動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的計算機實現(xiàn)的方法，該方法包括以下步驟：向對象的集合提供(S1)關于連接該集合的對象的運動關節(jié)的信息；提供(S2)嵌入到場景中的動態(tài)操縱工具(DM)，包括具有三個軸的參考系，對于每個軸允許平移自由度和旋轉自由度；將所述動態(tài)操縱工具(DM)附到(S3)集合的一個對象上；選擇(S4)附到集合的對象上的動態(tài)操作工具(DM)的自由度；根據(jù)所選擇的自由度施加(S5)負荷；以及實時計算并顯示(S6)負荷施加的動態(tài)模擬的結果。
【專利說明】動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機程序和系統(tǒng)領域，更特別地，涉及對計算機輔助設計應用中的對象的集合進行設計的領域。
【背景技術】
[0002]已知的計算機輔助技術包括計算機輔助設計(CAD)，其涉及用于創(chuàng)造產(chǎn)品設計的軟件解決方案。同樣地，CAE是計算機輔助工程的首字母縮寫，例如，其涉及用于模擬未來產(chǎn)品的物理行為的軟件解決方案。CAM代表計算機輔助制造，并典型地包括用于定義制造過程和操作的軟件解決方案。
[0003]在市場上提供多種系統(tǒng)和程序用于設計對象(或部件)或對象的集合，形成產(chǎn)品，例如由達索系統(tǒng)公司提供的商標為CATIA的產(chǎn)品。這些CAD系統(tǒng)允許用戶構造并操縱對象的復雜三維或3D模型或對象的集合。因此，在一些具有表面的情況下，CAD系統(tǒng)使用邊或線提供了已建模對象的表示。可以使用多種方式表示線和邊，例如，非均勻有理B樣條(NURBS)。這些CAD系統(tǒng)管理部件或部件的集合作為建模對象，其通常是幾何形狀的規(guī)范。特別地，CAD文件包括從中生成幾何形狀的規(guī)范，其反過來考慮要生成的表示。幾何形狀和表示可以存儲于單個CAD文仆或多個CAD文件中。CAD系統(tǒng)包括用于向設計者表示建模對象的圖形工具；這些工具專用于顯示復雜對象；在CAD系統(tǒng)中表示對象的文件的典型尺寸是每個部件一兆字節(jié)的大小，并且集合可以包括上千個部件。CAD系統(tǒng)管理對象的模型，該模型存儲于電子文件中。
[0004]在計算機輔助技術中，圖形用戶界面CTI扮演了考慮該技術的效率的重要角色。操縱和/或導航建模對象所需的大部分操作可以由用戶(例如，設計者)在GUI上執(zhí)行。特別地，用戶可以創(chuàng)建、修改和刪除形成產(chǎn)品的建模對象，還可以探究產(chǎn)品以便充分了解建模對象是如何相互聯(lián)系的，例如通過產(chǎn)品結構。傳統(tǒng)上，這些操作通過位于GUI的側邊上的專用菜單和圖標執(zhí)行。近來，CAD系統(tǒng)(例如CATIA)允許調(diào)用產(chǎn)品表示附近的這些操作。設計者不再需要朝向菜單和圖標移動鼠標。因此，操作在鼠標的范圍內(nèi)是可用的。此外，操作是語義運轉的:對于由設計者選擇的給定操作，CAD系統(tǒng)可以根據(jù)設計者可能選擇的之前所選擇的操作而向設計者建議依然在鼠標附近的一組新操作。
[0005]近年來，例如在汽車和航天工業(yè)中所使用的一些計算機軟件是基于幾何形狀的，對于機械工程師而言，能夠在空間中或在三維顯示中看到他們的工作。
[0006]在這個領域中，計算機軟件(例如CATIA)允許在三維空間中設計幾何形狀。這種菜單和工具條包括一組用戶可選的圖標，每個圖標與一個或多個操作或功能相關聯(lián)。這些圖標中的一些與軟件工具相關聯(lián)，適于在3D幾何建模產(chǎn)品或產(chǎn)品的部件(例如在圖形用戶界面⑶I上顯示的)上編輯和/或工作。在下面的描述中，為了簡明起見，術語“產(chǎn)品”、“部件”、“集合”等可以指“部件”。“部件”的概念也能夠被歸納為“對象”的概念。對象包括最終數(shù)字模型的任意構成，例如，考慮集合，這種集合的對象可以是子集合、部件、運動關節(jié)、材料、在電子控制單元(ECU)上執(zhí)行的嵌入式軟件，或描述集合的整個環(huán)境所需的任意對象，例如在你想要研究飛機飛行能力的情況下對大氣層的建模。
[0007]已知配置運動連接進行模擬，而不管動力的物理法則，但這不是實時的方式，或者，換句話說，不是動態(tài)的方式。
[0008]集合的運動關節(jié)的定義是該集合的部件之間的所有運動關節(jié)的集合。
