形状细化设备和方法及机械cad机器和制造三维结构的方法

专利名称：形状细化设备和方法及机械cad机器和制造三维结构的方法
技术领域：
本发明涉及用于在电子计算机辅助设计(CAD)系统和机械CAD系 统之间交互的技术。
背景技术：
为了设计信息处理设备等，并行执行利用电子CAD系统的电子设计 和利用机械CAD系统的机械设计。例如，电子设计包括设计印刷电路板 上的电路，机械设计包括设计机架的形状和设计组件的布局。电子设计和机械设计可以并行执行。然而，机架的形状通常限制了电 子组件的形状和布局，这不断要求根据设计作业的进程互相交换电子设计 的信息和机械设计的信息。因此，已开发出了电子CAD—机械CAD交互 支持系统，该系统支持在电子设计和机械设计之间交换必要的信息。例 如，日本专利早期公开H11—353341描述了一种三维模型产生设备，该设 备通过将电子系统设计信息中的组件形状信息转换成三维组件形状信息， 从而支持机械CAD系统等中的干扰检査。然而，由于在三维模型产生设备中使用的三维组件形状信息是2.5维 组件形状信息(其包括添加有高度的二维形状)而不是三维信息，所以存 在不能以高精度处理组件的复杂形状这一 问题。发明内容本发明的一个目的是至少部分解决传统技术中的问题。 根据本发明一个方面， 一种形状细化设备包括存储单元，其在其中 存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形成二 维结构的每个结构的标识符和该结构在机械CAD系统中的标识符；以及 转换单元，其基于关联信息将电子CAD系统创建的结构的形状信息转换 成用于机械CAD系统的形状信息。根据本发明又一个方面， 一种机械CAD机器包括存储单元，其在 其中存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形 成三维结构的每个结构的标识符和该结构在机械CAD系统中的标识符； 转换单元，其基于关联信息将电子CAD系统创建的结构的形状信息转换 成用于机械CAD系统的形状信息；以及高度受限区域信息创建单元，其 在多个结构被组合和安排来形成所述三维结构时，创建所形成的空间的高 度受限区域信息，其中至少一个所述结构的形状信息已被转换成用于所述 机械CAD系统的形状信息。根据本发明又一个方面， 一种形状细化方法包括存储关联信息，所 述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形成三维结构的每个结构 的标识符和所述结构在机械CAD系统中的标识符；以及基于关联信息将 电子CAD系统创建的结构的形状信息转换成用于机械CAD系统的形状信 息。根据本发明再一个方面公开了一种制造三维结构的方法，所述三维结 构的设计由支持电子CAD系统和机械CAD系统之间的交互的CAD交互 支持系统所支持，所述方法包括存储关联信息，该关联信息包括彼此相 关的在电子CAD系统中形成三维结构的每个结构的标识符和该结构在机 械CAD系统中的标识符；以及基于关联信息将电子CAD系统创建的结构 的形状信息转换成用于机械CAD系统的形状信息根据本发明的又一个方面，公开了一种其中存储有计算机程序的计算 机可读记录介质，所述计算机程序使计算机执行上述方法。通过结合附图阅读下面对本发明的优选实施例的详细描述，将更好地 理解本发明的上述和其他目的、特征、优点，以及技术和工业进歩。


图1是根据本发明实施例的机械CAD—电子CAD交互支持系统的示 意图；图2是图2所示高度受限区域信息创建设备的框图3A是针对其创建高度受限区域信息的机架和印刷电路板的示意图；图3B是印刷电路板的示例；图3C是包括其上安装的组件的印刷电路板的示例； 图3D是被划分成单元区域的印刷电路板的示意图；图3E是图3A所示印刷电路板和覆盖的示意图； 图3F是计算高度受限区域信息的结果的示例；图4是基于高度受限的计算被输出的高度受限区域信息的示例； 图5是由高度受限区域信息创建设备执行的过程的流程图； 图6A是印刷电路板的示意图；图6B是在图6A所示切面(clipplane)处截取的横截面图； 图6C是由图2所示最大高度计算单元创建的图像数据的示例； 图6D是被划分成单元区域的印刷电路板的示意图； 图6E是包括高度信息的印刷电路板的图像的示例； 图6F是由图2所示相同水平面区域创建单元创建的相同水平面区域 的示例；图7是由最大高度计算单元执行的计算最大高度的过程的流程图； 图8是基于从顶点出发的垂线与多边形的交点计算最大高度的过程的 流程图；图9是机架组件获取过程的流程图；图IO是由图l所示形状细化设备执行的形状细化过程的示意； 图11是形状细化设备的功能框图；图12是由图11所示替换组件信息管理单元管理的替换组件信息的示例；图13是用于说明由图11所示坐标校正单元执行的坐标校正的示意图；图14是校正了坐标和未校正坐标的印刷电路板的示例； 图15是由形状细化设备执行的过程的流程图；图16是由形状细化设备细化的形状的示例；
