高度限制计算装置和方法,以及制造三维结构的方法

专利名称：高度限制计算装置和方法,以及制造三维结构的方法
技术领域：
本发明涉及用于基于包括被组合并设置为具有一定动脚的多个空间结 构的三维结构的信息计算该空间的高度限制的技术。
背景技术：
最近，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。电子设计包括印刷电路板上的 电路设计，机械设计包括机架的形状设计和组件的布局。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协作 支持系统，该系统支持电子设计和机械设计所需的信息交换。例如，日本 专利早期公开Hll—73434描述了一种设备，该设备产生印刷电路板上的 组件布局限制条件，例如由于机架的形状导致的高度限制，从而在电子 CAD中反映出机械CAD系统的设计结果。然而，由于大量的计算，基于三维形状信息计算髙度限制要花费较长 的时间。换言之，利用三维形状信息计算高度限制需要执行以下过程从 代表设备的三维形状的许多多边形中搜索在它们内部的高度限制测量点处 具有与印刷电路板的法线的交点的多边形，并且从检测出的多边形中标识 出到测量点具有最小距离的多边形。对数万个多边形进行处理的信息处理 设备存在计算要求大量时间的问题(参见图8)。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，公开了一种高度限制计算装置，用于基于包括 结构的三维形状信息，计算从基 平面上的测量点起所述空间的高度限制。该高度限制计算装置包括图像 创建单元，其在所述基平面的位置处设置切面，设置图像视图使得所述图 像的方向与所述基平面相反并且所述基平面的法线表示所述图像的深度方 向，并且基于所述三维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及计算单 元，其通过将所述测量点转换成所述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且 基于所述三维形状信息计算从所述测量点到出现在所述位置处的三维形状 的距离，从而计算出高度限制。根据本发明另一个方面，公开了一种高度限制计算方法，用于基于包 括被布局并与空间结合的多个子结构的三维结构的三维形状信息，计算从 基平面上的测量点起所述空间的髙度限制。该高度限制计算方法包括在 所述基平面的位置处设置切面；设置图像视图使得所述图像的方向与所述 基平面相反并且所述基平面的法线表示所述图像的深度方向；基于所述三 维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及通过将所述测量点转换成所 述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且基于所述三维形状信息计算从所述 测量点到出现在所述位置处的三维形状的距离，从而计算出高度限制。根据本发明又一个方面，公开了一种用于制造包括被布局并且与空间 结合的多个子结构的三维结构的方法，其中高度限制计算装置基于三维形 状信息计算从基平面上的测量点起所述空间的高度限制。该方法包括在 所述基平面的位置处设置切面；设置图像视图使得所述图像的方向与所述 基平面相反并且所述基平面的法线表示所述图像的深度方向；基于所述三 维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及通过将所述测量点转换成所 述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且基于所述三维形状信息计算从所述 测量点到出现在所述位置处的三维形状的距离，从而计算出高度限制。根据本发明再一个方面，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实现上述方法。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，以及技术和工业进步。


图1是根据本发明实施例的机械CAD—电子CAD协作支持系统的示 意图。图2是图1所示髙度受限区域信息创建设备的功能框图。 图3A到图3F是用于说明高度受限区域信息创建设备的操作的概况的 示意图。图4是如何输出基于对高度限制的计算的高度受限区域信息的图像。 图5是髙度受限区域信息创建设备的操作的流程图。 图6A到图6F是用于说明最大高度计算过程的示意图。 图7是图2所示最大高度计算单元的操作的流程图。 图8是基于从顶点出发的法线与多边形的交点计算最大髙度的过程的 流程图。图9是图7所示机架组件获取过程的详细流程图。 图10是用于说明由图1所示形状细化设备执行的形状细化过程的示 意图。图11是形状细化设备的功能框图。图12是由图11所示替换组件管理单元管理的替换组件信息的示例。图13是用于说明图11所示坐标校正单元如何校正坐标的示意图。图14是用于说明坐标校正的效果的示意图。图15是形状细化设备的操作的流程图。图16是限制如何被形状细化设备细化的示例。图17是图11所示替换组件信息注册单元的操作的流程图。图18是根据本发明实施例的执行计算机程序的计算机的功能框图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的示例性实施例。注意，在这些实施例 中引用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，也可以使用任何其他文件格式。尽管在这些实施例中多 边形指示一组三角形，但是三角形之外的任何多边形也是可用的。
