用于零件模型仿真的方法和系统的制作方法

用于零件模型仿真的方法和系统的制作方法
【专利摘要】用于零件模型生成和仿真的方法和对应的系统以及计算机可读介质。该方法包括接收(1205)零件模型和创建(1215)与零件模型对应的至少一个刚体。该方法包括创建(1220)与零件模型对应的至少一个代理体，包括将至少一个代理体直接地附接至至少一个刚体，其中，代理体表示并非零件模型的一部分的刚体。该方法包括根据对应的刚体和代理体通过数据处理系统对零件模型进行仿真(1230)。
【专利说明】用于零件模型仿真的方法和系统
[0001]本发明涉及一种根据独立权利要求的用于零件模型仿真的方法、产品数据管理数据处理系统以及计算机可读介质。

【技术领域】
[0002]本公开内容总体上涉及计算机辅助设计、可视化以及制造系统、产品生命周期管理(“PLM”)系统、以及针对产品和其他项目来管理数据的类似系统(统称为“产品数据管理”系统或PDM系统)。

【背景技术】
[0003]PDM系统管理PLM数据和其他数据。期望经改进的系统。


【发明内容】

[0004]各种公开的实施方式包括零件模型生成和仿真和对应的系统以及计算机可读介质。一种方法包括接收零件模型和创建与零件模型对应的至少一个刚体。该方法包括创建与零件模型对应的至少一个代理体，包括将至少一个代理体直接地附接至至少一个刚体，其中，代理体表示并非零件模型的一部分的刚体。该方法包括根据对应的刚体和代理体通过数据处理系统对零件模型进行仿真。
[0005]前述相当粗略地概述了本公开内容的特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解下面的详细描述。在下文中将描述构成权利要求的主题的本公开内容的附加特征和优点。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用所公开的构思和特定实施方式作为基础来修改或设计用于实施本公开内容的相同目的的其他结构。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构造并未偏离本公开内容的最广义形式的精神和范围。
[0006]在进行下文“【具体实施方式】”之前，有利的是，阐述贯穿本专利文献所使用的某些词或短语的定义:术语“包含(include)”和“包括(comprise)”以及其派生词表示无限制地包括；术语“或者”是包容性的，表示和/或；短语“与……关联”和“与其关联”以及其派生词可以表示包括、包括在......内、与......互连、包含、包含在......内、连接至或与......连接、耦接至或与……耦接、与……可通信、与……合作、交错、并列、接近于、绑定至或与……绑定、具有、具有……属性等；并且术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何装置、系统或或其部分，而不管这样的装置以硬件、固件、软件或其中的至少两项的组合来实现。应注意，无论是本地的还是远程的，与任何特定控制器关联的功能可以是集中的或分布的。贯穿本专利文献提供了对某些词或短语的定义，并且本领域技术人员将理解，这样的定义在许多(如果不是最多)实例中被应用至这样定义的词和短语的之前和将来的使用中。虽然一些术语可能包括各种实施方式，但所附权利要求可以清楚地将这些术语限制到特定实施方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0007]为了更完整地理解本公开内容及其优点，现在参照结合附图的以下描述，其中，相同的附图标记指代相同的对象，并且在附图中:
[0008]图1描绘了可以实现实施方式的数据处理系统的框图；
[0009]图2和图3示出了根据所公开的实施方式的CAD零件的装配的示例；
[0010]图4示出了根据所公开的实施方式的仿真对象的配置；
[0011]图5示出了根据所公开的实施方式的具有限定的物理对象的解决方案；
[0012]图6示出了如本文所公开的可以如何使用代理体来限定零件的物理构造的示例；
[0013]图7示出了根据所公开的实施方式的包含两个零件的示例中的几何对象和物理对象；
[0014]图8示出了根据所公开的实施方式的包括碰撞对象的、具有物理对象的零件的图；
[0015]图9示出了根据所公开的实施方式将两个零件进行组合；
[0016]图10示出了如本文所公开的用于输入属性以限定代理对象的示例对话框；
[0017]图11示出了如本文所公开的用于设定代理覆盖的附接的示例对话框；以及
[0018]图12描绘了根据所公开的实施方式的处理的流程图。

【具体实施方式】
[0019]在本专利文献中，下文讨论的图1至图12以及用于描述本公开内容的原理的各种实施方式仅是示例性的，并且不应该被解释为以任何方式限制本公开内容的范围。本领域技术人员将理解，可以以任何适当布置的装置来实现本公开内容的原理。将参照示例性的非限制实施方式来描述本申请的大量创新的教导。
[0020]公开的实施方式包括用于在如三维CAD的工程工具或其他PDM系统的上下文中指定新的仿真对象的系统和方法。这样的处理不仅被用于将对象的内容和界面限定为属性列表，而且使得能够通过仿真物理学使对象被移动或转换。在各种实施方式中，代理对象被覆盖，以使得由实际的刚体将代理对象参数化。替代仅依赖于刚体和代理共享几何对象，而是将新的直接的附接字段添加到代理，以使得代理可以指向被用作为该代理的替代的刚体。
