用于包括在确保约束一致性时编辑操作跨视图传播的多视图计算机辅助设计的方法和系统与流程

本公开涉及以下一般领域：计算机辅助设计、绘图(“cad”)、计算机辅助制造(“cam”)和可视化系统(单独和统称为“cad系统”)、产品生命周期管理(“plm”)系统以及管理产品和其他项目的数据的类似系统(统称为“产品数据管理”系统或pdm系统)。

背景技术：

pdm系统管理plm和其他数据。改进的方法和系统是可期望的。

技术实现要素：

各种公开的实施例包括用于修改建模系统中的计算机辅助设计(cad)系统模型的方法。

一种修改计算机辅助设计(cad)系统模型的方法，该方法在数据处理系统上执行，该方法可以包括：接收以二维表示物品或者以三维表示关联物品的坐标数据集；接收针对物品的2d约束和针对关联物品的3d约束，2d约束和3d约束要被应用于针对物品或关联物品的坐标数据集的任何变化；接收要被应用于物品的数据集或者关联物品的数据集的修改；将相关的2d约束和3d约束与修改进行组合，以产生针对物品和关联物品中的每一个的受约束修改；以二维和三维求解受约束修改，以确定是否存在满足所有约束的解；如果求解成功，则将受约束修改同时应用于每个数据集；并且存储针对物品和针对关联物品的经更新数据集；或者，如果求解失败，则减少约束并且返回到求解步骤，或者终止过程。

一种数据处理系统，其可以包括处理器和可访问的存储器，该数据处理系统被特别配置为执行以下步骤：接收以二维表示物品或者以三维表示关联物品的坐标数据集；接收针对物品的2d约束和针对关联物品的3d约束，2d约束和3d约束要被应用于针对物品或关联物品的坐标数据集的任何变化；接收要被应用于物品的数据集或者关联物品的数据集的修改；将相关的2d约束和3d约束与修改进行组合，以产生针对物品和关联物品中的每一个的受约束修改；以二维和三维求解受约束修改，以确定是否存在满足所有约束的解；如果求解成功，则将受约束修改同时应用于每个数据集；并且存储针对物品和针对关联物品的经更新数据集；或者，如果求解失败，则减少约束并且返回到求解步骤，或者终止过程。

一种被编码有可执行指令的非暂态计算机可读介质，可执行指令在被执行时使得一个或多个数据处理系统执行一种修改计算机辅助设计(cad)系统模型的方法，该方法在数据处理系统上执行，该方法包括：接收以二维表示物品或者以三维表示关联物品的坐标数据集；接收针对物品的2d约束和针对关联物品的3d约束，2d约束和3d约束要被应用于针对物品或关联物品的坐标数据集的任何变化；接收要被应用于物品的数据集或者关联物品的数据集的修改；将相关的2d约束和3d约束与修改进行组合，以产生针对物品和关联物品中的每一个的受约束修改；以二维和三维求解受约束修改，以确定是否存在满足所有约束的解；如果通过似真性检查，则将受约束修改同时应用于每个数据集；并且存储针对物品和针对关联物品的经更新数据集；或者，如果求解失败，则减少约束并且返回到求解步骤，或者终止过程。

前面已经相当宽泛地概述了本公开的一些特征和技术优点，使得本领域技术人员可以更好地理解随后的具体实施方式。在下文中将描述形成权利要求的主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施例作为修改或设计用于实现与本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还将认识到，这种等效构造不脱离本公开的最宽泛形式的范围。

在进行下面的“具体实施方式”之前，阐述贯穿本专利文件使用的某些词语或短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其派生词表示包括但不限于；术语“或”是包括性的，表示和/或；并且术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分，无论这种设备是以硬件、固件、软件、还是以硬件、固件、软件中的至少两项的某种组合实现的。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或者分布式的，无论是在本地还是在远程。贯穿本专利文件提供了对某些词语和短语的定义，并且本领域技术人员将理解，这些定义在很多(如果不是大多数)实例中适用于这样的定义的词语和短语的先前和未来的使用。虽然一些术语可以包括各种各样的实施例，但是所附权利要求可以将这些术语明确地限制到特定的实施例。