图1是根据本发明实施例的机械CAD—电子CAD协作系统的示意 图。机械CAD—电子CAD协作系统包括机械CAD机器10、电子CAI) 机器20、板信息创建设备30、高度受限区域信息创建设备100和形状细 化设备200。机械CAD机器10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，并且支持机械设计。电子CAD机器20对印刷电路板和电子组件 的信息进行管理，并且支持电子设计。板信息创建设备30是这样的机械 CAD—电子CAD协作支持设备，其基于由机械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局的外形的信息，并且以 IDF格式输出该信息。IDF格式用于在机械CAD和电子CAD之间互换信 息。髙度受限区域信息创建设备100是这样的机械CAD —电子CAD协作 支持设备，其利用由机械CAD机器10管理的三维模型数据，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间隙空间的高度限制相 关的信息。形状细化设备200是这样的机械CAD—电子CAD协作支持设备，其 对由电子CAD机器20管理的电子组件的形状信息(2.5维)进行细化， 来将其转换成三维形状信息。由形状细化设备200使用的数学库 (MLIB)是定义电子CAD组件和机械CAD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用三维形状信息替换。形状细化设备200对电子组件的形状信息进行细化，机械CAD机器 10从而可以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可以从而创建更精确的信息。尽管在这里IDF被用 作互换机械CAD和电子CAD各自的信息的文件格式，但是也可以使用任 何其他文件格式。髙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。首先说明高度受限区域信息创建设备100的配置。图2是高度受限区 域信息创建设备100的功能框图。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包含三维形状、位置和姿态、以及诸如机架和组件的名称和属性这 样的信息。三维形状由一组多边形(即，三角形)表示。三维形状显示单元120利用由三维形状输入单元110写到存储单元 100b中的三维模型数据101在显示设备上显示三维形状。参数接收单元130从用户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，作为计算髙度限制的单元的区域尺寸和用于将高度 确定为同一髙度的允许值，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 在印刷电路板具有不同的水平面时，确定将要基于多个水平面还是单个水 平面计算髙度限制。当要基于单个水平面计算出高度限制时，计算基础确 定单元140消除印刷电路板上安装的组件。更具体的说，当在印刷电路板 上安装的组件与印刷电路板被整体形成为印刷电路板的一部分的情形中印 刷电路板包括不同的水平面时，以及在其上未安装组件的印刷电路板被用 作基平面时(在基于单个平面执行计算时)，计算基础确定单元140消除 所安装的组件。在印刷电路板具有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，计算基础确定单元140消除印刷电路板上 安装的组件。这允许髙度受限区域信息创建设备100即使对于其上安装有 组件的印刷电路板的情形，也可以计算从在组件被安装到印刷电路板上之 前的印刷电路板自身的髙度起的髙度限制。当要计算高度限制时，用户可 以确定是使用其上安装有组件的印刷电路板还是使用组件被安装到其上之 前的印刷电路板作为基础。区域划分单元150将要用于计算髙度限制的印刷电路板的区域均分成 单元区域，并且将通过划分得到的单元区域的坐标的信息作为区域信息 103写到存储单元100b中。区域划分单元150将印刷电路板的整个区域划 分成每个都具有这样的尺寸由参数规定为作为计算高度限制的单元的区 域的尺寸。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 该矩形的髙和宽的长度指定。在计算髙度限制所基于的印刷电路板的高度随位置变化时，g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针对具有同一高度的每个面均分该区域。