[0021]根据各种实施方式，代理体可以包括以下方面中的一个或更多个方面。运行时行为方面由一组命名参数来描述。运行时行为覆盖方面使得该组命名参数的值能够在其实例中被覆盖。封装几何体方面使得代理体能够引用一组几何体。附接刚体方面使得能够将代理体的实例附接至刚体。在这种情况下，代理体的封装几何体在仿真期间可以随刚体移动。否则，代理体可以是静态的。
[0022]图1描绘了数据处理系统的框图，在该数据处理系统中例如可以将实施方式实现为例如PDM系统，该PDM系统特别地由软件或以其他方式配置，从而进行如本文所描述的处理，以及特别地实现为如本文所描述的多个互联和通信系统中的每一个系统。所描绘的数据处理系统包括连接至二级缓存/桥104的处理器102，而二级缓存/桥104又连接至本地系统总线106。本地系统总线106可以是例如外围部件互联(PCI)架构总线。在所描绘的示例中主存储器108和图形适配器110也连接至本地系统总线。图形适配器110可以连接至显示器111。
[0023]其他外围设备例如局域网(LAN)/广域网/无线(例如WiFi)适配器112也可以连接至本地系统总线106。扩展总线接口 114将本地系统总线106连接至输入/输出(I/O)总线116。I/O总线116连接至键盘/鼠标适配器118、磁盘控制器120以及I/O适配器122。磁盘控制器120可以连接至存储器126，存储器126可以是任何适当的机器可用或机器可读存储介质，包括但不限于:非易失性硬编码型介质例如只读存储器(ROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁带存储器；以及用户可记录型介质例如软盘、硬盘驱动器和光盘只读存储器(CD-ROM)或数字多功能光盘(DVD)，以及其他已知的光学、电或磁存储装置。
[0024]在所示的示例中音频适配器124也连接至I/O总线116，可以将扬声器(未示出)连接至音频适配器124以播放声音。键盘/鼠标适配器118提供用于指示装置(未示出)例如鼠标、跟踪球、跟踪指示器等的连接。
[0025]本领域的普通技术人员将理解，在图1中描绘的硬件可以针对特定实现而变化。例如，除了所描绘的硬件之外或替代所描绘的硬件，也可以使用其他外围装置如光盘驱动器等。提供所描绘的示例仅用于说明的目的，并非意在暗示针对本公开内容的结构限制。
[0026]根据本公开内容的实施方式的数据处理系统包括采用图形用户界面的操作系统。操作系统允许在图形用户界面中同时呈现多个显示窗口，每个显示窗口提供到不同的应用或相同应用的不同实例的接口。可以由用户通过指示装置来操纵图形用户界面中的光标。可以改变光标的位置和/或可以生成事件例如点击鼠标按钮来启动期望的响应。
[0027]如果适当地修改，则可以采用各种商业操作系统中之一例如位于华盛顿雷德蒙德的微软公司的产品Microsoft Windows?版本。操作系统根据所描述的本公开内容来修改或创建。
[0028]LAN/WAN/无线适配器112可以连接至网络130(并非数据处理系统100的一部分)，网络130可以是如本领域技术人员已知的、包括因特网的任何公共数据处理系统网络或专用数据处理系统网络或者这些网络的组合。数据处理系统100可以通过网络130与服务器系统140进行通信，服务器系统140也不是数据处理系统100的一部分，而是可以例如被实现为单独的数据处理系统100。
[0029]如以下更详细描述的，所公开的实施方式包括可以存储在产品数据管理(PDM)系统中的代理体及其关联的参数，使得能够在CAD系统中或者在PDM系统中编辑参数。代理对象可以被覆盖，以使得由实际的刚体将代理对象参数化。直接的附接字段可以与代理关联，以使得该附接字段可以指向被用作代理的替代的刚体。
[0030]当在仿真中使用代理体时，如果代理体未连接至任何刚体，则代理体可以表现为静态体，在仿真中不移动。当代理体连接至刚体时，代理体的封装几何体可以随着该代理体连接(或附接)至的刚体而移动。
[0031 ] 代理体可以通过使用附接刚体来向上地“引用”装配树。在没有如本文所公开的代理体的情况下该行为是不可能的。
[0032]在创建代理体的情况下，用户可以构建包含接合和其他机构的重用零件作为部件，其中，连接到接合的对象的零件可以来自包括重用零件的零件。这可以潜在地节省用户的时间和成本并且可以使处理标准化。
[0033]代理体中的覆盖行为使得用户能够将代理体的实例改变成不同于原始代理体。
[0034]本文所公开的代理体技术可以容易地扩展并且合并在PDM系统中。在这种情况下，当创作时(因为需要几何体识别，所以该创作通常在CAD系统中进行)，代理体中的参数被保存，然后可以单独在PDM系统内对该参数进行修改。当包含代理体的零件被从PDM系统取到CAD系统中时，在CAD系统中会反映出使用PDM系统修改过的参数。类似地，在CAD系统中所进行的持久编辑也会反映在PDM系统中。
