[發明專利]設計數據創建

無效

• 申請號: 201480053929.9
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN105659256A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 斯特凡·波舍爾特;迪里克·哈特曼;克勞迪婭-卡米拉·馬爾歇爾;菲利普·埃馬努埃爾·施特爾齊希
• 申請（專利權）人: 優畢美克有限責任公司
• 主分類號: G06K9/22
• 分類號: G06K9/22
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明涉及CAD(計算機輔助設計)系統設計數據的創建，特別 地，本發明涉及自由曲面在CAD系統設計數據中的轉換。

背景技術

在對一個物體進行專業設計時通常使用CAD系統，CAD系統允 許設計參數，就是說建立物體各元素之間的依賴性，以便一個元素的 變化能自動或半自動地導致一個其他元素的變化。例如像軸這樣的功 能組件可以與相鄰軸承或軸密封圈的尺寸同時設計。對多個這樣的物 體組合成一個母體結構來說其可參數化經常是不可缺少的。這樣不同 的工作小組就可以在如一輛汽車這樣的一個復雜物體不同的子系統中 工作并憑借其交換設計數據。

在CAD系統上的工作通常是為經過復雜而特殊培訓的專業人士保 留的，在CAD系統的方案中一般無法進入創新過程。例如從事物體外 形設計的設計師或流體力學家，在將他關于物體外形的設想轉換為設 計數據時，憑借CAD系統，可能會遇到困難。所以進行物體設計的設 計師操作CAD系統可能會有困難。

為了解決這一問題，通常應創建一個聲光掃描的三維模型，以便 于為CAD系統提供設計數據。但是這一方面要求一位熟練的模型創建 者，另一方面要對模型表面掃描點的大量數據進行處理。另外，將掃 描點細分為物體的單個元素經常也不能自動地進行。

發明內容

因此，本發明的目的，是提供一個系統、一個方法和一個計算機 程序產品，其允許三維自由曲面簡化地轉換為設計數據。本發明借助 于獨立權利要求的主題實現了這些目的題。從屬權利要求再次公開了 首選的實施例。

根據本發明的系統包括一個使用者操縱的提供能快速圍住物體的 線束的工具，以便由線束產生一個三維自由曲面，一個掃描線束的光 學掃描設備，一個在掃描線束的片段中識別基本幾何圖像的處理設備 和一個在已識別的圖像的基礎上為自由曲面提供幾何設計數據的轉換 設備。

作為工具可以使用一個釘狀的器械，這就是著名的3Doodler。在 此像熱膠槍那樣由用戶控制噴射出一束加熱的塑料，這種塑料離開工 具后迅速冷卻并硬化。此線束可以由工作面出發在空間上任意造型， 以便能表現三維結構。一臺這樣的工具也可以讓一位未經訓練的人將 他的設想在三維自由曲面上表達。在這種情況下，人們處理自由曲面 的兩維視野并不受到局限，正像通常在帶顯示屏的計算機系統上所要 求的那樣。此外，自由曲面也能在觸覺上被感知，以便用戶能更好地 表達。學習使用或習慣使用這種工具的時間可能會很短或完全取消， 因此這種工具對有創意的人的設想或者將某人的特殊空間理解(但表 達手段有限)轉換為三維自由曲面來說特別適宜。在此除了這種特定 的工具之外也可以使用其他同源的產生三維自由曲面的工具。

通過線束掃描可以避免產生通常在三維表面掃描時出現的大量的 點云，因為這種工具提供的線束通常是將三維的自由曲面作為晶格結 構來描述的，這就使掃描更加便利了。特別是使掃描產生的數據量相 對變小。由此就節省了處理資源，而處理也會變得更快。

在掃描線束片段中轉換的幾何圖形可以描述得比用戶借助本工具 表達得“更為漂亮的”形狀。例如可以由晶格結構的掃描信息提取出一 條完美的直線或完美的圓弧。用戶的初始意向可以以改善了方式獲取 并被理解，幾何圖形可以以簡單和高效的方式轉換成設計數據，以便 設計數據最近似地將用戶初始想表達的東西表達出來。由此通過CAD 系統使技術處理的用戶一個創新過程的產品可以被進入。

在第一個變體中，掃描設備包括用戶產生自由曲面時一個在空間 中追蹤工具的光學定位系統。由此用戶工作的同時可以產生一個自由 曲面的視覺表現，以后還可以繼續進行處理，以便立即反饋給用戶。 例如，當用戶產生自由曲面時，可以借助立體相機追蹤本工具。在另 一實施例中，工具也可以借助結構化的光源照明，而為掃描結構光源 的反射只設計有一臺相機。例如結構化的光源可以包括一個偽隨機模 式的點。其方法與微軟Kinect一樣。在另一個實施例中，在工具上設 計有特殊的主動的和被動的標記，以便確定工具在空間中的位置。其 方法來自于外科設備定位領域。

在另一個變體中，掃描設備包括一臺對已提供的自由曲面的所有 線束進行光學掃描的相機。當用戶已經提供了自由曲面時，才進行掃 描。例如為此可以使用一臺商業上常用的3D掃描儀。這一變體特別 經濟實惠和靈活。