尽管在这里要被计算高 度限制的印刷电路板的区域被均分，但是该区域不一定要被均分。最大髙度计算单元160针对由区域划分单元150划分得到的每个单元 区域计算间隙空间的最大高度，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针对矩形的四个顶点计算间隙空间的每个高 度，并且将这四个髙度中的最小值作为该单元区域的最大高度。这样，针 对矩形的四个顶点该间隙空间的每个高度被计算出来确定该单元区域的最 大高度，但是也可以使用任何其他方法来确定单元区域的最大高度，例如 通过针对矩形的中心点计算间隙空间的每个髙度来确定作为该单元区域的 最大高度的髙度。相同水平区域创建单元170利用通过最大高度计算单元160针对每个 单元区域计算获得的最大高度，创建具有同一高度的区域，并且将具有同 一高度的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130接收到的允许值内的高度确定为同一高度，并且创建具有同一高度的区域。坐标转换单元180将存储单元100b中存储的机械CAD机器10的坐 标系统转换成电子CAD机器20的坐标系统。坐标转换单元180在用户指 定电子CAD机器20的坐标系统时转换坐标系统。高度受限区域信息输出单元190基于其中坐标转换单元180执行了坐 标转换的区域信息103创建高度受限区域信息，并且以IDF格式输出该信 息。下面参考图3A到图5说明髙度受限区域信息创建设备100的处理过 程。图3A到图3F是用于说明髙度受限区域信息创建设备100的处理的概 况的示意图。如图3A所示，下面说明高度受限区域信息创建设备100计 算从作为参考的印刷电路板的多个平面之一到具有任意形状内壁的壳体或 覆盖的的高度限制的情形。图3B示出了具有单个水平面的印刷电路板和在其不同位置中具有不 同高度的印刷电路板。图3C示出了使用单个基础的情形和在印刷电路板 的高度随位置不同时多个基础被用来计算髙度限制的情形。图3D是用于说明高度受限区域信息创建设备100将印刷电路板划分 成均匀区域的示意图。图3E是用于说明针对通过划分获得的每个单元区 域计算高度限制的示意图。以此方式，通过将印刷电路板划分成均匀的区 域并且针对通过划分获得的每个单元区域计算高度限制，即使对于具有任 意形状的壳体或覆盖，也可以稳定地计算。在这里利用单个基础计算高度 限制被示作示例。图3F示出了计算高度限制的结果。图4是基于计算高度限制的结果 获得的高度受限区域信息如何被输出的图像。高度受限区域信息以IDF格 式被输出，从而使得电子CAD机器20可读。图5是髙度受限区域信息创建设备100的操作的流程图。在高度受限 区域信息创建设备100中，三维形状输入单元IIO接收三维模型数据(步 骤SIOI)，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)，并且参数接收单元130接收参数，例如由用户指定的作为 所显示的三维形状的髙度限制计算基础的指定的基础(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写到存储单元 100b中。计算基础确定单元140确定指定的基础是否具有不同的水平面(步骤 S104)。在指定的基础具有不同的水平面时，则计算基础确定单元140基 于设置信息确定是否基于不同的水平面计算髙度限制(步骤S105)。在 要基于单个水平面计算髙度限制时，计算基础确定单元140消除指定基础 上安装的组件(步骤S106)。区域划分单元150将计算高度限制所基于的基平面等分(步骤5107) ，然后最大高度计算单元160计算每个均匀区域的最大高度(步骤5108) 。然后，相同水平区域创建单元170利用参数信息102中的允许值 创建具有一致髙度的区域(步骤S109)，并且坐标转换单元180将区域信 息103转换成用于输出的坐标系统(步骤SllO)。高度受限区域信息输出 单元l卯将计算高度限制的结果转换成作为输出格式的IDF格式(步骤 Slll)，然后将该IDF作为髙度受限区域信息输出(步骤S112)。以此方式，计算基础确定单元140确定出指定的基础是否具有不同的 水平面。当指定的基础具有不同的水平面时，计算基础确定单元140基于 设置信息进一步确定是否要基于不同水平面计算高度限制。利用该操作， 在组件被安装到了作为基础的印刷电路板上时，计算基础确定单元140可 以根据设置选择从其上安装有组件的印刷电路板计算出的髙度限制之一或 者从其上未安装组件的印刷电路板计算出的高度限制。下面参考图6A到图9详细说明最大高度计算单元160执行的最大高 度计算过程。图6A到图6F是用于说明最大髙度计算过程的示意图。如图 6A所示，在最大髙度计算过程中，最大高度计算单元160在作为计算最 大髙度的基础的基平面上定义用于三维图像处理的切面。如图6B所示，切面的垂直方向N朝向屏幕的向上方向，通过三维图 像处理创建了图像A，图像A显示该切面处三维模型的横截面。图像A 被形成在帧缓冲器中。如图6C所示，位于作为基础的印刷电路板的前的 多边形的像素(实线)在图像A中被绘出。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每个高度，并且这四个高度中的最 小值被确定为该网格的最大高度。作为计算四个顶点的髙度的替换，也可
