[發明專利]虛擬黏土建模觸覺設備

在審

• 申請號: 201611235736.2
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN107016724A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: S·J·克拉姆巴內瓦
• 申請（專利權）人: 達索系統美國公司
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06F17/50
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 王英,劉瑜

背景技術

計算機輔助設計(CAD)使得用戶能夠在計算機的用戶界面上對物理現實世界的物體的復雜表面進行建模。這樣的建模可以包含計算機在用戶界面上顯示基礎三維(3D)形狀(例如，正方體或球體)，以及用戶向該計算機提供輸入以使得該3D形狀形成物理現實世界的物體的經建模的復雜表面。為了準確地并且高效地對該復雜表面進行建模，用戶要求使用給用戶提供對在用戶界面上將該基礎形狀形成復雜表面的非線性形狀的輸入設備的控制。然而，現有的輸入設備僅僅允許用戶針對輸入復雜表面的非線性形狀而進行的有限的控制。例如，現有的輸入設備包括傳統的鼠標設備，其限制用戶在二維(2D)平面中提供線性輸入，如在圖1A中所示。現有的輸入設備還包括空間鼠標設備，其使得用戶能夠在3D平面中進行輸入，但是仍然將3D輸入限制為線性輸入，如在圖1B中所示。由此，在CAD工業中存在對這樣的一種輸入設備的需求，其給用戶提供在用戶界面上準確地并且高效地形成物理現實世界的物體的經建模的復雜表面的非線性形狀的控制。

發明內容

為了解決現有輸入設備的問題，本發明針對給用戶提供對形成在計算機的用戶界面上顯示的經建模的復雜表面的非線性形狀的經改進的控制的輸入設備、計算機、和方法。該計算機系統和方法可以包括通信地耦合至用戶界面的計算機，其中該計算機被配置為在用戶界面上顯示經建模的表面。所顯示的經建模的表面可以對應于物理現實世界的物體的復雜表面，其可以在用戶界面上在3D空間中表示。該計算機系統和方法可以將經建模的表面的初始模板顯示為基礎形狀(例如，立方體、球體等)，或者可以從存儲器加載先前從初始模板的基礎形狀所形成的經建模的表面。該計算機系統和方法還包括本發明的輸入設備。

該輸入設備(例如，觸覺設備)可以通過連接接口而通信地耦合至計算機。該輸入設備可以包括與在用戶界面上所顯示的經建模的表面相對應的具有延展性的外表面。所述具有延展性的外表面可以包括顯示為與用戶界面上的經建模的表面的初始模板相同的基礎形狀。該輸入設備的具有延展性的外表面可以由與公知的壓力球類似的材料構成。例如，該具有延展性的外表面可以由以下材料構成：橡膠殼內的不同密度的硅膠、包圍著具有可延展性的屬性的細粉末的橡膠薄膜，該細粉末適合于在橡膠薄膜內提供一定等級的阻力、閉孔型聚氨酯泡沫橡膠、或其他類似的材料。用戶可以通過施加壓力以使該具有延展性的外表面變形來向該輸入設備提供輸入。用戶可以通過以下動作中的至少一個動作來施加壓力：包括對具有延展性的外表面進行推、拉、戳、擠、刮、和雕刻，以使得向所述具有延展性的外表面施加壓力來模擬用黏土來對所顯示的經建模的表面的進行塑形(例如，正如汽車設計師會針對概念車而對黏土塑形或者雕塑家會將黏土塑形成模型)。

該輸入設備還可以包括可操作地耦合至具有延展性的外表面的一個或多個傳感器。該一個或多個傳感器被配置為測量(響應于)用于使該具有延展性的外表面變形的所施加的壓力。該一個或多個傳感器可以在該具有延展性的外表面下方布置為陣列或網格，以使得該傳感器測量用于使該具有延展性的外表面變形的施加壓力的各個點。該一個或多個傳感器可以是壓電式傳感器或者用于測量壓力的本領域內公知的任何其他傳感器。該輸入設備還包括可操作地耦合至所述一個或多個傳感器的處理器。該處理器配置為基于用于使該具有延展性的外表面變形的所施加的測量出的壓力來確定該具有延展性的外表面的位移。該處理器還配置為經由連接接口將所確定的位移發送至計算機。

接著，本發明的計算機系統和方法中的計算機可以從該連接接口接收所確定的位移。該計算機可以將所確定的位移轉換為所顯示的經建模的表面的對應的位移，以使得所顯示的經建模的表面在該用戶界面上被更新以反映該具有延展性的外表面的變形。在一些實施例中，該計算機轉換所確定的位移可以包括通過將所確定的該具有延展性的外表面的位移映射至所顯示的經建模的表面上的相應的位置來計算所顯示的經建模的表面的對應的位移。在這些實施例中，接著，該計算機可以根據所計算的位移來可視地調整所顯示的模型表面的形狀。

附圖說明

前述內容將從以下對本發明的示例實施例的更加特定的描述中顯而易見，如在附圖中所示出的，其中，相同的附圖標記指的是不同的視圖通篇中相同的部件。附圖不一定是按比例的，替代地，重點在于示出本發明的實施例。

圖1A和1B是在CAD系統中所使用的現有技術輸入設備的圖。

圖2A-2E是在本發明的實施例中的由輸入設備所模擬的黏土塑形效果的示例。

圖2F-2H是在本發明的實施例中的用戶施加壓力以使輸入設備變形的示例。