СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, СВЯЗАННОЙ С ГЕОМЕТРИЕЙ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2013 года по МПК G06F17/50 G06T19/20 

Область техники

Настоящее изобретение касается генерирования параметрической модели, связанной с трехмерной геометрией детали или узла деталей.

Оно находит применение в моделировании геометрических форм (система автоматизированного проектирования, САПР), в программах цифрового управления для станков (система автоматизированного производства САП), в программах проведения технико-экономических исследований на ЭВМ и в программах управления базами данных.

Предшествующий уровень техники

Как правило, создание параметрической модели геометрии трехмерных объектов состоит в определении параметров детали в ее конечной конфигурации, например крыла самолета, соединенного с фюзеляжем.

На практике, такое окончательное определение вписывается в замкнутый цикл оптимизации, в ходе которого несколько раз осуществляют ключевые этапы: определение, анализ и изменения.

Основным преимуществом программного обеспечения САПР является то, что оно позволяет полностью или частично интегрировать эти три этапа в одну и единственную операционную среду, при этом переход от одного этапа к другому происходит почти прозрачно.

На фиг.1 показана операционная среда программного обеспечения САПР, называемого Catia, разработанного французской компанией Dassault Systèmes и выпускаемого в продажу компанией IBM. Операционная среда, отображенная на экране компьютера, в основном содержит дерево 2 спецификаций и графическую зону 4. Операционная среда дополнительно содержит панель 6 меню, стандартную панель 8 инструментов, диалоговую зону 10, стол 12, содержащий панель контекстного меню, зависящую от активного окна, буссоль 14, позволяющую ориентировать текущее изображение, значок 15 активного окна и панель 18 специальных средств или приложений.

Дерево 2 спецификаций является структурированным графическим отображением реализуемой модели, в данном случае самолета. В примере, показанном на фиг. 1, можно отметить, что работу осуществляют на активном элементе, называемом Продукт 1, при этом продукт содержит пять основных тел, обозначенных индивидуально как 20А «среда», 20В «фюзеляж.1», 20С «крыло», 20D «крыло симметрии» и 20Е «хвост», что одно основное тело состоит из приложений 40 и параметров управления 30.

По мере определения детали в дерево модели добавляются новые элементы.

Выбор элемента можно производить как в графической зоне 4, так и в дереве 2 спецификаций. Дерево спецификаций позволяет активировать контекстуальное меню по требуемому объекту.

Каждый элемент дерева спецификаций 2 может содержать параметры управления 30 и отношения (не показаны), которые позволяют получить геометрию трехмерного объекта или трехмерных объектов через определение функций, присутствующих в дереве спецификаций.

Использование такого программного обеспечения САПР позволяет, таким образом, применить цифровой макет и совместно определить продукт и некоторые связанные с ним процессы.

Чаще всего определение трехмерной геометрической модели является объектом работы нескольких рабочих групп, как правило, организованных в разных местах, чаще всего транснациональных групп. Поэтому возникает потребность в легком и простом обмене параметрической информацией.

На практике параметризация обеспечивается непосредственно функциональными возможностями самого программного обеспечения, в частности «CATIA». Для изменения значений параметров модели необходимо произвести перекомпиляцию приложения. Следует использовать стандартную функцию программного средства, чтобы изменить параметр. Вместе с тем, программные средства содержат модель в структурной организации, связанной с развитием конструкции, или в виде дерева подчинения.

Однако такое отображение относительно удалено от функционального подхода к профессиональной проблематике, связанной с концепцией параметрической модели.

Поэтому для пользователя, не являющегося специалистом в области программирования, не просто найти параметр, не зная, какой результат он хочет получить.

Настоящее изобретение призвано предложить решение этой проблемы.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание для пользователя редактора структурированных параметров, функционально близких к профессиональной проблематике, связанной с проектированием детали, чтобы получить упрощенный интерфейс для изменения параметров без изменения кода источника.

Объектом настоящего изобретения является устройство генерирования трехмерной геометрической модели детали или узла деталей, при этом упомянутая модель отображается на экране компьютера в виде дерева спецификаций, содержащего, по меньшей мере, один элемент, определенный, по меньшей мере, одним параметром управления.