附图说明

现在将参考附图描述根据本公开的方法和系统的示例，在附图中：

图1是可以实现实施例的数据处理系统的框图；

图2示出了二维的片材模型；

图3示出了图2的模型的几何形状；

图4示出了应用于图2的模型的简单弯曲的三维的片材模型；

图5示出了图4的模型的几何形状；

图6a和6b示出了可以应用本公开的方法的弯曲片材及其关联的平坦原料的一个示例；

图7a和7b示出了在不应用本公开的方法的情况下改变弯曲片材及其关联的平坦原料的效果；

图8更详细地示出了图4的模型的几何形状；

图9是图6a和6b的几何形状的图示；

图10是图6a和6b的几何形状的进一步图示；

图11a和11b示出了已经应用本公开的方法的一个示例；

图12a和12b示出了可以应用本公开的方法的弯曲片材及其关联的平坦原料的另一示例；

图13a和13b示出了可以应用本公开的方法的弯曲片材及其关联的平坦原料的另一示例；

图14a和14b示出了可以应用本公开的方法的弯曲片材及其关联的平坦原料的另一示例；

图15a至15f示出了可以应用本公开的方法的弯曲片材的多个不同示例；

图16是一种根据所公开的实施例来修改模型的方法的流程图。

具体实施方式

在本文档中，用于描述本公开的原理的图1至图16的实施例仅仅是示例性的，并不应当解释为以任何方式限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，可以以任何适当布置的设备、装置、系统或方法来实现本公开的原理。

图1示出了可以实现本公开的实施例的数据处理系统的一个示例，例如，被配置为执行如在此所描述的过程的cad系统。数据处理系统1包括连接到本地系统总线3的处理器2。本地系统总线将处理器连接到主存储器4和图形显示适配器5，图形显示适配器5可以连接到显示器6。数据处理系统可以经由连接到本地系统总线3的无线用户接口适配器与其他系统通信，或者经由(例如，到局域网的)有线网络与其他系统通信。附加存储器8也可以经由本地系统总线进行连接。适合的适配器(诸如用于诸如键盘9、鼠标10或其他指示设备等的其他外围设备的无线用户接口适配器7)允许用户向数据处理系统提供输入。其他外围设备可以包括一个或多个i/o控制器，诸如usb控制器、蓝牙控制器和/或专用音频控制器(连接到扬声器和/或麦克风)。还应当理解，各种外围设备可以(经由各种usb端口)连接到usb控制器，包括输入设备(例如，键盘、鼠标、触摸屏、轨迹球、相机、麦克风、扫描仪)、输出设备(例如，打印机、扬声器)、或者可操作以向数据处理系统提供输入或者从数据处理系统接收输出的任何其他类型的设备。此外，应当理解，被称为输入设备或输出设备的很多设备可以同时提供与数据处理系统的通信的输入并且接收与数据处理系统的通信的输出。此外，应当理解，连接到i/o控制器的其他外围硬件可以包括被配置为与数据处理系统通信的任何类型的设备、机器或组件。此外，系统可以使用其他类型的输入设备来提供用于操纵对象的输入，诸如鼠标、指示器、触摸板、绘图板、跟踪球、操纵杆、小键盘、键盘、相机、捕获运动姿态的运动感测设备、或任何能够提供在此所描述的输入的其他类型的输入设备。

在cad系统中，用户可能希望对对象的设计进行建模，生成用于制造该对象的制造指令，或者对设计或制造指令做出修改。对一种格式的设计的修改可能对另一种格式的设计产生意外的或不期望的影响，特别是在确定生产线过程时，诸如切割和组装金属片材或者可以弯曲成形的其他部件，因此期望在将编辑应用于某种形状的任何元素时实现一致的行为。

本公开涉及一种用于控制变分系统中的编辑行为的系统和方法。在变分系统中编辑三维形状时，诸如同步技术，在二维的等效部分中所产生的行为并不总是清楚的。这可能导致在生产线上难以处理的复杂的2d形状。

尽管本公开主要涉及金属片材图案、切口和弯曲的示例，但是它同样适用于任何形状，任何形状既可弯曲又可预测其弯曲时的表现。例如，薄壁管或管道可以使用这种技术来围绕柱体弯曲，薄壁管或管道需要开口以连接另一个这样的管或管道。

