CN102667867A - 改进的计算机实施的几何特征检测方法 - Google Patents

Abstract

一种改进的计算机实施的几何特征检测方法，该方法包括获取包括对象的几何模型的数据文件；获取包括不适合于分析的几何特征的定义的不适合特征文件；自动检测对象中包括的定义的不适合几何特征；以及可选地修改不适合几何特征以产生用于分析目的的修改后的模型。

Description

改进的计算机实施的几何特征检测方法

本发明涉及计算机辅助设计与工程。特别地，本发明涉及在计算机环境中修改对象的创建的模型，以便于使模型更适合于分析。

此修改处理最常见于设计和制造工艺中。例如，工程师可以使用诸如AUTO CAD或Pro/ENGINEER的CAD（计算机辅助设计）包设计组件或复杂部件形式的产品原型，然后希望针对使用的适合性对模型进行测试。诸如耐久性、卫生和安全需求的规格和可制造性要求可以需要这样的虚拟原型/模型的分析。例如，设计工程师想要在模拟中对模型进行分析以确定耐热性、电磁或其它场的传播或应力应变性质。此模拟处理能够改进产品设计，而无须实际的制造和物理测试的花费。然而，常常需要修改模型，使其得到简化并且能够更容易地进行分析。

几何模型的修改处理的一个特别应用是建筑物的建筑模型的简化，例如用于提供/改善气流或通风或火灾模拟。用于诸如计算机服务器和移动通信设备的发热电子设备的模型的热冷却模拟之前的修改是又一具体应用。

图1示出了设计和制造处理中常见的模拟处理链的概述。主要阶段如下所示：

1.几何形状创建：这在空间域中创建几何模型。通常使用计算机辅助设计(CAD)***创建模型。如果CAD模型是不正确的，例如没有定义防水实体或使用多个定义来涵盖单个面，则可能要求CAD修复/合并阶段。

2.模型设置：这是准备，例如模型修改，网格生成和模型分析条件的设置。可以使用未修改的模型直接进行分析，但是在计算资源和分析时间上投入较大。工业中常见的做法是包括称为CAD至CAE模型准备（CCMP）的中间阶段。这大大减小了模型大小（在电子存储方面），并准备用于各种分析的模型。模型通常要求以修改（有时已知为去特征化）的形式进行准备，以使它们适合于分析/模拟。近来，CCMP阶段已经变成劳动密集型且主要为手动处理。随着自动地检测和处理特征的计算机辅助工具的发展，效率得到显著提高。模型设置中的下一步骤是网格生成。自动且快速的网格生成可用于结构化（有限差）和非结构化(有限元）网格。最后一步，即模型分析条件的设置依赖于分析的类型，诸如热流分析、流体流分析和应力分析。

3.分析：这使用计算机***来进行模拟和分析。分析可以包括在设计和制造中很重要的诸如机械应力、流体流和电磁性质的性质的数值解的计算。在电子产品的情况下，通常的分析是应力/应变（在掉落/碰撞测试中）、电磁干扰和热流体冷却的有限元分析(FEA)。在过去，分析是整个处理中最耗时间的阶段，但是使用并行处理和先进的数值方法使得这不再是如此。利用阶段2和4，分析被称为计算机辅助工程(CAE)。

4.可视化：这用于查看和解释分析结果。通常，针对诸如时间、能量等等的特定参数的字段值的绘图和3D模拟用于辅助工程师和设计师。

今天，在CAD/CAE中最耗时的元素通常是模型准备处理（CCMP）。在汽车行业中，据报道，CCMP占到总时间的80%以上。其主要的部分是修改CAD模型以使其适合于特定类型的CAE应用。如果我们能够将自动化和流水线化引入到过程和处理中，则能够实现效率的进一步提高。

计算机辅助设计与CAE的联系是最近的事。存在很多需要解决的不兼容问题和挑战。由于许多CAD***和许多更多CAE应用程序使得目前还无法提供对该问题的通用解决方法。显然的是，CAD与CAE之间的紧密耦合将为模型修改提供一个好的解决方案并且缩短CAE处理时间。在简化的情况下，能够在CAD***中指定非必要的特征，因此能够输出精确地用于特定CAE应用的模型。这仅在能够提供对于CAD模型创建历史和CAE应用的完全控制的情况下是可行的。

为了了解可以应用的修改的种类，图2和3示出了简化之前和之后的CAD模型的一些示例。在图2中，原始模型显示在左侧，而通过移除小特征和倒圆（半径）简化获得的模型位于右侧。表现修改后的几何形状要求更少且更简单的元素。图3也具有相同的“之前和之后”的布置，从其能够看出的是，与左侧示出的完整模型相比，右侧的修改后的模型需要更少且更简单的元素来表示该模型。这将导致更短的分析时间。

不包括非必要和小的特征的优点能够为：减小网格中的模型尺寸导致更短的分析；和/或，对于暂态模拟来说，能够使用更大的时间步长大小，导致对于任何要求的时间间隔来说，时间步骤的数目更少，因此缩短了分析时间。

在CAD模型来自第三方和/或涉及多个CAD***的情况下，移除或修改非必要特征是非常复杂的。这是因为模型创建历史没有包含在CAD模型文件中，并且仅存在顶点、线、弧、表面、体和他们的拓扑关系的基本元素的空间几何描述。图4示出了基本几何元素作为示例，其中通过直线/弧连接点以形成表面（或表面元素）并且组合表面以形成体。在筒的特殊情况下，不需要顶点。一些CAD软件包支持没有顶点的筒的完整定义。其他CAD软件包不是这样并且替代地使用了两个半筒形表面的定义，允许引入用于定义的每个几何表面的顶点。

解决CAD模型没有指定哪些几何特征是非必要的并且不适合于分析的情况下的CAD至CAE模型的现有技术的策略是：

1.表面包裹：这以能够可视化为在模型上包裹“保鲜膜”，封闭孔，接合断开且重叠的表面、最小化小特征等等的方式将表面网格有效地收缩包裹到几何模型，以提供单一连续且大致平滑的表面。这能够被完全自动化，但不适合于结构化网格（如有限差网格），这至少部分地是因为往往会产生几何形状复杂的表面和曲线。

2.移除和/或修改CAD模型中的几何特征。这一策略提供了最灵活的解决方案并且适用于所有CAE应用。在现有技术中，目前能够使用软件工具自动地检测圆截面通孔、倒圆（blends）和倒角，并使用相同的工具移除这些特征，只要他们没有与其他特征关联地存在。不能够自动处理其它（例如，更复杂的）特征，并且需要手动模型修改。这是诸如电子产品设计和开发的工业模型/应用的主要缺陷。这里主要的困难在于用于处理的特征的检测。一旦检测到特征，则与检测相比，能够更简单地进行处理（例如使用布尔运算符）。

在自动化/计算机化的检测不可用的情况下，必须手动指定检测或如果可能的话，则必须在软件工具的代码内个别地指定新的特征（例如使用基本几何定义）。这项任务是劳动密集的且费时的，特别对于诸如C++的必须进行编译的代码来说。

因此，希望消除或至少减少现有技术的缺陷中的一些以允许以高效的方式自动地修改几何模型。

发明内容

本发明的第一方面的实施方式提供了一种计算机实施的几何特征检测方法，该方法包括：获取包括对象的几何模型的数据文件；获取包括不适合于分析的几何特征的定义的不适合特征文件；并且自动地检测对象中包括的定义的不适合几何特征。