Согласно общему определению изобретения, устройство генерирования содержит преобразователь, выполненный с возможностью трансформации дерева спецификаций в графический интерфейс пользователя, в котором, по меньшей мере, одному активному элементу дерева соответствует диалоговое окно, содержащее, по меньшей мере, одно поле, связанное, по меньшей мере, с одним параметром управления активного элемента, при этом установка параметра управления может быть изменена пользователем при помощи редактора параметров, причем каждая установка параметра управления отображается в соответствующем поле диалогового окна и автоматически приводит к изменению установки параметра управления соответствующего активного элемента в дереве спецификаций.

Таким образом, благодаря диалоговому окну в соответствии с настоящим изобретением пользователь может легко и напрямую изменять значения полей параметризации активного элемента, не будучи при этом специалистом информатики в области программных средств САПР. Кроме того, изменение параметров через диалоговое окно приводит к соответствующему изменению в дереве спецификаций. В результате пользователь-неспециалист получает возможность упрощенного и легкого доступа и изменения параметров управления активного элемента дерева спецификаций программного обеспечения САПР. Кроме того, благодаря изобретению изменение параметрической архитектуры не требует изменения кода источника.

Согласно варианту выполнения, графический интерфейс дополнительно содержит графическое окно, содержащее геометрию соответствующего активного элемента, при этом установка упомянутого параметра визуально отображается в графическом окне.

Таким образом, параметры управления, в общих чертах определенные специалистом программного обеспечения САПР и заинтересовавшие пользователя-неспециалиста, можно непосредственно просматривать и изменять на графическом интерфейсе и/или в диалоговом меню в соответствии с настоящим изобретением.

На практике, каждый элемент дерева спецификаций принадлежит к группе, образованной терминальными узлами и нетерминальными узлами.

Например, каждому терминальному узлу соответствуют окно типа графического окна пользователя и редактор параметров.

Точно так же каждому нетерминальному узлу соответствуют редактор параметров и множество закладок, при этом каждой закладке соответствует один подузел.

Например, по меньшей мере, одной закладке соответствует графическое окно.

Согласно другому варианту выполнения, редактор параметров является также редактором скрипта, в котором язык скрипта является, например, языком разметки типа XML.

Согласно еще одному варианту выполнения, устройство генерирования дополнительно содержит устройство связи, выполненное с возможностью дистанционного обмена значениями полей параметризации для обеспечения корпоративной работы на расстоянии с участием других пользователей.

Объектом настоящего изобретения является также способ генерирования параметрической модели, связанной с трехмерной геометрией детали или узла деталей, при этом упомянутая модель отображается графически на экране компьютера в виде дерева спецификаций, содержащего, по меньшей мере, один элемент, определенный, по меньшей мере, одним параметром управления.

Согласно другим отличительным признакам настоящего изобретения, способ содержит следующие этапы:

упомянутое дерево спецификаций преобразуют в графический интерфейс пользователя, в котором, по меньшей мере, одному активному элементу дерева соответствует диалоговое окно, содержащее, по меньшей мере, одно поле, соответствующее, по меньшей мере, одному параметру управления активного элемента,

пользователь изменяет установку параметра управления при помощи редактора параметров,

каждую установку упомянутого параметра управления выводят в соответствующее поле диалогового окна,

при этом установка параметра управления соответствующего активного элемента в дереве спецификаций автоматически изменяется.

Согласно варианту выполнения, способ дополнительно содержит этап, на котором установка параметра визуально отображается в графическом окне.

Объектом настоящего изобретения является также носитель информации, считываемый машинной системой, характеризующийся тем, что содержит команды машинной программы, позволяющие осуществить вышеуказанный способ генерирования, когда программа загружается в машинную систему и выполняется системой.

Объектом настоящего изобретения является также съемный носитель информации, частично или полностью считываемый машинной системой, характеризующийся тем, что содержит машинную программу, позволяющую осуществить вышеуказанный способ генерирования, когда программа загружается в машинную систему и выполняется этой системой.