在本公开中，将物品和关联物品以其2d和3d形式在计算机辅助设计模型中进行表示，然后应用包括受约束修改的转换，该转换将相同的相对变化同时应用于物品和关联物品中的每一个的坐标。这具有以下益处：数据处理系统避免了不必要的计算(不必要的计算会生成不能应用于制造平坦原料的结果)，同时允许用户将变化应用于任一模型。

图2示出了平坦空间中(即二维)的片材20。下面描述的图4示出了在已经施加简单弯曲之后的三维的相应片材20。平坦片材可以被认为包括三个部分：端部部分21、22和中间部分23。每个端部部分具有上表面26和下表面27，并且中间部分具有上表面25和下表面24。该片材可以几何地被表示，如图3所示出的。该片材具有中性层28，横截面厚度为t，并且中间部分长度为1。

图4示出了在已经弯曲成不同取向之后的片材20。在制造部件的过程中，如图2所示的初始平坦片材通常通过向片材的一端施加力同时将另一端夹紧就位而弯曲。当弯曲时，与平坦片材相比，端部部分21、22(有效的板)的顶表面26和底表面27的关系保持不变。在已经施加弯曲之后，中间部分23(板之间的混合角度)在一个表面24上被压缩，并且在相反的表面25上被拉伸。图5表示在几何上示出中性层28的弯曲片材，其中中性层中的弯曲长度l现在是弧的长度rnθ，其中r是弯曲半径，θ是弯曲角度，f是中性因子，rn是中性半径，其等于r+tf。图3和图5所示的中性层是在形成弯曲时长度保持相同的地方，尽管弯曲导致内层24压缩且外层25拉伸。根据被建模的片材的材料特性来设置中性因子。该方法中的结构和计算均基于该中性层和中性半径。

在准备由片材制造的产品的cad设计时，工程师需要设计最终形式以匹配功能要求，同时还优化制造过程。由片材(其可以包括金属片材、塑料、复合材料、或者本申请所要求的其他材料)制造通常包括第一阶段和第二阶段，在第一阶段中，平坦原料片材被切割成某一形状，在第二阶段中，该平坦形状被弯曲成所要求的形式。期望的是，平坦的片材中的形状尽可能简单，其中在该过程中要求尽可能少的切割。此外，在某些情况下，最小化2d切口中的方向变化可能是有益的，例如在使用激光切割时，这是因为每次方向改变都需要激光停留，这可能导致过热。

图6a和图6b示出了可以应用本公开的方法的弯曲片材及其关联的平坦原料的示例。在片材20上跨弯曲区域23制作切口35。图6a示出了3d弯曲状态，并且图6b示出了2d平坦状态。平面中的切口35具有泪滴形状。面30和31在平面中重合，这使得在2d部件的制造过程期间进行单次切割变得可能。面36和37类似地在平面中重合。弯曲该切口35的效果可以在图6a中看到，其中一些部分29、30、31、32保持基本平行的上表面和下表面，而在弯曲区域23中，切口35示出已经出现压缩和拉伸的下表面33和上表面34的不同长度。在该示例中，平坦形状相当简单，并且即使在编辑应用于3d模型时，也期望将形状的某些方面保持平坦，例如以减少制造过程中所需要的切割数目。然而，在3d中应用编辑之后，传统的建模技术并不会在平面中保持这些一致的约束。

图7a和图7b的示例示出了如图7a所示增加弯曲的弯曲角度如何影响图7b所示的2d片材中的切口38的形状。图7b的平坦片材示出了弯曲区域23和未受影响的区域21、22，但是与图6b的示例(其中切口35是泪滴形状)不同，在图7b中，切口38是不再是泪滴形状，而是已经被扭曲。该扭曲41表示图7b的切口38在制造期间需要比图6b示例的切口35更多次的切割。切割次数的增加是耗时且代价高的。本公开解决以上讨论的问题。