图17是由替换组件信息注册单元执行的过程的流程图；以及 图18是执行根据本发明实施例的高度受限区域信息创建程序的计算 机的功能框图。具体实旆方式下面参考附图详细说明本发明的示例性实施例。本发明不限于下述实施例。在这些实施例中描述的诸如集成数据文件(IDF)和可扩展标记语 言(XML)之类的文件格式仅是示例，也可以使用其他文件格式。尽管根 据这些实施例的多边形是一组三角形，但是也可以使用其他多边形形状。图1是根据本发明实施例的机械CAD—电子CAD交互支持系统的系 统配置的示意图。机械CAD—电子CAD交互支持系统包括机械CAD机 器10、电子CAD机器20、板信息创建设备30、高度受限区域信息创建设 备IOO和形状细化设备200。机械CAD机器10通过对信息处理设备等的机架和组件的三维模型数 据进行管理来支持三维设计，并且电子CAD机器20通过对印刷电路板和 电子组件的信息进行管理来支持电子设计。板信息创建设备30基于由机 械CAD机器10管理的三维模型数据创建关于印刷电路板和其上的组件布 置的外形的信息，并且以集成数据文件(IDF)格式输出该信息。IDF格 式用于交换机械CAD系统的信息和电子CAD系统的信息。高度受限区域信息创建设备100利用由机械CAD机器10管理的三维 模型信息，创建与在印刷电路板和机架或者另一块印刷电路板之间形成的 空闲空间的高度限制相关的信息。形状细化设备200对由电子CAD机器20管理的电子组件的形状信息 (2.5维)细化，并且将其转换成三维形状信息。由形状细化设备200使 用的MLIB是定义电子CAD系统中的组件和机械CAD系统中的组件之间 的关系的文件，该关系用于将电子组件的形状信息转换成三维形状信息。利用形状细化设备200对电子组件的形状信息迸行细化，机械CAD 机器10管理更精确的三维模型，并且板信息创建设备30和高度受限区域 信息创建设备100创建更准确的信息。尽管在这里使用IDF来交换机械 CAD系统的信息和电子CAD系统的信息，但是也可以使用其他文件格 式。高度受限区域信息创建设备100和形状细化设备200的细节将在下面 说明。图2是高度受限区域信息创建设备100的框图。高度受限区域信息创 建设备100包括控制器100a和存储单元100b，控制器100a执行创建高度 受限区域信息所需的过程，存储单元100b将创建高度受限区域信息所需 的信息存储在其中。控制器100a包括三维形状输入单元110、三维形状显示单元120、参 数接收单元130、计算基础确定单元140、区域划分单元150、最大高度计 算单元160、相同水平面区域创建单元170、坐标转换单元180和高度受 限区域信息输出单元190。三维形状输入单元110读取包括有印刷电路板的设备的三维模型数 据，将该数据作为三维模型数据101写到存储单元100b中。三维模型数 据101包括例如这样的信息机架和组件的属性、三维形状、位置和姿 态、名称。三维形状由称作多边形的一组三角形表示。三维形状显示单元120利用存储单元100b中的三维模型数据101在显 示单元上显示三维形状。参数接收单元130接收例如下述参数作为计算高度限制的基础的印 刷电路板平面，作为计算高度限制的单元的区域尺寸和用于确定由用户指 定的相同高度的容限，并且将这些参数作为参数信息102写到存储单元 100b中。计算基础确定单元140确定印刷电路板是否包括不同的水平面，并且 如果其具有不同的水平面，确定将要基于多个水平面还是单个水平面计算高度限制。如果要基于单个水平面计算出高度限制，则计算基础确定单元 140消除印刷电路板上安装的组件。换言之，在印刷电路板包括不同的水 平面时，很可能是在印刷电路板上安装的组件被集成到被定义为该印刷电 路板的三维形状的一部分的印刷电路板上时，以及在其上未安装组件的印 刷电路板被用作基平面时，计算基础确定单元140消除所安装的组件。 在印刷电路板包括不同的水平面并且这些水平面中的一个水平面被用
作为计算高度限制的基平面时利用计算基础确定单元140消除印刷电路板上安装的组件，高度受限区域信息创建设备100利用包括安装在其上的组 件的印刷电路板，计算出从没有组件的印刷电路板的平面起的高度限制。 在计算高度限制之前，用户确定是使用其上安装有组件的印刷电路板还是 使用没有组件的印刷电路板。区域划分单元150将要针对其计算高度限制的印刷电路板等分，并且 将例如所得到的单元区域的坐标这种信息作为区域信息103写到存储单元 100b。区域划分单元150将印刷电路板的整个区域划分成由指定用作计算 高度限制的单元的区域的尺寸的参数规定的尺寸。用于计算高度限制的单 元区域是矩形，并且单元区域的尺寸由该矩形的长和宽指定。