Наконец, объектом настоящего изобретения является машинная программа, записанная на носителе информации, при этом упомянутая программа содержит команды, позволяющие осуществить вышеуказанный способ генерирования, когда программа загружается в машинную систему и выполняется этой системой.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид описанной выше операционной среды программного обеспечения САПР, согласно предшествующему уровню техники;

Фиг. 2 - схема физических ресурсов компьютера, предназначенных для применения, согласно изобретению;

Фиг. 3 - схематичный вид операционной среды, на которой методом наложения после запроса пользователя выводится диалоговое окно, согласно изобретению;

Фиг. 4 - схематичный отдельный вид диалогового окна на фиг. 3, согласно изобретению;

Фиг. 5 - схематичный вид изменения значения установки параметра относительно значения, показанного на фиг. 4, при помощи диалогового окна, согласно изобретению;

Фиг. 6 - схематичный вид эффекта при изменении установки параметра, показанного на фиг. 5, в дереве спецификаций по сравнению с деревом, показанным на фиг. 1, согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг. 2 показаны физические ресурсы программируемого устройства 100, предназначенного для применения изобретения.

Устройство 100 содержит шину связи 109, с которой соединены:

центральный блок обработки 102 (микропроцессор, ЦПУ), который управляет обменами между различными элементами устройства;

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 101, которое может содержать программы в соответствии с настоящим изобретением (Прог1, Прог2);

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 105;

жесткий диск 103, который может содержать вышеупомянутые программы;

клавиатура 104;

экран 107;

дисковод 111, предназначенный для установки дискеты 110 и считывания с нее или записи на нее обработанных или обрабатываемых документов в соответствии с настоящим изобретением;

интерфейс связи 106, соединенный с коммуникационной сетью 120, например сетью Интернет, при этом интерфейс выполнен с возможностью передачи и приема документов.

Шина связи 109 обеспечивает коммуникацию и взаимный операционный обмен между различными элементами, интегрированными в устройство или связанными с этим устройством. Наличие шины не является ограничительным, и, в частности, центральный блок может передавать команды на любой элемент устройства напрямую или через другой элемент устройства.

Рабочий код каждой программы, позволяющий программируемому устройству осуществлять обработку в соответствии с настоящим изобретением, может храниться, например, на жестком диске 103 или в постоянном запоминающем устройстве 101.

Согласно варианту выполнения, дискета 110 может содержать документы, а также рабочий код вышеуказанных программ, который после считывания устройством сохраняется на жестком диске 103.

Согласно другому варианту выполнения, рабочий код программ может быть получен через коммуникационную сеть через интерфейс 106 для сохранения таким же образом, как было указано выше.

Дискеты можно заменить любым другим носителем информации, например, таким как компактный диск (CD ROM) или карта памяти. Как правило, средство хранения информации, считываемое компьютером или микропроцессором, встроенное или не встроенное в устройство, в случае необходимости съемное, выполнено с возможностью записи одной или нескольких программ, исполнение которых позволяет применить способ в соответствии с настоящим изобретением.

Как правило, программу или программы можно загрузить в средства запоминания устройства перед их исполнением.

Центральный блок 102 выдает команды и управляет исполнением команд или участков рабочего кода программы или нескольких программ, исполнение которых позволяет применить способ в соответствии с настоящим изобретением, при этом команды сохраняются на жестком диске 103, или в ПЗУ 101, или в других вышеуказанных средствах запоминания. При подаче напряжения программа или программы, хранящиеся в постоянной памяти, например на жестком диске 103 или в памяти ПЗУ 101, переводятся в оперативное запоминающее устройство ОЗУ 105, которое в этом случае должно содержать рабочий код программы или программ в соответствии с настоящим изобретением, а также регистры для запоминания переменных значений параметров, необходимых для применения настоящего изобретения.

Следует отметить, что программируемое устройство, содержащее устройство в соответствии с настоящим изобретением, может быть запрограммированным устройством.

