本发明涉及根据权利要求1所述的方法和根据权利要求9所述的计算机程序产品。
背景技术：
也被称为数值分析的数值模拟用于不同应用的广泛领域中。在这种分析中，在零件暴露到负荷时模拟零件的弹性和塑性变形中的至少一个。模拟结果例如用于设计形成具有期望形状的零件所需的工具的目的，或者用于在各种水平的应力下关于零件的材料行为检查零件的目的(例如，用于测试零件的组装，或用于测试零件的防撞性)。
用于这种数值模拟的示例是使用网格模型的有限元分析(fea)或使用无网格模型的其他结构分析。
关于所定义的形成工艺的模拟，在知道工件(原始零件)的结构、目标形成零件的结构、用于形成工艺中的工具的结构以及所用材料的物理特性时，数值模拟可以验证工具是否具有到达目标形成零件所需的正确设计。
关于负荷检查的模拟，数值模拟可以分析并检查在以已限定量、已限定方向以及已限定应用点暴露到特定负荷时对零件或子组件的偏差容限的遵守。
在两个示例性情况下，相应的模拟产生可以凭借涉及表示实际生产零件的模拟模型(而不是凭借表示目标生产零件的模拟模型)最小化的有缺陷的结果。
虽然通常已知使用基于完工零件的这种模拟模型，但生成它们的方式导致不完美的模型。这种情况是因为完工零件的测量数据用作模拟模型的基础。因为测量数据多半不相干和/或一致，所以它们致使用于生成模拟模型的不兼容基础，使得这些直接产生的模型与由来自cad模型的数值模拟软件生成的网格相比在组织和结构上非常不同。具体地，基于数值表示生成的所述模型可能有噪声，并且可能具有在测量过程中丢失的、表面的丢失区域。
因此，本发明提出了一种生成表示实际制造零件的模拟模型的改进方式。由根据本发明的方法生成的模拟模型更完整且更“干净”，因此更适于数值模拟，这因此提供改善的结果。
由发明方法生成的模拟模型可以与任何数值模拟(诸如，有限元分析或模拟特征零件和组件的变形的其他结构分析)一起使用。所述数值模拟可以使用网状模型(因为它们用于fe分析中)或非网状模型(因为它们用于新模拟方法中)。
为了提供随着零件实际形成而表示该零件的实际模拟模型，将(期望)目标形成零件的目标模拟模型修改为利用实际零件的数值表示(例如，已测量点云)来确认。具体地，实际零件的模拟模型可以通过将期望零件的平滑且完整的(由数值分析软件生成的)模拟模型匹配和/或拟合到表示实际生产零件的所测量数据来实现。
实际零件的电子表示是或基于从领域中已知的许多测量传感器(例如，白光扫描仪、蓝光扫描仪、超声厚度测试器或基于计算机断层扫描的扫描装置)中的一个捕获的点云或网格。不是尝试将实际零件的该点云或网格转换成可与数值软件兼容的网格，而是将从目标零件的理论cad模型生成的模型重新成形为匹配点云。这产生更干净且更完整的网格。
例如，通过以下方式产生实际零件的干净有限元网格：
●利用生成完工零件的三维数值表示的许多测量方法中的一个测量完工零件；
●提供或生成对于(例如，源于目标生产零件的cad模型的)目标零件的数值模拟软件优化的干净模拟模型；
●将该干净目标fe网格拟合到点云或网格上；这可以包括将垂直于零件表面以及平行于它的误差考虑在内；通过目标模拟模型的该修改，生成与实际生产零件对应的“实际”模拟模型。
在此，为了实现更多统计鲁棒性，可以对多个三维数值表示或多个实际模拟模型进行平均化。
技术实现要素：
本发明涉及一种用于生成与实际生产零件对应的模拟模型的方法，该方法包括以下步骤：基于目标计算机辅助设计(cad)模型，生产实际生产零件；提供与目标计算机辅助设计(cad)模型对应的目标模拟模型；基于实际生产零件的测量，生成实际生产零件的数值表示；通过修改目标模拟模型使得目标模拟模型的形状适于实际生产零件的数值表示来生成实际模拟模型。可以首先在方法内生成与目标生产零件对应的目标cad模型。
