CN120832726A - 呈现机械零件的离散3d模型中的轮廓检测 - Google Patents

Abstract

本公开显著地涉及一种用于离散3D模型中的轮廓检测的计算机实现方法。离散3D模型呈现机械零件。方法包括：对于3D模型的至少一个3D表面中的每个3D表面，将3D表面的候选参数设定和3D表面的候选投影提供到中。方法还包括：计算函数。对于3D表面中具有相邻参数值的每一对点，函数进行失真的畸变处理。失真介于点的投影间的视差与点的参数设定间的视差之间。方法还包括：如果所计算的函数小于预定阈值，则确定候选参数设定和候选投影形成3D表面的有效轮廓。

Description

呈现机械零件的离散3D模型中的轮廓检测

技术领域

本公开涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地说，涉及一种用于呈现机械零件的离散3D模型中的轮廓检测的方法、系统和程序。

背景技术

市场上提供了用于物体的设计、工程和制造的许多解决方案、硬件和软件。CAD是计算机辅助设计的缩写，例如，它涉及用于设计物体的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程的缩写，例如，它涉及用于分析和模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的缩写，例如，它涉及用于定义产品制造过程和资源的软件解决方案。在这些计算机辅助设计解决方案中，图形用户界面在技术效率方面发挥着重要作用。这些技术可以嵌入到产品生命周期管理（PLM）解决方案中。PLM是指工程策略，它帮助企业共享产品数据、应用通用过程，并且利用企业知识，以便贯穿扩展型企业的概念从概念到产品生命周期结束来开发产品。由达索系统（Dassault Systèmes）（旗下商标包括CATIA、SIMULIA、DELMIA和ENOVIA）提供的PLM解决方案提供了工程中心（其组织产品工程知识）、制造中心（其管理制造工程知识）以及企业中心（其实现企业与工程中心和制造中心两者的集成和连接）。全部这些解决方案提供了将产品、过程、资源链接的通用模型，从而实现基于知识的动态产品创建和决策支持，从而推动优化产品定义、制造准备、生产和服务。

在此背景下，需要改进用于在呈现机械零件的离散3D模型中进行轮廓检测的解决方案。

发明内容

因此，提供了一种用于离散3D模型中的轮廓检测的计算机实现方法。离散3D模型呈现机械零件。方法包括：对于3D模型的至少一个3D表面的每个3D表面，将3D表面的候选参数设定和3D表面的候选投影提供到中。方法还包括：计算函数。该函数针对3D表面中具有相邻参数值的每一对点进行失真的畸变处理。失真介于点的投影间的视差与点的参数设定间的视差之间。方法还包括：如果所计算的函数小于预定阈值，则确定候选参数设定和候选投影形成3D表面的有效轮廓。

方法可以包括以下一者或多者：

函数根据3D表面的每一对连续点的参数值的顺序，来对3D表面的每一对连续点进行失真的畸变处理；

点的投影间的视差是点的投影之间的距离的递增函数，并且点的参数设定间的视差是点的参数设定之间的距离的递增函数；

函数具有以下类型：

其中：

其中：

是点的投影；并且

是与点相关联的参数，和是有序的；

至少一个3D表面包括其候选参数设定和候选投影被确定为不形成有效轮廓的至少一个3D表面；

至少一个3D表面包括由第一3D表面和第二3D表面的聚合形成的3D表面，候选投影是第一3D表面和第二3D表面的聚合的候选投影，候选参数设定是第一3D表面和第二3D表面的聚合的候选参数设定；

第一3D表面和第二3D表面相邻并且具有公共点，第一3D表面和第二3D表面的聚合的候选参数设定是第一3D表面和第二3D表面的参数设定的聚合，使得公共点具有相同的参数设定；

第一3D表面和第二3D表面的聚合的参数设定具有以下类型：

其中：

其中是第一3D表面的参数设定，以及是第二3D表面的参数设定，和设定公共点的参数；

离散3D模型源自机械零件的3D扫描；和/或

如果确定候选参数设定和候选投影形成3D表面的有效轮廓，则方法还包括：

基于轮廓，将CAD运算符拟合到该表面。

还提供了一种计算机程序，其包含用于执行该方法的指令。

还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有记录在其上的计算机程序。

还提供了一种计算机系统，该计算机系统包括连接到存储器的处理器，该存储器具有存储在其上的计算机程序。

附图说明

现在将参考附图描述非限制性示例，在附图中：

- 图1至图5示出方法；以及

- 图6示出系统的示例。

具体实施方式

提出了一种用于离散3D模型中的轮廓检测的计算机实现的方法。离散3D模型呈现机械零件。该方法包括：对于3D模型的至少一个3D表面中的每个3D表面，将该3D表面的候选参数设定和该3D表面的候选投影提供到中。该方法还包括：计算函数。该函数针对3D表面中具有相邻参数值的每一对点进行失真的畸变处理。失真介于点的投影间的视差与点的参数设定间的视差之间。该方法还包括：如果计算的函数小于预定阈值，则确定候选参数设定和候选投影形成3D表面的有效轮廓。