以计算网格的中心处的高度作为最大高度。图6F示出了基于最大高度计 算单元160计算的最大高度由相同水平区域创建单元170创建的具有一致 高度的区域。图7是由最大高度计算单元160执行的最大高度计算过程的流程图。 最大高度计算单元160执行机架组件获取过程来获取要针对其计算从印刷 电路板起的髙度的机架方组件(步骤S201)。最大髙度计算单元160在计算高度所基于的印刷电路板的基平面上的 位置处创建切面(步骤S202)，并且设置一个视图使得图像的朝向于基 平面相反，并且基平面的法线对应于该图像的深度方向(步骤S203)。最大高度计算单元160根据所设置的视图创建机架方组件的三维图像(步 骤S204)。最大髙度计算单元160选择通过区域划分单元150对基平面进行划分 得到的单元区域之一，将所选单元区域的每个顶点的坐标转换成屏幕坐标 (步骤S205)，获取在转换后坐标位置处的组件和多边形(步骤5206) 。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计算从顶点到多边形的距离作为高度(步骤5207) ，将从四个顶点起计算出的高度中的最小值作为该单元区域的最大 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确定是否还有下一个单元区域(步骤S209)。当存在下一个单 元区域时，过程返回到步骤S205，当没有下一个单元区域时，该过程结 束。最大高度计算单元160以上述方式利用三维图像处理获取作为用于单 元区域中的每个顶点上的高度限制的多边形。与通过确定从顶点出发的法 线与多边形的交点是否在该多边形中来获取作为计算目标的多边形相比， 这允许以更快的速度计算最大高度。作为比较，图8中示出了另一种最大髙度计算过程的流程图，其中通 过确定从顶点出发的法线与多边形的交点是否在该多边形中来获取作为目 标的多边形。注意，这里针对每个单元区域计算一个顶点的最大高度。在最大髙度计算过程中，标识出针对其计算从印刷电路板起的高度的
机架方组件(步骤S251)。确定是否存在作为目标的任何机架方组件 (步骤S252)。在存在多个目标机架组件时，这些机架方组件中的一个 被选择出，并且确定出是否有表示该机架方组件的多边形，即，要被处理 的多边形(步骤S255)。如果存在多个多边形，则这些多边形中的一个多边形被选择出，来确 定在该多边形内部是否存在与从区域的顶点起的法线的交点(步骤 S256)。结果，当在该多边形内部存在交点时，确定法线的长度是否比作 为最小值存储的值长(步骤S257)。注意，假设的高度限制的最大值针 对该最小值被初始化。如果法线的长度比该最小值短，则法线的长度作为 最小值被存储(步骤S258)，然后过程返回到步骤S255。另一方面，如 果法线的长度不比最小值短，并且在多边形内部不存在交点时，过程在不 更新最小值的情况下返回到步骤S255。但是，当不存在多边形时，过程 返回到步骤S252。当不存在机架方组件时，这表明已针对一个单元区域计算出了最大高 度。因此，最大值被存储为该单元区域的最大高度(步骤S253)，然后 进一步确定是否存在下一个单元区域(步骤S254)。当存在下一个单元 区域时，过程返回到步骤S252，在该步骤中针对下一个单元区域执行计 算，而当不存在单元区域时，该过程结束。如上所述，在最大髙度计算过程中，必须针对所有机架方组件的所有 多边形检査与法线的交点是否包括在每个多边形中。因此在对数十万个多 边形进行处理的设备中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已被存储了的组件之一 (步骤S301)，并且确定所选组件是否是印刷电路板(步骤S302)。当所选组件是印刷电路板，并且所选组件不是机架方组件时，过程因 此移动到步骤S306。当所选组件不是印刷电路板时，确定所选组件是否 是印刷电路板上安装的组件(步骤S303)。当所选组件是印刷电路板上安装的组件，并且所选组件不是机架方组 件时，过程因此移动到步骤S306。当所选组件不是印刷电路板上安装的