实际生产零件的数值表示可以是三维点云或基于点云的三维模型。
生成实际生产零件的数值表示可以包括：添加、去除或反转实际生产零件在测量期间暴露到的重力的影响。
生成实际模拟模型可以包括通过使目标模拟模型与实际生产零件的数值表示之间的偏差最小化来使目标模拟模型与实际生产零件的数值表示匹配。使偏差最小化可以基于最小二乘法。
目标模拟模型例如可以是包括一组顶点的有限元(fe)网格，并且生成实际模拟模型可以包括：拟合目标模拟模型的顶点，使得每一个顶点位于实际生产零件的数值表示内。
生成实际模拟模型可以包括拟合目标模拟模型，使得所述目标模拟模型变得与实际生产零件的数值表示一致。
生成实际模拟模型可以包括基于插值使所拟合的目标模拟模型平滑。
本发明还涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码被存储在机器可读介质上或被具体实施为电磁波，程序代码被配置为执行以下步骤：提供与目标计算机辅助设计(cad)模型对应的目标模拟模型；基于实际生产零件的测量，提供实际生产零件的数值表示，其中，实际生产零件基于目标cad模型来生产；通过修改目标模拟模型使得目标模拟模型的形状适于实际生产零件的数值表示来生成与实际生产零件对应的实际模拟模型。可以首先在程序代码内作为另外步骤生成与目标生产零件对应的目标cad模型。
关于计算机程序产品的程序代码，实际生产零件的数值表示可以是三维点云或基于点云的三维模型。
关于计算机程序产品的程序代码，生成实际模拟模型可以包括通过使目标模拟模型与实际生产零件的数值表示之间的偏差最小化来使目标模拟模型与实际生产零件的数值表示匹配。使偏差最小化可以基于最小二乘法。
关于计算机程序产品的程序代码，目标模拟模型例如可以是包括一组顶点的有限元(fe)网格，并且生成实际模拟模型可以包括：拟合目标模拟模型的顶点，使得每一个顶点位于实际生产零件的数值表示内。
关于计算机程序产品的程序代码，生成实际模拟模型可以包括拟合目标模拟模型，使得所述目标模拟模型变得与实际生产零件的数值表示一致。
关于计算机程序产品的程序代码，生成实际模拟模型可以包括基于插值使所拟合的目标模拟模型平滑。
附图说明
在下文中，将通过参照伴有附图的示例性实施方式来详细描述本发明，在附图中：
图1a至图1d示出了发明方法或计算机程序产品的一个实施方式；
图2a至图2c示出了发明方法或计算机程序产品的第二实施方式；
图3a至图3d示出了发明方法或计算机程序产品的第三实施方式。
具体实施方式
图1a、图1b、图1c以及图1d示出了发明方法或计算机程序产品的实施方式。
图1a示出了目标在于被生产的零件的所提供模拟模型10(即，目标模拟模型)。这种模拟模型通常由数值模拟(软件)通过处理目标零件的计算机辅助设计(cad)模型来提供。
图1b示出了作为实际已经生产的零件的数值表示的三维点云。这种点云在一些地点100可能不完美和/或不完整，这使得它们相当不适于为用于直接由它们产生模拟模型的基础。
图1c示出了处于匹配位置的目标模拟模型10和数值表示11。因为实际零件通常偏离目标零件，所以通过重新成形(黑色箭头)目标模拟模型10来消除这些偏差，一旦已经达到收敛，则目标模拟模型变成实际模拟模型12(图1d)。
图2a、图2b以及图2c抽象地示出了使用薄金属板的示例的发明方法或计算机程序产品的另外实施方式。全世界的供应商生产金属板零件，并且这些零件必须被运送到组装工厂来检查。在存在发现的缺陷时，零件连同与缺陷有关的详细信息一起返回到供应商，因此可以进行校正。有时不返回零件，而是仅返回校正数据。预生产阶段期间来回地运送零件的物流经常增加进入到完全生产中的延迟。