[0035]在CAD数据中，可以将可能存储在文件中并通常被称为零件的多个数据实体关联起来以形成复合对象。每个数据实体(或零件)潜在地可以在不同的上下文以及不同的组合件中被重用，从而使得工程师不必从原始操作绘制所有实体。
[0036]用于合并可重用零件的方法包括将数据实体导入到另一数据实体的上下文中。可以将数据被导入的零件称为组合件，并且可以将所导入的数据称为部件，但是部件与组合件之间的差别仅在于数据实体连接的方式。给定零件可以针对一些零件充当组合件而针对其他零件充当部件。用于实现实际的数据导入的方法可以包括将所有的数据从部件零件复制到组合件中，从而使得组合件中的所复制的数据独立于原始数据。
[0037]还可以通过引用来进行导入，在该情况下，原始零件是用于被共享的数据的唯一容器。在这种情况下，如果零件中的数据独立于组合件被修改或从组合件被修改，则可以看到该零件的数据在该组合件内的所有拷贝被修改。出于本公开内容的目的，将假定引用的零件文件方法，尽管本文公开的技术可以同等地应用于任一情况。
[0038]图2示出了对CAD零件的装配的示例，展示了如何将零件重用为部件。图2示出了可以在CAD数据中发现的零件的示例性布置。在图中，每个框表示零件。部件与部件的所有者之间存在有共同方向。零件不可以是零件本身的部件。同样，不允许零件是作为零件本身的部件的零件的部件等。具有虚线的框表示在组合件的上下文中对零件的使用。部件可以和需要在组合件中表示同一几何体的多个实例所需的次数一样多被包括多次。本文示例指代活塞和曲轴组合件，但是当然，所公开的技术并不限于这些示例。
[0039]在该图中，部件零件2202被两次包括在工作零件200中。还可以将零件用作为针对不同组合件的部件。在该图中，部件零件1201被包括在部件零件2202以及部件零件3203中。因为这些零件被包括在工作零件中，所以实际上存在对被包括在工作零件中的部件零件I的三个引用。在该示例中，部件零件4204仅被包括在工作零件200中。
[0040]图3示出了零件的相同配置，不同之处在于使零件的几何内容变得明显。示例示出了曲轴(作为部件零件4304)和一组活塞(部件零件3303和部件零件2302)以及由工作零件300表示的曲轴组合件的所有零件。数据的部件中的每个部件被分离为可以实现在实际CAD组合件中的逻辑实体。曲轴是部件零件4304。气缸头(部件零件1301)由标准活塞(部件零件2302)和主活塞(部件零件3303)共享。此处将标准活塞复制两次(并且如果示例完整则复制四次)。
[0041]仿真对象:传统CAD牵涉到表示用于构造各种产品的计划和图。三维CAD被用于表示3D几何体例如表面、实体和几何约束。最近，对各种产品活动例如移动和运动学进行仿真的能力变得可用于CAD工具中。例如，可以将多体仿真应用于以CAD数据描述的几何实体，其使得能够计算和分析所表示的对象的运动。可以记录并且重放运动的动画，以使得可以使运动可视化。本公开内容使用对多体物理的特定实现用于其示例，其中应理解，本文所描述的技术可以推广至其他类型的仿真系统。
[0042]图4示出了可以被附接至气缸头和轴配置以表示其物理活动的仿真对象的配置。示出了五个物理对象。两个圆圈表示刚体对象，表示为刚体轴402和刚体头404。刚体表示在仿真中移动的事物。存在有附接至轴的一个刚体和附接至头的另一刚体，这是因为这些几何实体中的每个几何实体可以独立地移动。具有点的箭头指示CAD中的几何数据元素与刚体物理对象之间的连接。这使得系统能够获知刚体的特性例如刚体的质量以及初始位置，并且在要使仿真可视化时还指示使什么图形对象动画化。
[0043]菱形框指示头404与轴402之间的铰式接合406。这表示头体与轴体之间的运动被约束使得头体与轴体始终连接并且可以沿被示出为虚线箭头的轴扭曲。两个矩形框一一碰撞轴408和碰撞头410--表不碰撞表面，每一个用于每个几何实体。碰撞物理对象表不如果其被放在一起则给定形状会与另一形状碰撞。在这种情况下，由于轴碰撞对象408与轴刚体(轴几何体)共享同一几何体，所以轴的碰撞表面会随着轴的刚体而移动，使得碰撞表面能够与仿真中的其他物理对象例如气缸头相碰撞。
[0044]物理对象相互引用并且引用零件内的几何体。在示例中，铰式接合引用两个刚体中的每个刚体。轴刚体和碰撞表面引用轴几何体，并且头刚体和头碰撞表面引用气缸头几何体。当应用于具有多个零件的CAD装配时，其对可以创建特定物理对象的地方施加约束。例如，在一些系统中，限定在部件零件I中的接合件不能够引用限定在部件零件3中的刚体。这是因为部件零件3是部件零件I的所有者，并且在层次中链接会向后进行。向反方向进行时，因为所有者已知并且可获得部件中的所有零件，所以部件零件3中的铰式接合能够引用部件零件I中的刚体。
[0045]一种解决方案是容忍这种限制或者迫使物理对象从几何体分离。
[0046]图5示出了这样的解决方案，其中，所有物理对象被限定在作为限定几何体的最顶层零件的所有者的唯一零件中。在该图中，粗体箭头指示物理零件/仿真零件502与工作零件504关联。注意，在仿真零件502中表示的所有刚体(圆圈)均与工作零件504的相应零件相关联。
