专利名称：面向电话机数字键的布局设计生成方法
技术领域：
本发明涉及产品设计领域，尤其涉及一种面向电话机数字键的布局设计生成方法。
背景技术：
产品的空间布局设计是产品设计中重要的一个环节，影响着产品的结构、加工工艺、制造、成本、人机工程学和美观性。从产品设计来看，产品是由一定数量的组件和部件按照确定的约束关系构成的，这种约束关系主要涉及到组件、部件之间的层次关系、部件与部件之间的位置约束关系以及设计参数之间的约束及传递关系。处理好不同组件之间的相互关系，以及某些组件的变更对整个设计的影响，是产品设计成功的关键。
由于产品部件是各自分离而又相互依赖的布局单元，存在着非线性的关系，如何系统地描述这一复杂的非线性化的问题目前还比较困难。在此以前，曾有不少学者提出了各种方法，如应用布局分解综合方法创作美术图案造型设计，运用基于事例的推理方法、遗传算法等研究住宅布局设计，用多类谓词、拓朴限定和不确定性描述等方法描述产品造型设计过程等。
目前的计算机辅助工业设计(Computer-Aided Industrial Design，CAID)研究主要集中在效果图绘制与显示方面，计算机所做的只是具体的计算，产品的造型法则等只掌握在少数不多的设计师中，CAD技术不符合设计师的习惯。
一些对功能、结构、人机工程关系等没有太多要求的部件，在空间布局上可以有很大的自由度。以本发明参数化技术为核心，在尺寸约束和拓扑约束的基础上，通过规则来描述产品布局元素之间的空间关系，以概念模型为中介，在此基础上建立了产品空间布局方案生成方法，为产品族设计提供了一种新的解决方法，使产品布局设计具有了一定的创造性、开放性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种面向电话机数字键的布局设计生成方法。
包括如下步骤 1)定义电话机面板为一个二维平面，数字键分布在电话机面板上； 2)电话机由n个数字键组成，每个数字键存在尺寸约束； 3)数字键之间满足位置约束关系，数字键i对数字键j的位置约束记为Rij，i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，n， Rij＝{x，y，z}， 其中x，y，z分别表示三个维度的约束值； 4)在电话机面板上确定一个父数字键Button； 5)子数字键由父数字键的特征遗传产生，父数字键Button的特征经过遗传变换产生子数字键的特征，遗传变换有三种平移、旋转和缩放，任一子数字键Button*由父数字键Button通过平移、旋转和缩放变换得到，表示为 Button*＝Button·M·R·S， 其中，M是平移变换矩阵，R是旋转变换矩阵，S是缩放变换矩阵。
所述的每个数字键存在尺寸约束满足以下设计规则 定义规则1Lk≥Wk，表示数字键横向半径L不小于数字键纵向半径W， 定义规则2Lk＜Sk，表示数字键横向半径S小于数字键纵向距离L， 定义规则3Dc＝Dk×1.05，表示数字键孔直径Dc为数字键直径Dk的1.05倍。
本发明是通过电话机数字键的空间布局关系以及产品族设计的特征转化，研究产品族的生成设计。它将电话机面板所处的范围看作是一个二维的区域，数字键分布在电话机面板上；定义了电话机数字键的空间布局约束关系；确定一个父数字键Button，子数字键由父数字键的特征遗传产生；将父数字键Button做一定程度的平移、旋转与缩放，就可带动其它子数字键作同样的变换，从而生成电话机数字键产品族的布局设计。本发明有效地实现了电话机数字键的布局设计生成，解决了产品族相似性设计的快速生成问题，提高了产品设计的生成效率。
附图1是初始的电话机数字键设计， 附图2本发明方法生成的电话机数字键设计； 图中数字键1。