该方法形成了呈现机械零件的离散3D模型的轮廓检测的改进解决方案。

首先，该方法针对离散3D模型的一个或多个3D表面中的每个3D表面检测3D表面的轮廓。具体地，该方法检测3D表面的候选参数设定和投影是否形成有效轮廓，在这种情况下，检测到该轮廓（即，检测到该表面是基于轮廓的）。检测3D表面的轮廓在制造CAD中尤为重要，制造CAD是指用于设计和/或制造由3D模型呈现的机械零件的软件解决方案。事实上，检测3D表面的轮廓允许例如将CAD运算符（例如，挤出运算符或拔模（draft）运算符）拟合到3D表面。拟合CAD运算符可以是3D离散模型的CAD特征树的推理步骤的一部分，以使该模型具有可用于制造由该模型呈现的机械零件的CAD格式（CAD模型）。

此外，该方法不仅可以检测轮廓，而且可以以稳健的方式进行检测。

事实上，现有技术方法存在，为了检测轮廓，会检测曲线的一小部分并将它们拼接在一起（如果可以）以形成轮廓。这些方法可以在非常简单的情况下成功进行轮廓检测，但在更复杂的情况下会失败。例如，通过这些方法可能将自相交曲线（例如T形曲线）检测为轮廓。然而，这些自相交轮廓在制造CAD领域中不是轮廓，因为它们无法被CAD软件处理。例如，任何CAD特征/运算符都无法拟合到T形曲线。这更普遍地是退化/非流形曲线的情况，现有技术可以从退化/非流形表面推断出这些曲线。因此，应用现有技术的这些轮廓检测方法将导致经处理的3D模型（除了非常复杂的情况之外）将无法被CAD软件利用，并且当输入到CAD软件时会导致CAD软件崩溃。

该方法解决了这个问题。实际上，为了检测离散3D模型的给定3D表面的轮廓，该方法将表面的候选参数设定以及表面在二维空间中的候选投影作为输入。表面的参数设定是将表面映射到中的连续曲线。投影是将表面映射到中的连续应用。然后，该方法确定这些输入是否形成3D表面的有效轮廓，即确定（注意：在离散设置中）是否存在具有单位速度的连续曲线（轮廓），该曲线将（或至少是中的参数设定的图像）映射到中并且使得该曲线和参数设定的组合等于投影。该方法确定轮廓曲线的该存在性是否成立，但是在离散设置中，3D模型是离散的。为此，该方法计算函数，该函数针对3D表面中具有相邻参数值的每一对点，在点的投影间的视差与点的参数设定间的视差之间进行失真的畸变处理。换句话说，当表面上的两个相邻点的参数设定接近并且当它们在上的投影也保持接近时，该函数趋于具有较小的值。如果这对于3D表面中的全部对接近点都是正确的，即如果该方法确定该函数具有小于3D表面的（小）预定义阈值的值，则意味着对于候选参数设定和投影存在真实的轮廓曲线。如果函数具有较大的值，则该方法确定针对这些候选参数设定和投影不存在轮廓。这确保该方法检测到与具有单位速度的连续曲线相对应的轮廓，这些轮廓是CAD软件可以处理的真实轮廓。通常，T形曲线或者更常见的退化曲线和/或自相交曲线将无法通过该方法执行的测试，即将会使函数大于阈值。因此，该方法稳健地将这些情况作为有效轮廓丢弃，以确保3D模型在CAD软件中的稳健集成。换句话说，针对一对投影-参数设定的评估为轮廓检测提供了稳健性和强度。