[0009]如果滿足所有關節(jié)之間的某些兼容性規(guī)則，則運動求解程序能夠計算出部件的可能位置并將其顯示為動畫。但是，這種動畫沒有考慮能量守恒的物理法則，并且，在鐘擺的實例中，其不會顯示出由于重力引起的平衡效應。
[0010]同樣已知的是，在視頻游戲中，使用動態(tài)交互已經(jīng)很多年了，但是在游戲中，動畫必須看起來逼真以確保與玩家進行高水平的交互。然而，速度和加速度的物理值雖然逼真但是不精確。在游戲中，玩家無需監(jiān)控施加于控制件上的努力就可以與模型交互。即使在使用力反饋操縱桿時，所述反饋僅僅給予一種在真實生活中需要做什么來移動模型的印象，但是在此不能使用數(shù)字值，因為沒有進行實際的計算。在游戲中，程序是多個不能改變的情景的編譯，僅僅是看起來真實，但卻不真實。
[0011]同樣已知的是，配置運動連接進行模擬，考慮了動力的物理法則，但是在計算之后，因此不是實時的，從而無法與用戶進行動態(tài)交互。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目標是提供動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的計算機實現(xiàn)的方法和系統(tǒng)，其動態(tài)地考慮，換句話說，實時地考慮動力的物理法則，如重力和負荷(力、力矩)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提出了一種動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的計算機實現(xiàn)的方法，該方法包括以下步驟:
[0014]-向對象的集合提供關于連接集合的對象的運動關節(jié)的信息；
[0015]-提供嵌入到場景中的動態(tài)操縱工具，包括具有三個軸的參考系，對于每個軸允許平移自由度和旋轉自由度；
[0016]-將所述動態(tài)操縱工具附到集合的一個對象上；
[0017]-選擇附到集合的對象上的動態(tài)操縱工具的自由度；
[0018]-根據(jù)所選擇的自由度施加負荷；
[0019]-實時計算并實時顯示負荷施加的動態(tài)模擬結果。
[0020]這種動態(tài)操縱工具在文獻US78 2 3085B 2中進行了描述。
[0021]這種方法允許動態(tài)地考慮，或者換句活說，實時地考慮動力的物理法則,如重力和負荷(力、力矩)。
[0022]因此，該方法增強了模擬和觀察自然效應的真實性，避免了不可能的配置:運動學能夠找到在數(shù)學上是可能的但在物理上無法達到的集合的位置。
[0023]根據(jù)實施例，根據(jù)所選擇的自由度施加負荷的步驟包括:
[0024]-第一子步驟，用于選擇負荷值的范圍；以及
[0025]-第二子步驟，用于在所述范圍中確定負荷值。
[0026]因此，對于用戶而言，很容易動態(tài)地確定負荷以施加到對象的集合中。[0027]根據(jù)實施例，根據(jù)所選擇的自由度施加負荷的步驟包括第三子步驟，用于確定其中施加有負荷的參考系。
[0028]確定施加負荷的參考系允許定義相對于哪個部件施加負荷。如果部件沒有明確說明，則設置稱為“全局(world)”參考系。
[0029]根據(jù)實施例，根據(jù)所選擇的自由度施加負荷的步驟包括第四子步驟，用于確定動態(tài)操縱工具的三個軸是否與附有該動態(tài)操縱工具的對象一起旋轉。
[0030]僅在負荷的參考系是全局參考系時，確定動態(tài)操縱工具的三個軸是否與附有該動態(tài)操縱工具的對象一起旋轉。如果用戶想在恒定方向上施加負荷(例如，遠離吸引力)，則操縱器不會與對象一起旋轉。如果應該在局部軸中施加負荷(例如，為了旋轉電動機軸)，則用戶設置操縱器與對象一起旋轉。
[0031]如果負荷的參考系不是全局參考系，而是集合的另一部件，那么，出于簡明的原因，操縱器總是與部件一起旋轉。
[0032]為了覆蓋施加于固體的負荷的科學描述，這兩種選擇(參考系和操縱器的旋轉)是必要的。負荷必須在參考系(作用力/反作用力定理)中描述，并使用軸系統(tǒng)來進行表達。該軸系統(tǒng)是操縱器。
[0033]根據(jù)實施例，施加負荷的步驟是通過執(zhí)行動態(tài)操縱工具的移動來執(zhí)行的，工具的移動被轉化為負荷值。
[0034]因此，用戶能夠使用鼠標操縱所選擇的部件，例如如同他在視頻游戲中使用操縱
桿一樣。
[0035]根據(jù)實施例，所述轉化考慮根據(jù)軸的平移移動的速度或根據(jù)軸的旋轉移動的加速度或加速度和速度的結合來驅動旋轉和平移。
[0036]這種轉化允許對象的動態(tài)操縱盡可能接近現(xiàn)實生活的感覺:
[0037]-對于旋轉:現(xiàn)實生活的感覺是“在旋轉部件上的短暫但是加速的推力通過施加力矩而增加了它的旋轉速度”。這種陳述對應于物理上正確的陳述，這是因為在現(xiàn)實生活的集合中通常依靠特殊裝置(例如滾珠軸承)將旋轉中的摩擦力最小化。
[0038]-對于平移:現(xiàn)實生活的感覺是“以高速推動物體在其上施加了強負荷”。雖然在理論上不正確，但是這種陳述對應于在幾乎所有平移運動中觀察到的摩擦力的人類感覺。
[0039]可以使用加速度和速度的更復雜結合來驅動平移和旋轉運動。
[0040]根據(jù)實施例，利用鼠標按下按鈕或手指接觸顯示屏來執(zhí)行動態(tài)操縱工具的移動。
[0041]因此,對于用戶而言,施加負荷非常簡單。
[0042]例如，利用鼠標或手指的所述移動是在距動態(tài)操縱工具上一段距離處施加的。
[0043]因此，可以在屏幕上保持好的能見度的同時在正確位置處施加負荷，這是因為在操縱發(fā)生在交互器上，而不是直接在操縱器上，如本文進一步解釋的那樣。
[0044]可選地，施加負荷的步驟是通過直接提供負荷值來執(zhí)行的。
[0045]根據(jù)示例，對于用戶而言這是施加負荷的最簡單的方法。
[0046]負荷可以是力或力矩。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提出了一種具有計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀介質，該指令使得計算機系統(tǒng)執(zhí)行如上所述的用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的方法。[0048]根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提出了一種計算機程序產(chǎn)品，其存儲于計算機可讀介質中，用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合，包括使得系統(tǒng)執(zhí)行如上所述的步驟的代碼模塊。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提出了一種用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的裝置，包括用于實現(xiàn)上述方法的步驟的部件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]通過研究一些以非限制性實例的方式描述且由附圖示出的實施例，可以更好的理解本發(fā)明，其中:
[0051]圖1到7示出了根據(jù)本發(fā)明的一方案，在基本使用的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例；
[0052]圖8到10示出了根據(jù)本發(fā)明的一方案，在恒定方向施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例；
[0053]圖11到14示出了根據(jù)本發(fā)明的一方案，在與集合的部件平行的方向上施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例；
[0054]圖15到20示出了根據(jù)本發(fā)明的一方案，在通過數(shù)字輸入向集合的部件施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例；
[0055]圖21到23示出了根據(jù)本發(fā)明的一方案，在相對于另一部件施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例；
[0056]圖24和25不出了根據(jù)本發(fā)明的一方案的方法。
【具體實施方式】
[0057]本方法的步驟可以由一個或多個可編程處理器執(zhí)行，該處理器執(zhí)行計算機程序以通過操作輸入數(shù)據(jù)并生成輸出數(shù)據(jù)來實現(xiàn)本發(fā)明的功能。
[0058]可以以任何形式的編程語言來編寫計算機程序，包括編譯語言或解釋語言:計算機程序可以以任何形式進行配置，包括作為獨立的程序或作為子程序，元件或適于在計算環(huán)境中使用的其它單元。計算機程序可以被配置為在一個地點或分布于多個地點并由通信網(wǎng)絡互連的一個或多個計算機上執(zhí)行。
[0059]下面的附圖更加詳細的解釋了本發(fā)明的功能。
[0060]圖1到7示出了本發(fā)明的基本使用的情況。