在计算高度限制基于的印刷电路板的水平面逐点变化时，S卩，在高度 限制是基于包括安装在其上的组件的印刷电路板计算出的时，区域划分单 元150针对相同水平面的每个区域等分该区域。尽管在这里对计算高度限 制所基于的印刷电路板的整个区域进行了等分，但是对整个区域进行等分 并不是必须的。最大高度计算单元160针对每个单元区域计算空闲空间的最大高度， 并且将计算出的值添加到区域信息103中。最大高度计算单元160计算空 闲空间的从矩形的四个点起的高度，并且将这四个高度中的最小值作为该 单元区域的最大高度。尽管在这里计算空闲空间的从矩形的四个点起的高 度来获得单元区域的最大高度，但是也可以使用其他方法来获得单元区域 的最大高度。例如，也可以计算空闲空间的从矩形中心起的高度并且用作 该单元区域的最大高度。相同水平区域创建单元170利用该最大高度创建相同水平面区域，并 且将关于相同水平面区域的信息添加到区域信息103。相同水平区域创建 单元170将处于参数接收单元BO接收到的容限内的水平面看作相同水平 面来创建相同水平面区域。
高度受限区域信息输出单元190基于由坐标转换单元180转换的区域 信息103创建高度受限区域信息，并且输出IDF格式的区域信息103。图3A到图3F是由高度受限区域信息创建设备IOO执行的过程的示意 图。下面的说明是假设高度受限区域信息创建设备100计算由具有任意形 状内表面的壳体或覆盖限定的高度给出的，如图3A所示。图3B是包括单个水平面的印刷电路板与在不同点包括不同高度的印 刷电路板的比较。图3C是作为计算高度限制的基平面的单个水平面和多 个水平面的比较。图3D是被高度受限区域信息创建设备100等分的印刷电路板的示意 图，并且图3E是如何针对每个单元区域计算出高度限制的示意图。以此 方式，通过将印刷电路板划分成相等的区域并且针对每个单元区域计算高 度限制，即使对于包括任意形状的表面的壳体或覆盖，对高度限制的计算 都是稳定的。图3F是计算高度限制的结果的示意图。图4是基于对高度限制的计 算输出的高度受限区域信息的示例。高度受限区域信息以IDF格式被输 出，使得电子CAD机器20可以读取该信息。图5是由高度受限区域信息创建设备IOO执行的过程的流程图。在高 度受限区域信息创建设备100中，三维形状输入单元IIO输入三维模型数 据(步骤S101)，并且将其作为三维模型数据101写到存储单元100b 中。三维形状显示单元120读取三维模型数据101,并且显示三维形状 (步骤S102)。参数接收单元130接收参数，例如由用户指定的计算高度 限制所基于的指定的基础(印刷电路板的水平面)(步骤S103)，并且将 这些参数作为参数信息102存储到存储单元100b中。计算基础确定单元140确定指定的基础是否包括不同的水平面(歩骤 S104)，并且如果其具有不同的水平面，则基于设置信息确定是否基于多 个水平面计算高度限制(步骤S105)。如果要基于单个水平面计算高度限 制，则计算基础确定单元140消除指定基平面上安装的组件(歩骤 S106)。
区域划分单元150将要针对其计算高度限制的基平面等分(步骤S107)，然后最大高度计算单元160计算每个相等的区域的最大高度(步 骤S108)。相同水平区域创建单元170利用参数信息102中的容限创建相 同水平面(步骤S109)，然后坐标转换单元180将区域信息103转换成用 于输出的坐标系统(步骤SUO)。高度受限区域信息输出单元190将计算 出的高度限制结果转换成作为输出格式的IDF格式(步骤Slll)，然后将 其作为高度受限区域信息输出(步骤SU2)。以此方式，计算基础确定单元140确定出指定的基础是否包括不同的 水平面。如果其具有不同的水平面，则计算基础确定单元140基于设置信 息确定是否要基于多个水平面计算高度限制。结果，如果所使用的印刷电 路板包括安装在其上的组件，则可以选择包括其上安装的组件的印刷电路 板的高度限制和没有组件的印刷电路板的高度限制。在计算最大高度的过程中，如图6A所示，最大高度计算单元160定 义用于对计算最大高度所基于的基平面的三维图像进行处理的切面。如图6B所示，利用三维图像处理形成切面处的横截面的图像，该切 面具有朝向图像A的背面的垂直方向N。图像A被形成在帧缓冲器中。如 图6B所示，图像A表示接近作为基平面的印刷电路板的实线绘制的多边 形的像素。划分印刷电路板的每个单元区域(例如，图6D所示的网格)的顶点 在图像A上被从三维坐标转换成二维坐标，从而获得相应像素的多边形信 息，并且从每个顶点到多边形的距离作为该顶点的高度被计算出(图 6E)。针对一个网格的四个顶点计算出高度，并且这四个高度中的最小值 被用作该网格的最大高度。作为计算四个顶点的高度的替换，也可以计算 网格的中心处的高度作为最大高度。基于最大高度的相同水平面区域如图 6F所示。图7是由最大高度计算单元160执行的计算最大高度的过程的流程 图。