因此，与实际生产的零件对应的模拟模型还可以通过允许关于实际生产零件的机械行为的虚拟检查它来改善供应链。
图2a、图2b以及图2c示出了基于实际形成零件的数值表示21生成实际模拟模型22。这里以截面图示出了零件模型，并且符号地遮蔽零件模型：网状填充和虚线轮廓指示作为目标模拟模型20的fe网格，并且点指示作为数值表示21的3d点云。
因为薄金属板由于重力而非常容易弯曲，所以在生成实际生产零件的点云时，可以将来自重力的影响考虑在内。例如，可以添加(包括)、去除(排除)或反转(翻转)测量期间出现的重力的影响(弯曲或扭曲)。同样，可以将测量期间安装零件的方式考虑在内。
目标模拟模型20可以已经由诸如例如fe分析软件的数值模拟生成。通常，这种目标模拟模型基于期望(目标)形成零件的cad模型来生成，并且然后可以用于数值模拟中，以确定形成目标形成零件所需要的工具表面。
在目标模拟模型20被具体实施为网状fe模型的情况下，它可以具有是有限元的边缘的多个顶点(还被称为节点)。通过元素/顶点所形成的形状，目标模拟模型20表示目标形成零件的形状。
该目标形状现在可以拟合到由黑色箭头指示的、实际形成零件的数值表示21。数值表示可以是三维点云。这种点云例如可以是白光扫描、蓝光扫描、激光扫描或触觉测量的结果。
可以生成同一零件的多个不同数值表示并对所述多个不同数值求平均。同样，可以对于实际利用同一工具形成的多个不同零件生成数值表示并对其求平均。此外，从利用同一工具形成的多个不同实际零件的数值表示，根据本发明可以生成多个不同的实际模拟模型，并且可以对所述多个不同的实际模拟模型求平均。
修改目标模拟模型20，直到达到或在给定容差内最佳可能近似地达到实际形成零件的数值表示21的形状为止。
该修改可以包括成形目标模拟模型20，或者具体地，在模拟模型被具体实施为fe网格的情况下，使目标fe网格20的顶点移位，使得它们最佳地匹配数值表示。在达到(或最佳近似地达到)点云21的形式时，现在修改的(原来地：目标)模拟模型变成实际模拟模型22。这产生表示实际形成零件的干净模拟模型。
图3a、图3b、图3c以及图3d示出了发明方法或计算机程序产品的另外实施方式。
通过三维地测量实际生产零件来记录作为实际生产零件300的数值表示的三维点云31(图3a)。
然后将与理想生产零件对应的理想目标模拟模型30与点云31匹配，使得目标模拟模型例如通过使用最小二乘法或其他近似算法以最佳可能近似与点云的形状对齐(图3b)。
由图3b中的箭头指示的，可以以符合生产的实际零件的数值表示31的方式改变三维模型的形状(图3c)。这产生实际模拟模型321。
由图3c中的箭头指示的，还可以通过由已知数学方法(诸如，使用插值)使模拟模型平滑(图3d)。这产生实际模拟模型322。
在数值模拟基于目标生产零件的cad模型生成目标模拟模型时，计算与材料的材料力学有关的参数并将其(例如，以顶点、有限元或坐标)存储在目标模拟模型中。在将目标模拟模型变换成实际模拟模型时，维持这些参数。这种参数可以描述像作工硬化、应变硬化、材料厚度的变化、残留应力的制造效果。
这里所提及的各零件可以为单个零件、子组件或组件。本发明不仅适用于以上所描述的示例性零件，还适用于另外的零件，而不管它们是由实心材料、中空材料还是板材制成。
虽然以上部分参照一些优选实施方式例示了本发明，但必须理解，可以进行实施方式的不同特征的大量修改和组合。所有这些修改落在所附权利要求的范围内。