用于对仿真制造工艺和产品的网格进行转换的方法和系统与流程

相关申请和优先权的交叉引用

本申请要求于2014年8月1日提交的印度临时专利申请号2480/mum/2014的优先权，其全部内容通过引用而并入于此。

本发明一般涉及制造工艺(manufacturingprocess)仿真和产品数据处理。特别地，本申请提供了用于对仿真制造工艺和产品的网格进行转换的方法和系统。

背景技术：

通过制造工艺获得的任何产品或制品涉及经受多个阶段或单位操作的原始材料，以提供成品。举例而言，这样的阶段或单位操作的示例包括锻造、机械加工、渗碳、淬火、回火和喷丸强化。在实现制造工艺之前，可以进行数值仿真，以准确地判断并确定由于正实现的不同阶段而可能导致的物理变化和状态变化。这样的仿真可以提供对材料的选择或者其它设计考虑是否适当或者其是否进一步需要任何修改的确定。仿真一般涉及获得表示物品的分析模型。该模型转而可以由一个或多个亦称为体网格(volumemesh)的有限元组成。这些仿真可能在计算上是非常昂贵的。为了高效地实现这些仿真，可以进行一个或多个假设来处理与分析模型有关的信息。可以在仿真之前基于这样的假设来对体网格进行转换，以减少计算负担。这样的操作通常被称为网格转换(meshtransformation)。由此，对用于仿真制造工艺和产品的网格进行转换仍然被认为是本技术领域的最大挑战之一。

技术实现要素：

在描述本方法、系统和硬件启用之前，应当理解，由于可能存在在本公开内容中无法明确示出的本发明的多个可能的实施方式，因此本发明不限于所描述的特定系统和方法。还应当理解，在描述中使用的术语仅仅是为了描述特定的版本或实施方式并且不旨在限制本发明的范围，本发明的范围将仅由所附权利要求书限制。

本申请提供了用于对仿真至少一个制造工艺和至少一个产品的网格进行转换的方法和系统。

本申请提供了一种用于对仿真至少一个制造工艺和至少一个产品的网格进行变换的方法(200)，所述方法包括处理器实现的以下步骤：选择一个或多个转换规则(118)；执行所选择的一个或多个转换规则(118)，以获得转换链(122)；以及使用转换引擎(114)来执行所获得的转换链(122)，以获得转换后的网格数据(124)。

本申请提供了一种用于对仿真至少一个制造工艺和至少一个产品的网格进行转换的网格转换系统(102)，所述网格转换系统(102)包括：处理器(104)；接口(106)；连接至所述处理器(104)的存储器(108)；以及模块(110)，其中，所述网格转换系统(102)还包括：转换引擎(114)；以及其它模块(116)，数据(112)包括一个或多个转换规则(118)、多个转换操作符(120)、转换链(122)、转换后的网格数据(124)；以及其它数据(126)。

附图说明

参考附图来描述详细说明。在附图中，附图标记的最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同的特征和组成。

图1图示了根据本主题实施方式的、用于仿真制造工艺和产品的网格转换的系统；以及

图2图示了根据本主题实现方式的、用于实现仿真制造工艺和产品的网格转换的方法。

本领域技术人员应当理解，本文的任何框图表示体现本主题原理的说明性系统的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图形、状态转变图和伪代码等表示可基本上在计算机可读介质中表示并因此由计算机或处理器执行而不论此类计算机或处理器是否被明确示出的各种工艺。

具体实施方式

现将详细讨论本发明的一些实施方式，其图示了本发明的全部特征。

词语“由……组成”、“具有”、“包含”和“包括”及其其它形式旨在在意义上等同，并且是开放的，因为在这些词中的任何一个之后的一项或多项不意在详尽列出这样的一项或多项或者意在仅限于所列出的一项或多项。

还必须注意，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一个”，“一种”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。尽管在本发明的实施方式的实践或测试中可以使用与本文所述的那些系统和方法类似或等同的任何系统和方法，但现在描述优选的系统和方法。

所公开的实施方式仅仅是本发明的示例，其能够以各种形式体现。

描述了用于仿真制造制品的制造工艺、测试工艺和设计验证工艺的(一种或多种)方法和(一种或多种)系统。这些方法可以在系统中实现，所述系统包括但不限于能够仿真类似于制造工艺的不同阶段的环境的计算装置，诸如台式计算机、服务器、数据处理机等。应当注意，权利要求中引用的产品和工艺包括中间产品及其制造工艺。