传统地，为了避免改变2d模型(其给制造过程增加了不可接受的复杂性和成本)，设计者已经对平坦片材中的切口形状做出修改，并且然后作为迭代过程，弯曲所得到的片材以形成部件。每次进行从2d到3d的建模过程时，都需要时间和额外的处理能力，即使这样，这个迭代过程也只能产生近似的结果。备选地，设计者可能只在设计过程的后期添加弯曲或切口。在任何一种情况下，结果都是设计变化难以有效实现。此外，在建模方面，设计者可能希望以弯曲和平面表示中的任何一个进行编辑，但是目前无法确保3d模型的变化不会导致平坦状态的形变(这为制造过程增加了不可接受的复杂性和成本)。

本公开通过将双向关联约束应用于模型来解决该问题。这在下文中更详细地解释。图8将模型的三个部分21、22、23视为固定板、弯曲区域和可移动板。如图8所示，将平坦的2d空间中的每个板的几何形状的复制表示21a、22a添加到图5的弯曲的几何形状。当在3d空间中时，这些复制板21a、22a相对于它们的原件受到约束，从而保持中性层28中的弯曲的长度1在平坦的3d空间中相等。这适用于所有建模编辑，诸如移动板，在板内移动几何形状，改变弯曲角度，改变弯曲半径，改变厚度，等等。

通常，两个板在共同的平坦空间中具有副本，但同样地，如图8所示的示例中，板21也可以用作平坦空间副本21a，因此减少了结构。在中性层a1和b1中的每个板的弯曲侧上形成坐标系。然后，坐标系b2在平坦空间中被形成并且被约束为距离a1的距离为rnθ，如图8所示出的。

下一步如图9所示。利用以这种方式约束的b2，b1和b2之间的相对转换tb12表示以下相对转换：这种相对转换在板22中的任何其他几何形状与其在平面空间中的副本22a之间必须存在。这是通过基于图6a和6b的先前模型将转换tb12约束为相等来实现的，如在该示例中。

图10示出了利用如关于图9所述约束的模型，如何保证任何几何元素在其平面表示与3d表示之间的位置和取向的正确对应。例如，由移动或旋转引起的板a与板b之间的任何相对变化将导致b1与b2之间的相对转换改变，并且因为其他几何对被约束为具有相同的相对转换，所以它们将相应地调整以保持系统中的任何其他约束。约束是非定向的，因此也可以在平面中移动几何体，并且使其在3d表示中引起适当的移动。然后，端部部分21、22在平面中保持重合。

因此，现在可以在公共平坦空间中在板a与板b中的几何形状之间添加约束。考虑图6a和6b的示例，保持当前条件，即在平坦面中重合的平面30和31以及在平坦面中重合的平面36和37。这可以通过应用板a中的几何形状与b的平坦空间副本之间的约束来实现。图11a和11b的切口42示出了这在模型变化下产生期望的结果，诸如增大弯角。图11a和11b所示方法的结果是对图7a和7b中的结果的改进，这是凭借在平面中具有较少的切割和较少的扭结。这使得设计在自动切割环境中更容易处理。

可以类似地在平面中添加所有约束方式。例如，如果需要保持图6a和6b中的柱体39与柱体40之间的距离，以保持平面中的整体形状并且允许在制造时使用标准穿孔机，则可以通过相应地定义平面中的距离约束来应用该约束。

本公开的方法可以由用户来应用，用户指定要在系统中保持的平面中的特定属性并且指示在特定情况下应用哪些属性。例如，可以指示重合或距离、或者两者。已经接收到该特定指示之后，系统然后应用该方法的适当支撑结构或等效结构，以在板2d表示与板3d表示之间产生相同的转换关系。

然而，该方法可以使这些步骤自动化。如果定义了板从其3d空间到平面对应空间所采取的转换，则可以自动检测平面中是否存在某些条件。可以自动检测并且自动保持平面中的某些面30、31之间的重合。如果已经在其他位置创建模型并且将模型导入系统，而没有关于约束的任何特定数据，则该特征特别有用。在要修改模型时，可以确定条件并且将其设置为约束。

