CAD方法、CAD系统以及存储其CAD程序的程序存储介质

摘要

CAD方法、CAD系统以及存储其CAD程序的程序存储介质。该CAD系统包括：主几何数据提取装置，用于从选择的CAD对象提取主几何数据；主几何条件确定装置，用于根据主几何数据导出几何条件；自动辨识装置，用于针对所选择的CAD对象对满足几何条件的CAD对象进行自动辨识；从几何数据提取装置，其从附加地选择的CAD对象提取从几何数据；以及从几何条件确定装置，用于根据从几何数据导出几何条件。自动辨识装置针对第一选择的CAD对象、满足第一导出的几何条件的自动辨识出的CAD对象以及附加地选择的CAD对象，对满足由从几何条件确定装置导出的几何条件的CAD对象进行自动辨识。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机辅助设计(CAD)系统，具体地，涉及一种使得便于选择构成了存在于虚拟三维坐标空间中的三维模型的几何形状的CAD系统。

背景技术

存在根据建模技术而分类的三种类型的三维模型：线框模型、面模型以及实体模型。线框模型只包括多个顶点和连接该多个顶点的多个棱线；它没有面的数据。通过向线框模型添加面数据来表示面模型。实体模型包括多个顶点、多个棱线、多个面、质量等的数据来表示接近于真实世界实体的几何形状。

线框模型包括顶点坐标和棱线的几何数据。线框模型包括诸如点、直线和线段、圆和圆弧、椭圆和椭圆弧、圆锥剖面、自由曲线等的图形元素。

除顶点坐标和棱线以外，面模型还包括面数据。面模型包括诸如普通平面、柱面、锥面、环面、球面以及自由面等的图形元素。

除顶点坐标、棱线以及面以外，实体模型还包括面方向的数据。用于表示实体模型的方法包括构造实体几何(CSG)、边界表示(B-reps)、体素法(Voxel)、八元树法(Octree)、扫描表示等。CSG通过对诸如立方体、棱柱、球、椭圆、圆锥、角锥等的图元进行组合，来表示实体。在B-reps中，通过表示如何连接诸如顶点、棱线、环以及面的图形元素的状态元素和表示诸如面、线(包括曲线)以及点的元素的几何形状的几何元素，来表示实体。体素法将实体表示为小立方体的集合。在八元树法中，递归地重复沿纵向、横向以及垂直方向将空间分成8个子空间的过程，直到建立了实体是否完全包含在各子空间中的状态。在扫描表示中，通过将平面图形平移并且/或者旋转来定义实体。

为了在三维CAD系统上形成实体对象，用户不仅可以对多个图元进行组合，而且可以执行挤压、旋转、放样(lofting)(去皮(skinning))以及扫描。对实体对象的编辑操作包括斜切、加边线(filleting)、剥壳、偏移、移位、缩放等。

可以如下地生成曲线。对于自由曲线，指定两个或更多个任意控制点，并按指定的顺序执行内插。对于组合曲线，由不同的平面上的两条曲线生成一条曲线。对于连接线，生成连接两条已有曲线的端点的曲线。通过按指定的方向将已有的几何元素投影到指定的面上，来生成投影线。通过提取实体模型或曲面的边界来生成边界线。对于相交线，生成沿多个面相交的部分的相交线。

可以如下地生成曲面。对于挤压，生成通过沿指定的方向平移剖面线而获得的轨迹，作为曲面。对于旋转，生成通过绕一轴旋转剖面线而获得的轨迹，作为曲面。对于扫描，生成通过沿扫描路径平移剖面线而获得的轨迹，作为曲面。对于嵌线(ruled)，通过将两条线上的对应点关联起来并使用线段连接它们来生成曲面。对于边界，生成具有指定的线的曲面作为边界。对于放样，通过平滑地连接多条剖面线来生成曲面。对于网格化，由形成栅格形的一组线来生成曲面。对于偏移，通过沿指定的方向使曲面偏移来生成曲面。

可以如下地对曲面进行编辑。对于裁切，沿任何线或曲面对曲面进行裁切。对于接合，使共用边界线的多个曲面接合起来。对于延伸，通过指定一长度来延伸曲面。对于修剪，沿指定的线或曲面对曲面的一部分进行修剪。对于撤销修剪，根据修剪后的曲面重构原始曲面。对于翻转，对于一致的正面或反面，使曲面的正面与反面翻转，

对于在多个实体模型之间和在实体模型与面模型之间进行的集合操作，可以使用布尔操作“和”、布尔操作“差”、布尔操作“积”、沿平面裁切、沿另一曲面裁切等。

为了通过已有技术执行这些操作，用户使用诸如鼠标的输入装置来逐个地指定CAD对象，如点、线、面、实体对象以及多个实体对象的组合。更具体来说，为了在图19A所示的三维模型中指定由阴影线表示的2个面和6个孔，首先指定上板的面(参照图19B)。指定下板的面(参照图19C)。指定上板的面上的左孔(参照图19D)。指定上板的面上的中孔(参照图19E)。指定上板的面上的右孔(参照图19F)。指定下板的面上的左孔(参照图19G)。指定下板的面上的中孔(参照图19H)。指定下板的面上的右孔(参照图19A)。因此，用户需要与要选择的CAD对象相同数量的次数地指定CAD对象。

由于已知的三维CAD系统具有如上所述的结构，因此当选择多个CAD对象时用户必须一次指定一个CAD对象。在最近的规模越来越大的三维模型中，这存在的问题是：用户耗费大量的时间来指定希望的CAD对象。

此外，三维CAD系统还要求用户在参照按特定视点的具有特定显示放大倍数的工作窗口时指定CAD对象。这也会存在问题：从特定视点或者在特定显示放大倍数下不能观察或者很难观察到某些CAD对象，导致在进行指定时忽略了某些CAD对象。用户可以加以注意，以在多个放大倍数下并根据多个视点来指定CAD对象，以防止由于上述缺点而导致忽略CAD对象。尽管这可以减少被忽略的CAD对象的数量，但是这导致显著地降低了工作效率的另一问题。