如将会理解的，任何制造工艺涉及使原始材料经受制造工艺的不同阶段，以获得制品。这些阶段中的每一个将影响在不同阶段内进行处理的材料的物理变化和状态变化。物理变化和状态变化的类型转而也可能依赖于要制造的物品的设计或其它因素，诸如材料的选择和制造工艺的环境等。

还期望在制造工艺期间或者在正使用此类物品的后期阶段，这些变化不会影响物品的结构完整性。为了确定并预测由不同阶段带来的这种物理变化和状态变化，可以仿真整个工艺。基于对制造工艺的仿真，可以预先制止不同的物理变化和状态变化。仿真还可以提供关于物品的结构完整性在制造工艺期间或者即使在物品已被投入使用之后将会受到何种影响的信息。

对此类制造工艺的仿真通常涉及获得表示物品的分析模型。该分析模型可能受制于可旨在复制制造工艺的条件的各种参数。该分析模型转而可以由一个或多个亦称为体网格的有限元组成。网格包括多个节点，其中，各节点表示材料或正制造的物品的局部信息。此类信息的示例包括但不限于材料组成、材料结构和材料属性。

仿真制造工艺的不同阶段需要使用计算系统。此类系统处理与分析模型有关的信息，并且提供指示出制造工艺对所使用的材料或物品的影响的输出。如本领域技术人员将会理解的，对制造工艺的不同阶段的仿真可能在计算上是非常昂贵的。为了高效地实现对此类工艺的仿真，可以做出对处理与分析模型有关的信息的一个或多个假设。所述假设是在考虑到物品可能具有的特定属性的情况下做出的。此类属性的示例包括物品的维度和对称性。继续本示例，作为仿真的一部分，物品的维度可以从3维减少至2维。作为结果，可以减少对计算资源的要求。类似地，物品的对称性将允许处理与几何形状的仅一部分有关的分析模型来表示给定仿真的完整部分。因此，可以在整个物品上扩展仿真的结果。

为了仿真整个制造工艺，可以使用集成仿真工具。该集成仿真工具还可以包括多个仿真模块。各仿真模块用于仿真针对制造工艺内的特定阶段的条件。在操作中，集成仿真涉及获得针对一个阶段的输出体网格。提供一个阶段的输出网格作为向下一仿真模块的输入。在被提供至下一仿真模块或后续仿真模块之前，输出网格可被进一步处理或转换。此类操作通常被称为网格转换。

在常规的仿真系统中，这样的网格转换可以由人类专家进行配置。通常通过必须要由这样的专家创建的一个或多个脚本来影响网格转换。如将会理解的，可以准备并执行特定的脚本，以进行特定的网格转换。在要实现的网格转换复杂的情况下，所需的脚本也可能是复杂的，这转而可能需要过量的时间来进行准备。

此外，这样的网格转换可以基于多个潜在因素，诸如潜在现象的物理学、组件的对称性、作用于组件上的力、工艺配置等。在没有考虑到此类其它因素的情况下，仿真可能不能够提供对物理变化和状态变化的准确描述。

描述了用于仿真制造工艺和产品的网格转换的系统和方法。如先前所提及的，在集成仿真环境内仿真制造工艺的不同阶段涉及网格转换。作为这样的网格转换的一部分，来自与制造工艺的一个阶段相对应的一个仿真模块的输出网格经处理(即，转换)并且作为输入而被提供至后续仿真模块。在一个实现方式中，网格转换基于一个或多个转换规则。这些转换规则确定经过考虑要应用至网格的适当的网格转换。

在一个实现方式中，配置一个或多个转换规则。转换规则影响与要制造的物品或产品相对应的一个或多个体网格的转换。转换规则基于多个当前问题上下文变量。此类上下文变量的示例包括当前问题特征，诸如工艺、现象、正使用的仿真模型、正设计的组件等。根据所确定的当前问题上下文，可以获得一个或多个转换规则。在一个实现方式中，可以基于正在仿真的系统从模型中获得当前问题上下文。

在另一实现方式中，转换规则还可以包括一个或多个转换操作符。转换操作符提供了进行网格转换所基于的方式或机制。转换操作符可以从预定储存库获得，或者新的操作符可以基于一个或多个原始操作符而组成。在一个实现方式中，由系统基于当前问题上下文来自动选择转换操作符。在一个实现方式中，可以基于一个或多个规则或预定条件来选择转换操作符。

