[发明专利]一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法

说明书

本发明公开一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，该方法包括步骤：S1、对于紧凑型电子设备的支撑壳体模型，识别其单个矢量方向上的光照组合面并提取拓扑信息；S2、基于模型拓扑信息构建曲面去填充支撑壳体光照组合面的孔洞、缝隙等细节；S3、通过布尔并集运算将光照组合面合并为一张包络曲面；S4、对紧凑型电子设备的堆叠组件模型进行三角网格化，再进行空间剖分生成体素模型；S5、利用支撑壳体的包络曲面和堆叠组件的体素模型分别对ID面进行裁剪，裁剪后得到的空间即为包络曲面与电子设备ID面之间的可设计空间。本发明适应性高，通过程序设计构建曲面模型，得到可设计空间，提高了设计效率。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计与制造领域，更具体地，涉及一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法。

背景技术

包括智能手机或平板电脑等在内的紧凑型电子设备，由于不同类别的电子设备型号众多，其壳体结构和堆叠组件设计大不相同，因此其设备壳体内部用于支撑结构设计的空间的大小和形状也不尽相同。该空间内设计的支撑结构需要满足良好的散热功能用于有效排除设备运行时产生的热量；同时也需要满足设备意外掉落和意外撞击的耐久性和压力测试的可靠性；还需要充分利用内部的设计空间，在材料和制造方法等成本的约束条件下得到较好的支撑结构。因此壳体结构和堆叠组件设计愈加复杂且需要不断优化。

在快速计算可设计空间用于支撑结构设计的方面上，目前已有的CAD/CAE相关软件和技术需根据设计者的经验及仿真分析来设计并优化设备的结构(朱宏伟.N型全触摸屏手机结构设计和机械性能分析[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学，2013)，但是该工作方法耗费的时间长，效率低下，难以满足电子设备的快速发展需求。

在影响电子设备产品可靠性方面上，通过调整设备结构设计因子(螺钉间距、芯片与壳体的间隙、填充料等)来保证设备的可靠性(石磊.手机结构设计因子对产品级跌落可靠性的影响[J].2020)。但是，该方法仅提供电子设备在设计过程中规避板级封装失效的思路，并未考虑电子设备内部空间结构及其他堆叠组件对设备结构设计的影响。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提出一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法。该方法根据模型的拓扑信息，通过设计生成曲面去填充支撑壳体包络曲面上孔洞和缝隙，根据八叉树剖分的原理，将电子设备的堆叠组件体素化，从而达到简化堆叠组件几何特征的目的，利用支撑壳体的包络曲面和ID面上放置的简化后的堆叠组件以及电池等器件，对ID面进行裁剪，可以获取设备内部用于支撑结构设计的可设计空间。在设计空间内，通过定义载荷，指定制造方法、材料，利用衍生式设计得到数以千计的设计方案，对计算结果进行筛选得到最优的结构设计结果。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种获取紧凑型电子设备的支撑壳体可设计空间的方法，包括以下步骤：

S1、对于紧凑型电子设备的支撑壳体模型，识别其单个矢量方向上的光照组合面并提取拓扑信息；

S2、基于支撑壳体模型拓扑信息构建用于填充支撑壳体光照组合面的孔洞、缝隙的曲面；

S3、将光照组合面合并为一张包络曲面；

S4、对紧凑型电子设备的堆叠组件模型进行网格化模型，再进行空间剖分生成体素模型；

S5、利用支撑壳体的包络曲面和堆叠组件的体素模型分别对ID面进行裁剪，裁剪后得到的空间即为包络曲面与电子设备ID面之间的可设计空间。

优选的，所述包络曲面是指能够保留电子设备一个或多个器件的特定方向上几何形状的曲面；包络曲面需要忽略缝隙、孔洞和内腔等细节，其中所述特定方向是指与电子设备后壳背面同向的方向。

优选的，所述包络曲面通过布尔并运算合并得到。