[發(fā)明專利]相對于數(shù)字建模的空間定位數(shù)字建模的對象并執(zhí)行體積查詢的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011251656.2
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112818424A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·科拉;X·古爾東;P-Y·比松
• 申請（專利權(quán)）人: 達索系統(tǒng)公司
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜

一種確定數(shù)字建模的對象相對于數(shù)字建模的空間的定位并執(zhí)行體積查詢的計算機實現(xiàn)的方法，包括以下步驟：a)取回或創(chuàng)建對象的體素表示(OV)和空間的體素表示；b)將數(shù)字建模的對象的這些表示劃分為中心體素的集合(OH)和邊界體素的集合(OB)；c)確定對象的體素的集合與空間的體素的集合之間的交集；d)基于所述交集，確定數(shù)字建模的對象相對于數(shù)字建模的空間的定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及確定數(shù)字建模的對象相對于數(shù)字建模的空間的定位并用于執(zhí)行體積查詢的計算機實現(xiàn)的方法。本發(fā)明涉及計算機輔助工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以三維(3D)詳細描述產(chǎn)品的數(shù)字實體模型已經(jīng)在許多行業(yè)(例如，機械工程、造船、建設(shè)等)中變得至關(guān)重要。

通過在設(shè)計過程中及早確定潛在問題并替換物理原型，可以減少上市時間和產(chǎn)品開發(fā)成本。此外，允許在選擇最終設(shè)計方案之前探索更多的設(shè)計替代方案。

大型系統(tǒng)(例如，輪船、飛機或工業(yè)廠房)的數(shù)字實體模型可以包括數(shù)百萬個表示組件的3D對象，這些組件相當于龐大的數(shù)據(jù)量，這樣的數(shù)據(jù)量是難以處理的。

這樣的大型系統(tǒng)通常被分為幾個區(qū)域。例如，為了確保海上生命安全法規(guī)，要求輪船被劃分為防火區(qū)域、水密艙和水密甲板；核電廠被劃分為不同的區(qū)域，這些區(qū)域?qū)诓煌墑e的安全和輻射危害；建筑物由若干樓層組成，并且這些樓層還進一步被分為多個防火區(qū)，以防止火災傳播等。這樣的分解為區(qū)域的過程由數(shù)字實體模型重現(xiàn)。

通常有必要確定數(shù)字實體模型的哪些3D對象位于特定的3D區(qū)域中(體積查詢)，以及相反地確定哪個(哪些)區(qū)域包含特定的對象。例如，這允許：

-計算關(guān)鍵產(chǎn)品性能指標，例如，重量、體積等。

-可追溯性，并檢查設(shè)計一致性、對法規(guī)的符合性、自定義要求。例如，在輪船中，檢查每個水密艙中是否有泵、公共房間中是否有火災檢測器等可能是必要的。

3D對象和區(qū)域(或空間)通常以準確地說明其幾何形狀的格式(例如，棋盤格化的格式)表示，即，實體部分由多邊形(通常為三角形)形成的三維表面表示。使用這種格式直接執(zhí)行體積查詢將要求太多的存儲器空間和處理功率，特別是在考慮到對象的數(shù)量可能高達數(shù)百萬個，有時甚至數(shù)千萬個的情況下。因此，在執(zhí)行體積查詢之前，通常將體積轉(zhuǎn)換為基于體素的格式，優(yōu)選地為n叉樹體素格式，并且甚至更優(yōu)選地為八叉樹(n＝3的n叉樹)體素格式。這是從US 8,013,854中已知的(盡管上下文不同)。

對象或空間的八叉樹體素表示基于包含對象/空間的立方體(注意，空間可以被認為是特殊種類的對象)。然后，將這個立方體拆分為以2×2×2的三維陣列布置的8個八分圓(octant)(較小的立方體)；更一般地，在任意n叉樹表示中，將體積拆分為2ⁿ個較小的體積。對包含對象的一部分的立方體再次進行拆分；不會對不包含部分幾何形狀的那些對象進行拆分。該過程以預定的遞歸次數(shù)(例如，10次)遞歸地執(zhí)行。在過程結(jié)束時，這些立方體形成了產(chǎn)品零件的近似表示，與基于統(tǒng)一體素的表示相比，該近似表示具有顯著更少的存儲器占用。此外，該表示方便地存儲在基于樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。對基于體素的表示的計算通常在用戶輸入查詢之前離線執(zhí)行。

圖1A示出了數(shù)字建模的空間S和三個數(shù)字建模的對象O₁、O₂和O₃的棋盤格化的表示(為簡單起見，以2D方式表示)。對象O₁完全在空間S的內(nèi)部；對象O₃完全在空間S的外部；并且對象O₂部分在空間的內(nèi)部且部分在空間的外部，并且更特別地跨越空間的邊界(注意，由多個不相交的部分形成的非連通的對象可能“部分在內(nèi)部且部分在外部”，而非“跨越邊界”)。