除了简单约束之外，该方案还可以应用各种其他编程方法。如果约束系统允许可选约束，则可以使用这些约束来实现期望的但不是严格要求的行为。例如，平坦形状可以作为优选而保持刚性。平面空间中与弯曲轴相对应的线可用于启发，因此，例如，切割面或任何其他面的位置可以相对于此优先被约束，从而产生它们随弯曲移动的效果。该方法对其控制下的面的源是不可知的，因此它们不必来自明确的“切割”操作。例如，它们可以是板的侧面、或者板内的孔面或与板相关的任何其他面。该方法不限于面，还可以根据更高级结构的需要而用于边、顶点和其他“构造”几何体。由该方法保持的相对转换也可以由其他基于非约束的方法来使用，以例如在程序上更新设计后约束求解的其他方面。

另一示例，如图12a和图12b所示出的，施加约束，以便弯曲形状的变化(图12a)保持弯曲23的每一侧上的圆形段在平面中相同，即保持平面中的圆(图12b)，使得可以在平面上切割或打孔单个简单的圆，而不是产生不连续性(这在制造过程中更难处理)。图13a和13b示出了另一示例，这次使用具有应用约束的适合转换，以在弯曲改变(图13b)时保持平面中的规则图案(图13a)，以便使2d过程更高效。与不规则图案相比，规则图案可以更容易地被切割或被打孔。图14a和图14b的示例遵循平面中的重复切口形状，但是至少一个切口跨过弯曲。通过设置转换以约束3d物品的任何变化，以保持跨弯曲的切口的形状与在2d中未穿过弯曲区域的切口的形状相同，这有助于减少制造所需要的不同打孔工具的数目。

图15a至图15e示出了具有多个板和/或多个弯曲的3d形状的不同示例。15a具有跨不同弯曲的多个切口。图15b具有跨相同的弯曲多个切口。图15c具有跨两个弯曲的单个切口。图15d具有跨不同的正交弯曲的局部切口。图15e具有跨两个相对的弯曲的单个切口。图15f具有多个板、切口和弯曲。对于所示出的任何示例，可以需要将上述类型的约束彼此组合应用，并且可以相应地设置转换以在平面中实现期望的结果，即使在对具有多个板和/或多个弯曲的3d模型做出改变时也是如此。

可以通过以下方式实现相当大的成本节省：保持形状简单(诸如可以被钻孔或被切割的圆形)，或者通过跨弯曲保持形状的间距恒定或者跨弯曲保持相同的形状和间距、或者通过距离约束在平面中保持相同的长度来限制片材上所需要的穿孔形状的总数。所应用的具体约束将取决于制造要求，因此可以应用任何约束来一般地和同时地控制平坦状态和弯曲状态。可以从平坦状态或弯曲状态或两者驱动变化，并且可以在平坦空间和弯曲空间中应用程序化启发法。例如，当离线变化应用于不同的部件时，所有这些部件都将从特定偏差被制造，并且这些离线变化随后将上载到模型中，然后某些部件的变化可能会应用于3d物品，而某些部件的变化可能会应用于2d关联物品，并且约束确保每个变化保持实际能够制造的形式。

图16示出了根据本公开的方法的示例的流程图。接收120表示二维物品(通常是片材)或表示三维关联物品(通常是已经经受弯曲的片材)的坐标数据集。接收121针对物品的2d约束，并且接收121针对关联物品的3d约束。这些约束可能先前已经被得到和被存储。约束将被应用于针对物品或关联物品的坐标数据集的任何变化。接收122要被应用于物品的数据集或关联物品的数据集的修改。该修改可以响应于系统先前确定必须改变物品或关联物品的某个特性，例如已经检测到平面中的图案无法制造，或者修改可能是由设计者已经应用于其中一个物品或另一物品的编辑所引起的。设计者能够以2d形式或3d形式编辑模型，并且在应用修改时考虑其他维度的约束。

将相关的2d和3d约束与修改进行组合123，以产生针对物品和关联物品中的每一个受约束修改。为了避免不必要的处理，以二维和三维方式求解124受约束修改。如果求解128的结果不满足在制造期间能够被处理的片材的某些预定要求，则不应用该修改。可选地，如果求解失败，则可以向系统设置限制以允许其自动减少一些约束并且返回到求解步骤。否则，过程终止129。如果求解成功125，则将受约束修改同时应用于126每个数据集，并且存储127针对物品和针对关联物品的经更新数据集。