Это устройство содержит в этом случае код машинной программы или программ, например, зафиксированный в проблемно-ориентированной специализированной интегральной микросхеме (ASIC).

На фиг. 3 показана операционная среда цифрового трехмерного макета летательного аппарата, показано также дерево 2 спецификаций и графическое изображение летательного аппарата 4.

Выбирая один из активных элементов дерева 2 спецификаций, в данном случае элемент «фюзеляж.1» 20В, и активируя кнопку или значок 18А «редактирование параметров», находящийся на панели инструментов 18, на экран микрокомпьютера выводят второй графический интерфейс 50 методом наложения относительно первого графического интерфейса 4.

Этот графический интерфейс 50 является диалоговым окном, содержащим, по меньшей мере, часть 54, связанную с геометрией соответствующего элемента. Графический интерфейс 50 содержит закладку 60 для каждого элемента модели 20В «фюзеляж.1». Закладки 60 обозначены позициями от 60А до 60F соответственно для элементов «общий вид», «главное тело», «поперечный разрез», «кабина», «цилиндр» и «хвост».

В части 54 находится список 70 параметров управления, соответствующих выбранной закладке, в данном случае закладке 60С, соответствующей «поперечному разрезу».

Параметры 70 обозначены позициями 70А-70К. Каждому параметру 70 соответствует поле 80, значение которого может быть изменено пользователем при помощи средств изменения, таких как лифт 82А или курсор 82Н. Каждый параметр содержит также селекционную кнопку 84.

Значок 18А является сокращением, позволяющим подать команду выведения диалогового окна 50 в соответствии с настоящим изобретением. Эта команда генерирует редактор параметров, структурированно и функционально отображающий модель, не завися при этом напрямую от хронологического протокола конструкций детали или от дерева спецификаций. Редактор параметров содержит индивидуальные поля 80, предназначенные для редактирования, по меньшей мере, некоторых из параметров 70 модели. Поля 80 непосредственно связаны с параметрами модели.

Графический интерфейс 50 дополнен тремя кнопками: подтверждения «ОК» 90А, применения 90В и отмены 90С.

Как показано на фиг. 4, пользователь выбирает в части 54 диалогового окна 50 параметр, который он собирается обрабатывать, изменять и/или просмотреть в части 52 окна 50. В данном случае пользователь выбирает параметр 70А, соответствующий высоте фюзеляжа в поперечном разрезе. Исходным значением, записанным в соответствующем поле 80А, является в данном случае 3000 мм. Пользователь просматривает часть геометрии, выраженную параметром 70А, в части 52 диалогового окна.

Как показано на фиг. 5, пользователь хочет изменить значение установки параметра 70А по отношению к значению, показанному на фиг. 4. Например, в данном случае при помощи лифта 82А он меняет значение высоты (новое значение = 2000 мм) параметра 70А относительно поперечного сечения фюзеляжа. Эффект изменения в значении параметра отображается по существу в режиме реального времени (1-2 секунды) в графическом окне 52.

Выбор кнопки подтверждения 90А (ОК) позволяет автоматически включить новое значение параметра в совокупность параметров изделия.

Как показано на фиг. 6, изменение значения параметра 70А при помощи окна 50, описанного со ссылками на фиг. 5, по существу автоматически приводит к соответствующему изменению в дереве 2 спецификаций и в геометрии (в данном случае уменьшение поперечного сечения фюзеляжа), отображенной в графическом интерфейсе 4, по сравнению с операционной средой 2 и 4, описанной со ссылками на фиг. 1.

На практике, преобразователь трансформирует дерево 2 спецификаций в графический интерфейс 50, 52, 54 пользователя, в котором, по меньшей мере, одному активному элементу 20В дерева 2 (фиг. 2-6), соответствует диалоговое окно, содержащее, по меньшей мере, одно поле 80А, соответствующее, по меньшей мере, одному параметру управления 70А активного элемента. На практике, преобразователь в соответствии с настоящим изобретением генерирует редактор структурированных параметров, который содержит поля, параметрируемые пользователем-неспециалистом для функционального приближения к профессиональной проблематике, связанной с проектированием детали.