[0061]在圖1中，本方法從停止的或不運動的3D模型或對象的集合開始。在這個例子中，對象的集合或3D模型是離心的“飛球”調(diào)節(jié)器CG，其桅桿(mast)的旋轉會分離開集合的兩個球體直到達到它們之間的最大距離為止。
[0062]在步驟I,如圖1所示,通過按下顯示按鈕BSTART開始動態(tài)模擬。
[0063]顯示結果表示在圖2中，其中由于重力的影響，集合的臂下落。出現(xiàn)了動態(tài)操縱器DM、暫停按鈕BPAUSE、停止按鈕BST0P，和倒回按鈕BREW。暫停按鈕BPAUSE、停止按鈕BSTOP和倒回按鈕分別適用于掛起、停止和倒回動態(tài)模擬。
[0064]如同在已知系統(tǒng)中僅僅考慮運動連接一樣，交互的通常方式是3D操縱器，在本發(fā)明中是動態(tài)3D操縱器DM。[0065]操縱器是由鼠標(參見US7823085)或觸摸屏上的手指控制的圖形工件。其被置于部件上并提出了不同的操縱方法。動態(tài)操縱器DM由具有三個正交軸和三個圓弧的軸系統(tǒng)組成，其提供不同的操縱方向:沿著三個軸方向中的每一個的三種平移，以及沿著三個弧的三種旋轉，或者，換句話說，圍繞三個軸的旋轉。簡而言之，動態(tài)操縱器DM包括并提供了六種自由度。
[0066]軸上的交互會平移其上置有操縱器的部件，弧上的交互會轉動其上置有操縱器的部件。當正在進行動態(tài)操縱時，這種操縱能夠考慮運動的物理法則轉動并平移其所在的集合的部件:它是動態(tài)操縱器。操縱器的動態(tài)特征由雙重圓弧表示。
[0067]因此，在步驟2，用戶能夠對用戶想要施加負荷的集合的部件上的動態(tài)操縱器DM進行拖放。
[0068]在圖3中表示顯示的結果，其中用戶能夠沿著六種自由度(三種平移和三種旋轉)中的一種選擇六種可能操縱中的一種。因此，顯示操縱器面板MP。操縱器面板MP包括監(jiān)控施加的負荷的計量器GAU，以及強度水平的選擇器SEL，例如選擇器SEL具有三個圖標，每個圖標都表示了強度范圍。在當前例子中，顯示了三個圖標，第一個圖際是一只手，表示0.1到IN.m的力矩，和0.1到IN的力；第二個圖標是一匹馬，表示I到IO3N.m的力矩，和I到10 3N的力；第三個圖標是推土機，表示I到IO6N.m的力矩，和I到IO6N的力。
[0069]此外，操縱器面板MP包括字段REL，用于解釋相對于什么或對哪個參考坐標系或參考系施加負荷(全局或集合的部件)；還包括選項0PT，用于旋轉或不旋轉動態(tài)操縱器DM,或者換句活說,與集合的部件一起旋轉三個軸或保持它們在空間中的恒定方向。
[0070]因此，在步驟3中，用戶沿著六種自由度中的一種選擇六種可能操縱中的一種。在當前實例中，用戶選擇沿著Z軸的旋轉。
[0071]在圖4中表示顯示的結果，其中出現(xiàn)旋轉交互器INT，例如其由兩個彎曲的箭頭表示，并且在計量器GAU中根據(jù)“強度”選擇器SEL的指示設置最小值和最大值，在這個例子中，最小值和最大值是0.1N.m和IN.m的力矩。
[0072]因此，在步驟4，在當前例子中，用戶使用鼠標或觸摸屏情況下的手指施加力矩。
[0073]在平移的情況下，速度驅動力；在旋轉的情況下，加速度驅動力矩。加速度和速度的結合也可以用于驅動平移和旋轉。
[0074]在圖5中表示顯示的結果,其中計量器GAU以N.m指示了施加于集合的部件的圍繞所選軸的所述力矩的數(shù)字值。集合因此而移動。
[0075]因此，在步驟5，通過松開鼠標按鈕或從觸摸屏拿開手指，用戶能夠停止施加力矩。
[0076]在圖6中表示顯示的結果，其中集合繼續(xù)旋轉。
[0077]因此，在步驟6，用戶將動態(tài)操縱器DM從其所依附的集合的部件處拿開。
[0078]在圖7中表示顯示的結果，其中集合繼續(xù)旋轉直到用戶決定暫停或停止動態(tài)模擬。關閉操縱器面板MP，動態(tài)操縱器DM重新出現(xiàn)準備用于另一次操縱直到模擬停止。
[0079]圖8到10示出了在恒定方向施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例。
[0080]如圖8所示，該方法開始于停止的或不運動的3D模型或對象的集合。在這個例子中，對象的集合或3D模型是包括平衡部件或杠桿的集合。
[0081]動態(tài)模擬已經(jīng)開始，并且動態(tài)操縱器DM固定于或附到杠桿上。在步驟1，用戶確定操縱器面板MP的旋轉選項OPT被設置為“否”。此外，選擇器SEL選擇“手”圖標，表示包含在0.1到IN.m的負荷。
[0082]因此，集合仍然是平衡的，在步驟2，用戶選擇動態(tài)操縱器DM的軸。