这些发明实施方式的方法使用了在方法过程中获取的不适合特征文件。不适合特征文件包括不适合于分析的几何特征的定义。提供在该方法的过程中能够获取的该不适合特征文件的优点在于允许专门为不适合特征创建文件。因此能够在没有例如获取用于执行该方法的计算机程序的源代码的情况下添加用于几何特征以用于检测。这能够允许方法的开发者以及方法的使用者添加新的特征和修改已有的特征而没有可能损坏方法源代码的危险。自动特征检测和处理所要求的数据能够是在运行时读取到执行方法的程序中的简单数据文件。

注意的是，本发明实施方式扩展到其中要求一些用户输入的方法以及部分自动化的方法。因此，例如，在“批处理”全自动化方法中，能够通过计算机而无需手动输入来执行如上所述的本发明实施方式的所有特征。这特别适合于高性能、高效率的处理。在其他实施方式中，利用来自用户的输入来执行一些步骤/处理。例如，用户可以指定将获取哪个数据文件。自动化检测不适合特征的步骤（和修改特征的步骤）将由电脑执行，但是用户可以采用图形用户界面(GUI)来预先选择特定类型的几何特征并且接受或拒绝自动提供的修改。具有更多手动输入的方法非常适合于处理关于模型的查询以及难以进行检测的情况。

能够在不适合特征文件中使用任何类型的适合定义。然而，优选的是，以允许容易地添加新定义的方式来规定定义的格式。在一个实施方式中，在不适合特征文件中使用特征特点的共享层级结构（hierarchy）以定义至少两个不适合特征，该层级结构中的至少基本特征特点存在于这两个不适合特征中。这里，原则是许多几何特征共享基本特征特点并且能够在两个或更多不同的不适合特征中使用这样的基本特征特点。共享层级结构能够简化添加新特征的人对新特征的概念化，节省用于不适合特征文件的存储空间并且提高文件的易用性以及结果的准确性和可重复性。

构建特征的共享层级结构的一种方式是使用"树形"结构。树形结构以图形方式示出结构的层级结构性质。例如，存在形成结构的起始点的单个根或根节点并且进一步存在从该根节点以层级形式存在的节点茎。

在一些发明实施方式中，不适合几何特征的定义被构造为层级结构树，其允许在检测不适合几何特征的过程中的查询以获得表示定义的不适合几何特征的至少一些查询结果，并且其中关于基本特征特点的查询形成导致第一结果的第一查询并且关于进一步的特征特点（例如，在具有基本特征特点的特征的子集中存在的特征特点）的进一步查询附于该第一结果，导致进一步的查询结果。在此情况下，查询结果可以被视为树节点中的一些。

技术人员将了解的是，这种层级结构树可以以很多不同的方式来构造。例如，查询可以是一个树分支用于是并且另一个树分支用于否的是/否查询，或者可以从单个节点延伸出三个或更多不同的查询，例如以表示三个不同的可能的进一步的特征特点，其中的每一个可以导致或导向单个不想要的几何特征的方向。

查询本身可以写入到树中（例如，“是否存在单个筒形表面？”）或查询可以是方法的一部分从而树本身具有对应于单个筒形表面（使用同一示例）的元素并且检测方法检查该特征是否存在。这是个别实施的问题。

在一些实施方式中，自动检测包括将层级结构查询应用于模型以针对在树中定义的不适合几何特征进行检查。例如，这可以包括使用树检查模型的面。

如将在下面更详细地说明的，能够分别地处理较复杂的模型的各组成部件并且以基于每个组件的特定有利的顺序识别特征。

基本特征特点（其能够形成层级结构树的根节点）能够是任何适合于考虑的几何模型的基本特征特点。例如，基本特征特点可以是从模型的表面投射的突起、腔或通孔的印迹。该印迹可以是表面上的“孔”，其指示实际的孔或者从该表面的突起。进一步的特征特点可以是“孔”的形状，或“孔”边缘凹（表示突起）还是不凹（表示表面中的实际孔）。

一般来说，进一步的特征特点还取决于考虑的几何模型。在一些实施方式中，进一步的特征特点是平面上围绕基本特征特点的印迹的平面表面的数目。该特征特点和前述基本和/或进一步的特征特点能够用于电子模型中连接器针脚的定义。这些针脚采取许多不同的形式，包括表面上的印迹和多个围绕印迹的平面表面。例如，单个平面表面将表示至少在其基部的圆形截面的针脚。

如前所述，单独的不适合特征文件允许将不适合特征的定义与执行方法的代码分离。不适合特征文件还可以包含如何修改定义的不适合特征的指示。这能够允许修改与检测代码分离。

优选的是，不适合特征文件与实施检测（并且可选地修改）方法的这样的计算机程序分离地存储。有利的是，不适合特征文件也与该程序分离地创建和修改。

该方法可以包括修改不适合几何特征以产生用于分析目的的修改后的模型。

发明实施例还提供了一种适合于用户（或者潜在地，开发者）利用不适合特征文件进行工作的环境。根据又一方面，发明实施方式因此提供了一种定义CAD模型的不适合几何特征的计算机实施的方法，该方法包括：在计算机上采用图形用户界面来获取用于保存不适合于分析的几何特征的定义的不适合特征文件；采用用户界面来手动地修改该不适合特征文件以包括不适合于分析的新的几何特征的定义（例如，向已有的任何定义添加或进行编辑）并且将修改后的不适合特征文件与实施用于检测和修改不适合几何特征的方法的任何程序分离地存储在数据库中。

本发明的该方面可以与本发明的第一方面以及与其它方面自由地组合。作为示例，该方法还可以用于几何特征检测（和修改）并进一步包括获取包括由对象的包括线、表面和至少一个实体元素的基本几何元素形成的对象的模型的数据文件；检测对象中包括的定义的不适合几何特征（可能包括新定义的几何特征）并且可选地修改不适合几何特征以产生用于分析目的的修改后的模型。

与第一方面一样，在没有获取用于检测和修改不适合几何特征的软件代码的情况下添加新的不适合几何特征。

根据本发明的可与其它方面自由组合的又一方面，本发明的实施方式提供了一种图形用户界面，其提供了定义CAD模型中不适合几何特征的计算机实施的方法，其中界面用于获取用于保存不适合于分析的几何特征的定义的不适合特征文件，并且允许用户手动更新（修改）该不适合特征文件以包括不适合于分析的新的几何特征的定义（通过向已有的定义添加或进行编辑）；以及显示定义的不适合几何特征的表示。

图形用户界面(GUI)通常提供为在诸如至少具有用于显示的屏幕和用于用户的诸如键盘和鼠标布置的输入装置的计算设备上执行的计算机软件工具。

根据本发明的该方面，GUI允许容易地修改不适合特征文件。如果在不适合特征文件中使用如上作为第一方面的一部分所描述的特征特点的层级结构，则能够增强易用性。

能够使用任何合适的格式用于不适合特征文件中的定义。例如，特征特点可以以文本形式写为可以执行以自动检测特征的代码或脚本。因此，手动修改可以使用（代码或函数（function）的）文本输入以选择是将要定义的新的不适合几何特征的一部分的特征特点。