最大高度计算单元160获取针对其计算从印刷电路板起的高度的机架 组件(步骤S201)。最大高度计算单元160在计算高度所基于的印刷电路板的基平面上形 成切面(步骤S202)，并且确定一个视图使得基平面的法线对应于深度 (步骤S203)。最大高度计算单元160根据所确定的视图形成机架组件的 三维图像(步骤S204)。最大高度计算单元160选择单元区域之一，将所选单元区域的每个顶 点的坐标转换成图像坐标(步骤S205)。最大高度计算单元160标识出组 件并且获得在转换后坐标位置处的多边形(步骤S206)。该过程在步骤 S202到S206处可以基于三维图像处理被执行。最大高度计算单元160计算从每个顶点到多边形的距离(步骤 S207)，利用针对四个高度计算出的高度中的最小值作为最大高度，并且 将该最大高度添加到区域信息103 (步骤S208)。最大高度计算单元160 确定是否还有另一个单元区域(步骤S209)。如果存在另一个单元区域， 则过程返回到步骤S205，如果没有更多的单元区域，则该过程终止。以此方式，最大高度计算单元160利用三维图像处理获得在单元区域 的每个顶点处高度被限制的多边形。结果，可以比通过确定从顶点出发的 垂线与多边形的交点是否被包括在该多边形的区域内来获取该多边形更快 地计算出最大高度。作为比较，图8中示出了通过确定从顶点出发的垂线与多边形的交点 是否在该多边形中来获取多边形时计算最大高度的过程的流程图。假设最 大高度是针对每个单元区域的单个顶点计算出的。在最大高度计算过程中，标识出针对其计算从印刷电路板起的高度的 机架组件(步骤S251)。确定是否存在目标机架组件(步骤S252)。如 果存在多个目标机架组件，则单个目标机架被选择出，并且确定出是否有 表示该机架组件的多边形，即，要被处理的多边形(步骤S255)。如果存在多个多边形，则单个多边形被选择出，并且确定出该多边形 与从区域顶点出发的垂线的交点是否在该多边形中(步骤S256)。如果交 点在多边形中，则确定出垂线是否比作为最小值保留的值长(歩骤 S257)。预期高度限制的最大值被设置为最小值的默认值。如果垂线比最 小值短，则该垂线的长度被保留为最小值(步骤S258),然后过程返回到 步骤S255。另一方面，如果垂线不比最小值短，或者交点不在多边形屮， 则过程在不更新最小值的情况下返回封步骤S255。如果不存在多边形，则 过程返回到步骤S252。如果不存在机架组件，则意味着已针对该单元区域计算出了最大高 度。最大值作为该单元区域的最大高度被保留(步骤S253)，然后确定是 否存在另一个单元区域(步骤S254)。如果存在另一个单元区域，则过程 返回到步骤S252并且针对下一个单元区域执行计算。如果没有更多的单 元区域，则该过程终止。以此方式，根据上述最大高度计算过程，需要针对所有机架组件的所 有多边形检查与垂线的交点是否包括在该多边形中，因此在目标设备包括 数十万个多边形时该计算需要花费极长的时间。图9是机架组件获取过程的流程图。在机架组件获取过程中，最大高 度计算单元160选择其数据作为三维模型数据101已被存储了的组件(步 骤S301)，并且确定所选组件是否是印刷电路板(步骤S302)。如果所选组件是印刷电路板，则过程移动到步骤S306，因为印刷电路 板不是机架组件。如果所选组件不是印刷电路板，则最大高度计算单元 160确定所选组件是否是印刷电路板上安装的组件(步骤S303)。如果所选组件是印刷电路板上安装的组件，则过程移动到步骤S306， 因为该组件不是机架组件。如果所选组件不是印刷电路板上安装的组件， 则最大高度计算单元160确定所选组件的全部或者至少一部分是否出现在 下述区域内所述区域包括作为底的印刷电路板的基平面并且在作为高度 的高度限制在其中被计算出的方向上延伸(步骤S304)。如果所选组件在该区域外，则无需计算其高度，然后过程移动到歩骤 S306。如果所选组件在该区域内，则所选组件是机架组件(步骤S305)。 最大高度计算单元160确定是否所有组件都已被检査过了 (步骤S306)。 如果存在任何尚未被检査过从组件，则过程返回到步骤S301。如果所有组 件都己被检査过了，则该过程终止。以此方式，最大高度计算单元160获取到机架组件并且排除其他组 件，从而可以高效地计算最大高度。图10是由形状细化设备200执行的形状细化过程的示意图。因为在