发明内容

构思出本发明以解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种三维CAD系统，其使得用户只需指定一些CAD对象而不是指定要选择的所有CAD对象就可以恰当地选择所有CAD对象。

根据本发明一个方面的CAD方法使得计算机可以执行以下步骤：获取选中的第一CAD对象的第一几何数据；基于第一几何数据获取第一几何条件；以及获取第二CAD对象，该第二CAD对象相对于第一CAD对象满足第一几何条件。如上所述，在本发明中，从选择的第一CAD对象提取第一几何数据，根据该第一几何数据导出待应用的第一几何条件，并对相对于第一CAD对象满足第一几何条件的第二CAD对象进行自动检测。当用户一旦指定了CAD对象时，对与所指定的CAD对象具有某种关系的CAD对象进行自动检测，由此显著减小了用户指定CAD对象的工作负荷。

所述CAD方法可以使得计算机执行以下步骤：获取选中的第三CAD对象的第二几何数据；基于第一几何数据和第二几何数据获取第二几何条件；以及获取第四CAD对象，该第四CAD对象相对于第一CAD对象、第二CAD对象以及第三CAD对象满足第二几何条件。如上所述，在本发明中，从附加地选择的第三CAD对象提取第二几何数据，根据第一几何数据和第二几何数据导出待应用的第二几何条件，并对相对于第一CAD对象、第二CAD对象以及第三CAD对象满足第二几何条件的第四CAD对象进行自动辨识。因此，不仅对与一个CAD对象具有某种关系的CAD对象进行了自动检测，而且对与一个CAD对象和另一CAD对象具有某种关系的CAD对象进行了自动检测，由此进一步减小了用户指定CAD对象的工作负荷。

根据本发明另一方面的CAD系统包括：用于获取选择的第一CAD对象的第一几何数据的装置；用于基于第一几何数据获取第一几何条件的装置；以及用于获取第二CAD对象的装置，该第二CAD对象相对于第一CAD对象满足第一几何条件。

所述CAD系统可以包括：用于获取选择的第三CAD对象的第二几何数据的装置；用于基于第一几何数据和第二几何数据获取第二几何条件的装置；以及用于获取第四CAD对象的装置，该第四CAD对象相对于第一CAD对象、第二CAD对象以及第三CAD对象满足第二几何条件。

根据本发明另一方面的计算机可读程序存储介质存储有使得计算机可以执行以下步骤的CAD程序：获取选择的第一CAD对象的第一几何数据；基于第一几何数据获取第一几何条件；以及获取第二CAD对象，该第二CAD对象相对于第一CAD对象满足第一几何条件。

存储在所述计算机存储介质中的所述CAD程序可以使得计算机执行以下步骤：获取选择的第三CAD对象的第二几何数据；基于第一几何数据和第二几何数据获取第二几何条件；以及获取第四CAD对象，该第四CAD对象相对于第一CAD对象、第二CAD对象以及第三CAD对象满足第二几何条件。

对本发明的上述总结不是本发明所需的特征列表。这些特征的子组合也可以构成本发明。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的三维CAD系统的结构的框图。

图2是示出根据本发明第一实施例的三维CAD系统的几何条件搜索表的结构的图。

图3是根据本发明第一实施例的三维CAD系统的操作窗口的一个示例。

图4是例示了根据本发明第一实施例的用于进行目标辨识的处理流程的一个示例的流程图。

图5是更详细地例示了根据本发明第一实施例的平面处理的流程的流程图。

图6A和6B是对根据本发明第一实施例的平面的面匹配和平面的距离匹配的详细例示。

图7是更详细地例示了根据本发明第一实施例的平面跟踪处理的流程的流程图。

图8A和8B构成了更详细地例示了根据本发明第一实施例的柱面处理的流程的流程图。

图9A和9B是对根据本发明第一实施例的柱面的面匹配的详细例示。

图10A和10B是对根据本发明第一实施例的柱面的联接和轴匹配的详细例示。

图11A和11B是对根据本发明第一实施例的柱面的联接和轴匹配以及柱面的距离匹配的详细例示。

图12是更详细地例示了根据本发明第一实施例的柱面跟踪处理的流程的流程图。

图13A、13B、13C、13D、13E以及13F示出了用于显示根据本发明第一实施例的平面的面匹配和平面的距离匹配的一系列例示。

图14A、14B、14C、14D、14E以及14F示出了用于显示根据本发明第一实施例的柱面的面匹配和柱面的距离匹配的一系列例示。

图15是根据本发明第二实施例的三维CAD系统的结构的框图。

图16A、16B、16C、16D、16E以及16F例示了对根据本发明第二实施例的参数登录的显示。

图17A、17B、17C、17D以及17E例示了对根据本发明第二实施例的参数登录的显示。

图18示出了用于根据本发明第二实施例的参数登录的表结构的一个示例。

图19A、19B、19C、19D、19E、19F、19G以及19H示出了对根据现有技术的几何形状的选择的一系列例示。

具体实施方式

可以在许多不同的实施例中实现本发明。因此，不应将本发明解释成限于以下多个实施例。在这些实施例中，由相同的标号表示相同的部分。

尽管在各实施例中的描述主要集中在系统上，但是如本领域的技术人员显见的，可以通过计算机可执行程序和方法来实现本发明。此外，可以将本发明实现为硬件、软件或软件与硬件的实施例。可以将程序记录在任何计算机可读介质上，如硬盘、CD-ROM、DVD-ROM、光存储装置以及磁存储装置。此外，可以通过网络将程序记录在另一计算机上。

