способ автоматического построения трехмерной геометрической модели изделия в системе геометрического моделирования

Формула изобретения

Способ автоматического построения трехмерной геометрической модели (ТГМ) изделия в системе геометрического моделирования, включающий построение пользователем на экране монитора ТГМ изделия и управление этой трехмерной геометрической моделью, используя клавиатурные команды, мышь или другие средства ввода, при этом изменения в ТГМ отображаются на экранном изображении ТГМ в тот момент, когда пользователь производит изменения или в ответ на действие пользователя, передающего команду для обновления экранного изображения, отличающийся тем, что построение ТГМ изделия осуществляют с использованием средств задания, выбора и выполнения последовательности операций автоматического построения ТГМ изделия на основе одной или нескольких базовых ТГМ, представляющих собой созданные ранее ТГМ изделий, при этом сначала определяют данные геометрии изделия, которые будут использоваться при построении ТГМ изделия при помощи средства выбора данных, затем выполняют чтение этих данных при помощи средства автоматического чтения числовых данных, далее осуществляют преобразование выбранных данных в значения геометрических параметров элементов ТГМ изделия при помощи средства автоматического преобразования числовых данных, определяют одну или несколько базовых ТГМ, которые будут изменены в соответствии с данными геометрии изделия, при помощи средства выбора базовых ТГМ, задают последовательность операций автоматического построения ТГМ изделия на основе базовых моделей при помощи средства задания последовательности операций построения ТГМ, после чего осуществляют извлечение базовых моделей из предварительно созданной базы данных базовых моделей при помощи средства взаимодействия с указанной базой данных, изменяют значения их параметров или в соответствии с данными геометрии изделия, или заранее определенным способом при помощи средства для автоматического построения ТГМ изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при проектировании на компьютере сложных технических изделий. Реализация изобретения позволяет резко сократить временные и вычислительные ресурсы, затрачиваемые на проектирование таких изделий.

Известен способ построения трехмерной геометрической модели (ТГМ) изделия, используемый в системе графического браузера для отображения и управления компьютерной моделью, называемой также системой геометрического моделирования (патент США №5815154 «Система графического браузера для отображения и управления компьютерной моделью» от 29 сентября 1998 года), который предоставляет пользователю возможность строить на экране компьютера модель изделия и управлять этой моделью, используя клавиатурные команды, комбинации мыши/курсора и другие средства ввода. Изменения в модели отображаются на экранном изображении модели в тот момент, когда пользователь производит изменения или в ответ на действия пользователя, передающего специальную команду для обновления экранного изображения модели. В указанном способе используется раздельное представление компьютерной модели в виде графического изображения трехмерной модели в одной части экрана и пиктограмм составляющих ее элементов в другой части экрана, которые отображаются в определенном порядке, связанном с порядком создания элементов модели и взаимосвязями элементов между собой. При этом пользователь может получить доступ ко всем характеристикам модели, используя как графическое представление, так и пиктограммы элементов конструкции.

Данный способ при всех своих достоинствах имеет существенные недостатки при его использовании в процессе проектирования на компьютере, когда имеются созданные ранее одна или несколько трехмерных геометрических компьютерных моделей изделий, которые могут быть использованы для построения ТГМ изделия. В этом случае пользователю необходимо каждый раз вручную выполнять построение компьютерных моделей элементов изделия и самого изделия, осуществляя множество типовых операций в процессе построения, которые повторяют операции, выполненные пользователем ранее при построении других трехмерных геометрических моделей.

Поэтому задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно: ускорение и повышение быстродействия процесса построения ТГМ элементов изделий и самих изделий в процессе проектирования путем применения заданной последовательности операций к одной или нескольким имеющимся базовым моделям, представляющим собой созданные ранее ТГМ изделий.

Решение указанной задачи достигается тем, что в способе автоматического построения ТГМ изделия в системе геометрического моделирования, предоставляющего пользователю возможность строить на экране монитора модель изделия и управлять этой моделью, используя клавиатурные команды, комбинации мыши/курсора и другие средства ввода, при этом изменения в модели отображаются на экранном изображении модели в тот момент, когда пользователь производит изменения или в ответ на действие пользователя, передающего специальную команду для обновления экранного изображения, согласно изобретению, построение модели изделия осуществляют с использованием средств задания, выбора и выполнения последовательности операций автоматического построения ТГМ изделия на основе одной или нескольких базовых моделей, представляющих собой созданные ранее ТГМ изделий, при этом сначала определяют данные геометрии изделия, которые будут использоваться при построении ТГМ изделия при помощи средства выбора данных, затем выполняют чтение этих данных при помощи средства автоматического чтения числовых данных, далее осуществляют преобразование выбранных данных в значения геометрических параметров элементов ТГМ изделия при помощи средства автоматического преобразования числовых данных, определяют одну или несколько базовых моделей, которые будут изменены в соответствии с данными геометрии изделия, при помощи средства выбора базовых моделей, задают последовательность операций автоматического построения ТГМ изделия на основе базовых моделей при помощи средства задания последовательности операций построения ТГМ, после чего осуществляют извлечение базовых моделей из предварительно созданной базы данных базовых моделей при помощи средства взаимодействия с указанной базой данных, изменяют значения их параметров или в соответствии с данными геометрии изделия, или заранее определенным способом при помощи средства для автоматического построения ТГМ изделия.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для автоматического построения ТГМ изделия используются созданные ранее ТГМ изделий (базовые модели). Для этого задается последовательность необходимых операций, а затем автоматически изменяются ТГМ элементов базовых моделей и ТГМ базовых моделей в соответствии с данными о геометрии изделия. При этом отсутствует необходимость построения ТГМ изделия заново, которая в этом случае строится посредством изменения геометрических параметров базовых моделей. Это позволяет резко ускорить построение ТГМ изделия на основе базовых моделей и сократить затраты на построение ТГМ изделий, если имеются базовые модели, которые могут быть использованы для построения модели изделия.