离散3D模型可以源自机械零件的3D扫描。因此，在这种情况下，该方法检测扫描的3D模型中一个或多个表面的一个或多个轮廓，从而在扫描物体中进行间接测量。因此，该方法可以用于反向工程，并且可以包括：一旦检测到轮廓，就将CAD特征运算符拟合到每个轮廓，以使扫描的物体可供CAD软件使用。该方法可以包括，例如，作为初始步骤，对机械零件进行3D扫描以获得离散3D模型。当通过3D扫描获得离散3D模型时，该模型的特征可以在于噪声。在这种情况下，现有技术方法往往无法检测模型中的轮廓，而该方法即使在这些情况下也能成功。因此，该方法对源自3D扫描的噪声模型具有稳健性。

替代地或者另外，该方法还可以用于设计和/或制造由离散3D模型呈现的机械零件。为此，该方法可以包括通过任何已知方法将离散3D模型转换为CAD模型的另外步骤。这尤其可以包括通过任何已知合适的方法将CAD运算符拟合到已检测到轮廓的每个表面。然后，该方法可以包括与CAD模型的设计和/或制造相关的附加步骤。这些步骤在下文中进一步详细讨论。

该方法可以更广泛地用于3D CAD分析、建模和编辑、3D重建和识别、仿真和实验设计的领域。

此外，正如下文进一步讨论的，该方法可以检测两个3D表面的两个有效轮廓的聚合是否仍能形成用于两个表面的聚合的有效轮廓。

该方法用于在呈现机械零件的离散3D模型中检测轮廓。这意味着该方法以离散3D模型作为输入，并且针对至少一个3D表面中的每个3D表面输出指示该3D表面的候选参数设定和候选投影是否形成有效轮廓的数据（例如，输出可以是“是”或“否”指示符）。如果输出指示候选参数设定和投影确实形成有效轮廓，则该方法还可以包括计算轮廓（通过适用于基于参数设定和投影来计算轮廓的任何已知的方法）并输出该轮廓或其参数。

有效轮廓（也称为轮廓形状）是具有表面、连续映射和具有单位速度的曲线的三元组，使得存在连续映射，并且满足：

如果成立，则是轮廓形状的投影，是其轮廓曲线（也称为“轮廓”），并且是轮廓形状的参数设定。该定义如图1所示。CAD轮廓形状的示例包括挤出曲面、旋转曲面、带拔模的挤出曲面、及扫掠曲面。该方法检测此类轮廓。

至少一个3D表面包含3D模型的一个或多个3D表面。这些表面可以形成3D模型全部表面的子集（所述全部表面例如由3D模型的分割得到，该方法可选地包括执行此分割作为初始步骤）。这些表面可以由离散3D模型的初始预处理步骤得到，以将这些表面检测为可由轮廓定义的表面。该方法可以包括这种初始步骤，该步骤可以通过任何已知方法完成。该初始步骤可以包括应用由达索系统（Dassault Systèmes）提交的欧洲专利申请EP21305673.2中公开的方法（其通过引用并入本文）来检测3D模型中的挤出曲面。该初始步骤还可以包括应用由达索系统提交的欧洲专利申请EP21305763.1中公开的方法（其通过引用并入本文）来检测3D模型中的旋转曲面。该初始步骤还可以包括应用由达索系统提交的欧洲专利申请EP23306189.4中公开的方法（其通过引用并入本文）来检测3D模型中的拔模表面（更具体地说，应用由该方法执行的测试来检测3D模型中的拔模表面）。该初始步骤还可以包括应用任何合适的已知方法来检测3D模型中的扫掠表面。替代地，用户可以例如通过图形方式点击要选择的表面来选择子集。

3D离散模型是机械零件的3D离散几何呈现。离散几何呈现是包含一组离散的数据片的数据结构。每条数据片都可以等效地称为离散元素。每条数据代表位于3D空间中的相应的几何实体。每个几何实体代表3D物体的相应位置（换句话说，形成由3D物体所呈现的实体的相应材料部分）。几何实体的聚合（即并集或并置）共同呈现3D物体。离散几何呈现在示例中可以包含超过100、1000或10000的多个此类数据片。

离散几何呈现例如可以是3D点云，每个几何实体都是点。离散几何呈现可以替代地是3D网格，每个几何实体都是网格块或面。3D网格可以是规则的或不规则的（即，由相同类型的面组成或者不由相同类型的面组成）。3D网格可以是多边形网格，例如三角形网格。3D网格可以从3D点云获取，例如通过对3D点云进行三角剖分（例如，使用Delaunay三角剖分）。