本发明的第一实施例

以下参照附图对本发明的多个实施例进行描述。图1是根据本发明第一实施例的三维CAD系统的结构的框图。如图1所示，根据本实施例的三维CAD系统包括：主几何数据提取装置11，用于根据用户指定的几何形状提取主几何数据；主几何条件确定装置12，用于根据主几何数据导出几何条件；自动辨识装置13，用于针对所指定的几何形状对满足几何条件的几何形状进行自动辨识(目标辨识)；从几何数据提取装置14，当用户附加地指定了几何形状时，其根据附加地指定的几何形状提取从几何数据；以及从几何条件确定装置15，用于从从几何数据导出几何条件。根据本实施例的三维CAD系统的特征在于：自动辨识装置13针对第一指定几何形状、满足第一导出几何条件的自动辨识几何形状以及附加地指定的几何形状，对满足由从几何条件确定装置15导出的几何条件的几何形状进行自动辨识(跟踪辨识)。除了这些特征以外，根据本实施例的三维CAD系统包括CAD标准装置20，该CAD标准装置20用于提供三维CAD系统的通用功能，如用于在虚拟三维坐标空间中绘制具有高度、宽度以及深度的对象的实体几何形状的功能，和用于接收编辑操作的功能。将三维CAD系统构造成可装载到计算机中的三维CAD程序。该计算机包括具有处理器(例如，CPU)的计算机主单元1、主存储器4、硬盘5等、充当显示装置2的显示单元、充当输入装置3的键盘和鼠标等等。

几何形状包括诸如平面、柱面以及锥面的面。三维模型数据是构成对象的元素的集合。元素是图元的集合。图元是三维CAD系统上的实体，并且图元本身是几何形状的集合。三维模型数据是文件数据。当将该文件数据装载到三维CAD系统中时，可以在虚拟三维坐标空间中显示三维模型。在此情况下，从硬盘5将文件数据读出到主存储器4中。

图2是根据本实施例的几何条件搜索表的一个示例。几何条件搜索表41的该示例包括搜索条件管理部分42、参考几何数据管理部分43、跟踪几何数据管理部分44、搜索数据管理部分45(46)。当用户指定目标辨识功能(其为本发明的特征)时，在主存储器4中形成几何条件搜索表41。几何条件搜索表41是用于自动辨识几何形状的表。可以使用诸如数组、列表等的数据结构来实现基本数据结构。通过使用元素ID、元素内形状ID以及面ID可以从装载在主存储器中的三维模型数据(CAD数据)检索出面类型和面的几何数据。

主几何数据提取装置11针对指定的几何形状从主存储器4中的三维模型数据提取主几何数据。更具体来说，使用用于识别所指定的几何形状的数据，从与三维模型数据的所指定的几何形状有关的数据中提取用于以下处理所需的数据，然后将其存储在主存储器4中的几何条件搜索表41的对应部分中。

除其中存储有主几何数据的部分以外，在几何条件搜索表41中还设置有用户进行的指定的标记。这些标记包括面匹配、联接、轴匹配以及距离匹配。默认地选中面匹配。通过按压操作屏面上的联接按钮和轴匹配按钮来改变这些标记的状态。图3是根据本实施例的操作窗口的一个示例。操作窗口的该示例包括菜单栏61、工具栏62、工作窗口、状态栏64以及编辑栏65。

主几何条件确定装置12参照存储有主几何数据的几何条件搜索表41，以导出几何条件。

自动辨识装置13对满足由主几何条件确定装置12导出的几何条件的几何形状进行检测。

从几何数据提取装置14针对附加地指定的几何形状从主存储器4中的三维模型数据提取从几何数据。更具体来说，使用用于识别附加地指定的几何形状的数据，从与三维模型数据的所指定的几何形状有关的数据中提取用于以下处理所需的数据，然后将其存储在主存储器4中的几何条件搜索表41的对应部分中。

从几何条件确定装置15参照存储有从几何数据的几何条件搜索表41，以导出几何条件。

自动辨识装置13对满足由从几何条件确定装置15导出的几何条件的几何形状进行检测。

响应于用户的使用三维模型数据文件启动系统的指示，CAD标准装置20读取三维模型数据以在显示装置2上显示三维模型，并接收对所显示的三维模型的编辑操作，以根据该编辑操作施加对该三维模型数据的显示的改变或对该三维模型本身的改变。CAD标准装置20是已知的技术，并且本领域的技术人员通过合适的设计可以实现CAD标准装置20，因此，这里将略去对其的详细描述。

图4是例示了根据本实施例的处理流程的一个示例的流程图。对于本实施例中的处理，当用户按压图3的元素内按钮或全部按钮以使得可以进行目标辨识功能然后如需要的话按压图3的轴匹配按钮或联接按钮以指定几何形状时，触发了实际处理。简言之，CAD标准装置20响应于指定的几何形状的事件按事件驱动方式通过操作系统(OS)来识别所指定的几何形状。

主几何数据提取装置11获取用于识别所指定的几何形状的元素ID、元素内形状ID以及面ID，并将它们存储在几何条件搜索表41的对应部分中(步骤101)。主几何数据提取装置11从装载在主存储器中的模型数据获取与所指定的几何形状有关的几何数据，并将其存储在几何条件搜索表41的对应部分中(步骤102)。除几何数据以外，主几何数据提取装置11还获取与用户指定的选项有关的数据，并根据所指定的选项的状态对几何条件搜索表41中的标记进行设置。默认地设定几何条件搜索表41中的搜索条件管理部分42的标记“面匹配”。通过按压图3的联接按钮，使标记“面匹配”重置，并设定标记“联接”。通过按压图3的轴按钮，使面匹配的标记重置，并设定轴匹配的标记。通过按压联接按钮和轴匹配按钮，使标记“面匹配”重置，并设定标记“联接”和“轴匹配”。在进行跟踪辨识时使能标记“距离匹配”，因为距离匹配只通过一个几何形状不能自动辨识几何形状。