组件时，进一步确定所选组件的全部或者至少一部分是否出现在以这样的 方式被包围的区域内印刷电路板的基平面被定义为其低面并且在其中高度限制被计算出的方向被确定为其高度方向(步骤S304)。当所选组件在该区域外时，该所选组件不是要计算其高度的目标，并且过程移动到步骤S306。当所选组件在该区域内时，该所选组件被确定 为机架方组件(步骤S305)。进一步确定是否所有组件都已被检査过了 (步骤S306)。当存在任何尚未被检查过的组件时，过程返回到步骤 S301。当所有组件都已被检査过了后，该过程结束。以此方式，最大高度计算单元160获取到机架方组件并且排除除此之 外的任何组件，从而可以高效地计算最大高度。图10是用于说明由形状细化设备200执行的形状细化的示意图。在 电子CAD系统中，因为组件的形状是以2.5维表示的，所以在机械CA1) 利用电子CAD的形状数据时，某些本来不会与覆盖相干扰的组件可能干 扰覆盖。另一方面，当组件数据被形状细化设备200转换成用于机械CAD的 三维数据时，机械CAD可以利用精确的形状来检査的干扰。因此，组件 之间的干扰可以被更精确地检査出。当电子组件被安装到印刷电路板上时，通过在机械CAD中利用组件 的精确形状数据，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，髙度受限区域信息创建设备100可以创建更精确的高度 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、模型信息存储单元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2卯。CAD说明接收单元210从用户接收彼此关联的机械CAD系统和电子 CAD系统的说明。更具体地说，CAD说明接收单元210接收机械CAD 名称、由电子CAD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 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创建的模型信息存储在其中。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创 建的模型信息，利用由替换组件管理单元250管理的替换组件信息将用于 电子CAD的组件信息替换成用于机械CAD的组件信息，并且将替换后的 信息写到模型信息存储单元230中。更具体地说，组件的形状信息和坐标 被用于机械CAD的那些替换了 。组件信息转换单元240将组件信息的用于电子CAD的形状信息和坐 标替换为用于机械CAD的那些，从而机械CAD机器10更精确地执行干 扰检查，并且高度受限区域信息创建设备100可以创建更精确的高度限制 信息。替换组件管理单元250在其中存储彼此相关的相同组件的用于电子 CAD的组件信息和用于机械CAD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，用于电子CAD的信息和用于机械CAD的信息之 间的对应关系由<replacement-component managements至'J^replacement-component management >定义。用于电子CAD的信息由〈electrical CAD〉到〈/electrical CAD >定义。 对于用于电子CAD的信息，组件号由〈component identification name〉到 </component identification namO定义，并且组件形状类型名称由〈shapc library naine〉至!H/shape library name >"定义。用于机械CAD的信息由〈mechanical CAD〉到〈/mechanical CA1) >定 义, 组件号由〈component identification name>至lj </component identification name>定义，并且坐标差由(coordinate difference)至lj </coordinate difference >定义。对于用于机械CAD的信息，为了容纳多 种机械CAD，对于每种机械CAD，专用于每种机械CAD的组件信息被 定义为CAD专用反映区(reflection)，例如〈CAD1〉到〈/CAD1〉、 <CAD2>至lj </CAD2> ，而对于机械CAD公用的组件信息则直接由 <mechanical CAD〉到〈/mechanical CAD〉定义。注意，作为坐标差，X坐 标、Y坐标、Z坐标和旋转坐标每个的差值由〈coordinate difference〉到 (/coordinate difference〉定义。在图12所示的示例中，在电子CAD系统中组件号为"A12345 — 0001"的组件被于在机械CAD系统中组件号为"AB12345—0001"的组 件相关联。返回图11,坐标校正单元260基于组件信息转换单元240的指令针对 机械CAD对组件的坐标进行校正。图13是用于说明由坐标校正单元260 如何校正坐标的示意图。在电子CAD库和机械CAD库中，坐标原点有时 可以被不同地设置。因此，如果用于电子CAD的组件信息简单地被用于 机械CAD的组件信息替换，则组件的布局位置可能错位。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坐标差和旋转坐标差"0"由替换组件管理单元250管 理。结果，如图14所示，尽管在坐标未被校正时组件错位并且被机械 CAD机器10显示，但是各个组件在未错位的情况下被显示在正确的位置 处。详细形状转换单元270基于组件信息转换单元240的指令将组件的形 状信息替换成用于机械CAD的形状信息。换言之，详细形状转换单元 270将电子CAD中的2.5维信息替换成了机械CAD中的三维细化形状信 息。替换组件信息注册单元280按照用户指令，将相同组件的彼此关联的 用于电子CAD的组件信息和用于机械CAD的组件信息注册到其中。IDF 输出单元290从模型信息存储单元230读取被组件信息转换单元240替换 了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替换的机械CAD