在修改不适合特征文件时，用户或开发者能够利用预备的函数。例如，预备的“迷你函数”可以定义例如直角边缘、检查凹或凸形式或者获取任何其它简单的几何特征。因此，GUI可以允许访问能够调用的函数库来定义特征特点的一部分。

在本发明的又一方面，本发明实施方式提供了一种几何特征检测和修改的计算机实施的方法，该方法包括：获取包括对象的几何模型的数据文件；使用不适合于分析的几何特征的定义来自动检测对象中包括的任何定义的不适合几何特征；以及修改不适合几何特征以产生用于分析目的的修改后的模型，其中使用特征特点的共享层级结构来定义至少两个不适合特征，层级结构中的至少基本特征特点存在于这两个不适合特征中。

根据此进一步的方面，不再需要提供单独的不适合特征文件（尽管当然该方面能够与这里阐述的其它方面中的全部或任何一个进行组合）。提供如前所述的特征特点的共享层级结构。

根据本发明的又一方面，发明实施方式提供了一种计算机程序，其在计算机设备上执行时提供前述图形用户界面中的任一图形用户界面或执行前述方法中的任一方法。

根据本发明的最后一个方面，发明实施方式提供了一种计算机辅助工程***，其包括读入CAD文件和/或不适合特征文件的输入功能、输出修改后的CAD文件和/或修改后的不适合特征文件的输出功能以及能够执行前述任何方法的计算能力。

计算机辅助工程***可以包括单个计算设备或具有诸如存储器和处理能力的中央或分布式计算资源的链接设备的网络。在后一情况下，可以在不同的终端处的用户之间共享方法和GUI功能。输入功能可以读入CA文件并且输出功能可以产生相同或不同格式的CAD文件。

方面中的任何方面的特征和子特征都形成了同一总发明概念的一部分并且除非明显地不兼容，否则可以自由地组合。

参考附图，仅借助于示例，现在将描述本发明的优选特征，在附图中：

图1是示出模拟处理链和处理时间的示意图；

图2是几何模型和提供简化的模型的修改的3D表示；

图3是几何模型和提供简化的模型的修改的3D表示；

图4是用于基本几何元素及其形成体元素的组合的示意图；

图5a是本发明的一般实施例的流程图；

图5b是适合的硬件的示意图；

图6a示出了具有线方向和外向法线向量的平面和弯曲表面；

图6b示出了孔和筒中的表面的外向法线向量；

图6c示出了表面的外向法线向量以及边缘向量和点向量；

图7示出了与外向法线向量关联的筒和长方体塔特征；

图8示出了与外向法线向量关联的金字塔和任意塔特征；

图9a示出了椭圆或其它弯曲截面或其它弯曲截面部件或孔的修改；

图9b示出了片金属的弯曲的修改；

图9c示出了筒特征的修改；

图9d示出了截面上倒圆的修改；

图9e示出了截面上倒角的修改；

图9f示出了小孔的移除；

图9g示出了小塔的移除；

图9h示出了诸如螺丝、垫圈的移除以及这些部件所穿过的孔的填充；

图9i示出了倒圆上小孔的移除；

图9j示出了倒圆与平面之间的边界上的小孔的移除；

图9k示出了孔和小凹陷特征的移除；

图9l示出了移除谷以形成平坦表面；

图9m示出了两个平面之间的间隙的移除；

图9n示出了片中的孔眼的移除；

图9o示出了弯曲杆或管的截面的修改；

图9p示出了成型的针脚的移除；

图9q示出了使用边界框平滑复杂部件；

图10示出了自动CAD模型处理的流程图；

图11示出了显示GUI环境的概述；

图12a示出了基本GUI处理的流程图；

图12b示出了GUI自动检测器特征的流程图；

图12c示出了GUI特征处理的流程图；

图13a示出了展示第一特征修改步骤的GUI的画面布局；

图13b示出了展示第二特征修改步骤的GUI的画面布局；

图13c示出了展示第三特征修改步骤的GUI的画面布局；

图14a示出了孔特征类型的检测的流程图；

图14b示出了共边缘的概念；

图14c是使用共边缘的概念检测图9a中所示的特征类型的步骤；

图15示出了基本和非基本凸块；

图16示出了电子模型中的连接器针脚的一些示例；

图17示出了自动CCMP处理的流程图；

图18示出了凸块检测流程图；

图19示出了GUI显示布局的概述；以及

图20示出了特征特点开发窗口布局的概述。

图5a示出了根据本发明的概括实施方式的流程图。发明实施方式优选地为在具有计算能力以执行检测和修改方法的计算机终端（或PC）上实施的软件。图5b是示出能够与发明实施方式一起使用的硬件的组成的示意图。在一种情况下，发明实施方式能够在图5b中所示的简单的独立PC或终端100上实施。终端包括示出为显示GUI102的监视器101、键盘103、鼠标104和容纳CPU、RAM、用于可移除介质的一个或多个驱动器以及本领域技术人员公知的其它标准PC组件的机箱105。能够替代地提供诸如普通的膝上计算机、iPad和平板PC的其它硬件布置。可以例如通过诸如互联网的网络或者使用可移除介质来下载用于执行发明实施方式的方法的软件以及CAD数据文件和不适合特征文件（如果需要的话）。修改后的CAD文件能够写入可移除介质或者通过网络下载。

或者，PC 100可以用作终端并且使用一个或多个服务器200来辅助执行发明实施方式的方法。在该情况下，可以通过网络从数据库300或经由服务器200获取用于执行发明实施方式的方法的软件和/或CAD文件301和/或不适合特征文件302。服务器200和/或数据库300可以被提供作为通过网络获取的计算功能的云400的一部分以提供该功能作为服务。在该情况下，PC 100可以用作仅用于显示和用户输入输出的伪终端。或者，可以从云将所需软件中的一些或全部下载到由机箱105提供的本地平台上以至少部分地本地执行发明实施方式的方法。

返回图5a的流程图，在一开始，将定义3D对象的模型的CAD文件读入到终端中。然后，将不适合特征文件读入到终端中。该方法检测包括在不适合特征文件内的模型的不适合特征。例如，可以与计算出的外向法线向量一起使用CAD数据文件中的几何定义以检测不适合特征，下面将进行详细描述。特征可以是视为不适合于CAE模拟中的有效分析的特征。在进一步的处理中，这些特征中的一个或多个被修改为使得模型更加适合于分析。该方法的输出能够被视为简化的CAD文件，即具有更适合于分析的模型的近似后的视觉的CAD文件。

使用外向法线向量的基本方法

发明实施方式提供了用于检测CAD模型中的小特征和/或其它不适合特征的自动检测工具。该工具要求所有CAD模型通用的基本几何元素，即（顶）点、连接顶点以形成表面的线和弧、以及作为体的连接，如图4中所示。CAD模型是实体或实体的组合。每个实体是连接所有基本元素的拓扑集合。发明实施方式可以在检测不适合特征中使用法线向量并且从根据基本的现有技术布置的方法的特定方法开始。在下面详细阐述该基本方法。