[0047]即使在该小示例的情况下，很明显，必须限定的物理对象的数量可以相当多，以及存在将物理对象存储在零件中以使得其能够被重用的优点。物理对象可以被分配至部件零件，但是控制对象之间的连接的约束和执行机构必须始终被放在作为受控的零件的所有者的零件中。这迫使从限定几何体的零件向上出来的接合限定，并迫使接合限定进入使用几何体的零件中。由于大多数的物理语义和物理系统的复杂度由接合和其他类型的连接来表示，所以这会对将物理对象存储在零件中的优点有所限制。
[0048]代理体限定:所公开的实施方式将代理体对象限定为充当部件中的刚体对象的替代物。这使得能够连接要被存储在部件零件中的物理对象并且仍能够连接至层次中的所有者零件和其他零件中的对象。本文中，还可以将代理体称为代理对象。
[0049]图6示出了可以怎样使用本文所公开的代理体来限定气缸头零件的物理结构的示例。气缸头的工作零件602在仿真模型中与滑动接合604 (由虚线轴表示)、刚体头606以及碰撞头608关联。从气缸头602的“视角”看，不存在表示活塞轴的几何体和表示引擎体的几何体。可以在其他零件中限定这些几何体，并且可以使用许多不同的可能的设计中之一来限定这些几何体。然而，可以在气缸零件中局部地创建气缸与引擎体的关系。在该示例中，系统对表示引擎体的代理对象610进行维持。在这种情况下，气缸会经由滑动接合604 (标准线性接合)被连接至该体。这被示出为滑动接合604连接刚体头606与代理对象
610。
[0050]如果用户在仿真中运行气缸零件，气缸的刚体会沿着滑动接合自由移动。因为没有针对引擎体定义刚体，所以将滑动接合的基部视为连接至背景。气缸不降落，而是在连接至背景的接合上滑动。
[0051]图7示出了作为两个零件包含在一起的示例的主活塞零件702的几何体和物理对象。主活塞702导入气缸头对象704并且因而可以以其自身限定来使用在该部件中限定的几何体和物理对象。此处，在活塞轴712的刚体对象与气缸头704 (在仿真中表示为刚体头716)之间创建铰式接合714。类似地，在刚体轴712与曲柄代理体708之间创建铰式接合710。在组合件零件中可以限定接合或其他语义对象的情况下，不需要应用代理体。气缸头的刚体716处在部件中并且可从限定有铰接的主活塞零件访问。用户具有如下选择:将铰接限定在组合件中以使得不需要代理体；或者将铰接限定在会使用代理来引用所连接至的可选刚体的部件中。碰撞轴706被维持为活塞轴的碰撞对象。
[0052]对于活塞至引擎的曲柄的连接，曲柄仍是另一零件并且未限定在主活塞零件中。
[0053]图8示出了包括其碰撞对象806的、具有物理对象的曲轴零件802的图。如果用户希望使用代理体，则代理体804被限定用于至引擎体的连接，在这种情况下，曲柄刚体808通过铰式接合810连接至代理对象804。独自运行对曲轴802的仿真使得曲轴能够沿其连接至背景的轴线812转动。
[0054]图9示出了将主活塞902与曲轴904进行组合。此处，用户想使用已有的铰式接合(未示出)使活塞连接至曲轴。在该示例中，连接有活塞的刚体906既不处在主活塞零件中，也不处在所有者零件中。刚体906处在兄弟零件即曲轴的刚体906中。根据所公开的实施方式，示例示出了如何使用代理覆盖对象910覆盖主活塞零件中的代理体对象“代理曲柄”908。针对存储在零件中的代理体对象创建代理覆盖。在这种情况下，曲柄代理对象被用于限定代理覆盖对象，其然后被连接至曲轴零件中的刚体对象。
[0055]覆盖以跨越零件边界连接的能力是所公开的实施方式的重要特征。如果仅依靠对刚体对象的限定，则仅可以将下述零件的代理体参数化，该零件是包含刚体的零件的子零件。
[0056]相反，通过使用代理覆盖，可以容易地跨越零件的各种配置进行链接。
[0057]代理体语义:本文中，代理体被称为“代理”，这是因为代理体充当刚体的替代物。这在可重用零件情况下提供了明显优点，其中，在意在被重用的零件中不可能存在实际的刚体。在活塞和曲轴示例中，对引擎体部件进行允许然而没有部件是可用的。在不同示例中，引擎体可以是仿真的元件。从仿真立场，对于引擎，仍重要的是零件相对于彼此移动，正如在存在引擎体的情况下零件会相对彼此移动一样。
[0058]在没有上述体的情况下运行曲轴和活塞的组合件，会希望对象保持在适当位置。曲轴会在该曲轴的旋转铰式接合上转动，并且气缸会在其线性滑动接合上滑动。用户不希望对象掉落而是希望对象保持附接至背景。然而，如果限定了引擎体的刚体，则会需要将曲轴的旋转轴线与气缸的滑动轴连接至该体的运动。如果引擎移动，则内部零件会随其移动。如果一些零件被连接至背景，则这些零件会使引擎体固定住并且不允许引擎体适当地移动。
[0059]在编程意义上说，代理体充当可重用零件的参数。参数将刚体作为参数的值，并且针对连接至该代理体的零件中的所有对象将刚体作为值插入。
[0060]代理体结构:本发明中所限定的代理体是对象，并且限定了用户可以设置的若干属性。代理体的关键特性是代理体会存在于零件中使得其他对象可以使用该代理体用于引用。代理体的属性是一组用户限定的名称值属性对、一组几何对象以及一组物理对象。这些属性是可选的并且用户可以设定所需的属性而不需使用一切。
[0061]图10示出了用于输入这些属性来限定本文所公开的代理对象的示例对话框。如该示例中所示，系统可以提示用户并且接收针对代理体的这些信息作为与下述各项关联的参数和参数属性:名称、类型、值、封装物理对象、几何元素、代理名称以及其他信息。