名称的说明和电子CAD信息的说明，并且IDF输入单元220接收用于电 子CAD的信息来将该信息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逐个读取组件信息， 并且从替换组件管理单元250请求用于相应机械CAD的组件信息，艮P， 替换组件信息(步骤S403)。结果，当没有组件要被替换时(步骤S404 中的NO)，则过程前进到步骤S410。当存在组件要被替换时(步骤 S404中的YES)，则确定要被替换的组件的形状是否是CAD专用的。当 该形状是CAD专用的时，获取CAD专用坐标差(步骤S406)。当组件 的形状不是CAD专用的时，整个反映区的坐标差被获取(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将用于电子CAD的形状信息替换成用于机械CAD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已被替换的组件信息写到模型信息存储单 元230，并且确定是否所有电子CAD组件都已被处理(步骤S410)。当 存在任何未经处理的组件时，过程返回到步骤S403。当所有组件都已被 处理后，则IDF输出单元2卯输出针对其组件信息已被替换了的模型信息 (步骤S411)。如上所述，组件信息转换单元240将模型信息存储单元230中的组件 信息用用于相应机械CAD的组件信息替换。这允许机械CAD机器10更 精确地执行干扰检查，并且允许高度受限区域信息创建设备100创建更高 精度的高度限制信息。图16是形状细化设备200如何细化形状的示例。印刷电路板上安装的组件的形状精度在形状替换前后是不同的。图17是替换组件信息注册单元280的操作的流程图。替换组件信息 注册单元280针对每个组件接收用于电子CAD和机械CAD的组件信息 (步骤S501)。更具体地说，替换组件信息注册单元280接收电子CAD 系统中的组件标识名称和形状库名称、机械CAD名称、机械CAD中的组 件标识名称，以及对于每个组件电子CAD和机械CAD之间的坐标差(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中的组件标识名称确定组 件注册是否是新主持(步骤S502)。当该组件注册是新注册时， <replacement-componentmanagements 至lj </replacement-component managemeii^的信息从组件信息被新创建，然后将该注册提交到替换组件 管理单元250 (步骤S503)。当该组件注册不是新注册时，确定整个反映区是否要被校正(步骤 S504)。在整个反映区要被校正时，替换组件信息注册单元280对 <replacement-componeiit managements 至lj </replacement-component managemen^中的整个反映区进行校正(步骤S505)。当不是整个反映 区要被校正时，〈replacement画component managements到〈/replacement-component management〉中的CAD专用反映区被校正(步骤S506)。以此方式，替换组件信息注册单元280在其中注册电子CAD的组件 信息和彼此相关联的机械CAD的组件信息，从而实现用用于机械CAD的 组件信息替换用于电子CAD系统的组件信息。如上所述，根据该实施例，当由用户指定的基平面包含不同的水平面 时，艮P，当组件被安装在用户指定的印刷电路板上时，高度受限区域信息 创建设备100的计算基础确定单元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)来计算髙度限制。当利用单个计算基础执行高度限制计算 时，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针对由 计算基础确定单元140确定的基平面计算高度限制。因此，不管组件是否 被安装到了印刷电路板上，都可以基于印刷电路板的水平面或印刷电路板 和组件的水平面创建髙度受限区域信息。此外，髙度受限区域信息创建设备100的区域划分单元150将由计算 基础确定单元140确定的基平面均分成单元区域，并且最大高度计算单元 160针对通过该划分获得的单元区域中的每个单元区域计算高度限制。因 此，即使对于具有任意形状表面的机架，髙度受限区域信息也可以被计算 出。