基本方法使用定义了基本几何元素以及基本几何元素的向量性质的CAD模型文件来检测（并且可选地，修改）不适合于分析的几何特征。可以使用适合于设计工程师所要求的分析和/或模拟的预定标准来选择这样的不适合特征。由于诸如外向法线向量的向量性质的组合和与特征相关的几何形状一起给出了考虑的几何特征的特性标记（signature），因此这些特征是可检测到的。

不适合特征然后可以被修改以产生用于分析目的的修改后的模型。修改可以包括在用于检测方法的计算机程序中。或者，检测程序的输出能够由用于修改的不同程序来使用。

如本领域技术人员所了解的，用于表面的术语“外向法线向量”指垂直于该表面的向量。在封闭表面上，例如，指向内的法线指向表面的内部并且外向法线向量指向表面的外部。一般来说，外向法线向量用于表示表面的边、边缘或位于实体元素的外部点。向量的任何其它性质都是不重要的。向量能够用于向量运算（例如，两个向量的点积）以研究模型的几何形状。

数据文件可以是用于在计算机环境中定义3D对象的任何文件并且本身不需要定义外向法线向量。当然，数据文件事实上也可以包括外向法线向量和其它向量性质和信息，但是发明实施方式的方法仅要求基本几何数据。由于用于存储CAD信息的所有不同格式必须至少包含这样的信息，因此这是特别有利的。

能够使用向量性质并且特别地使用表面和或边缘和/或点的外向法线向量来检测不适合几何特征。大多数实施使用表面的外向法线向量。

图6a示出了形成表面的CAD模型中的线（边缘）的方向。这些是边缘向量。还示出了用于形成的表面的外向法线向量。

对于筒来说，用于半筒形表面的两个外向法线向量的指向背离中心，如图6b中所示。顶和/或底表面（未示出）的外向法线向量完成了该筒。一个定义的顶或底表面将使得筒成为突起，并且两个将使其成为单独的实体。

图6c示出了具有其向量性质中的一些的单个表面1。该表面由通过线或边缘3连接的点或格点2形成。每个边缘具有沿着边缘的边缘向量4。表面本身具有外向法线向量5。边缘具有很多可能的外向法线向量6。点还具有很多外向法线向量7。所有这些向量可以与表面正交且例如对齐或者垂直。能够一起使用CAD模型的向量性质。例如，能够使用边缘向量来检测两个表面的角度，或者检查边缘是凹还是凸。与诸如边缘、弧、面等等的基本实体组合地使用向量和向量运算，我们能够建立很多用于测试、评估和发现不适合特征的特点的工具/函数。这相应地能够高度信服地建立不想要特征的特点档案。自然地，如果要求高准确性，则档案中包括的特征特点的数目将相应地增加。

图7示出了平面表面上筒形和长方体塔的外向法线向量。图8示出了金字塔和任意塔的类似的外向法线向量。对于附于主表面的实体特征（突起）来说，表面形成闭环，并且所有外向法线向量指向背离特征的中心。只有主体外向法线向量（属于实体特征从其突起的表面）指向特征中。

在基本方法的一个示例中，不适合几何特征的检测包括计算表面以及至少一个相邻表面的外向法线向量。根据不适合几何特征，可以要求三个或更多表面的外向法线向量。

作为例外，对于在一些CAD包中定义的筒形孔，可能仅检测到一个外向法线向量，这允许孔的检测和修改。外向法线向量是在CAD包中定义的完整筒形表面的外向法线向量。顺便说一句，CAD包通常包括对孔进行划界或者对孔的“顶”和“底”进行划界的名义表面的定义，然而，这些名义表面的法线向量不是检测和修改这样的筒形孔所必须要求的。

在不同示例中，为了检测诸如倒角、倒圆（半径）或其它类似结构的边缘结束，能够计算边缘结束本身的外向法线向量和在边缘结束处相交的平面表面的外向法线向量。在一开始，可以检测边缘结束的小面积表面（例如，作为用于倒圆的筒形表面的一部分），并且然后可以计算其外向法线向量以及其（平面）相邻表面的外向法线向量。

检测不适合几何特征可以因此包括形成离散特征的表面的组的识别以及该组表面的外向法线向量的计算。特征可以视为离散的并且表面视为相邻的，其中特征的表面没有与特征的所有其它表面分离。表面的相邻组可以称为表面的闭环。上述边缘结束及其相邻表面形成这样的闭环。

在另一示例中，在不支持完整筒定义的一些CAD包中可以定义通孔（这里称为孔）以包括具有指向内的外向法线向量的两个半筒形表面。这两个表面形成闭环（如单个筒形表面的等效几何定义那样）。如果孔的定义包括两个名义表面（一个对孔的“顶”进行划界并且另一个对“底”进行划界），则这些表示也可以形成相邻表面的组的一部分的表面。类似地，利用形成闭环的两个半筒形表面定义的筒的表面具有指向彼此背离的外向法线向量和均具有指向背离另一平坦表面向量的外向法线向量的顶和底表面。

本领域技术人员将了解的是，每种情况下的几何性质和外向法线向量一起给出了不适合几何特征的可识别的特点标记。

一旦使用一个或多个外向法线向量检测到不适合几何特征，则可以对该特征进行修改。修改可以包括在用于检测方法的计算机程序中。或者，能够由不同的用于修改的程序来使用来自检测程序的输出。应用于特征的修改的类型是适合于使模型整体上更容易进行分析的修改。在优选实施方式中，应用于不适合特征的修改将处于下述两个分类中的一个：整形和移除。

在很多情况下，能够移除小的特征以使得模型的分析更简单，同时没有对分析的结果产生显著影响。当然，这取决于模型本身以及应用的分析的类型并且将根据情况而变化。

一些不能够移除并且会影响分析的结果的较大的特征可以被修改以使得分析中的计算更简单。例如，并且特别是在有限差方法中，曲面能够使得分析中的计算更耗时和耗资源。在该情况和其它情况中，例如能够修改特征来移除弯曲。例如，曲面可以显示为整体上大致给出与曲面相同构造的多个平坦表面。

更详细地参考可以被视为不适合的几何特征，一个不适合几何特征是任何形状的并且小于预定尺寸的腔、孔（凹特征）、突起或实体（凸特征），并且对应的修改是移除该小的不适合几何特征。这是能够移除较小特征的情况。例如可以根据特征的体积或特征或构成特征的一个或多个单个表面的其它尺寸参数来确定特征的尺寸。设计者使用的计算机***可以具有能够由设计者设置的小的特征体积参数。通常的小的不适合几何特征能够是在模型中与其它较大部件关联地存在的螺母、螺栓和垫圈（实体）。这些部件也能够潜在地通过CAD/CAE设计包中的部件编号来检测，在该情况下，它们的检测的具体步骤不在本发明的范围之内。其它小的几何特征可以是小孔、小腔（小于特定尺寸的任何形状的盲孔）以及在较大表面上形成投影的突起。如本领域技术人员所了解的，所有这些小的几何特征由如前面所定义的表面的闭环形成。

根据基本方法的特征处理顺序

通过例如计算任意形状的体积来将特征与指定参数进行比较并且将特征与小特征体积参数值进行比较，能够确定特征是否小。该参数能够由用户设置或者针对根据特定类型的模型的实验来设置。