电子CAD系统中组件的形状是2.5维的，所以在机械CAD系统利用来自电子CAD系统的形状数据时某些实际上不会影响覆盖的组件可能影响覆 主怖,o然而，如果形状细化设备200将组件数据转换成用于机械CAD系统 的三维数据，则可以精确地检查组件之间的影响，这是因为机械CAD系 统利用精确的形状来检查影响。此外，因为机械CAD系统利用组件的精确形状数据，所以在例如印 刷电路板包括其上安装的电子组件时，更精确的形状数据可以被传送给高 度受限区域信息创建设备100。结果，高度受限区域信息创建设备100创 建了更精确的高度受限区域信息。图11是形状细化设备200的功能框图。形状细化设备200包括CAD 说明接收单元210、 IDF输入单元220、模型信息存储单无230、组件信息 转换单元240、替换组件管理单元250、坐标校正单元260、详细形状转换 单元270、替换组件信息注册单元280和IDF输出单元290。CAD说明接收单元210从用户接收机械CAD系统和要交互的电子 CAD系统的说明。例如，CAD说明接收单元210接收机械CAD系统的名 称、由电子CAD系统创建的IDF文件名等。IDF输入单元220读取其名称被CAD说明接收单元210接收到的 IDF,并且将由电子CAD系统创建的模型信息存储到模型信息存储单元 230中。模型信息存储单元230将由CAD系统创建的模型信息存储在其中。 此外，模型信息存储单元230还将由CAD说明接收单元210接收到的信 息存储在其中。组件信息转换单元240从模型信息存储单元230读取由电子CAD系 统创建的模型信息，利用替换组件信息将用于电子CAD系统的组件信息 转换成用于机械CAD系统的组件信息，并且将替换组件信息存储到模型 信息存储单元230中。换言之，组件信息转换单元240将组件的形状信息 和坐标转换成机械CAD格式。组件信息转换单元240将组件信息中的形状信息和坐标从电子CAD 格式转换成机械CAD格式。结果，机械CAD机器10更准确地执行影响 检査，并且高度受限区域信息创建设备100创建了更准确的高度限制信 息。替换组件管理单元250存储彼此相关的电子CAD格式的组件信息和 相同组件的机械CAD格式的组件信息。图12是由替换组件管理单元250 管理的替换组件信息的示例。替换组件信息是以XML格式描述的，并且 对于每个组件电子CAD系统中的信息和机械CAD系统中的信息之间的对 应关系被定义为"<replacement-component managements.. .^replacement-component management >" o电子CAD系统中的信息被定义为"<electrical CAD〉...</electrical CAD 〉"。在该信息中，组件号被定义为"component identifier〉...</component identifier"，并且组件形状类型名称被定义为 "<shape library name>... </shape library name > ，，。机械CAD系统中的信息被定义为"<mechanical CAD〉...</mechanical CAD >"，并且坐标差被定义为"<coordinate difference〉…〈/coordinate difference^'。在该信息中，对于每种机械CAD系统唯一的组件信息， 针对每种机械CAD系统以例如"<CAD1>...</CAD1> "或 "<CAD2></CAD2>"的CAD唯一反映分段定义，使得关于多种机械 CAD系统的信息可以被包括，并且对于机械CAD系统公共的信息直接定 义在"<mechanicalCAD>...</mechanicalCAD>"下。在坐标差部分，X坐 标、Y坐标、Z坐标和旋转坐标的差值被定义为"coordinate difference)... (/coordinate difference〉"。在图12所示的示例中，在电子CAD系统中组件号为A12345—0001 的组件对应于在机械CAD系统中组件号为AB12345—0001的组严。返回图11的说明，坐标校正单元260基于来自组件信息转换单元240 的指令对机械CAD系统的组件的坐标进行校正。图B是由坐标校正单元 260执行的坐标校正的示意图。在电子CAD系统和机械CAD系统的库 中，坐标原点可以被不同地设置。结果，如果电子CAD系统中的组件信 息被简单地转换成机械CAD系统中的组件信息，则组件的位置可能不正 确。在这种情形中，坐标校正单元260利用由替换组件管理单元250管理 的坐标差来对坐标进行校正。在图13中，例如，对于组件CN1， X坐标 差"10" 、 Y坐标差"20" 、 Z坐标差"12"和旋转坐标差"0"由电子 CAD机器20管理。结果，如果未对机械CAD系统校正坐标则组件被错误 地对准；但是，通过校正坐标，则组件被显示在正确的位置，如图14所 示。详细形状转换单元270基于来自组件信息转换单元240的指令将组件 的形状信息转换成机械CAD格式。换言之，详细形状转换单元270将电 子CAD系统中的2.5维信息转换成机械CAD系统中的三维细化形状信 息。替换组件信息注册单元280按照用户指定注册电子CAD格式的组件 信息和相同组件的彼此相关联的机械CAD格式的组件信息。IDF输出单元 290从模型信息存储单元230读取由组件信息转换单元240转换后的组件 信息的模型信息，并且以IDF格式输出模型信息。