此外，高度受限区域信息创建设备100的最大高度计算单元160在印 刷电路板的基平面上创建切面，并且设置视图，使得图像面向该基平面， 并且基平面的法线对应于该图像的深度方向，从而根据设置的视图创建机 架方组件的三维图像。最大高度计算单元160选择通过区域划分单元150 划分基平面获得的单元区域之一，将所选单元区域的每个顶点的坐标转换 成屏幕坐标，并且获取在所转换的坐标的位置处的组件和多边形。从每个 顶点到多边形的距离作为高度被计算出，并且从四个顶点计算出的高度中 的最小值被设置为该单元区域的最大高度。因此，与其中确定从顶点出发 的法线与多边形的交点是否在该多边形内来获取作为计算距离的目标的多 边形的情形相比，最大髙度计算单元160以更髙的速度计算出最大高度。此外，形状细化设备200的IDF输入单元220读取由电子CAD机器 20创建的IDF，将该IDF存储到模型信息存储单元230中。组件信息转 换单元240利用由替换组件管理单元250管理的替换组件信息，将模型信 息存储单元230中存储的电子组件的组件信息替换成用于机械CAD的组 件信息，然后IDF输出单元290输出被转换成用于机械CAD的组件信息 的IDF。因此，机械CAD机器10读取形状细化设备200输出的IDF，从 而实现更精确地干扰检查。由于机械CAD机器10处理高精度的三维模型 信息，所以这允许髙度受限区域信息创建设备100创建更精确的高度限制 信息。在上述实施例中，高度受限区域信息创建设备100和形状细化设备 200被作为硬件进行了说明；但是，它们也可以被实现为软件。换言之， 计算机程序可以在计算机上被执行来实现与高度受限区域信息创建设备 100和形状细化设备200相同的功能。计算机程序可以在类似的计算机上 被执行，因此执行计算机程序(下文称作高度受限区域信息创建程序)的 计算机被说明为实现髙度受限区域信息创建设备ioo。图18是执行高度受限区域信息创建程序的计算机的功能框图。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在其中存储程序和该程序执行期间的中间结果。CPU 320 从RAM 310读取程序并且执行该程序。HDD 330在其中存储程序和数 据。LAN接口 340用于通过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以及显示设备连接 到显示单元，DVD驱动器360从DVD读取数据和将数据写到DVD。在计算机300中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可以被存储在通过LAN接口 340 被连接的其他计算机系统中的数据库中，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，被载入到RAM310中以由CPU320执行。在该实施例中，尽管髙度受限区域信息创建设备IOO和形状细化设备 200独立于机械CAD机器10和电子CAD机器20被提供，但是高度受限 区域信息创建设备100和形状细化设备200的功能也可以被包括在机械 CAD机器10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，在这种情形中，在替换了组件信 息后，机械CAD机器10创建形状，并且在不以IDF格式输出被替换后的 组件信息的情况下利用该被替换后的组件信息来布置组件。或者，形状细 化设备200和髙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协作设备。在该实施例中，尽管信息处理设备的印刷电路板被设置为用于创建机 架中的空间的髙度限制信息的基平面，但是本发明并不受此限制。例如， 建筑的地板可以被设置为基平面，用于创建建筑中的空间的高度限制信 息。如上所述，根据本发明的一个实施例，髙度限制被高速计算出，并且 这使得能够创建大规模三维结构的高度受限区域信息。另外，三维图像被 高效地创建，从而这使得能够高速计算高度限制。此外，三维结构的每个面被精确地表示出，这使得能够精确地计算高 度限制。髙度限制是针对从印刷电路板起到机架的高度计算出的，这使得
能够在电子设计中反映机架设计的结果。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
1.一种用于基于包括被布局并与空间结合的多个子结构的三维结构的三维形状信息，计算从基平面上的测量点起所述空间的高度限制的高度限制计算装置，所述高度限制计算装置包括图像创建单元，其在所述基平面的位置处设置切面，设置图像视图使得所述图像的方向与所述基平面相反并且所述基平面的法线表示所述图像的深度方向，并且基于所述三维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及计算单元，其通过将所述测量点转换成所述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且基于所述三维形状信息计算从所述测量点到出现在所述位置处的三维形状的距离，从而计算出高度限制。
2. 如权利要求1所述的髙度限制计算装置，还包括信息限制单元，其 消除包括作为底的所述基平面并且沿所述高度限制在其中被计算出的高度 方向延伸的立体区域外的子结构的三维形状信息，来限制所述三维形状信 息，其中所述图像创建单元基于被限制的三维形状信息创建所述三维图像。