主几何条件确定装置12参照几何条件搜索表41，以确定所指定的几何形状是否为平面(步骤111)。当主几何条件确定装置12确定它是平面时，流程进行到平面处理作为预定义处理(步骤200)。当主几何条件确定装置12确定它不是平面时，其确定该表面是否为柱面或锥面(步骤112)。当主几何条件确定装置12确定它是柱面或锥面时，流程进行到柱面处理作为预定义处理(步骤300)。当主几何条件确定装置12确定它不是柱面或锥面时，导致通常选择。通常选择是指使用目标辨识功能并使跟踪辨识功能失效来进行的选择，在通常选择中，只选择所指定的几何形状和包括该几何形状的元素或子元素。根据通常选择，处理进行到CAD标准装置20。

下面将对平面处理(步骤200，参照图5)进行描述。主几何条件确定装置12确定是否只设定了面匹配标记(步骤201)。当主几何条件确定装置12确定设定了除面标记以外的标记时，导致通常选择。当主几何条件确定装置12确定只设定了面标记时，自动辨识装置13使得所指定的面具有小的厚度，并虚拟地生成在与该面的方向相同的方向上具有无限长度的检测盒(步骤211)。由图6A中的虚线形成的矩形平行六面体是该检测盒的示例。然而，需要指出的是，为了便于例示，没有将该检测盒绘制成在与面的方向相同的方向上是无限的。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤212)。用于确定一实体对象是否与另一实体对象相交叠的技术是公知的，本领域的技术人员通过合适的设计可以实现该技术，因此，这里将略去对其的详细描述。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与所指定的面相平行并经过所指定的面上的一点的面的元素(步骤213)。这里，通过跳过步骤212，所有的元素都可以经受步骤213中的处理。自动辨识装置13将在步骤213中已挑选出的元素存储在与几何条件搜索表41的参考几何数据管理部分43相关联的搜索数据管理部分45中(步骤214)。自动辨识装置13将所挑选的元素传递给CAD标准装置20(步骤215)。

在步骤215之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示包括所指定的元素和所挑选的元素的目标元素。用户可以对选中的目标元素执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图6A所示的情况是适用的。该图6A显示：在使目标辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤101到步骤215的处理，以自动选择下方的阴影区的几何形状。

在步骤215之后，处理进行到CAD标准装置20。当用户指定一几何形状而非例如编辑操作时，处理进行到本发明的特征以确定是否存在跟踪指定(步骤221)。是否存在跟踪指定取决于用户的指定。这是因为选择包括通常选择、通过目标辨识功能进行的选择以及通过跟踪辨识功能进行的选择。例如，当目标辨识功能结束并随后指定了另一几何形状时，会导致通过跟踪辨识功能进行的选择，而当目标辨识功能结束并再次按压了元素内按钮或全部按钮时，会导致通过目标辨识功能进行的选择。当在步骤221中确定存在跟踪指定时，流程进行到平面跟踪处理，这是预定义处理(步骤230)。当在步骤221中确定不存在跟踪指定并且在步骤222中确定存在新目标指定时，在以新指定的几何形状作为指定的几何形状的情况下，流程进行到步骤101。

下面对平面跟踪处理(步骤230，参照图7)进行描述。首先，从几何数据提取装置14获取用于识别所指定的几何形状的元素ID、元素内形状ID以及面ID，并将它们存储在几何条件搜索表41的跟踪几何数据管理部分44的对应部分中(步骤231)。从几何数据提取装置14从装载在主存储器4中的模型数据获取与所指定的几何形状有关的几何数据，并将其存储在几何条件搜索表41的跟踪几何数据管理部分44的对应部分中(步骤232)。除几何数据以外，从几何数据提取装置14还获取与用户指定的选项有关的数据，并根据所指定的选项的状态对几何条件搜索表41中的标记进行设置。从几何条件确定装置15确定所指定的几何形状是否为柱面(步骤241)。当从几何条件确定装置15确定它不是柱面时，执行通常选择或通过目标辨识进行的选择。当从几何条件确定装置15确定它是柱面时，自动辨识装置13将在目标辨识过程中指定的面设置为基准面，并使得该基准面具有小的厚度，以虚拟地生成在与该基准面的方向相同的方向上具有无限长度的检测盒(步骤251)。自动辨识装置13将所生成的检测盒移动到所述柱面(其为在跟踪辨识过程中新指定的几何形状)的中心轴(步骤252)。由图6B中的虚线形成的矩形平行六面体是移动后的检测盒的示例。然而，需要指出的是，为了便于例示，没有将该检测盒绘制成在与面的方向相同的方向上是无限的。自动辨识装置13对与移动后的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤253)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与从所指定的元素到基准面的距离相同的距离的元素(步骤254)。自动辨识装置13将所挑选的元素存储在与几何条件搜索表41的跟踪几何数据管理部分44相关联的搜索数据管理部分46中(步骤255)。自动辨识装置13将所挑选的元素传递给CAD标准装置20(步骤256)。

在步骤256之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示所指定的几何形状、通过目标辨识功能选择的几何形状、附加地指定的几何形状以及通过跟踪辨识功能选择的几何形状。用户可以对选中的几何形状执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图6B所示的情况是适用的。在该图6B中，在已执行了目标辨识功能之后，在使跟踪辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤231到步骤256的处理，以自动选择除位于由×(叉)表示的位置处的圆以外的圆孔。