图15是由形状细化设备200执行的过程的流程图。在形状细化设备 200中，CAD说明接收单元210接收针对其组件信息被转换的机械CAD 系统的名称的说明和电子CAD的说明，并且IDF输入单元220输入电子 CAD系统的信息来将其存储到模型信息存储单元230中(步骤S401和 S402)。组件信息转换单元240从模型信息存储单元230逐片段读取组件信 息，并且请求替换组件管理单元250提取相应的机械CAD系统中的组件 信息，即，替换组件信息(步骤S403)。如果没有组件要被替换(步骤 S404中的NO)，则过程前进到步骤S410。如果存在这样的组件(步骤 S404中的YES)，则确定组件的形状是否对该CAD系统唯一。如果形状 对CAD系统唯一，则获取对该CAD系统唯一的坐标差(步骤S406)。 如果形状对该CAD系统不唯一，则整个反映分段的坐标差被获取(步骤 S407)。坐标校正单元260基于坐标差对坐标进行校正(步骤S408)，并且详
细形状转换单元270将电子CAD系统中的形状信息转换成机械CAD系统 中的形状信息，即，详细形状信息(步骤S409)。组件信息转换单元240 将其坐标已被校正了并且其形状信息巳被转换的组件信息写到模型信息存 储单元230，并且确定电子CAD系统中的所有组件是否都已被处理(歩骤 S410)。如果存在任何未经处理的组件，则过程返回到步驟S403。如果所 有组件都已被处理，则IDF输出单元290以IDF格式输出其中组件信息已 被转换的模型信息(步骤S411)。以此方式，组件信息转换单元240将模型信息存储单元230中的组件 信息转换成机械CAD系统中的相应组件信息。结果，机械CAD机器10 更准确地执行影响检査，并且高度受限区域信息创建设备100创建更准确 的高度限制信息。图16是由形状细化设备200执行的形状细化的示例。印刷电路板上 安装的组件的形状的精度在形状被转换后是不同的。图17是由替换组件信息注册单元280执行的过程的流程图。替换组 件信息注册单元280输入电子CAD系统和机械CAD系统中的每个组件的 组件信息(步骤S501)。例如，替换组件信息注册单元280输入电子 CAD系统中的组件标识符、电子CAD系统中的形状库名称、机械CAD 系统的名称、机械CAD系统中的组件标识符和对于每个组件电子CAD系 统和机械CAD系统中的坐标之间的差(X、 Y和Z方向的差和旋转角 差)。替换组件信息注册单元280利用电子CAD系统中的组件标识符确定 组件是否是第一次被注册(步骤S502)。如果是第一次注册，则替换组件 信息注册单元280在〈replacement-component management》禾口〈/replacement-component management〉之间创建新信息，并且请求替换组件管理单元250 对其进行注册。如果不是首次注册，则替换组件信息注册单元280确定整个反映分段 是否要被校正(步骤S504)。如果整个反映分段要被校正，则替换组件信 息注册单元280对〈replacement-component management>^t1</replacement-component management〉之间的整个反映分段进行校正(歩骤S505)。如
果不是整个反映分段要被校正，则是〈replacement-component management) 和〈/replacement-component management〉之间的CAD唯一反映分段(歩骤 S506)。以此方式，替换组件信息注册单元280注册电子CAD系统中的信息 和彼此相关联的机械CAD系统中的组件的信息，并且从而电子CAD系统 中的组件信息被转换成机械CAD系统中的组件信息。如上所述，根据该实施例，当由用户指定的基平面包括多个水平面 时，即，当组件被安装在用户指定的印刷电路板上时，计算基础确定单元 140基于设置信息确定是利用单个计算基础(印刷电路板的水平面)还是 利用多个计算基础(印刷电路板和组件的水平面)来计算高度限制。如果 利用单个计算基础，则印刷电路板上安装的组件被消除，并且最大高度计 算单元160计算从计算基础确定单元140确定的基平面起的高度限制。结 果，不管该印刷电路板是否包括其上安装的任何组件，基于印刷电路板的 水平面或印刷电路板和组件的水平面高度受限区域信息被计算出。此外，根据该实施例，区域划分单元150将基平面等分，并且最大高 度计算单元160针对每个单元计算高度限制。结果，可以计算出任意形状 的机架的高度限制。此外，根据该实施例，最大高度计算单元160在印刷电路板的基平面 上创建切面，确定视图使得图像面向该基平面，基平面的法线对应于深 度，从而形成机架组件的向下直到所确定的视图变窄的三维图像。最大高 度计算单元160选择单元区域之一，将所选单元区域的每个顶点的坐标转 换成图像坐标，并且标识出在与所转换的坐标相对应的位置处的组件和多 边形。最大高度计算单元160计算作为高度的从顶点到多边形的距离，并 且利用从四个顶点计算出的高度中的最小值作为最大高度。结果，与获取 通过确定从顶点出发的垂线与多边形的交叉点是否在该多边形内计算出到 该多边形的距离的多边形相比，最大高度计算单元160以更高的速度计算 出最大高度。此外，根据该实施例，IDF输入单元220读取由电子CAD机器20创 建的IDF来将其存储到模型信息存储单元230中，组件信息转换单元240