3. 如权利要求1所述的高度限制计算装置，其中从所述测量点到其的 所述距离被计算出的所述三维形状具有由多边形表示的表面。
4. 如权利要求1所述的高度限制计算装置，其中 所述三维结构是包括印刷电路板和机架的设备， 所述基平面是所述印刷电路板的表面，并且所述髙度限制是从所述基平面到所述机架所述空间的高度中的最大限制。
5. —种用于基于包括被布局并与空间结合的多个子结构的三维结构的 三维形状信息，计算从基平面上的测量点起所述空间的高度限制的高度限制计算方法，所述髙度限制计算方法包括 在所述基平面的位置处设置切面；设置图像视图使得所述图像的方向与所述基平面相反并且所述基平面 的法线表示所述图像的深度方向；基于所述三维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及通过将所述测量点转换成所述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且基 于所述三维形状信息计算从所述测量点到出现在所述位置处的三维形状的 距离，从而计算出高度限制。
6. 如权利要求5所述的高度限制计算方法，还包括消除包括作为底的 所述基平面并且沿所述高度限制在其中被计算出的髙度方向延伸的立体区 域外的子结构的三维形状信息，来限制所述三维形状信息，其中所述创建包括基于被限制的三维形状信息创建所述三维图像。
7. 如权利要求5所述的髙度限制计算方法，其中从所述测量点到其的 所述距离被计算出的所述三维形状具有由多边形表示的表面。
8. 如权利要求5所述的高度限制计算方法，其中 所述三维结构是包括印刷电路板和机架的设备， 所述基平面是所述印刷电路板的表面，并且所述高度限制是从所述基平面到所述机架所述空间的高度中的最大限制。
9. 一种在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 程序用于基于包括被布局并与空间结合的多个子结构的三维结构的三维形 状信息，计算从基平面上的测量点起所述空间的高度限制，所述计算机程 序使计算机执行在所述基平面的位置处设置切面；设置图像视图使得所述图像的方向与所述基平面相反并且所述基平面的法线表示所述图像的深度方向；基于所述三维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及 通过将所述测量点转换成所述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且基于所述三维形状信息计算从所述测量点到出现在所述位置处的三维形状的距离，从而计算出高度限制。
10. 如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中 所述计算机程序还使所述计算机执行下述步骤消除包括作为底的所 述基平面并且沿所述髙度限制在其中被计算出的高度方向延伸的立体区域 外的子结构的三维形状信息，来限制所述三维形状信息，并且所述创建包括基于被限制的三维形状信息创建所述三维图像。
11. 如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中从所述测量点到 其的所述距离被计算出的所述三维形状具有由多边形表示的表面。
12. 如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中 所述三维结构是包括印刷电路板和机架的设备， 所述基平面是所述印刷电路板的表面，并且所述髙度限制是从所述基平面到所述机架所述空间的高度中的最大限制。
13. —种用于制造包括被布局并且与空间结合的多个子结构的三维结 构的方法，其中髙度限制计算装置基于三维形状信息计算从基平面上的测 量点起所述空间的髙度限制，所述方法包括在所述基平面的位置处设置切面；设置图像视图使得所述图像的方向与所述基平面相反并且所述基平面的法线表示所述图像的深度方向；基于所述三维形状信息根据所述视图创建三维图像；以及 通过将所述测量点转换成所述三维图像的屏幕坐标上的位置，并且基于所述三维形状信息计算从所述测量点到出现在所述位置处的三维形状的距离，从而计算出高度限制。
全文摘要
本发明公开了高度限制计算装置和方法，以及制造三维结构的方法。高度受限区域信息创建设备在印刷电路板的基平面上创建切面，并且设置视图使得图像朝向该基平面并且该基平面的法线表示图像的深度方向。根据该视图，机架方组件的三维图像被创建。基平面被划分成多个单元区域，并且所述单元区域之一被选出。所选单元区域的顶点的坐标被转变成屏幕坐标来获得在所述屏幕坐标的位置处的组件和多边形。从相应四个顶点到该多边形的距离作为高度被计算出，并且最小值被确定为该单元区域的最大高度。
文档编号G06F17/50GK101154246SQ20071007936
公开日2008年4月2日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年9月28日
发明者野崎直行 申请人:富士通株式会社