铣削和或激光切割形成所述切口,所述方法包括:根据如权利要求1-8中任一项所述的方法来确定所述输入部件的规范;以及根据所确定的规范来制造所述输入部件。14.一种用于制造具有切口的部件的方法;所述方法包括:根据如权利要求13所述的方法生产输出所述具有切口的部件的制造操作的输入部件;以及对所生产的输入部件执行所述制造操作。

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