利用替换组件信息将模型信息存储单元230中的电子组件的组件信息转换 成用于机械CAD系统的组件信息，然后IDF输出单元2卯输出被转换成 用于机械CAD系统的组件信息的IDF。结果，机械CAD机器10通过读 取来自形状细化设备200的IDF输出，从而更准确地执行影响检查。此 外，由于机械CAD机器IO利用具有更高精度的三维模型信息，所以高度 受限区域信息创建设备100创建了更准确的高度限制信息。尽管通过利用软件实现高度受限区域信息创建设备100和形状细化设 备200的配置，基于高度受限区域信息创建设备100和形状细化设备200 对实施例进行了说明，但是也可以获取具有等同功能的高度受限区域信息 创建程序和形状细化程序。下面说明执行高度受限区域信息创建程序的计 算机。等同的计算机也可以执行形状细化程序。图18是执行根据一个实施例的高度受限区域信息创建程序的计算机 的框图。计算机300包括随机存取存储器(RAM) 310、中央处理单元 (CPU) 320、硬盘驱动器(HDD) 330、局域网(LAN)接口 340、输入/ 输出接口 350和数字通用盘(DVD)驱动器360。RAM 310在其中存储程序和来自程序的中间结果。CPU 320从RAM 310读取程序并且执行程序。HDD 330在其中存储程序和数据。LAN接口 340用于经由LAN将计算机300连接到另一台计算机。输入/输出接口 350 用来将诸如鼠标和键盘之类的输入设备连接到显示单元。DVD驱动器360 从DVD读取数据并且将数据写到DVD。由计算机300执行的高度受限区域信息创建程序311被存储在DVD 中，由DVD驱动器360从DVD读取并且被安装到计算机300中。或者， 高度受限区域信息创建程序311可以被存储在经由LAN接口 340被连接 的另一台计算机中的数据库中，从该数据库被读取，并且被安装到计算机 300中。所安装的高度受限区域信息创建程序311被存储在HDD 330中， 被RAM310读取，并且被CPU320执行。尽管在假设高度受限区域信息创建设备100和形状细化设备200与机 械CAD机器10和电子CAD机器20独立的情况下对该实施例进行了说 明，但是高度受限区域信息创建设备IOO和形状细化设备200的功能也可
以被包括在机械CAD机器IO或电子CAD机器20中。例如，形状细化设 备200的功能可以被包括在机械CAD机器10中。但是，如果是此情形， 则机械CAD机器10创建形状，并且在不以IDF格式输出转换后组件信息 的情况下利用该转换后组件信息来布置组件。或者，形状细化设备200和 高度受限区域信息创建设备100 二者的功能可以被组合来形成机械CAD — 电子CAD交互支持系统。另外，尽管假设机架中的空间的高度限制信息是基于信息处理设备的 印刷电路板而被创建从而对实施例进行了说明，但是在基于建筑物的地板 创建建筑物中的空间的高度限制信息时也可以以同样的方式应用本发明。如上所述，根据本发明的一个实施例，电子CAD系统中的2.5维形状 信息被转换成机械CAD系统中的三维形状信息。因此，可以基于由电子 CAD系统产生的信息创建高度精确的三维模型。此外，机械CAD系统中 的结构的错误对准得到了防止，因此用户无需校正错误对准。此外，因为有效地存储了对多个机械CAD系统公用的坐标差，所以 可以减少用于坐标差的存储区域。此外，由于产生了高精度的高度受限区 域信息，这使得机械CAD系统设计的结果被正确地反映到电子CAD系 统。尽管为了完整清楚地公开针对特定实施例描述了本发明，但是所附权 利要求书不应当因此而受限制，而是应当被解释为包含可以落入这里所阐 述的基本教导的范围内并且本领域技术人员可以预见的所有修改和替换构 造。
权利要求
1.一种形状细化设备，包括存储单元，其在其中存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形成三维结构的每个结构的标识符和所述结构在机械CAD系统中的标识符；以及转换单元，其基于所述关联信息将所述电子CAD系统创建的结构的形状信息转换成用于所述机械CAD系统的形状信息。
2. 如权利要求1所述的形状细化设备，其中所述存储单元还在其中存储所述电子CAD系统和所述机械CAD系统 之间的坐标差，并且所述转换单元基于所述坐标差转换坐标。