Установку параметров управления 70А пользователь, не являющийся специалистом в программном обеспечении САПР, может менять, выбрав значок 18А, который запускает редактор параметров в соответствии с настоящим изобретением. На практике, редактор параметров опирается на типовые функции редактирования параметров, имеющиеся в наличии в программном обеспечении САПР.

Согласно изобретению, редактор параметров группирует и структурирует параметры модели в диалоговом окне 50 при помощи типовых функций.

Каждая установка параметра управления выводится визуально в соответствующее поле 80 и автоматически приводит к изменению установки параметра управления соответствующего активного элемента в дереве 2 спецификаций. Таким образом, пользователь может легко и напрямую изменить значение параметра через диалоговое окно.

Графическое окно 52 содержит геометрию соответствующего активного элемента 20В, при этом установка параметра отображается в графическом окне 52, что позволяет пользователю-неспециалисту визуально проверить эффект изменения значения параметра.

На практике, преобразователь трансформирует каждый активный элемент в диалоговое окно в соответствии с выбранными правилами редактирования и преобразования.

Например, каждый элемент 20А, 20В, 20С, 20D, 20Е дерева спецификаций 2 принадлежит к группе, образованной терминальными узлами и нетерминальными узлами. Каждому терминальному узлу соответствуют визуальное окно 52 типа графического окна пользователя и редактор 18А параметров. Каждому нетерминальному узлу соответствуют редактор 18А параметров и множество закладок 60, каждой закладке 60 соответствует подузел 62.

На практике, редактор параметров является также редактором скрипта, например язык скрипта является языком разметки типа XML.

Таким образом, при помощи интерфейса связи 106 можно в виде файлов XML обмениваться на расстоянии значениями параметрируемых полей 80. Такой обмен обеспечивает корпоративную работу на расстоянии с другими пользователями за счет обмена небольшими файлами, содержащими только изменения параметров в виде текстов или скриптов.

На практике, преобразователь представляет собой ряд дополнительных логических функций, добавляемых к программному обеспечению САПР при помощи механизма расширения, называемого «add on». Это расширение физически представляет собой ряд динамических библиотек и ресурсных файлов, которые могут принимать форму текстового файла, пиктограмм или файлов программного обеспечения САПР.

Правила редактирования могут различать две категории параметров управления: переменные параметры и неизменные параметры.

Программа преобразования в соответствии с настоящим изобретением запускается после открывания трехмерной модели, уже созданной программой САПР, такой как Catia, версия V5. Программа преобразования позволяет легко и напрямую изменять параметры трехмерной модели, не обладая углубленными знаниями программного обеспечения САПР и не прибегая к изменению кода источника.

Изобретение относится к моделированию геометрических форм и может найти применение в программах цифрового управления для станков, в программах проведения технико-экономических исследований. Технический результат заключается в создании упрощенного интерфейса для изменения параметров без изменения кода источника. Устройство генерирования параметрической модели, связанной с трехмерной геометрией, содержит преобразователь, выполненный с возможностью трансформации дерева (2) спецификаций в графический интерфейс (50, 54) пользователя, в котором, по меньшей мере, одному активному элементу (20В) дерева (2) соответствует диалоговое окно, содержащее, по меньшей мере, одно поле (80А), связанное, по меньшей мере, с одним параметром управления активного элемента, при этом установка параметра управления может быть изменена пользователем при помощи редактора (18А) параметров, причем каждая установка параметра управления отображается в соответствующем поле (80А) диалогового окна и автоматически приводит к изменению установки параметра управления соответствующего активного элемента в дереве (2) спецификаций. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство генерирования параметрической модели, связанной с трехмерной геометрией 3D, разработанное посредством промежуточного программного обеспечения, выполняемого на вычислительной машине, детали или узла деталей для ее/их разработки, при этом модель отображается на экране компьютера в виде дерева (2) спецификаций, содержащего, по меньшей мере, один элемент (20В), определенный, по меньшей мере, одним параметром управления, отличающееся тем, что содержит преобразователь, поддерживаемый типовыми функциями редактирования параметров, имеющимися в наличии в программном обеспечении, выполняемом на вычислительной машине, выполненный с возможностью трансформации дерева (2) спецификаций в графический интерфейс (50, 54) пользователя, в котором, по меньшей мере, одному активному элементу (20В) дерева (2) соответствует диалоговое окно, содержащее, по меньшей мере, одно поле (80), связанное, по меньшей мере, с одним параметром управления активного элемента, при этом установка параметра управления может быть изменена пользователем при помощи редактора (18А) параметров, представляющих модель, не зависящую от хронологического протокола конструкций детали или дерева спецификаций, при этом каждая установка параметра управления отображается в соответствующем поле (80) диалогового окна и автоматически приводит к изменению установки параметра управления соответствующего активного элемента в дереве спецификаций (2).