[0062]几何列表与其用于刚体对象的作用相同。刚体在语义上提供对象在仿真中移动的能力。存储在刚体中的几何对象的列表限定了哪些几何对象会移动。代理体并不独自移动，但是如果被连接至移动的刚体则代理体的几何对象移动。存储在代理体中的几何对象的列表会随其被连接至的任何刚体而移动。
[0063]系统还可以使用共享的几何体来确定碰撞表面和触发器区域在仿真中如何表现。碰撞表面附接至几何对象的列表并且确定防止成对的碰撞表面相交的约束。触发器也附接至几何对象的列表。触发器在仿真中的表现是:当具有碰撞表面的对象穿过所附接的几何体的体积时，该触发器进行反应。当刚体与触发器或碰撞表面共享一个或更多个几何对象时，所附接的对象会随刚体移动。不与刚体共享几何体的触发器或碰撞表面是静态的。
[0064]当触发器或碰撞表面与代理体共享几何体时，语义是:如果代理体未附接至刚体，则触发器或碰撞表面保持静态。如果代理体附接至刚体，则与该代理体关联的碰撞表面和触发器会随所附接的刚体移动。
[0065]名称值属性对以及物理对象的列表被用于经由下述代理提供界面，该代理可以用于与重用零件进行交互。这些并非一定影响关于刚体的仿真行为。
[0066]代理覆盖:不需要将代理覆盖显示为与代理体的限定分离的实体。从用户的视点来看，可以将创建覆盖视为从所有者零件编辑代理体。不管如何呈现，所公开的实施方式可以创建对应于代理体在子零件中的实例的代理覆盖对象。
[0067]图11示出了用于设定如本文所公开的代理覆盖的附接的示例对话框。如果在具有代理体的同一组合件中多次包括零件，则可以针对每个零件为该代理体创建唯一的代理覆盖。例如，在图3中，工作零件300是顶层组合件。具有气缸头602的部件零件1301(图6中详细示出)定义被命名为代理框610的代理体。因而，在工作零件组合件中，可以针对代理框代理体创建多达三个代理覆盖对象。一个代理覆盖对象用于由主活塞提供的代理，并且两个代理覆盖对象中的每个代理覆盖对象用于每个规则活塞。
[0068]代理覆盖使得用户能够如图11所示将附接设定至想要的刚体。因为代理体可以代替刚体，所以还可以将附接设定至另一代理体。系统可以检查以防止用户形成循环，在循环中代理覆盖在回到自身的链中指向彼此。然而阻止循环并非必要。可以在运行时检测循环，并且在该情况下可以将循环解释为未连接至任何真实刚体。
[0069]运行时行为:尽管代理体自身在仿真运行期间通常并不是主动元件，但是代理体的语义影响其他对象的行为。图12示出了创建各种物理对象的顺序。首先，创建子体例如碰撞表面和触发器。首先创建这些对象是因为这些对象的使用是由刚体是否使得它们移动来指示。其次，创建刚体。刚体连结至该刚体影响的碰撞表面和触发器，并且在代理体之前被创建以使得附接至刚体的这些代理能够发现这些代理被附接至的刚体。再次，创建代理体。代理覆盖的附接字段被用于确定哪些代理体会被转换成刚体。如果附接指向另一代理体，则跟随代理的链直到发现刚体为止；链以空附接结束；或者链循环返回至更早的代理体。在第二两种情况下，代理体充当静态对象，其中没有移动物理对象被施加至引用其的其他对象。在第一种情况下，刚体作为其值连结至代理体。使引用代理的接合使用刚体。将与代理共享几何体的子体视为与刚体共享几何体。
[0070]可以使用代理体的设置中的几何元素的列表来计算代理体的质量属性。当代理被附接至刚体时，代理的质量属性被添加到刚体的质量属性。这包括线性惯性质量和旋转惯性矩二者。当将多个代理体附接至单个刚体时，可以独立地添加每个代理的质量属性来产生总和。如果仿真精度并不关键，则还可以忽略代理体的质量属性并且不将这样的属性添加到刚体。
[0071]对象创建的第四阶段针对仿真产生接合和约束。因为在先前步骤中代理体被连结到特定刚体(或者被确定为静态)，所以实际的刚体可以与引用代理体的接合相关联。
[0072]在运行期间代理的仿真效果可以仅是在不需要计算任何特定物理对象的情况下保持数据的方法。一种可能的效果是使得代理的附接值在仿真期间变化。在这种情况下，需要将与代理体共享引用的子体以及接合传送至附接指向的任何刚体。由于附接可以指向其他代理体，所以需要应用用于查找链的末端或循环的相同搜索处理。代理体的质量属性可以被用于影响所附接的刚体的质量属性。当附接从一个体改变为另一体时，代理体的质量属性可以从代理体最初地被附接至的刚体中减去，并且被添加到代理附接至的新的刚体。如果不存在新的附接，则所引用的子体和接合变成背景静止的。同样，如果代理体最初不具有附接，而是随后被附接至刚体，则子体和接合的静态属性变成动态的。
[0073]在仿真期间复制:运行时仿真可以使得物理对象能够在仿真运行期间被复制。这可以针对单个对象或针对对象的组立刻发生。例如，系统可以使得存储在给定部件零件中的所有物理对象能够在仿真期间被复制，以提供动态地生成的对象以用于仿真的其他元件与其交互。
[0074]如果代理被限定在要被复制的对象的集合中，则代理对象自身可以如物理对象那样被复制。因为代理对象可以存储除至刚体的附接以外的其他数据，所以代理的参数可以被复制使得公式或其他仿真行为可以将值存储在其处，并且同样将这些值传送给其他对象。