下面对柱面处理(步骤300，参照图8A和8B)进行描述。主几何条件确定装置12确定是否只指定了面匹配(步骤301)。当主几何条件确定装置12确定只指定了面匹配时，其使得所指定的柱面的顶面具有小的厚度，以虚拟地生成在与该顶面的方向相同的方向上具有无限长度的检测盒(步骤311)。由图9A中的虚线形成的板形矩形平行六面体是该检测盒的示例。然而，需要指出的是，为了便于例示，没有将该检测盒绘制成在与面的方向相同的方向上是无限的。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤312)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有平行于柱体的顶面并经过同一点的面的元素(步骤313)。这里，通过跳过步骤312，所有的元素都可以经受步骤313中的处理。从在步骤313中挑选出的元素中选择具有与柱体的直径相同的直径的元素(步骤314)。虚拟地生成具有沿所指定的柱体的中心轴的高度(该高度比所指定的柱体的高度稍大)并具有小的纵向和横向宽度的检测盒(步骤315)。由图9B中的虚线形成的垂直地伸长的杆状矩形平行六面体是该检测盒的示例。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤316)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与所指定的柱体的中心轴同轴的中心轴并经过所指定的柱体的中心轴上的一点的元素(步骤317)。自动辨识装置13将在步骤314中选择的元素和在步骤317中挑选出的元素存储在与几何条件搜索表41的参考几何数据管理部分43相关联的搜索数据管理部分45中(步骤318)。自动辨识装置13将在步骤314中选择的元素和在步骤317中挑选出的元素传递给CAD标准装置20(步骤319)。

在步骤319之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示包括所选择的元素和所挑选的元素的目标元素。用户可以对选中的目标元素执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图9A和9B所示的情况是适用的。在该图9A中，在使目标辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤101到步骤319的处理，以自动选择除位于由×(叉)表示的位置处的圆以外的圆孔。在该图9B中，在使目标辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤101到步骤319的处理，以自动选择除位于由×(叉)表示的位置处的柱体以外的阴影区中的孔。

当在上述步骤301中主几何条件确定装置12确定并非只指定了面匹配时，主几何条件确定装置12确定是否只指定了联接(步骤302)。当主几何条件确定装置12确定只指定了联接时，虚拟地生成具有沿所指定的柱体的中心轴的高度(该高度比所指定的柱体的高度稍大)并具有小的纵向和横向宽度的检测盒(步骤321)。尽管在图10A中未示出检测盒，但是由点划线表示了位于由×(叉)表示的位置处的垂直地伸长的管的中心线。该检测盒包含该点划线。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤322)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与该柱体的中心轴的线段相交的点的元素(步骤323)。自动辨识装置13确定在步骤323中是否挑选出了元素(步骤324)。当自动辨识装置13确定没有挑选出元素时，流程进行到步骤319。当自动辨识装置13确定存在挑选出的元素时，将在步骤323中挑选出的元素存储在几何条件搜索表41的搜索数据管理部分45中(步骤325)。自动辨识装置13将在步骤323中挑选出的元素设置为指定元素(步骤326)，并且流程回到步骤321。通过按此方式重复从步骤321到步骤326的处理，可以逐个地辨识出联接到所指定的元素的元素。与对位于同一面上的元素进行检测的情况不同，必须首先对联接到所指定的元素的元素进行检测，以逐个地找出联接的对象。

在步骤319之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示包括所挑选的元素的目标元素。用户可以对选中的目标元素执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图10A所示的情况是适用的。该图10A显示：在使目标辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤101到步骤319的处理，以自动选择在阴影区中的联接几何形状。

当在上述步骤302中主几何条件确定装置12确定并非只指定了联接时，主几何条件确定装置12确定是否只指定了轴匹配(步骤303)。当主几何条件确定装置12确定只指定了轴匹配时，虚拟地生成具有沿所指定的柱体的中心轴的高度、小的纵向和横向宽度并在轴向上具有无限长度的检测盒(步骤331)。由图10B中的虚线形成的垂直地伸长的杆状矩形平行六面体是该检测盒的示例。然而，需要指出的是，为了便于例示，没有将该检测盒绘制成在轴向上是无限的。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤332)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与所指定的柱体的中心轴相同的轴向的中心轴并经过所指定的柱体的中心轴上的一点的元素(步骤333)，并且流程进行到步骤318。

在步骤319之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示包括所指定的元素和所存储的元素的目标元素。用户可以对选中的目标元素执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图10B所示的情况是适用的。该图10B显示：在使目标辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤101到步骤319的处理，以自动选择在阴影区中的几何形状。

当在上述步骤303中主几何条件确定装置12确定并非只指定了轴匹配时，主几何条件确定装置12确定是否只指定了联接和轴匹配(步骤304)。当主几何条件确定装置12确定并非只指定了联接和轴匹配时，导致通常选择。当主几何条件确定装置12确定只指定了联接和轴匹配时，虚拟地生成具有沿所指定的柱体的中心轴的高度(该高度比所指定的柱体的高度稍大)和小的纵向和横向宽度的检测盒(步骤341)。尽管在图11A中未示出检测盒，但是由点划线表示了位于由×(叉)表示的位置处的垂直地伸长的管的中心线。该检测盒包含该点划线。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤342)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与该柱体的中心轴的线段相交的点的元素(步骤343)。此外，自动辨识装置13从所挑选的元素中选择具有与所指定的元素的直径相同的直径的元素(步骤344)。自动辨识装置13确定在步骤344中是否选择了元素(步骤345)。当自动辨识装置13确定没有选择元素时，流程进行到步骤319。当自动辨识装置13确定有元素被选择时，将在步骤344中选择的元素存储在几何条件搜索表41的搜索数据管理部分45中(步骤346)。自动辨识装置13将在步骤344中选择的元素设置为指定元素(步骤347)，并且流程回到步骤341。通过按此方式重复从步骤341到步骤347的处理，可以逐个地辨识出联接到所指定的元素且具有重合的轴的元素。

在步骤319之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示包括所指定的元素和所存储的元素的目标元素。用户可以对选中的目标元素执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图11A所示的情况是适用的。该图11A显示：在使目标辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤101到步骤319的处理，以自动选择在阴影区中具有相同的直径的联接几何形状。