为了定位小特征，处理可以通过计算表面面积来开始并且然后按大小顺序排序。自然地，最小的表面面积具有较高的几率与小特征关联。如前所述地检查存在具有特点标记的表面的闭环，检测到小特征。对于其它表面重复该处理，能够检测到所有小特征。

一旦已经处理了任何小特征，则能够检测其它不适合几何特征。

例如，在检测倒圆或倒角时，软件能够搜索弯曲或平坦的并且其外向法线向量相对于小表面的任一侧的主表面的外向法线向量成大约45度的小表面。折叠可以被检测为两个四分之一筒形表面并且对应的相邻主表面夹持该四分之一筒形表面。

所有这些边缘结束可以处于外连接或内连接上。因此，可以移除材料以创建它们（在外连接上）或者添加材料以创建它们（在内连接上）。边缘结束可以处于两个表面的交叉处或者处于三个或更多表面处。

特征处理顺序对于处理速度和处理成功来说是重要的。使用这里之前描述的检测方法能够非常有效率地检测到基本特征类型。还能够有效率地实施移除或整形的处理。组合地使用这些基本特征类型并且更重要的是，以优选执行顺序来使用这些基本特征类型为CAD模型处理提供了非常强大的工具。能够以该方式处理大且复杂的模型。自然地，添加额外特征类型提供了更多方式来处理更多类型的CAD模型，这些额外特征类型或者是新特征类型或者是特征组合。通过一次一个特征元素地简化复杂特征，特征组合使用已有的预定不适合几何特征（或特征类型）来处理复杂特征而没有实际上创建具有不同特性标记的新类型。

处理的特征类型

图9示出了能够通过整形或移除来修改的各种特征。能够通过一次处理一个几何特征而完全自动地进行修改处理。

图9a示出了椭圆部件或孔的处理，或者更一般地说，具有曲面的从而其截面为弯曲部分的部件或孔的处理，以形成具有直线边缘的截面，这里示出为矩形。软件检测表面的闭环和弯曲表面以识别该类型的不适合特征。如上所述，根据已经对模型进行了修改之后要求的分析的种类，可以需要保持修改后的部件的体积和/或长度。

图9b示出了能够如何修改金属片的边缘处的弯曲结束来提供具有直线边缘的更厚的部分。这里，能够检测小的半筒形表面（也许在预处理中由两个小的四分之一圆形表面形成），并且使用法线向量检测其相对于任一侧上的表面的角度。对于修改来说，筒形表面被方化。部分上的折叠还被视为在金属片的边缘处形成边界的金属的单个较厚部分。

在图9c中，修改筒形特征以形成方形截面特征。软件检测闭环和闭环的弯曲表面。如前所述，我们需要考虑特征的体积和/或长度。

在图9d中，使用软件搜索两个面之间的直角以及两个面之间的筒形弯曲从而从截面移除倒圆。

在图9e中，以类似的方式移除倒角。

在图9f中，通过检测筒形/半筒形表面及其法线向量移除小孔（可能为椭圆截面孔或狭缝等等）。对应地，在图9g中，移除小塔。通过检测表面的闭环，以与图9c中所示的筒形特征类似的方式处理该塔，不同之处仅在于没有定义突起的底表面。

图9h示出了用于修改的部件的组合。首先，小部件被移除并且然后移除小部件被装配到的孔，如图9f中所示。

在图9i中，移除倒圆上的小孔的组合，而图9j示出了移除倒圆和面之间的边界中的孔。这里，孔的概念上的端面（顶和底表面）彼此成一定角度并且与筒形表面成一定角度。现有技术不能够自动地检测这样的孔，但是该基本方法能够检测并且移除这样的孔。图9k示出了凹陷特征内的倒圆和孔被移除的凹陷特征。修改的正常顺序是首先移除施加到凹陷腔的边缘的倒圆。然后检测并移除通孔。接下来，使用不同的特征类型来识别凹陷腔，其顶和底表面在外边缘上具有非平面并且类似圆形（这里是截头圆锥）的接合表面。或者，凹陷腔和通孔能够在单个处理中被移除。

图9l示出了移除小谷以形成平坦表面。软件将谷识别为不规则倒圆。

图9m示出了具有折回部分的体。在折叠片的两侧之间存在间隙。检测软件拾取该间隙（或者其能够在较早的合并步骤中进行补救）并且修改将面的两个部分接合在一起以封闭该间隙。

图9n示出了被一起检测到并进行修改以形成无孔片的多行孔。检测到的孔需要分组在一起并且是相同类型和大小。该组孔然后被处理为单个实体，其被移除并且替换为不具有孔但具有对应于孔的多孔信息的单个部件（在图中以较暗的阴影示出）。多孔信息能够例如允许修改后的模型保持从该部件通过的相同气流。在通过具有较高多孔性的新的部件填充“孔”来有效地修改原始部件。

图9o示出了弯曲为手柄形状的筒形截面杆或管。修改将截面改变为矩形。

图9p示出了多行矩形截面针脚，其被移除以简化模型。以正常方式将针脚检测为凸块/针脚特征类型。与有孔情况类似地，相同类型的针脚成为一组并且能够一起移除。该类型的布置方案与连接器类似。在移除针脚之后，能够使用边界框来进一步简化形状，如下面在图9q中所示。

最后，为了比较的目的，图9q示出了不同的技术，其中手动地创建边界框以平滑复杂部件的轮廓。该部件能够通过部件编号来识别或者由用户选择：不存在自动检测。

基本方法的顺序的代码化

基本方法的CAD模型处理工具能够用于利用给定的特征类型的处理顺序的脚本或指令自动地处理CAD模型，从而执行的顺序是预置的。例如，移除孔、倒圆和筒形塔的自动模型处理能够使用下述伪代码指令来执行。为了处理所有特征类型，指令能够是“Process-Feature-Type:All”。

Load-File:CAD_Model.stp

Process-Feature-Type:Hole

Process-Feature-Type:Blend

Process-Feature-Type:Cylinder-Tower

...

Save-File:Modified_CAD_Model.stp

在已经处理了特征类型之后，能够将下述信息写入日志文件。

1．找到的特征的数目

2．在修改处理中失败的特征的数目（可选地利用特征识别）

在处理完成时，结果可以根据输入指令保存为原始CAD模型格式或者不同的CAD模型格式。

图10是根据基本方法的自动CAD模型处理的流程图。

在步骤S101读取诸如参数的指令和CAD模型。在步骤S102，加载CAD模型。在步骤S103，在主循环之前，检测并移除小部件。对于每个单独的部件（或实体元素）执行主循环。对于每个部件，检测特征类型，并且将找到的该类型的特征的数目写入日志。然后处理检测到的特征。任何失败的特征也写入日志。在步骤S106确定是否存在剩余用于处理的更多特征类型，并且如果是，则处理下一特征类型。可以以预定顺序，例如以由前述伪代码定义的顺序处理特征类型。一旦再没有待处理的特征类型，则结束对于该部件的处理。接下来，在步骤S107中检测是否还有更多部件，并且如果是，则选择下一部件并且重复主循环。一旦已经处理了所有部件，则在S108中保存修改后的CAD模型。