[0075]因为代理体可以与该代理体被附接至的刚体处在分离的部件中，所以在仿真期间可以复制一个或另一个而不复制另外的一个。如果两个对象一起被复制，则通常的解释为:代理体的附接会被转换成对刚体的复制结果的引用。因此，代理体的元件例如所连接的接合和子体将同样地传送。如果复制代理体而非复制刚体，则可以认为新的代理体不具有附接值。会使所连接的接合和子体为静态的。还可以将在这种情况下的复制解释为新的代理也被附接至原始刚体。然后，将所连接的接合和子体连接至原始刚体并且将代理体的质量属性添加到该原始刚体的质量属性。如果在不复制所附接的代理体的情况下(一些代理体可以被复制而另一些代理体不可以被复制)复制刚体，则不将来自该代理体的连接传送给新的刚体。从原始的复制刚体，但是也需要复制与代理连接的元件对应的元件。
[0076]所公开的实施方式可以特别地用于经由连接的数据或文件的树来支持零件重用的CAD或PDM数据处理系统。通过使用本地存储在重用零件中的代理体对象，间接地使得能够连接至刚体对象。当在组合件中实例化零件时，可以经由在组合件的范围内的任何零件中的代理覆盖对象将代理体链接至实际刚体。所公开的实施方式还可以被用在任何下述系统:该系统使得对象能够与零件本地地存储或者使得对象能够与特定零件关联，其中，这些对象具有引用属性，使得对象与其他对象链接以设定工具的语义。
[0077]图12描绘了根据所公开的实施方式的可以例如通过CAD、PLM或PDM系统来执行的处理的流程图。
[0078]系统接收零件模型(1205)。如本文中使用的，接收可以包括从存储器加载、从另一装置或处理接收、经由与用户的交互接收或以其他方式接收。零件模型是由数据处理系统维持的例如图3至图9所示出的零件的模型或其他对象的模型或者部件零件的组合件的模型。
[0079]系统可以创建与零件模型对应的子体(1210)。这些子体可以包括碰撞表面和触发器并且这些子体可以与零件模型的相应元件关联。可以在用户交互期间创建子体。如本文所述的，当对象被称为“对应于”零件模型时，则该对象通常在零件模型中或者是零件模型的一部分，但是该对象可以被维持作为与零件模型中的一些或全部具有限定关系的单独的对象。
[0080]系统创建与零件模型对应的一个或更多个刚体(1215)。可以在用户交互期间创建刚体，并且可以将刚体与零件模型的相应元件关联。可以将刚体与碰撞表面和触发器中的相应一个相关联，并且刚体可以限定该刚体所关联的子体的使用和移动。
[0081]系统创建与零件模型关联的一个或更多个代理体(1220)。可以在用户交互期间创建代理体。代理体可以表示不是零件模型的一部分的刚体，而是为与零件模型交互的刚体。该步骤可以包括将刚体或零件模型的其他体直接地附接至相应的代理体。该步骤可以包括将代理体转换成刚体；可以使用代理覆盖的附接字段来确定将哪些代理体转换成刚体。
[0082]如果附接指向另一代理体，则跟随代理的链直到发现刚体为止；链以空附接结束；或者链循环返回至更早的代理体。在第二两种情况下，代理体充当静态对象，其中，没有移动物理对象施加至引用其的其他对象。在第一种情况下，刚体作为代理体的值连结至该代理体。使引用代理的接合使用刚体。将与代理共享几何体的子体视为与刚体共享几何体。
[0083]该步骤可以包括将使用代理体的设置中的几何元素的列表计算的质量属性分配给代理体。当代理附接至刚体时，代理的质量属性被添加到刚体的质量属性。这包括线性惯性质量和旋转惯性矩二者。当将多个代理体附接至单个刚体时，可以独立地添加每个代理的质量属性来产生总和。如果仿真精度并不关键，则还可以忽略代理体的质量属性并且不将这样的属性添加至刚体。
[0084]系统创建约束对象(1225)。约束对象可以包括接合、约束以及用于仿真的其他对象。因为在先前步骤中代理体均可以附接至特定刚体(或被确定为静态的)，所以实际的刚体可以与引用代理体的接合相关联。
[0085]然后系统可以存储零件模型以及关联的子体、刚体、代理体以及约束对象。系统可以在其他模型或装配中对零件模型以及关联的子体、刚体、代理体以及约束对象进行重用。系统可以根据关联的子体、刚体、代理体以及约束对象来对零件模型进行仿真(1230)。在运行期间代理的仿真效果可以仅是用于在不需要计算任何特定物理对象的情况下保持数据的方法。
[0086]所公开的实施方式提供对仿真系统进行建模的新方式。所公开的实施方式使更便利的重用情况成为可能。使用如本文所描述的技术，用户可以更容易地创建其测试零件并且使用如本文所述的技术还给用户下述机会:在不改变已在生产中的重用部件零件的情况下在上层组合件中替换对象。
[0087]因为代理体的实例可以具有与原始代理体不同的行为，所以用户可以节省建模的时间和成本。所公开的实施方式的重用方面可以大大地提高生产率。用户不需要重建仿真模型。用户可以利用在仿真零件库中创建的零件来创建更复杂的组合件或者进行“假定方案”研宄。用户可以仅将上层组合件中的物理对象附接至来自重用零件的代理对象并且进行所需的研宄。
[0088]其他商业仿真软件不具有类似能力。用户会需要针对每项研宄建造特定仿真模型。
[0089]当然，本领域技术人员会认识到，除非由操作的序列特定地指示或要求，否则上文描述的处理中的某些步骤可以被省略、同时地或顺序地进行或者以不同顺序进行。