[0083]在圖9，出現(xiàn)平移交互器INT，例如由兩個筆直的箭頭表示，并且用戶使用鼠標或觸摸屏情況下的手指來施加力。平移交互器INT不移動，否則用戶將需要“在部件之后運行”來施加力。動態(tài)操縱器DM跟隨其連接的部件，并且軸保持它們在全局參考坐標系中的定向，換句話說，軸不隨著所述部件旋轉。繼續(xù)平衡運動。
[0084]因此，如圖10所示，動態(tài)操縱器DM跟隨其連接的部件，并且軸保持全局參考坐標系中的恒定定向，其不跟隨部件旋轉，同時繼續(xù)平衡運動。
[0085]用戶能夠在相對于全局參考坐標系的給定的恒定方向上施加力，就好像他使用無限長的繩子拉拽一樣。
[0086]圖11到14示出了根據(jù)本發(fā)明的一方案，在平行于集合的部件的方向上施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例。
[0087]如圖11所示，該方法從停止或不運動的3D模型或對象的集合開始。在這個例子中，對象的集合或3D模型是連接的桿和活塞。
[0088]開始動態(tài)模擬，并將動態(tài)操縱器DM附到集合的部件上。在步驟1，用戶將選項OPT “與部件一起旋轉”設置為“是”，如圖12所示，對于軸而言，與其所附著的部件一起旋轉。
[0089]在步驟2，用戶選擇用于操縱的軸，且在步驟3，如圖13所示，用戶能夠使用鼠標或觸摸屏情況下的手指施加力。此外，出現(xiàn)平移交互器INT。
[0090]然后，動態(tài)操縱器DM跟隨其所連接的集合的部件，如圖14所示，軸保持與它們所連接的部件平行，換句話說，與桿平行。
[0091]因此，用戶能夠在跟隨運動中的部件的集合的部件上施加力，就如同在現(xiàn)實生活中他使用他的手施加運動一樣。
[0092]圖15到20示出了，在通過進行數(shù)字輸入而向集合的部件施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合體一離心的“飛球”調(diào)節(jié)器一的實例。
[0093]在圖15中，該方法從離心的“飛球”調(diào)節(jié)器的3D模型或集合開始。動態(tài)操縱器DM被附到桅桿基座。用戶在沿著三個軸的三種平移和三種旋轉中的六種可能操縱中選擇一種。
[0094]因此，出現(xiàn)旋轉交互器INT，如圖16所示，在步驟2，用戶輸入數(shù)字值或使用鼠標或觸摸屏情況下的手指來旋轉計量器GAU的主軸。
[0095]出現(xiàn)消息“設置值”以指示用戶由這個值驅動負荷，如圖17所示，并且用戶能夠點擊旋轉交互器INT (箭頭)以施加指示的負荷。
[0096]在運動期間，計量器GAU的主軸移動到設置的值上以指示施加了這個值，如圖18所示。由于施加了力矩，所以集合開始旋轉。旋轉加速直到不再施加負荷。因此，在步驟4，通過放開鼠標按鈕或將手指從屏幕上拿開，用戶能夠釋放負荷。
[0097]因此，如圖19所示，當不再施加負荷時計量器主軸指向“0”，仍然顯示消息“設置值”。[0098]在步驟5，通過拖放計量器的標記，用戶能夠移除設置的值。如圖20，繼續(xù)旋轉。下面與基本情況類似。
[0099]圖21到22示出了在相對于另一部件施加負荷的情況下，動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的實例。
[0100]圖21是附有動態(tài)操縱器DM的汽車方向盤SW的動態(tài)模擬。在步驟I，用戶在字段REL “相對于”中點擊，且在步驟2，如圖22所示，選擇集合的部件或元件，在該情況下是儀表板DB。
[0101]因此，如圖23所示，用戶能夠相對于儀表板DB施加負荷，就好像他坐在車里一樣。
[0102]為了總結上述內(nèi)容，根據(jù)本發(fā)明的一方案的方法包括圖24所示的步驟。
[0103]在第一步驟SI，該方法向對象的集合提供關于連接集合的對象的運動關節(jié)的信肩、O
[0104]隨后，在第二步驟S2，該方法提供嵌入到場景中的動態(tài)操縱工具DM，包括具有三個軸的參考系，對于每個軸考慮平移的自由度和旋轉的自由度，在第三步驟S3，該方法將所述動態(tài)操縱工具DM附到集合的對象上。
[0105]因此，在第四步驟S4，該方法選擇附到集合的對象上的動態(tài)操縱工具DM的自由度，在第五步驟S5，該方法根據(jù)所選擇的自由度施加負荷，在第六步驟S6，實時計算并實時顯示施加所述負荷的動態(tài)模擬的結果。
[0106]例如，如圖25所示，第五步驟S5可以包括第一子步驟S5a，其選擇負荷值的范圍，以及第二子步驟S5b，其在所述范圍內(nèi)確定負荷值。
[0107]此外，第五步驟S5可以包括可選的第三子步驟S5c，其確定施加負荷的參考系，以及可選的第四子步驟S5d，其確定動態(tài)操縱工具的三個軸是否與附有動態(tài)操縱工具的對象
