[发明专利]用于生成和显示分解视图的计算机实现的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生成和显示零件构成的组装件的三维模型的分解视图的计算机实现的方法。本发明应用于计算机图形领域，以及更具体地应用于三维(3D)内容可视化领域。本发明特别适合于允许对通过计算机辅助设计(CAD)生成的3D模型进行可视化和探查。本发明还允许出于说明目的而生成分解视图。

背景技术

分解视图用于显示组装件的零件的关系和安装次序，并且用于使隐藏的零件可见。在分解视图中，组装件的零件彼此分离并且悬浮在周围空间中，好像这些零件被源自组装件内部的分解推开。

许多图形软件工具允许生成和显示分解视图。大多数情况下，这需要手动选择要分解的多个子组装件，对不同零件的移位方向和分解率进行定义，分解率表示单独的零件从其初始位置移动的距离。例如，图1示出了径向飞行器引擎A的部分分解视图，其中，传动轴(shaft)和与其相关联的一些部件沿轴向分解。这只允许非常局部地了解引擎的结构。如果径向取向的汽缸也要被分解，则必须手动地选择这些径向取向的汽缸，并且针对其中的每一个汽缸来定义移位方向和分解率。作为结果，创建分解视图经常是耗时且繁琐的操作。此外，将已分解的组装件折叠回去是非常困难的，因为这需要对所执行的用于生成分解视图的不同操作手动地保持跟踪，以便于以相反的次序来反转这些操作。出于同样的原因，难以确保分解操作的再现性。使用常规工具来生成其中组装件被渐进地分解的动画——这对于了解组装件的结构极其有用——也是非常复杂的。

一些软件工具(例如，申请人的3DPlay)允许同时分解组装件A的所有零件，如图2所示。此外，每个零件沿其移动的方向是预先确定的。用户只需要设置分解率，例如，使用滑动条SL(在图2的底部可见)。分解的再现性得以确保，并且易于将组装件折叠回去或者获得渐进的分解。然而，这种方法也有显著的缺点。首先，这种方法不允许生成“部分”分解——其中，一些子组装件分解而其它子组装件不分解：只能获得“完全”分解，导致非常拥挤的表示，这会难以了解和隐藏零件之间的安装关系。此外，将组装件的所有零件同时分解在计算资源方面要求非常高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的这些缺点中的至少一些缺点。更具体地，本发明旨在提供一种用于在对用户而言负担最小并且高效使用计算资源的情况下创建零件构成的组装件的部分或总体分解视图的方法。本发明还旨在使分解的组装件易于折叠回去和/或获得渐进分解，并且旨在确保所生成的分解视图的再现性。

为了实现这些目的，本发明开发待分解组装件的三维模型的分层结构。实际上，在计算机辅助设计领域中公知的是，通常使用分层数据结构(典型地，树)来表示组装件。例如，图3A非常示意性地示出了由以下六个零件构成的组装件A的模型的分层结构：P11、P12、P21、P22、P23、以及P30。零件P11和P12属于第一子组装件SA1，而零件P21、P22、P23属于第二子组装件SA2。零件P30不属于任何子组装件(可替代地，可以认为P30本身构成单零件式的子组装件)。图3B以树形图的形式表示相同的分层结构：组装件A本身构成结构的最高阶(零阶)层级；子组装件SA1、SA2、以及零件P30构成第一阶，而零件P11、P12、P21、P22、以及P23构成第二层级和最低层级。

本发明使用图形工具来允许用户选择分层模型的特定层级，并且生成分解视图，其中层级高于所选择的层级的子组装件被拆分开，而所选择的层级的子组装件被视为基本零件。例如，图3C示出了1级部分分解，其中组装件A被拆解为其构成物SA1、SA2、以及P30，而后者未被进一步分解。选择层级2，将获得总体分解，其使单独的基本零件P11-P30分离。有利地，图形工具还允许选定分解率。

然后，本发明的目的在于一种用于生成和显示零件构成的组装件的三维模型的分解视图的计算机实现的方法，该三维模型具有包括多个层级的分层结构，组装件的每个零件或零件组与一个层级相关联，分层结构的最高阶层级对应于整个组装件，该方法包括以下步骤：

a)在三维场景中显示组装件的未分解视图；

b)显示图形工具，该图形工具表示组装件的分层结构的层级以及针对每个层级的分解率；

c)接收用于选择组装件的分层结构的层级以及分解率的用户输入，并且使用图形工具来显示所选择的层级和分解率；

d)显示组装件的分解视图，其中，与比所选择的层级高的层级相关联的零件组被拆分开，而与所选择的层级或更低层级相关联的零件组不被拆分开。

根据该创造性方法的特定实施例：