在步骤319之后，处理进行到CAD标准装置20。当用户指定一几何形状而非例如编辑操作时，处理进行到本发明的特征以确定是否存在跟踪指定(步骤351)。是否存在跟踪指定取决于用户的指定。这是因为选择包括通常选择、通过目标辨识功能进行的选择以及通过跟踪辨识功能进行的选择。当在步骤351中确定存在跟踪指定时，流程进行到柱面跟踪处理，这是预定义处理(步骤360)。当在步骤351中确定不存在跟踪指定并且在步骤352中确定存在新目标指定时，在以新指定的几何形状作为指定的几何形状的情况下，流程进行到步骤101。

下面对柱面跟踪处理(步骤360，参照图12)进行描述。首先，从几何数据提取装置14获取用于识别所指定的几何形状的元素ID、元素内形状ID以及面ID，并将它们存储在几何条件搜索表41的跟踪几何数据管理部分44的对应部分中(步骤361)。从几何数据提取装置14从装载在主存储器4中的模型数据获取与所指定的几何形状有关的几何数据，并将其存储在几何条件搜索表41的跟踪几何数据管理部分44的对应部分中(步骤362)。除几何数据以外，从几何数据提取装置14还获取与用户指定的选项有关的数据，并根据所指定的选项的状态对几何条件搜索表41中的标记进行设置。从几何条件确定装置15确定所指定的几何形状是否为柱面(步骤371)。当从几何条件确定装置15确定它不是柱面时，执行通过通用搜索或目标辨识进行的选择。当从几何条件确定装置15确定它是柱面时，自动辨识装置13虚拟地生成呈包围一柱体的四棱柱形的检测盒，该柱体具有与从在目标辨识过程中指定的柱体的中心到在跟踪辨识过程中指定的柱面的最大距离相等的半径，并具有与在目标辨识过程中指定的柱体的中心等同的中心(步骤381)。由图11B中的虚线形成的垂直地伸长的杆状矩形平行六面体是该检测盒的示例。自动辨识装置13对与所生成的检测盒相交叠的元素进行检测，以将所检测到的元素设置为候选元素(步骤382)。从由自动辨识装置13检测到的候选元素中只挑选出具有与从在跟踪辨识过程中指定的柱面到在目标辨识过程中指定的柱面的距离相同的距离的元素(步骤383)。此外，自动辨识装置13从所挑选的元素中选择具有在跟踪辨识过程中指定的元素的直径相同的直径的元素(步骤384)。自动辨识装置13将所选择的元素存储在与几何条件搜索表41的跟踪几何数据管理部分44相关联的搜索数据管理部分46中(步骤385)。自动辨识装置13将所挑选的元素传递给CAD标准装置20(步骤386)。

在步骤386之后，处理进行到CAD标准装置20，其按选中状态在显示装置2上显示所指定的几何形状、附加地指定的几何形状、通过目标辨识功能选择的几何形状以及通过跟踪辨识功能选择的几何形状。用户可以对选中的几何形状执行编辑操作，如移位。作为上述处理的显示结果，例如，图11B所示的情况是适用的。该图11B显示：在用户在使目标辨识功能生效的情况下执行了指定之后，在使跟踪辨识功能生效的情况下，当用户指定由×(叉)表示的位置时，执行从步骤361到步骤386的处理，以自动选择具有与基准面相同的距离和相同的直径的圆孔。

以下对当选择了如图13F所示的由阴影线表示的几何形状时用户的操作和系统处理进行描述。当用户指定由×(叉)(参照图13A)表示的板的面时，CAD标准装置20辨识所指定的平面，然后按选中状态将其显示在显示装置2上(参照图13B)。接着，流程经过步骤101和步骤102。由于这是个平面，因此流程经过步骤201、步骤211、步骤212、步骤213、步骤214以及步骤215。然后，CAD标准装置20按选中状态在显示装置2上显示下板上的面，该面是与所指定的平面相同的平面(参照图13C)。接着，当用户将位于由×(叉)表示的板上的右孔指定为跟踪指定时(参照图13D)，CAD标准装置20辨识所指定的孔，并按选中状态将其显示在显示装置2上(参照图13E)。由于存在跟踪指定，因此流程经过步骤231、步骤232、步骤241、步骤251、步骤252、步骤253、步骤254、步骤255以及步骤256。然后，CAD标准装置20按选中状态在显示装置2上显示距图13A所指定的面具有与在图13A所示指定的面与图13D所指定的柱面之间的距离相同距离的柱面，和距在图13C中自动选择的面具有与上述距离相同距离的柱面(参照图13F)。

接着，以下对当选择了如图14F所示的几何形状时用户的操作和系统处理进行描述。当用户指定由×(叉)(参照图14A)表示去心盘的柱面时，CAD标准装置20辨识所指定的面，然后按选中状态将其显示在显示装置2上(参照图14B)。接着，流程经过步骤101和步骤102。由于这是个柱面，因此流程进行到步骤300，在步骤300处，由于用户只指定了面标记，因此流程经过步骤301、步骤311、步骤312、步骤313、步骤314、步骤315、步骤316、步骤317、步骤318以及步骤319。然后，CAD标准装置20按选中状态在显示装置2上显示下去心盘上的面，该面是与所指定的去心盘的柱面相同的面(参照图14C)。接着，当用户将位于由×(叉)表示的去心盘上的右孔指定为跟踪指定时(参照图14D)，CAD标准装置20辨识所指定的孔，并按选中状态将其显示在显示装置2上(参照图14E)。由于存在跟踪指定，因此流程经过步骤361、步骤362、步骤371、步骤381、步骤382、步骤383、步骤384、步骤385以及步骤386。然后，CAD标准装置20按选中状态在显示装置2上显示具有距图14A所指定的柱面与在图14A所示指定的柱面与图14D所指定的柱面之间的距离相同的距离的柱面，和具有距在图14C中自动选择的柱面与上述距离相同的距离的柱面(参照图14F)。