[0090]本领域技术人员将认识到，出于简单和清楚，本文中并未描绘或描述适于与本公开内容一起使用的所有数据处理系统的全部结构和操作。而是，仅描绘和描述了本公开内容特有的或者理解本公开内容所需的数据处理系统的结构和操作。数据处理系统100的构造和操作的其余部分可以符合本领域已知的各种当前实现和实践中的任何实现和实践。
[0091]重要的是要注意，尽管本公开内容包括在全功能系统的上下文中的描述，但是本领域技术人员将理解，本公开内容的机构的至少一部分能够以包含在各种形式中的任一形式的机器可用的、计算机可用的或计算机可读的介质内的指令的形式分布，并且本公开内容不管实际上实施分布所使用的指令或信号承载介质或存储介质的特定类型如何而同等地适用。机器可用/可读介质或计算机可用/可读介质的示例包括:非易失性硬编码型介质例如只读存储器(ROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM);以及用户可记录型介质例如软盘、硬盘驱动器以及光盘只读存储器(⑶-ROM)或数字多功能光盘(DVD)。
[0092]尽管详细描述了本公开内容的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不偏离本公开内容的最广义形式的精神和范围的情况下，可以对本文中所公开的内容进行各种变化、替代、变型和改进。
[0093]本申请中的描述都不应该被解读为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的必要要素:专利保护的主题的范围仅由授权的权利要求来限定。
[0094]使用的参考标记列表、术语表
[0095]100:数据处理系统
[0096]102:处理器
[0097]104:缓存 / 桥
[0098]106:本地系统总线
[0099]108:主存储器
[0100]110:图形适配器
[0101]111:显示器
[0102]112:局域网/广域网/无线适配器
[0103]114:扩展总线接口
[0104]116:输入/输出总线，I/O总线
[0105]118:键盘/鼠标适配器
[0106]120:磁盘控制器
[0107]122:1/0 适配器
[0108]124:音频适配器
[0109]126:存储器
[0110]130:网络
[0111]140:服务器系统
[0112]200:工作零件
[0113]201:部件零件I
[0114]202:部件零件2
[0115]203:部件零件3
[0116]204:部件零件4
[0117]300:工作零件
[0118]301:部件零件I
[0119]302:部件零件2
[0120]303:部件零件3
[0121]304:部件零件4
[0122]402:刚体轴
[0123]404:刚体头
[0124]406:铰式接合
[0125]408:碰撞轴
[0126]410:碰撞头
[0127]502:物理/仿真零件
[0128]504:工作零件
[0129]602:气缸头
[0130]604:滑动接合
[0131]606:刚体头
[0132]608:碰撞头
[0133]610:代理框、代理框
[0134]702:主活塞零件、主活塞
[0135]704:气缸头对象
[0136]706:碰撞轴
[0137]708:代理曲柄
[0138]710:铰式接合
[0139]712:活塞轴
[0140]714:铰式接合
[0141]716:刚体头
[0142]802:曲柄轴零件
[0143]804:代理框
[0144]806:碰撞曲柄
[0145]808:刚体曲柄
[0146]810:铰式接合
[0147]812:轴线
[0148]902:主活塞
[0149]904:曲轴
[0150]906:刚体
[0151]908:代理曲柄
[0152]910:代理覆盖曲柄、代理覆盖对象
[0153]1205:接收零件模型
[0154]1210:创建子体
[0155]1215:创建刚体
[0156]1220:创建代理体
[0157]1225:创建约束对象
[0158]1230:对模型和对象进行存储和/或仿真
[0159]ASIC专用集成电路
[0160]CAD:计算机辅助设计
[0161]I/O:输入/输出
[0162]LAN:局域网
[0163]PC1:外围部件互联
[0164]PDM:产品数据管理
[0165]PLM:产品生命周期管理
[0166]WAN:广域网
【权利要求】
1.一种用于零件模型仿真的方法，所述方法由数据处理系统(100)进行并且包括: -在所述数据处理系统(100)中接收(1205)零件模型； -创建(1215)与所述零件模型(602)对应的至少一个刚体(606)； -创建(1220)与所述零件模型对应的至少一个代理体(610)，包括将至少一个代理体(610)直接地附接至至少一个刚体(606)，其中，所述代理体(610)表示并非所述零件模型的一部分的刚体；以及 -根据所述对应的刚体(606)和代理体(610)通过所述数据处理系统(100)对所述零件模型进行仿真(1230)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据处理系统还创建(1210)与所述零件模型对应的至少一个子体，对所述零件模型的仿真还根据所述子体来进行，并且每个子体是碰撞表面或触发器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，至少一个刚体(606)与至少一个相应的子体关联，并且所述至少一个刚体(606)限定所关联的子体的移动。