一起旋轉。
[0108]因此，本發(fā)明提供了一種動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的計算機實現(xiàn)的方法和系統(tǒng)，其動態(tài)地考慮，換句話說，實時地考慮動力的物理法則，例如重力和負荷(力、力矩)。
【權利要求】
1.一種用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括以下步驟: -向對象的集合提供(Si)關于連接所述集合的對象的運動關節(jié)的信息； -提供(S2)嵌入到所述場景中的動態(tài)操縱工具(DM)，包括具有三個軸的參考系，對于每個軸允許平移自由度和旋轉自由度； -將所述動態(tài)操縱工具(DM)附到(S3)集合的一個對象上； -選擇(S4)附到所述集合的對象上的所述動態(tài)操縱工具(DM)的自由度； -根據(jù)所選擇的自由度施加(S5)負荷；以及 -實時計算并顯示(S6)負荷施加的動態(tài)模擬的結果。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中根據(jù)所選擇的自由度施加負荷的步驟(S5)包括: -第一子步驟(S5a)，用于選擇負荷值的范圍:以及 -第二子步驟(S5b)，用于在所述范圍中確定負荷值。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中根據(jù)所選擇的自由度施加負荷的步驟(S5)包括第三子步驟(S5c)，用于確定其中施加負荷的參考系。
4.根據(jù)權利要求1到3中任意一項所述的方法，其中根據(jù)所選擇的自由度施加負荷的步驟(S5)包括第四子步驟(S5d)，用于確定所述動態(tài)操縱工具(DM)的三個軸是否與附有所述動態(tài)操縱工具(DM)的對象一起旋轉。
5.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的方法，其中施加負荷的步驟(S5)是通過執(zhí)行所述動態(tài)操縱工具(DM)的移動來執(zhí)行的，所述工具的所述移動被轉化為負荷值。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中所述轉化考慮根據(jù)軸的平移移動的速度或者根據(jù)軸的旋轉移動的加速度或者加速度和速度的結合來驅動旋轉和平移。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其中利用鼠標按下按鈕或手指接觸顯示屏來執(zhí)行動態(tài)操縱工具(DM)的移動。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中利用鼠標或手指的所述移動是在距所述動態(tài)操縱工具(DM) —段距離處施加的。
9.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的方法，其中施加負荷的步驟是通過直接提供負荷的值來執(zhí)行的。
10.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其中所述負荷是力或力矩。
11.具有計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執(zhí)行指令使得計算機系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權利要求1到10中任意一項所述的用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的方法。
12.—種計算機程序產(chǎn)品，其存儲于計算機可讀介質中，用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合，包括使得所述系統(tǒng)執(zhí)行權利要求1到10中任意一項的步驟的代碼模塊。
13.一種用于動態(tài)操縱計算機輔助設計系統(tǒng)的三維場景中的對象的集合的裝置，包括用于實現(xiàn)權利要求1到10中任意一項的方法的步驟的部件。
【文檔編號】G06F17/50GK103488809SQ201310288745
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權日:2012年6月7日
【發(fā)明者】L·桑提科, B·富爾 申請人:達索系統(tǒng)公司