如上所述，根据本实施例的三维CAD系统，主几何数据提取装置11根据指定的几何形状提取主几何数据，主几何条件确定装置12根据该主几何数据导出几何条件，并且自动辨识装置13对满足所导出的几何条件的元素进行自动辨识。按此方式，自动执行以下一系列处理：根据已首先指定的元素的几何形状自动提取数据、获得充当选择条件的几何条件以及选择满足该几何条件的元素。因此，用户能够在不必使用输入装置逐个地指定希望的元素的情况下指定所希望的元素。这减小了强加于用户的工作负荷。此外，即使在选择了用户不希望的元素的情况下，用户也可以从自动选择的许多元素中取消选择不希望的元素。这也减小了用户的工作负荷。

与元素内或全部指定相关联地改变检测盒的尺寸

在本实施例中，用户将选择范围指定为“元素内”或“全部”。对于“元素内”，可以将检测盒设置为在元素内的尺寸，以在所指定的元素中执行通过目标辨识进行的选择或通过跟踪辨识进行的选择。对于“全部”，可以将检测盒设置为在所显示的工作窗口的尺寸内，以在当前显示在该工作窗口中的元素中执行通过目标辨识进行的选择或通过跟踪辨识进行的选择。通过对检测盒施加更多限制，可以更快速地完成处理。即使在工作窗口的尺寸内，也不必对整个三维虚拟空间进行搜索，而是可以在可见范围内进行处理，这会导致快速处理。在图2所示的几何条件搜索表41中的搜索条件管理部分42中的搜索范围存储有表示“不搜索”、“元素内”以及“在屏面中”的识别号码。

在指定多个几何形状时通过目标辨识功能进行选择

在本实施例中，当要导出几何条件时，不仅根据一个几何形状的几何数据而且根据多个几何形状的几何数据导出几何条件。用户可以指定多个几何形状，以根据所指定的多个几何形状的几何数据导出几何条件。用户可以根据多个几何形状的相关性导出几何条件，而不是根据单个几何形状导出几何条件。由此，可以在用户的选择意图的进一步考虑下选择几何形状，从而通过排除不希望的几何形状实现了对更合适的几何形状的选择。这使得可以自动并且更恰当地选择用户看到的几何形状。

本发明的第二实施例

以下参照附图对本发明的另一实施例进行描述。图15是示出根据本实施例的三维CAD系统的结构的框图。如图15所示，除包括以下装置以外，根据本实施例的三维CAD系统具有与上述第一实施例相同的结构：尺寸线指定面检测装置31，用于检测通过尺寸线指定的几何形状；参数登录装置32，用于登录由用户指定的参数内容；以及参数执行装置33，用于改变参数内容的参数部分以执行参数改变。

提供了参数建模，其中，通过不仅对形状而且对用于建立形状的数据(如距离、方向、连接条件以及用于执行特征的过程)进行参数化，来创建三维模型，以根据需要改变参数。在该技术中，对几何形状和在多个元素之间的关系进行预登录，当在一旦已装配了三维模型之后出现了不期望的改变时，需要对这种几何形状和多个元素之间的关系进行检查，以根据需要改变参数内容。另一方面，在本实施例中，在装配三维模型之前不登录几何形状和多个元素之间的关系。相反，在装配了三维模型之后根据需要对这种几何形状和多个元素之间的关系进行登录(后操作情况登录)。如此，当装配三维模型时不存在对几何形状和多个元素之间的关系的限制。用户可以自由地对几何形状或元素进行编辑，例如移位、伸缩等。除在不进行预登录的情况下装配三维模型的方法以外，甚至在对几何形状和多个元素之间的关系进行预登录的情况下装配三维模型的方法也可以通过数据格式转换而不根据这些关系来获得数据，以实现这种无限制状态。

此外，在本实施例中，即使在已登录了参数内容之后，也可以自由地对几何形状和元素进行编辑，除非用户指定了参数执行。如此，由于参数内容而带来的限制不会比必需的更多，并且可以实现如设计者希望的那样的操作，由此使得缩短了设计时间。

以下对本实施例的处理进行描述。当用户按压图3所示的用于进行参数登录的按钮时，参数登录装置32在显示装置2上显示允许用户输入参数内容的窗口。使用此时的窗口，定义几何条件(内容、参数)。此外，指定对其进行了参数登录的对象。尽管可以将面直接指定为几何形状，但是现在的描述指定尺寸线，以在目标辨识功能生效的情况下指定这种面(参照图16A)。尺寸线包括长度尺寸、角度尺寸以及直径尺寸。对于长度尺寸和角度尺寸，通常指定两个面。根据用户指定的位置确定用户所指的是那个面。在本实施例中，当存在上面和下面并且存在指定这些面的尺寸线时，尺寸线指定面检测装置31将该尺寸线分成3段以进行理解。当用户指定尺寸线的上位置时，确定指定了上面。当用户指定尺寸线的中位置时，确定指定了上面和下面。当用户指定尺寸线的下位置时，确定指定了下面。