3. 如权利要求2所述的形状细化设备，其中，所述存储单元针对具有 对每种机械CAD系统唯一的形状信息的结构在其中存储对所述机械CAD 系统唯一的坐标差，并且针对具有对所有机械CAD系统公共的形状信息 的结构在其中存储公共坐标差。
4. 如权利要求1所述的形状细化设备，其中所述三维结构是包括多个组件的设备，所述组件包括印刷电路板和机架，所述结构的标识符是每个组件的组件标识符，并且 所述转换单元基于所述关联信息将由所述电子CAD系统创建的所述 设备的组件的形状信息转换成用于所述机械CAD系统的形状信息。
5. —种机械CAD机器，包括存储单元，其在其中存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在 电子CAD系统中形成三维结构的每个结构的标识符和所述结构在机械 CAD系统中的标识符；转换单元，其基于所述关联信息将所述电子CAD系统创建的结构的 形状信息转换成用于所述机械CAD系统的形状信息；以及高度受限区域信息创建单元，其在多个结构被组合和安排来形成所述 三维结构时，创建所形成的空间的高度受限区域信息，其中至少--个所述结构的形状信息已被转换成用于所述机械CAD系统的形状信息。
6. —种形状细化方法，包括存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形 成三维结构的每个结构的标识符和所述结构在机械CAD系统中的标识 符；以及基于所述关联信息将所述电子CAD系统创建的结构的形状信息转换 成用于所述机械CAD系统的形状信息。
7. 如权利要求6所述的形状细化方法，其中所述存储包括存储所述电子CAD系统和所述机械CAD系统之间的坐 标差，并且所述转换包括基于所述坐标差转换坐标。
8. 如权利要求7所述的形状细化方法，其中，所述存储包括针对具有 对每种机械CAD系统唯一的形状信息的结构存储对每个所述机械CAD系 统唯一的坐标差，并且针对具有对所有机械CAD系统公共的形状信息的 结构存储公共坐标差。
9. 如权利要求6所述的形状细化方法，其中所述三维结构是包括多个组件的设备，所述组件包括印刷电路板和机架，所述结构的标识符是每个组件的组件标识符，并且 所述转换包括基于所述关联信息将由所述电子CAD系统创建的所述 设备的组件的形状信息转换成用于所述机械CAD系统的形状信息。
10. —种其中存储有计算机程序的计算机可读记录介质，所述计算机 程序使计算机执行存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形 成三维结构的每个结构的标识符和所述结构在机械CAD系统中的标识 符；以及基于所述关联信息将所述电子CAD系统创建的结构的形状信息转换 成用于所述机械CAD系统的形状信息。
11.如权利要求io所述的计算机可读记录介质，其中所述存储包括存储所述电子CAD系统和所述机械CAD系统之间的坐 标差，并且所述转换包括基于所述坐标差转换坐标。
12. 如权利要求11所述的计算机可读记录介质，其中，所述存储包括 针对具有对每种机械CAD系统唯一的形状信息的结构存储对所述机械 CAD系统唯一的坐标差，并且针对具有对所有机械CAD系统公共的形状 信息的结构存储公共坐标差。
13. 如权利要求IO所述的计算机可读记录介质，其中 所述三维结构是包括多个组件的设备，所述组件包括印刷电路板和机架，所述结构的标识符是每个组件的组件标识符，并且 所述转换包括基于所述关联信息将由所述电子CAD系统创建的所述 设备的组件的形状信息转换成用于所述机械CAD系统的形状信息。
14. 一种制造三维结构的方法，所述三维结构的设计由支持电子CAD 系统和机械CAD系统之间的交互的CAD交互支持系统所支持，所述方法 包括存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子CAD系统中形 成三维结构的每个结构的标识符和所述结构在机械CAD系统中的标识 符；以及基于所述关联信息将所述电子CAD系统创建的结构的形状信息转换 成用于所述机械CAD系统的形状信息。
全文摘要
本发明公开了形状细化设备和方法，以及机械CAD机器和用于制造三维结构的方法。形状细化设备包括存储单元，其在其中存储关联信息，所述关联信息包括彼此相关的在电子计算机辅助设计(CAD)系统中形成三维结构的每个结构的标识符和所述结构在机械CAD系统中的标识符；以及转换单元，其基于所述标识符之间的关系将所述电子CAD系统创建的结构的形状信息转换成用于所述机械CAD系统的形状信息。
文档编号G06F17/50GK101154245SQ20071007928
公开日2008年4月2日 申请日期2007年2月13日 优先权日2006年9月28日
发明者天间司, 有田裕一, 酒井晃 申请人:富士通株式会社