На чертеже изображена схема функционирования и взаимодействия средств, входящих в состав способа автоматического построения ТГМ изделия на основе базовых моделей в системе геометрического моделирования. Описываемые средства являются программами, поэтому называются также программными модулями. На приведенной схеме использованы следующие обозначения:

1 - средство выбора данных геометрии изделия (СВДГ);

2 - средство автоматического чтения числовых данных, содержащих значения геометрических параметров изделия (САЧД);

3 - средство автоматического преобразования числовых данных в значения геометрических параметров элементов ТГМ (САПД);

4 - средство выбора базовых моделей, которые будут использоваться при построении ТГМ изделия (СВБМ);

5 - средство задания последовательности операций построения ТГМ изделия на основе одной или нескольких базовых моделей (СЗПО);

6 - средство взаимодействия с базой данных (далее БД) базовых моделей (СВБД);

7 - база данных базовых моделей (БД);

8 - средство автоматического построения ТГМ изделия на основе базовых моделей (САПМ);

9 - система геометрического моделирования (СГМ).

Под базовой моделью понимается построенная ранее трехмерная геометрическая модель некоторого изделия, которая может быть использована для построения ТГМ проектируемого изделия (например, для построения ТГМ двигателя можно использовать построенные ранее ТГМ других двигателей).

Под средством выбора пользователем данных геометрии изделия, которые будут использованы для построения ТГМ (СВДГ), понимается программный модуль (программа), позволяющий пользователю в диалоговом режиме осуществить выбор данных геометрии изделия и их местонахождение (файл на жестком диске персонального компьютера, локальная компьютерная сеть или сетевая база данных).

Под средством автоматического чтения числовых данных, содержащих значения геометрических параметров изделия (САЧД), понимается программный модуль (программа), выполняющий автоматическое чтение данных геометрии изделия.

Под средством автоматического преобразования числовых данных в значения геометрических параметров элементов ТГМ изделия (САПД) понимается программный модуль (программа), осуществляющий преобразование числовых данных в значения геометрических параметров ТГМ конструкции.

Под средством выбора базовых моделей (СВБМ) понимается программный модуль (программа), позволяющий задавать одну или несколько базовых моделей, которые будут использованы для построения ТГМ изделия.

Под средством задания последовательности операций построения ТГМ изделия на основе ТГМ прототипа (СЗПО) понимается программный модуль (программа), позволяющий задать последовательность операций автоматического построения ТГМ изделия на основе одной или нескольких базовых моделей.

Под средством построения ТГМ изделия на основе одной или нескольких базовых моделей (САПМ) понимается программный модуль (программа), позволяющий строить ТГМ изделия на основе изменения геометрических параметров базовых моделей либо в точном соответствии со значением параметра, если он имеется в геометрических данных об изделии, либо определенным образом, например пропорциональное изменение, если сведения о данном параметре отсутствуют в геометрических данных об изделии.

Под базой данных базовых моделей понимается предварительно созданная база данных, в которой хранятся базовые модели.

Под средством взаимодействия с БД базовых моделей (СВБД) понимается программный модуль (программа), преобразующий запросы на копирование базовых моделей в формат БД.

Автоматическое построение ТГМ изделия на основе базовых моделей осуществляется следующим образом: вначале пользователь при помощи СВДГ, поз.1, выбирает, какие геометрические данные будут использованы для построения ТГМ изделия на основе базовых моделей. Далее при помощи САЧД, поз.2, осуществляется автоматическое чтение числовых данных, содержащих информацию о геометрических параметрах изделия. Используя полученные при помощи САЧД данные, определяются значения геометрических параметров изделия, которые будут использованы в процессе построения ТГМ изделия при изменении базовых моделей, при помощи САПД, поз.3.

Далее определяется одна или несколько базовых моделей, которые будут использованы при построении ТГМ изделия, при помощи СВБМ, поз.4 (например, при построении ТГМ двигателя можно использовать как разработанную ранее модель двигателя, так и брать модель камеры двигателя от одного разработанного ранее изделия, а модель соплового блока - от другого, чтобы затем определить операции соединения этих двух базовых моделей в модели изделия).

На следующем шаге определяется последовательность операций построения ТГМ изделия на основе выбранных ранее одной или нескольких базовых моделей, СЗПО, поз.5.

Далее, в соответствии с заданной ранее последовательностью операций построения ТГМ изделия, осуществляется автоматическое построение ТГМ изделия на основе базовых моделей при помощи САПМ, поз.8. При этом элементы базовых моделей и сами базовые модели копируются из БД базовых моделей посредством взаимодействия между СВБД, поз.6, и БД, поз.7, при этом значения их геометрических параметров изменяются либо в соответствии со значениями, полученными САПД, поз.3, либо заранее определенным образом, например пропорциональное изменение, при помощи САПМ. Все программные модули, входящие в реализацию способа автоматического построения ТГМ изделия в системе геометрического моделирования на основе базовых моделей либо работают в СГМ, поз.9, либо тесно взаимодействуют с ней, что на схеме отображено пунктирным блоком, охватывающим описанные программные модули.

Способ автоматического построения ТГМ изделия в системе геометрического моделирования на основе базовых моделей программно реализован и использован при проектировании сложных технических изделий на примере компонентов летательных аппаратов: планер, двигатель, гирокоординатор. Практическое применение данного способа позволяет уменьшить сроки выполнения эскизного проекта этих изделий, что подтверждает его эффективность.