可以在一个或多个组合中使用多个原始操作符，以构建复杂的转换操作符。可以将这些操作符存储回储存库中以供后续再使用。在另一实现方式中，可以规定用于实现诸如截面、挤压、旋转、平移、修整、附加等的一个或多个几何操作的转换操作符。在另一实现方式中，转换操作符可以包括网格细化操作符和网格粗化操作符。如本领域技术人员将会理解的，网格细化操作符和网格粗化操作符分别使网格区域中的节点和元素的数目增加和减少。根据网格区域中的节点的数目是增加了(即，作为细化的结果)还是减少了(即，作为粗化的结果)，转换工艺可以更准确并且要求高计算能力，或者可以较不准确并因此将要求低计算能力。针对可以不需要高准确性的网格区域的一部分，可以采用后者。

一旦获得转换规则，则执行转换规则以获得转换链(transformationchain)。转换链可被认为涉及按特定顺序排列的一个或多个转换操作符。在一个实现方式中，转换操作符排列的顺序是基于正确性和效率考虑而得出的。例如，在齿轮齿切削(geartoothcutting)的情况下的挤压操作之前，可以不进行用于修整的转换操作，其中，需要首先挤压齿轮盘截面(锻造的输出)并继而使用修整来对齿进行切削。类似地，与首先使整体细化并继而进行截面相比，在截面之后实现细化操作更有效。一个或多个转换操作符排列的顺序可以基于当前问题上下文。

一旦获得转换链，则进一步在体网格上执行该转换链。体网格可以是作为仿真模块的输出而获得的网格。作为转换链的执行结果，将输出体网格转换为适合于后续仿真模块的输入体网格。

在一个实现方式中，可以进行进一步确定以判断包括在转换链内的转换操作符是否被仿真模块支持。该仿真模块被配置用于接收转换链的执行结果，作为用于执行基于仿真的制品分析的输入。此类操作符的执行也可被委派给仿真模块。

如将会收集的，本主题允许一种影响网格转换的高效方式。例如，基于当前上下文问题而自动生成转换链，以提供按特定顺序排列的一系列转换操作符。依赖于当前上下文问题，网格转换是知识驱动的。此外，本主题还确定转换操作符中的哪一个被仿真模块本机支持，并且确保此类操作符被委派给仿真模块。

以下公开内容描述了用于仿真制造工艺和产品的系统和方法。虽然所描述的系统和方法的方面可以在任何数目的不同计算系统、环境和/或配置中实现，但是用于网格转换系统的实施方式是在以下示例性系统和方法中描述的。

图1图示了根据本主题实施方式的、用于仿真制造工艺和产品的网格转换系统(102)。在所述实施方式中，网格转换系统(102)执行允许一个或多个体网格的转换的网格转换。经转换的体网格继而可以作为输入而被提供至一个或多个仿真模块。

在一个实现方式中，网格转换系统(102)(以下称为系统(102))可以在联网环境中实现。该联网环境可以是公共网络环境，其包括数以千计的个人计算机、膝上型计算机、诸如刀片式服务器等的各种服务器以及其它计算装置。在另一实现方式中，网络环境可以是私有网络环境，其具有有限数目的计算装置，诸如个人计算机、服务器和膝上型计算机。

在一个实现方式中，网络可以是无线网格、有线网格或其组合。网络还可以是个人网络或者彼此互连并且用作单一大型网络(例如，因特网或内联网)的许多这样的个人网络的集合。网络可被实现为诸如内联网、局域网(lan)、广域网(wan)和因特网等的不同类型的网络之一。网络可以是专用网络或共享网络，这表示使用例如超文本传送协议(http)、传输控制协议/因特网协议(tcp/ip)等的多种协议来彼此通信的不同类型的网络的关联。此外，网络可以包括多种网络装置，包括路由器、网桥、服务器、计算装置和存储装置等。

系统(102)可以在诸如膝上型计算、台式计算机、笔记本、工作站、主机计算机、服务器、网络服务器等的多种计算系统中实现。根据一种实现方式，系统(102)包括(一个或多个)处理器(104)、(一个或多个)接口(106)以及连接至(一个或多个)处理器(104)的存储器(108)。(一个或多个)处理器(104)可被实现为一个或多个微处理器、微计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路系统和/或基于操作指令来操纵信号的任何装置。在其它能力中，处理器(104)可被配置成提取并执行存储在存储器(108)中的计算机可读指令。