2. Устройство по п.1, в котором графический интерфейс (50) дополнительно содержит графическое окно (52), содержащее геометрию соответствующего активного элемента (20В), при этом установка параметра визуально отображается в графическом окне (52).

3. Устройство по п.1, в котором каждый элемент (20А, 20В, 20С, 20D, 20Е) дерева (2) спецификаций принадлежит к группе, образованной терминальными узлами и нетерминальными узлами.

4. Устройство по п.3, в котором каждому терминальному узлу соответствуют визуальное окно (52) типа графического окна пользователя и редактор (18А) параметров.

5. Устройство по п.3, в котором каждому нетерминальному узлу соответствуют редактор (18А) параметров и множество закладок (60А, 60В, 60С, 60D, 60Е, 60F), при этом каждой закладке (60) соответствует один подузел (62).

6. Устройство по п.5, в котором, по меньшей мере, одной закладке (60) соответствует графическое окно (52).

7. Устройство по п.1, в котором редактор (18А) параметров является также редактором скрипта.

8. Устройство по п.7, в котором язык скрипта является языком разметки типа XML.

9. Устройство по любому из пп.1-8, которое дополнительно содержит устройство (106) связи, выполненное с возможностью дистанционного обмена значениями полей параметризации для обеспечения корпоративной работы на расстоянии с участием других пользователей.

10. Способ генерирования параметрической модели, связанной с трехмерной геометрией 3D, разработанный посредством промежуточного программного обеспечения, выполняемого на вычислительной машине, детали или узла деталей, для ее/их разработки, при этом упомянутая модель отображается графически на экране компьютера в виде дерева (2) спецификаций, содержащего, по меньшей мере, один элемент (20В), определенный, по меньшей мере, одним параметром управления, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
преобразуют дерево (2) спецификаций, поддерживаемое типовыми функциями редактирования параметров, имеющимися в наличии в программном обеспечении, выполняемом на вычислительной машине, в графический интерфейс (50, 54) пользователя, в котором, по меньшей мере, одному активному элементу (20В) дерева (2) соответствует диалоговое окно, содержащее, по меньшей мере, одно поле (80), соответствующее, по меньшей мере, одному параметру управления активного элемента,
изменяют установку параметра управления самим пользователем при помощи редактора (18А) параметров, представляющих модель, не зависящую от хронологического протокола конструкций детали или дерева спецификаций,
выводят каждую установку параметра управления в соответствующее поле (80) диалогового окна, при этом
автоматически изменяется установка параметра управления соответствующего активного элемента в дереве (2) спецификаций.

11. Способ по п.10, в котором дополнительно установку параметра визуально отображают в графическом окне (52).

12. Способ по любому из п.10 или 11, в котором осуществляют обмен на расстоянии значениями полей параметризации в виде скриптов или текстовых файлов.

13. Носитель информации, считываемый машинной системой, отличающийся тем, что содержит команды машинной программы, позволяющие осуществить способ генерирования по любому из пп.10-12, когда программа загружается в машинную систему и исполняется этой системой.

14. Съемный носитель информации, частично или полностью считываемый машинной системой, отличающийся тем, что содержит команды машинной программы, позволяющие осуществить способ генерирования по любому из пп.10-12, когда программа загружается в машинную систему и исполняется этой системой.