如果在修改处理中有特征失败，则图形用户界面部件（参见下一部分）能够提供有价值的工具来帮助用户，首先是查看失败的特征（通过运行特征检测）并且然后帮助补救该问题。

基本方法的图形用户界面

GUI工具的一些目标在于：

1．给用户提供具有用于CAD模型处理的处理工具的图形环境-上面对于自动化CAD模型处理（AMP）所描述的自动特征检测和修改技术。

2．查看AMP工具的修改处理中失败的特征（也许首先运行特征检测以示出这些特征）并且然后帮助用户利用GUI中的工具包的功能来进行补救。

3．在AMP工具中开发新的组合特征组以有效地自动处理。这对于新的特征类型和新的CAE应用来说是非常有价值的。

4．使得不同位置的用户能够经由网络/通信媒介查看和共享模型。

GUI方面提供了三维地显示CAD模型的图形环境。可以传统地利用例如鼠标和键盘来提供用户输入功能。图11提供了屏幕上显示环境的概述，并且图12是GUICAD模型处理的流程图。

图11示出了基本布置的GUI前端的概述图。顶部菜单栏10提供了退出、加载和保存模型、自动检测、用户挑选特征、结果为接受或拒绝的特征处理以及任何适合的工具的基本功能。顶部菜单栏下面的特征菜单栏20给出了选择的能力，包括：移除小部件、孔、倒圆、倒角、筒和其它部件或者修改例如孔和筒以及其它部件。

在特征菜单栏下面的画面部分中，画面被分为三部分：模型部件树形查看窗口30，其指示正在处理模型的哪个部件；特征树形查看窗口40，其示出了正在处理的特征以及3D选择部件窗口50，其高亮检测到的特征。在画面的最下部，也分为三个窗口：3D模型显示窗口60，其示出了模型的表示；结果文本窗口70，其以文本形式给出处理的结果，例如列出检测到的特征和去特征化（修改）结果。最后，3D结果窗口示出通过处理修改的部件。

图12a示出了根据本发明实施方式的GUI内的功能的整体逻辑流程。处理在步骤S200开始并且在步骤S201中，加载菜单和窗口布局。在步骤S202，加载或保存模型。一旦模型已经被加载并保存到***中，则处理能够继续特征类型选择S203。例如，选择的特征可以是一定直径以下的孔。在步骤S204，可以检测到这样的特征。在步骤S205，用户能够手动挑选特征。在步骤S206，对特征进行处理。步骤S207提供了任何其它相关功能。在这些步骤中的一个之后的任何时间点，能够加载新的模型或者保存当前模型并且能够在步骤S208退出处理。

图12b是图12b中的步骤S204的自动检测特征的详细流程图。处理在S300开始并且在步骤S301自动检测选择的特征类型。在接下来的步骤S302中，在图11a中所示的特征树形查看窗口中列出找到的特征。在步骤S303中，在3D选择部件窗口中在当前正在进行处理的部件上高亮特征。

图12c是图12a中的S206的处理特征步骤的详细说明。处理在S400开始并且在S401中处理选择的类型的特征。在S402中，结构文本窗口输出失败的特征的数目并且特征树形查看窗口去标记处理后的特征。在步骤S403中，3D选择部件窗口在部件上高亮失败的特征并且3D结果窗口显示处理的结果。如果在步骤S404中用户接收该结果，则更新3D选择部件窗口，如果结果没有被接受，则清除3D结果窗口并且清除特征树形查看窗口。在更新3D选择部件窗口之后，这两个窗口被同样清除。在S407，处理返回主循环。

当然，这仅是GUI环境的一种构造。图13是其中没有示出顶部菜单栏和特征菜单栏的略微不同的环境。图13a具有模型部件树形查看窗口11，其示出了正在处理连接器模型。同一窗口示出了当前通过处理检测到的所有特征。在该情况下，已经检测到小筒并且在去特征化窗口12中由类型7表示。去特征化窗口还示出已经选择了预处理，例如以移除诸如螺丝的小实体并且合并已经分别定义的弯曲表面。该模型示出为在能够视为3D选择部件窗口的窗口13中高亮选择的部件。窗口14是包含预览（在用户接受之前）的去特征化部件的3D表示的3D结果窗口。最后，窗口15是结果文本窗口。在视图中可见7的编号的特征均具有三个面。这些是几何上定义为由指向背离筒形突起的相反指向的输出法线向量的两个半筒形表面和顶表面构成的主体上的筒形突起。在3D结果窗口中，这些突起已经被移除。图13b具有相同的布局并且示出了当前选择类型9（不规则倒圆）的特征的处理的接下来的步骤。该特征例如对应于图9l的谷。部件的顶和底处的谷被检测到并且被移除。

在图13c中，移除规则倒圆。这些是特征类型4，并且已经选择了最大倒圆半径以进行倒圆检测。如3D结果窗口中的预览所示，倒圆已经被移除。获得的简化的模型更适合于分析。

根据基本方法检测通孔的详细示例

图14a是用于检测通孔（这里表示为特征类型1）的流程图的示例。通过改变为与轴对齐的矩形通孔来修改这样的孔。如果要求具有弯曲面的孔的单独检测，从而弯曲面能够替换为对应的直面，则这能够在检测处理过程中（例如，在下面的步骤S506之后）或者在修改阶段进行。自然地，当所有面都是平面并且与轴对齐时，不需要存储面以用于处理。在步骤S501中，设置定位的特征的ID。在步骤S502中，软件识别模型（或考虑的其一部分）中具有内孔的所有面。对于每个面，在步骤S503开始，找到孔边缘的另一侧上的孔的相邻面（S503）并且从该相邻面，找到孔的相对端（S504）。如果找到了相对端（步骤S505），则循环在步骤S508之前在步骤S506和S507中继续，并且收集并存储孔中的所有面以用于处理，之后确定是否还有更多面。如果没有找到相对端，则省略步骤S507和S508并且在S508立即确定是否还有更多面。步骤S503至S507中的循环继续直到不再有用于处理的面。这时，在步骤S509中，释放和整理工作空间，并且在步骤S510中返回到调用函数。

为了查看这样的方法如何与特定CAD库一起工作，首先在图14b中解释共边缘的概念。在一些CAD包中定义了共边缘。共边缘与边缘类似，但是仅由一个面拥有。因此，模型的每个边缘包括两个相同布置的共边缘，一个属于每个面，如虚线所示（为了清楚起见，其与实际的边缘隔开）。每个共边缘具有与其关联的方向以辅助模型中的穿过。因此，附图中以粗体示出的边缘由具有相反方向的两个合作共边缘构成，一个共边缘属于顶面，其方向指向纸内，并且一个共边缘属于右手面，其方向指向纸外。

图14c示出了检测时使用共边缘来检测具有弯曲表面的孔（这里表示为CCMP-类型1（T1：修改孔））。

图上部示意性地示出了一旦检测到孔则应用于孔的修改。步骤右侧示出了由每个步骤检测到的几何形状。

在检测处理中（合并之后），在步骤1中识别所有表面的闭环。在步骤2中，只收集在表面中形成孔的环。在步骤S3中，获得共边缘。这允许在步骤4中找到属于合作共边缘的相邻表面（合作面）。根据合作面，在步骤5中可以找到孔（对环）的相对端并且在步骤6中确定面类型（平面还是筒形）。步骤7存储面用于处理并且步骤8整理实体列表并且存储检测到的面。