存储器(108)可以包括本领域已知的任何计算机可读介质，其例如包括易失性存储器，诸如静态随机存取存储器(sram)和动态随机存取存储器(dram)，以及/或者非易失性存储器，诸如只读存储器(rom)、可擦除可编程rom、闪速存储器、硬盘、光盘和磁带。

此外，接口(106)可以包括多种软件接口和硬件接口，例如，用于诸如产品板、鼠标、外部存储器和打印机等的(一个或多个)外围装置的接口。另外，(一个或多个)接口(106)可以使得网格转换系统(102)能够与诸如web服务器和外部储存库等的其它装置进行通信。(一个或多个)接口(106)还可以促进包括例如lan、线缆等有线网络和诸如wlan、蜂窝或卫星等无线网络的各种网络和协议类型内的多个通信。为此，(一个或多个)接口(106)可以包括一个或多个端口。

网格转换系统(102)还包括模块(110)和数据(112)。模块(110)包括例如转换引擎(114)和(一个或多个)其它模块(116)。(一个或多个)其它模块(116)可以包括补充由网格转换系统(102)执行的应用或功能的程序或编码指令。数据(112)可以包括转换规则(118)、转换操作符(120)、转换链(122)、转换后的网格数据(124)和其它数据(126)。在其它事项中，其它数据(126)可以用作用于存储作为(一个或多个)模块(110)中的一个或多个模块的执行结果而处理、接收或生成的数据的储存库。

尽管数据(112)在系统102内部示出，但是本领域技术人员将会理解，数据(112)还可以在系统(102)外部实现，其中，数据(112)可以存储在以能够通信的方式连接至系统(102)的数据库内。系统(102)还可以连接至集成仿真系统(128)。集成仿真系统(128)还可以包括多个仿真模块(130-1)、(130-2)、(130-n)(统称为仿真模块(130))。

在操作中，转换引擎(114)从知识库中选择一个或多个规则。该规则被存储为转换规则(118)。转换规则(118)影响对应于要制造的物品或产品的一个或多个体网格的转换。转换规则(118)基于多个当前问题上下文变量。此类上下文变量的示例包括当前问题特征，诸如工艺、现象、正使用的仿真模型、正设计的组件等。在一个实现方式中，上下文变量可被存储为其它数据(126)。根据所确定的当前问题上下文，可以获得一个或多个转换规则(118)。在一个实现方式中，可以基于正仿真的系统从模型中获得当前问题上下文。在另一实现方式中，转换规则(118)由专家在特定上下文中指定。在操作中，转换引擎(114)概括了一个或多个特定上下文并因此相应地采用转换规则(118)。

在另一实现方式中，转换规则(118)还可以包括诸如转换操作符(120)等的一个或多个操作符。转换操作符(120)提供进行网格转换所基于的方式或机制。转换操作符(120)可以从预定储存库中获得，或者新的操作符可以基于一个或多个原始操作符而组成。在一个实现方式中，基于当前问题上下文来自动选择转换操作符(120)。在一个实现方式中，可以基于一个或多个规则或预定条件来选择转换操作符。

可以在一个或多个组合中使用多个原始操作符，以构建复杂的转换操作符(120)。可以将这些操作符存储回诸如数据库(图1中未示出)等的储存库中，以供后续再使用。在另一实现方式中，可以规定用于实现诸如截面、挤压、旋转、平移、修整、附加等的一个或多个几何操作的转换操作符(120)。在另一实现方式中，转换操作符(120)可以包括网格细化操作符和网格粗化操作符。如先前所解释的，网格细化操作符和网格粗化操作符分别使网格区域中的节点和元素的数目增加和减少。根据网格区域的节点的数目是增加了(即，作为细化的结果)还是减少了(即，作为粗化的结果)，转换工艺可以更精确并且要求高计算能力，或者可以较不准确并因此将要求低计算能力。