可以从存储库、另一建模系统读取接收到的坐标数据集，或者它们可以从实际部分得到，例如通过扫描。该方法对于设计由金属片材制成的部件是特别有用的，即，平坦材料在整个过程中具有相同的厚度，并且在弯曲时经历明确限定的过程，使得其在弯曲状态下的行为相对容易预测。当围绕柱体弯曲时，任何可弯曲和可预测的形状(例如，中空管)可以使用本公开的方法来建模，因为在弯曲区域中没有做出预测。

被包括在数据处理系统中的操作系统使得来自系统的输出能够在显示器6上显示给用户，并且使得用户能够与系统交互。可以在数据处理系统中使用的操作系统的示例可以包括：微软的windowstm、linuxtm、uixtm、iostm和androidtm操作系统。

另外，应当理解，数据处理系统1可以实现在网络化环境、分布式系统环境、虚拟机架构中的虚拟机、和/或云环境中。例如，处理器2和关联组件可以对应于在一个或多个服务器的虚拟机环境中执行的虚拟机。虚拟机架构的示例包括威睿的esci、微软的hyper-v、xen和kvm。

本领域普通技术人员将理解，针对数据处理系统1所描绘的硬件可以针对特定的实现而变化。例如，该示例中的数据处理系统1可以对应于计算机、工作站和/或服务器。然而，应当理解，数据处理系统的被实施例可以配置有对应的组件或替代的组件，诸如以移动电话、平板电脑、控制器板、或可操作以处理数据和执行与在此所讨论的数据处理系统、计算机、处理器和/或控制器的操作相关联的在此所描述的功能和特征的任何其他系统的形式。所描绘的示例仅出于解释的目的而被提供，并不意在暗示关于本公开的架构限制。

数据处理系统1可以连接到网络(网络不是数据处理系统1的一部分)，网络可以是本领域技术人员已知的任何公共或私有数据处理系统网络或网络组合，包括因特网。数据处理系统1可以通过网络与一个或多个其他数据处理系统(诸如服务器，其也不是数据处理系统1的一部分)通信。然而，备选的数据处理系统可以对应于作为分布式系统的一部分实现的多个数据处理系统，其中与若干数据处理系统相关联的处理器可以通过一个或多个网络连接进行通信，并且可以共同执行被描述为由单个数据处理系统执行的任务。因此，应当理解，当提及数据处理系统时，可以跨在分布式系统中组织的并且经由网络彼此通信的若干数据处理系统来实现这种系统。

当然，本领域技术人员将认识到，除非操作序列明确指出或要求，否则上述过程中的某些步骤可以被省略，被同时或顺序执行，或者以不同顺序被执行。

本领域技术人员将认识到，为了简单和清楚起见，在此未描绘或描述适用于与本公开一起使用的所有数据处理系统的完整结构和操作。相反，仅描绘和描述了对于本公开而言是唯一的或者对于理解本公开所必需的数据处理系统。数据处理系统1的其余构造和操作可以符合本领域中已知的各种当前实现和实践中的任何一种。

重要的是，要注意尽管本公开包括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，本公开的机制的至少一部分能够以任何各种形式的机器可用、计算机可用或计算机可读介质内所包含的指令的形式而被分配，并且本公开同样适用，而不管用于实际执行分配的特定类型的指令或信号承载介质或存储介质。机器可用/可读或计算机可用/可读介质的示例包括：非易失性硬编码类型介质(诸如只读存储器(rom)或可擦除电可编程只读存储器(eeprom))以及用户可记录类型介质(诸如软盘、硬盘驱动器和光盘只读存储器(cd-rom)或数字通用磁盘(dvd))。

尽管已经详细描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的最宽泛形式的精神和范围的情况下，可以做出在此所公开的各种改变、替换、变化和改进。

本申请中的描述均不应当理解为暗示任何特定源、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的必要元素：专利主题的范围仅由所授权的权利要求限定。此外，这些权利要求中没有一个权利要求旨在援引35usc§112(f)，除非确切的词语“用于……的装置”后跟分词。