当如图16A所示地指定尺寸线时，尺寸线指定面检测装置31检测到上板的面，并按如阴影线所示的选中状态在显示装置2上将其显示为已指定面(参照图16B)。使目标辨识生效，并执行用于进行目标辨识的处理，其中所指定的面是用户指定的面。按如阴影线所示的选中状态在显示装置2上将下板上的位于与所指定的面相同的平面上的面显示为通过目标辨识选择的面(参照图16C)。此外，当用户使跟踪辨识功能生效并指定位于上板上的右孔(柱面)时(参照图16D)，按如阴影线所示的选中状态在显示装置2上显示所指定的柱面(参照图16E)。执行用于进行跟踪辨识的处理，并按如阴影线所示的选中状态在显示装置2上显示距首先指定的面具有与在首先指定的面与在跟踪辨识过程中指定的柱面之间的距离相同距离的柱面、距通过目标辨识功能选择的面具有与上述相同距离的柱面(参照图16F)。此外，当在目标辨识功能仍然生效的情况下用户指定轴匹配并指定穿过上板和下板的柱体时(参照图17A)，按如阴影线所示的选中状态在显示装置2上显示所指定的柱体(参照图17B)。通过执行用于进行目标辨识的处理，选择同轴元素，并按如阴影线所示的选中状态在显示装置2上显示它(参照图17C)。通过用户在此状态下在参数登录屏面上输入参数内容，例如输入以下参数内容：保持距在目标辨识过程中指定的面和距位于与该面(其为通过目标辨识功能选择的面)相同的平面上的面相同的距离的参数内容。通常，执行表示一个面和另一个面在同一平面上的参数登录，然后以距所指定的面的距离作为参数针对每个柱面单独地执行参数登录。然而，在本实施例中，同时选择多个面和柱面，并且在同样的限制的情况下，根据该选择一起执行参数登录。更具体来说，在图17D和17E的示例中，执行表示一个平面和另一平面在同一平面上的参数登录和表示从平面到柱面的距离是固定距离的参数登录。如图18所示的是用于参数登录的表结构的示例。该示例包括条件管理表51、条件定义表52、参数定义表53以及跟踪数据54。由于一个条件定义表52对应于一个参数登录，因此多项跟踪数据54对应于一个参数登录。该跟踪数据54具有包括元素ID、元素内形状ID、面ID以及标记的多个属性。因此，其具有与图2所示的几何条件搜索表41中的搜索数据管理部分46相同的属性。如此，可以使用受到参数登录的限制而自动选择的几何形状。

接着，当指定了这些参数内容并执行了参数执行时，例如，可以通过参数执行装置33改变上板和下板的宽度，同时保持从上述面到柱面的距离(参照图17D和17E)。这里，当在没有使用指定的参数内容进行参数执行的情况下改变上板和下板的宽度时，在不保持从上述面到柱面的距离的情况下改变了板的宽度，因此保持了编辑灵活性。

如上所述，在本实施例中，不仅通过上述自动辨识方法自动选择了待限制的对象，而且将针对所指定的几何形状和自动选择的几何形状保持的几何条件设置为几何限制。这减小了输入参数限制的工作负荷和用户对待限制的对象的指定的工作负荷。

根据附加地指定的几何形状和首先指定的几何形状导出几何条件，以自动选择满足该几何条件的几何形状作为待限制的对象，并将该几何条件本身设置为限制。因此，在使用几何条件本身作为限制的情况下，不仅将与所指定的几何形状具有某种关系的几何形状而且将与附加地指定的几何形状具有某种关系的几何形状设置为待限制的对象。这使得可以使用更多的关系作为限制来基本上自动地执行参数登录。

如上所述，在本实施例中，使用目标辨识功能和跟踪辨识功能选择对其进行了参数登录的对象，此外，将多个几何形状与一个参数登录关联起来。因此，不仅减小了用户指定对象的工作负荷，而且一项参数登录就足够了。这消除了进行两项或更多项参数登录的必要，使得减小了施加给用户的工作负荷。

应用几何条件作为限制

在本实施例中，对其中用户单独地输入限制的方法进行描述。在目标辨识和跟踪辨识的处理中导出几何条件，并且可以使用该几何条件作为参数登录中的限制来执行参数登录。这使得用户可以不指定限制。此外，当存在多个几何条件时，可以将它们显示成例如在下拉菜单中选择它们，由此减小了用户的工作负荷。

其他实施例

在区域指定中进行自动选择

在上述多个实施例中，当要选择几何形状时，可以指定“全部”或“元素内”。另选地，用户可以通过鼠标在工作窗口中指定矩形区域，以在该指定的区域中执行通过目标辨识进行的选择和通过跟踪辨识进行的选择。尽管在常规三维CAD中不可以进行矩形区域指定，但是例如使得可以在工作窗口的屏面上进行矩形选择，以指定具有无限深度的矩形区域。

对自动选择的限制

在上述多个实施例中，自动选择的几何形状的数量不受限制。可以限制它，以防止系统承受过大的负荷。此外，在按此方式限制几何形状的数量的同时，当检测到的几何形状的数量超过阈值时，在存在两个或更多个可应用几何条件的情况下，可以执行到另一几何条件的自动切换。

除几何形状以外的自动选择

尽管在上述多个实施例中几何形状是待选择对象，但是用户在目标辨识或跟踪辨识过程中指定的对象并不限于几何形状，并且针对用户可以指定的CAD对象可以将上述自动辨识应用于任何CAD对象，如几何形状的组成部分和由几何形状组成的CAD对象。可以将图形元素、图元、元素、零件、单元以及配件设置为待由用户指定的对象，并且可以将图形的元素、图元、元素、零件、单元以及配件设置为待自动选择的对象。在此情况下，当用户指定图形的元素时，可以将图形元素设置为待自动选择的对象。当用户指定图元时，可以将图元设置为待自动选择的对象。当用户指定元素时，可以将元素设置为待自动选择的对象。当用户指定零件时，可以将零件设置为待自动选择的对象。当用户指定单元时，可以将单元设置为待自动选择的对象。当用户指定配件时，可以将配件设置为待自动选择的对象。简言之，可以实现根据CAD对象的层级的自动选择。

面匹配、轴匹配、联接、距离匹配

通过以下示例对上述多个实施例进行了描述：对平面的面匹配的目标辨识、对平面的距离匹配的跟踪辨识、对柱面的面匹配的目标辨识、对柱面的轴匹配的目标辨识、对柱面的联接的目标辨识以及对柱面的距离匹配的跟踪辨识。这些只是示例，可以将其他关系应用于其他几何形状。

尽管通过以上多个实施例对本发明进行了描述，但是本发明的技术范围并不限于在这些实施例中描述的范围。相反，可以对这些实施例进行各种修改和改进。本发明的技术范围也涵盖经受了这种改变或改进的实施例。根据权利要求和用于解决所述多个问题的方法也可以显见这一点。