基本方法的总结

总之，基本方法仅要求CAD模型文件并且不要求CAD***。它们能够使用线、弧、表面、体的基本几何元素并且通常还使用顶点以及它们固有的拓扑连接。计算形成闭环的表面的外向法线向量能够识别小特征是实体、突起、孔还是腔类型不适合特征。发明实施方式能够通过计算表面的面积并且按大小顺序排序，并且从最小表面面积开始，进行表面拓扑以找到闭环。对于这样的闭环特征，我们能够计算体积以检查它们是否足够小以进行移除。否则，可以应用不同的修改处理。

基本方法还提供了用于处理CAD模型的全自动（“批处理”）软件工具，其包括如前所述的检测技术。

基本方法还涉及GUI软件，其在图形环境内提供这样的自动软件循环的全部功能，还提供了进一步的功能，例如：

a．CAD模型的视觉检查；

b．特征类型组合的开发；

c．在自动化工具中辅助补救失败的特征；

d．经由通信介质与不同位置的用户共享查看模型。

具体发明实施方式

具体发明实施方式基于基本方法以通过使用不适合特征的层级结构定义来提供额外的功能，称为“按特点检测”，从而能够找到通常的几何特征并且添加新的模型特征。另外或替代地，发明实施方式允许用户添加新的不适合特征，例如使用单独的不适合特征文件和/或允许在不使用用于自动检测和修改的源代码的情况下进行修改。发明实施方式还开发了前述GUI来并入额外的功能。

按特点检测

使用基本方法并且使用外向法线向量来进行自动检测，该方法扩展到找到通常的几何特征并且能够涵盖任何CAD模型特征。基本方法现在用作用于“按特点检测”（DBC）的新方法的工具组。

图15示出了基本筒形和长方形凸块/塔特征以及具有从其顶表面突起并且具有与下部相同截面形状的额外突起的非基本等同物。DBC能够视为以基本特征特点开始的特征特点的排序的列表。能够使用同一DBC来检测基本特征和非基本特征。

例如，为了检测筒形突起，初始DBC的构造能够如下所示。能够通过三个区分元素来描述筒形凸块的第一新特征特点。

1．所有外向法线向量指向向外的单个筒形表面或两个半筒形表面（或筒形的多个部分）；

2．外向法线向量指向向外的顶处的平面盘或圆形表面（使用词语“顶”以清楚地区分两端，“底”用于第二端）；

3．具有与顶表面相同方向的外向法线的底表面。

然后，对于特征特点的每个区分元素，我们使用基本方法，即使用表面并且计算每个表面的外向法线向量以检查CAD模型，从而确定是否满足每个条件。如果全部三个条件都得到满足，则考虑的特征是筒形凸块。对于如基本筒形凸块的简单的特征来说，这三个区分元素就足够了。

类似地，能够通过三个区分元素来描述长方体凸块的基本特性。

1．所有外向法线向量指向向外的四个矩形表面；

2．顶部处外向法线向量指向向外的矩形/方形平面表面；

3．具有与顶表面相同方向的外向法线的底表面。

对于略微复杂的（非基本）凸块（例如，图15中右侧所示的），DBC通过添加额外的区分元素而扩展为包括这些凸块。

能够如下（筒形情况）利用三个额外的区分元素来包括非基本筒形的特性。

1．所有外向法线向量指向向外的单个筒形表面或两个半筒形表面（或筒形的多个部分）；

2．外向法线向量指向向外的顶处的平面盘或圆形表面（使用词语“顶”以清楚地区分两端，“底”用于第二端）；

3．具有与顶表面相同方向的外向法线的底表面；

4．如果底表面是盘表面，则已经识别出中间表面，否则已经找到基本筒形凸块并且处理结束；

5．在中盘表面下面是外向法线向量指向向外的筒；

6．底表面具有与顶表面相同方向的外向法线。

利用DBC方法，通过添加更多区分元素来描述特征的特性，能够直接描述复杂特征。

自然地，在将存在误差的情况下，非常复杂的特征的检测准确度不能够达到100%，但是本发明实施方式的优点在于能够通过修改特征特点从而增加了DBC中涵盖的不适合特征的数目来更详细地描述不适合特征来容易地修改或扩展。

例如，在电子模型中，连接器针脚是公共特征，并且它们如图16中所高亮的那样具有不同变化。当特定变化还没有被考虑时，扩展现有方法和技术以涵盖所有变化是受到限制的并且甚至是不可能的。几何特征变化是无穷的并且没有方法能够涵盖所有。利用DBC方法，能够当遇到新的特征变化来修改特点。

DBC方法也能够整体上表示为特征特点的层级结构简单列表（没有关于如何识别特征特点的任何细节）。下面列出的部分包括从表面突起的突起的不同变化（凸块）。

用于凸块的列表

1-凸块

1.1-筒形

1.2-长方体

1.3-针脚（比长方体更复杂）

  1.3.1直针脚

  1.3.2弯曲针脚

  1.3.3具有叉的针脚

  .........

.........

用户添加新特征的能力

使用以上部分中提出的按特点检测方法，能够为用户和开发者开发机制和软件功能以添加新特征或者修改已有的特征本身而没有使用源代码。自动特征检测和处理所需的数据能够是在运行时读入程序中的简单的数据文件。能够以不同方式处理同一特征，例如能够通过改变形状或者移除来修改凸块。因此，所要求的处理有利地也包括在数据文件中。

用于检测和修改的指令能够是用于特征类型的函数/代码的形式。以孔作为示例，并且根据特征类型，指令能够首先定义孔并且然后定义修改，例如改变形状（图9a）或移除（图9f）。函数代码可以类似于其中命令能够回放以重新创建模型的一些CAD***中可用的历史文件。函数/代码被读取并且执行用于特征的自动检测和处理的内部函数。

自然地，使用先进的解析和/或其它现代技术，用于输入的不适合特征文件能够被选择为英语语言格式并且可以由用户阅读。本领域技术人员将了解相关的解析技术。这些发明实施方式的引入在于实施DBC方法以提供在运行时提供能够包括在软件中的新特征以进行检测和处理的DBC方法。对于用户和开发者来说，主要的益处在于能够通过更多人开发更多特征并且在他们之间共享这些特征，缩短了其中只有接触源代码的开发者或用户能够添加新特征的现有方法。

图17示出了自动CAD至CAE模型准备处理的流程图。较苍白的阴影框表示在基本方法的使用中添加的用于增强***的新元素；

1）加载特征特点数据以在***中使用；

2）数据库存储特征数据；以及

3）程序访问数据库以添加、移除和修改特征。

较暗的阴影框是需要修改以使用新数据来进行自动检测和处理的现有软件组件。

在步骤S601和S602，读取指令，并且加载CAD模型。在步骤S603中，加载特征特点和修改的处理要求。在步骤S604，从整个模型检测并且移除小部件。在步骤S605，开始用于模型的单个部件的循环。在该循环中，在步骤S606检测特征的类型，并且输出找到的数目。在步骤S607处理（修改）特征类型并且输出失败的次数。在步骤S608中，退出循环，对于新的特征类型重复循环。在步骤S609中，如果可用的话，读入模型的下一部件。否则，在步骤S610保存CAD模型并且方法结束。