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中，所述数据处理系统(100)还创建(1225)与所述零件模型对应的至少一个约束对象，并且对所述零件模型的仿真(1230)还根据所述约束对象来进行。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中，所述数据处理系统(100)还根据代理覆盖的附接字段将代理体(610)转换成刚体￠06)。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中，所述数据处理系统通过跟随代理体的链直到发现所述至少一个刚体为止、来将所述至少一个代理体(610)附接至所述至少一个刚体(606) ο
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，所述数据处理系统(100)还将使用相应的代理体的设置中的几何元素的列表计算的质量属性分配(1220)给所述至少一个代理体(610) ο
8.一种数据处理系统(100)，包括: 处理器(102);以及 可访问存储器(108、126)，所述数据处理系统(100)具体被配置成: -接收(1205)零件模型； -创建(1215)与所述零件模型对应的至少一个刚体(610)； -创建(1220)与所述零件模型对应的至少一个代理体(606)，包括将所述至少一个代理体(606)直接地附接至所述至少一个刚体￠10)，其中，所述代理体(610)表示并非所述零件模型的一部分的刚体；以及 -根据所述对应的刚体和代理体对所述零件模型进行仿真(1230)。
9.根据权利要求8所述的数据处理系统(100)，其中，所述数据处理系统(100)还创建(1210)与所述零件模型对应的至少一个子体，对所述零件模型的仿真还根据所述子体来进行，并且每个子体是碰撞表面或触发器。
10.根据权利要求9所述的数据处理系统(100)，其中，所述至少一个刚体与至少一个相应的子体关联，并且所述至少一个刚体限定所关联的子体的移动。
11.根据权利要求8至10中的一项所述的数据处理系统(100)，其中，所述数据处理系统(100)还创建(1225)与所述零件模型对应的至少一个约束对象，并且对所述零件模型的仿真(1230)还根据所述约束对象来进行。
12.根据权利要求8至11中的一项所述的数据处理系统(100)，其中，所述数据处理系统还根据代理覆盖的附接字段将代理体转换成刚体。
13.根据权利要求8至12中的一项所述的数据处理系统(100)，其中，所述数据处理系统(100)通过跟随代理体的链直到发现所述至少一个刚体为止、来将所述至少一个代理体(610)附接至所述至少一个刚体(610)。
14.根据权利要求8至13中的一项所述的数据处理系统(100)，其中，所述数据处理系统(100)还将使用相应的代理体的设置中的几何元素的列表计算的质量属性分配(1220)给所述至少一个代理体(610)。
15.一种编码有可执行指令的非暂态计算机可读介质，当所述可执行指令被执行时，使得一个或更多个数据处理系统(100): -接收(1205)零件模型； -创建(1215)与所述零件模型对应的至少一个刚体(606)； -创建(1220)与所述零件模型对应的至少一个代理体(610)，包括将至少一个代理体(610)直接地附接至至少一个刚体(606)，其中，所述代理体(610)表示并非所述零件模型的一部分的刚体；以及 -根据所述对应的刚体(608)和代理体(610)对所述零件模型进行仿真(1230)。
16.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，与所述零件模型对应的至少一个子体被创建，对所述零件模型的仿真还根据所述子体来进行，并且每个子体是碰撞表面或触发器。
17.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其中，至少一个刚体(606)与至少一个相应的子体相关联，并且所述至少一个刚体￠06)限定所关联的子体的移动。
18.根据权利要求15至17中的一项所述的计算机可读介质，其中，与所述零件模型对应的至少一个约束对象被创建，并且对所述零件模型的仿真还根据所述约束对象来进行。
19.根据权利要求15至18中的一项所述的计算机可读介质，其中，根据代理覆盖的附接字段来创建(1220)代理体至刚体。
20.根据权利要求15至18中的一项所述的计算机可读介质，其中，通过遵循代理体的链直到发现所述至少一个刚体为止、来附接所述至少一个代理体(510)至所述至少一个刚体(606)ο
【文档编号】G06F17/50GK104487973SQ201380039109
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年5月22日
【发明者】理查德·加里·麦克丹尼尔, 陆凌云 申请人:西门子产品生命周期管理软件公司