具体实施例方式 实施例 面向电话机数字键的布局设计生成方法包括如下步骤 1)定义电话机面板为一个二维平面，数字键分布在电话机面板上，如图1所示，以该二维平面的左下角第一个数字键为原点建立平面直角坐标系P； 2)定义电话机由n个数字键组成，每个数字键存在尺寸约束； 3)数字键之间满足位置约束关系，数字键i对数字键j的约束记为Rij，i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，n， Rij＝{x，y，z}， 其中x，y，z分别表示三个维度的约束值； 4)在平面直角坐标系P中确定原点为父数字键Button，位置为(x，y，1)，记为Button.p，父数字键Button的三个维度上的尺寸数据(x，y，z)，记为Button.r； 5)子数字键由父数字键的特征遗传产生，父数字键Button的特征经过遗传变换产生子数字键的特征，遗传变换有三种平移、旋转和缩放，因此任一子数字键Button*可表示为 Button*＝Button·M·R·S， 上式表示分别将平移、旋转和缩放变换作用于父数字键Button，形成子数字键Button*，其中，M是平移变换矩阵，作用于Button的位置，即Button.p，M具有如下形式 其中Tx，Ty分别是x，y方向上的平移， R是旋转变换矩阵，作用于Button的位置，即Button.p，具有如下形式 其中θ为旋转角度， S是缩放变换矩阵，作用于Button的尺寸，即Button.r，具有如下形式 其中Sx，Sy分别是x，y方向上的缩放因子。
所述的每个数字键存在尺寸约束需要满足以下设计规则 定义规则1Lk≥Wk，表示数字键横向半径L不小于数字键纵向半径W， 定义规则2Lk＜Sk，表示数字键横向半径S小于数字键纵向距离L， 定义规则3Dc＝Dk×1.05，表示数字键孔直径Dc为数字键直径Dk的1.05倍； 因此，只要给出一组满足上述约束的参数{Tx，Ty，θ，Sx，Sy}，就可以得到与Button平面相似的数字键，这样，区域中的数字键布置就可以表达为一个矩阵 可形成所有子数字键，得到一个如图2所示的数字键布局方案。
权利要求
1.一种面向电话机数字键的布局设计生成方法，其特征在于包括如下步骤
1)定义电话机面板为一个二维平面，数字键分布在电话机面板上；
2)电话机由n个数字键组成，每个数字键存在尺寸约束；
3)数字键之间满足位置约束关系，数字键i对数字键j的位置约束记为Rij，i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，n，
Rij＝{x，y，z}，
其中x，y，z分别表示三个维度的约束值；
4)在电话机面板上确定一个父数字键Button；
5)子数字键由父数字键的特征遗传产生，父数字键Button的特征经过遗传变换产生子数字键的特征，遗传变换有三种平移、旋转和缩放，任一子数字键Button*由父数字键Button通过平移、旋转和缩放变换得到，表示为
Button*＝Button·M·R·S，
其中，M是平移变换矩阵，R是旋转变换矩阵，S是缩放变换矩阵。
2.根据权利1要求所述的一种面向电话机数字键的布局设计生成方法，其特征在于所述的每个数字键存在尺寸约束满足以下设计规则
定义规则1Lk≥Wk，表示数字键横向半径L不小于数字键纵向半径W，
定义规则2Lk＜Sk，表示数字键横向半径S小于数字键纵向距离L，
定义规则3Dc＝Dk×1.05，表示数字键孔直径Dc为数字键直径Dk的1.05倍。
全文摘要
本发明公开了一种面向电话机数字键的布局设计生成方法。它将电话机面板所处的范围看作是一个二维的区域，数字键分布在电话机面板上；定义了电话机数字键的空间布局约束关系；确定一个父数字键Button，子数字键由父数字键的特征遗传产生；将父数字键Button做一定程度的平移、旋转与缩放，就可带动其它子数字键作同样的变换，从而生成电话机数字键产品族的布局设计。本发明有效地实现了电话机数字键的布局设计生成，解决了产品族相似性设计的快速生成问题，提高了产品设计的生成效率，使产品布局设计具有了一定的创造性和开放性。
文档编号G06F17/50GK101320402SQ200810120079
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月18日 优先权日2008年7月18日
发明者罗仕鉴, 卜满钊, 张劲松, 傅业焘, 赵冠男, 李中方 申请人:浙江大学