图18示出了凸块的检测的流程图。通过遵循该流程图，能够识别筒形凸块、长方体或简单针脚凸块和三种不同类型的更复杂的针脚凸块，如示意图中所示。

在开始，S701检查表面上的孔。如果没有孔，则检查下一面（S702）直到没有剩余用于检查的面（S703）并且方法结束（S704）。

如果在步骤S701中在表面上存在孔，则在步骤S705中确定孔是否是凹的（表示凸块）。如果不是，则已经检测到实际的孔并且处理返回以在步骤S702中检查下一面。如果孔确实是凹的，则接下来的检查在步骤S706中识别是否存在单边缘（筒形凸块）。步骤S707选择较小凸块或者进行到下一面。对于较小凸块，在步骤S708中检查相邻筒形面揭示了其方向在本方法中没有具体示出的其它类型的凸块（例如，锥体/球/球的一部分）。如果找到了（在步骤S720中），则在步骤S710中，如前所述，存储凸块。

如果在步骤S709中发现相邻平面是完整的，则已经检测到简单筒形凸块并且在步骤S710中存储所述面以进行处理，之后本方法继续下一面。否则，可以在步骤S720中找到其检测没有明确地阐述的先进类型。

返回步骤706，如果在步骤S711中没有找到单边缘，则方法检查是否存在四个线性边缘，这指示某种类型的长方体或针脚凸块。如果不存在四个线性边缘，则处理在S712中继续以处理任意孔。其细节没有进一步地示出。如果找到了四个线性边缘，则下一步骤是713，即检查检测到的特征中包括的边缘的数目是否小于默认或用户值（表示简单的针脚），如果是，则在步骤S714中进一步检查是否所有四个相邻面共享顶面。在该情况下，已经识别出附图中所示的针脚类型2.1，并且在步骤S710中存储其面。处理继续到下一面。如果通过步骤S713识别出一些其它几何形状，则没有找到凸块并且处理继续到下一面。

返回步骤S714，如果相邻边缘没有共享顶面，则这表示更复杂的针脚。在S715中的下一问题就是检查示意图中所示的针脚类型2.2的构造。如果找到了这样的构造，则在步骤S710中将其作为凸块与其面一起存储。如果没有找到该第二构造，则方法继续到步骤S716以搜索示出为针脚类型2.3的不同针脚构造。如果找到针脚类型2.3，则在步骤S710中将其与其面一起存储。没有示出其它逻辑，但是本领域技术人员将理解的是，该流程图能够被扩展以包括其它凸块类型。

图形用户界面（GUI）

上面描述了用户添加新特征的能力。在该部分中，描述改进的GUI和开发环境。

图19示出了基本方法显示GUI布局的概述，其中新的元素（斜体字）用于为用户添加功能以增加新的或编辑现有的特征。

在“顶部菜单栏”处选择特征特点选项将开始用于特征创建、编辑和开发的新窗口环境。

图20示出了特征特点开发窗口（FCDW）的概述。FCDW环境提供了加载特征特点并且将其保存到数据库的功能、创建新特征的功能以及编辑已有特征的功能。还提供了在调试或非调试模式中在FDSW内运行特征函数的机制。任何消息将输出到FDSW的消息区域并且任何3D模型图形输出用于在母GUI 3D模型显示窗口中进行显示。

图20示出了特征特点中的每一个的描述，以及代码或函数的指示。在实践时，不需要包括描述。

最后，为了避免疑惑，注意的是，本发明实施方式还提供了一种用于执行这里描述的任何方法的计算机程序或计算机程序产品以及其上存储用于执行这里描述的任何方法的程序的计算机可读介质。实施本发明的计算机程序可以存储在计算机可读介质上，或者能够为信号的形式，例如从互联网站提供的可下载的数据信号，或者其可以采取任何形式。

Claims (17)

1.一种计算机实施的几何特征检测方法，所述方法包括：

获取包括对象的几何模型的数据文件；

获取不适合特征文件，所述不适合特征文件包括不适合于分析的几何特征的定义；和

自动检测所述对象中包括的定义的不适合几何特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

在所述不适合特征文件中使用特征特点的共享层级结构以定义至少两个不适合特征，所述层级结构中的至少基本特征特点存在于所述两个不适合特征中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中

不适合几何特征的定义被构造为层级结构树，所述层级结构树允许查询以获得表示定义的不适合几何特征的至少一些查询结果，并且其中

关于基本特征特点的查询形成导致第一结果的第一查询并且关于进一步的特征特点的进一步查询附加到所述第一结果并且导致进一步的结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其中

自动检测包括将层级结构查询应用于所述模型以针对在所述树中定义的所述不适合几何特征检查所述模型。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中

基本特征特点是从所述模型的表面投射的突起、腔或孔的印迹，并且优选地，其中

进一步的特征特点是平面上围绕所述基本特征特点的所述印迹的平面表面的数目。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述不适合特征文件包括用于所述不适合几何特征的修改的指令。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中

所述不适合特征文件被与实施所述检测的程序分离地存储和/或创建。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括在检测之后修改所述不适合几何特征以产生用于分析目的的修改后的模型。

9.一种计算机实施的定义CAD模型的不适合几何特征的方法，所述方法包括：

在计算机上采用用户界面来获取用于保存不适合于分析的几何特征的定义的不适合特征文件；

采用所述用户界面来手动地修改所述不适合特征文件以包括不适合于分析的新的几何特征的定义；以及

将修改后的不适合特征文件与实施用于所述不适合几何特征的检测和修改的方法的任何程序分离地存储在数据库中。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在没有访问用于不适合几何特征的检测的软件代码的情况下添加所述新的不适合几何特征。

11.一种图形用户界面，所述图形用户界面提供了计算机实施的定义CAD模型中不适合几何特征的方法，其中所述界面用于：

获取用于保持不适合于分析的几何特征的定义的不适合特征文件；以及

允许用户手动地修改所述不适合特征文件以包括不适合于分析的新的几何特征的定义；以及

显示定义的不适合几何特征的表示。

12.根据权利要求11所述的图形用户界面，其中

所述手动修改使用文本输入来选择是将要定义的所述新的不适合几何特征的一部分的特征特点。

13.根据权利要求11或12所述的图形用户界面，其中

所述手动修改调用预备函数，所述预备函数定义特征特点的组成部分。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的图形用户界面，其中

使用外向法线向量结合CAD模型的基本几何元素定义所述特征特点。

15.一种计算机实施的几何特征检测方法，所述方法包括：

获取包括对象的几何模型的数据文件；

使用不适合于分析的几何特征的定义以自动检测所述对象中包括的任何定义的不适合几何特征；以及可选地

修改所述不适合几何特征以产生用于分析目的的修改后的模型；其中

使用特征特点的共享层级结构来定义至少两个不适合特征，所述层级结构中的至少基本特征特点存在于所述两个不适合特征中。

16.一种计算机程序，所述计算机程序当在计算机设备上执行时提供根据前述权利要求所述的图形用户界面中的任一图形用户界面或者执行根据前述权利要求所述的方法中的任一方法。

17.一种计算机辅助工程***，所述***包括：输入功能，所述输入功能用于读入CAD文件和/或不适合特征文件；输出功能，所述输出功能用于输出修改后的CAD文件和或修改后的不适合特征文件；以及计算能力，所述计算能力用于执行根据前述权利要求所述的方法中的任一方法。

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