一旦获得转换规则(118)，则通过转换引擎(114)来执行所述转换规则(118)以获得转换链(122)。转换链(122)可被认为涉及按特定顺序排列的一个或多个转换操作符(120)。转换操作符(120)排列的顺序是为了仿真制造工艺的各个阶段。一个或多个转换操作符(120)排列的顺序可以基于当前问题上下文。在一个实现方式中，转换操作符排列的顺序是基于正确性和效率考虑而得出的。例如，在齿轮轮齿切削的情况下的挤压操作之前，可以不进行用于修整的转换操作，其中，需要首先挤压齿轮盘截面(锻造的输出)并继而使用修整来对齿进行切削。类似地，与首先使整体细化并继而进行截面相比，在截面之后实现细化运算更有效。

一旦获得转换链(122)，则由转换引擎(114)进一步在体网格上执行该转换链(122)。体网格可以是作为诸如仿真模块(130-1)等仿真模块的输出而获得的网格。作为转换链的执行结果，获得采用转换后的网格数据(124)的形式的输出体网格。转换后的网格数据(124)可以形成适合于诸如仿真模块(130-2)等后续仿真模块的输入体网格。

在一个实现方式中，可以进行进一步确定以判断包括在转换链(122)内的转换操作符(120)是否被任何一个或多个仿真模块(130)支持。例如，仿真模块(130-2)被配置用于接收转换链的执行结果作为用于执行基于仿真的制品分析的输入。可转而获得执行转换链(122)时的体网格，作为仿真模块(130-1)的输出。在另一实现方式中，操作符的执行可被委派给仿真模块(130)中的任意一个或多个。

如将会收集的，本主题允许一种影响网格转换的高效方式。例如，基于当前上下文问题而自动生成转换链(122)，以提供按特定顺序排列的一系列转换操作符。依赖于当前上下文问题，网格转换是知识驱动的。此外，本主题还确定转换操作符中的哪一个被仿真模块(即仿真模块(130-1))本机支持，并且确保此类操作符被委派给仿真模块(130-1)。

图2图示了根据本主题实施方式的、用于实现仿真制造工艺和产品的网格转换的方法(200)。方法(200)在诸如网格转换系统(102)等的计算装置中实现。该方法可以是在计算机可执行指令的一般上下文中描述的。一般地，计算机可执行指令可以包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、规程、模块和功能等。该方法还可以在分布式计算环境中实践，其中，由通过通信网络链接的远程处理装置来执行功能。

描述方法的顺序不旨在被解释为限制，并且任何数目的所述方法块可以按任何顺序进行组合，以实现所述方法或备选方法。此外，所述方法能够以任何合适的硬件、软件、固件或其组合来实现。

在块202处，选择一个或多个转换规则。例如，转换引擎(114)选择一个或多个转换规则(118)。转换引擎(114)基于多个当前问题上下文变量来选择转换规则(118)。在另一实现方式中，转换规则(118)还可以包括诸如转换操作符(120)等的一个或多个操作符。转换操作符(120)提供进行网格转换所基于的方式或机制。转换操作符(120)可以从预定储存库中获得，或者新的操作符可以基于一个或多个原始操作符而组成。在一个实现方式中，基于当前问题上下文来自动选择转换操作符(120)。在一个实现方式中，可以基于一个或多个规则或预定条件来选择转换操作符。

在块204处，执行转换规则以获得转换链。例如，一旦获得转换规则(118)，则通过转换引擎(114)来执行所述转换规则(118)以获得转换链(122)。转换链(122)可被认为涉及按特定顺序排列的一个或多个转换操作符(120)。转换操作符(120)排列的顺序是为了仿真制造工艺的各个阶段。一个或多个转换操作符(120)排列的顺序可以基于当前问题上下文。在一个实现方式中，转换操作符排列的顺序是基于正确性和效率考虑而得出的。

在块206处，执行转换链以获得转换后的输出网格。例如，一旦获得转换链(122)，则由转换引擎(114)进一步在体网格上执行该转换链(122)。体网格可以是作为来自诸如仿真模块(130-1)等的仿真模块的输出而获得的网格。作为转换链的执行结果，获得采用转换后的网格数据(124)的形式的输出体网格。转换后的网格数据(124)可以形成适合于诸如仿真模块(130-2)等的后续仿真模块的输入体网格。

尽管以特定于结构特征和/或方法的语言描述了用于仿真制造工艺和产品的网格转换的方法和系统的实施方式，但是应当理解，本发明不一定限于所描述的具体特征或方法。更确切地说，所述具体特征和方法是作为本主题的示例性实施方式而公开的。