例如在重建过程中，3D点云或3D网格可以通过对真实物体（即真实机械零件）进行物理测量来确定。3D重建过程可以包括：提供真实物体；提供一个或多个物理传感器，每个传感器被配置用于采集相应的物理信号；以及通过操作真实物体上的一个或多个物理传感器（即，使用每个传感器扫描真实物体）采集相应的物理信号。然后，3D重建可以根据任何已知技术基于测量结果来自动确定3D点云和/或3D网格。一个或多个传感器可以包括多个（例 如，RGB和/或图像或视频）摄像机，并且确定过程可以包括运动结构分析。一个或多个传感器可以替代地或附加地包括一个或多个深度传感器（例如，RGB深度摄像机），并且确定可以包括基于从深度数据的3D重建。一个或多个深度传感器例如可以包括激光器（例如，激光雷达）或超声波发射器‐接收器。3D重建过程可以是反向工程过程的一部分，以获得真实物体的CAD模型，反向工程过程还包括在被测3D物体上检测CAD体积挤出运算符的方法。由该方法检测到的CAD体积挤出运算符有助于反向工程过程，并有助于通过CAD特征定义原始测量物体。

3D点云或3D网格可以替代地从表示实体或机械零件的表层（即外表面）的3D经建模物体获取，例如通过对3D经建模物体进行射线投射或对3D经建模物体进行表面细分。表面细分可以根据任何3D经建模物体渲染过程来执行。此类渲染流程可以在任何CAD系统上进行编码，以便显示3D经建模物体的图形表示。3D经建模物体可以由用户使用CAD系统设计或已由用户设计。

该方法可以包括提供离散3D模型，例如在该方法的初始步骤中。这可以包括从已存储3D模型物体的（例如远程）存储器或服务器或数据库检索（例如，下载）3D模型（例如，对机械零件进一步进行3D扫描）。当离散3D模型源自机械零件的3D扫描时，提供离散3D模型可以包括对机械零件进行3D扫描，从而获得3D点云作为3D离散模型，或者对该3D点云进行网格划分（例如，使用任何合适的三角剖分过程），从而获得3D网格作为离散3D模型。

对于所述至少一个3D表面中的每个3D表面，该方法包括提供该3D表面的候选参数设定以及该3D表面到中的候选投影。

如果是维数为的（拓扑）流形，则参数设定是在构建图谱集，即一组同胚，使得的开覆盖。当然，在光滑流形（即）上，可以构建光滑图谱集（-微分同胚映射）。表面网格或点云呈现多边形表面，它们是二维拓扑流形的特例。因此，人们可以找到网格或点云的参数设定，即一系列取值在内的连续映射，其定义域覆盖整个表面。3D表面的候选参数设定是3D表面的任何此类参数设定。候选参数设定可以是遵循表面的自然方向的任何参数设定。例如，3D表面的候选参数设定可以是由达索系统提交的欧洲专利申请EP21305671.6中公开的参数设定方法获得的参数设定，并且该专利申请通过引用并入本文。

3D表面到中的候选投影可以是满足等式（在离散设置中）的最佳投影的任何初步猜测。此类初步猜测可以由用户提供，也可以由任何适用于此目的的计算机实现方法来提供。例如，如果表面是挤出曲面，则候选投影可以是由欧洲专利申请EP21305673.2中公开的挤出检测方法计算的正交投影，该专利申请通过引用并入本文。如果表面是旋转曲面，则候选投影可以是由欧洲专利申请EP21305763.1中公开的回转检测方法计算的正交投影，该专利申请通过引用并入本文。如果表面是拔模表面，则候选投影可以是由欧洲专利申请23306189.4中公开的拔模检测方法计算的投影，该专利申请通过引用并入本文。现有技术中存在其他解决方案，以在各种表面情况下计算候选投影。

针对所述至少一个3D表面中的每个3D表面执行该方法的步骤，其中候选参数设定和投影是输入。可以针对多个不同的候选参数设定和/或多个不同的候选投影重复这些步骤，直到一对参数设定-投影产生有效的轮廓，或者直到该方法确定全部可能的多对参数设定-投影均产生无效轮廓。

除了提供3D表面的候选参数设定和投影之外，该方法还包括计算函数。该函数针对3D表面中具有相邻参数值的每一对点，在点的投影间的视差与点的参数设定间的视差之间进行失真的畸变处理。这意味着该函数取决于3D表面中具有相邻参数值（即具有接近的参数值）的每一对点，点的参数值是根据候选参数设定的该点的参数设定的值。例如，该函数可以是这些点对上的每对点的所述失真之和或最大值。

该函数可以根据3D表面的每一对连续点的参数值的顺序来对其进行失真的畸变处理。换句话说，失真可以取决于每对连续点，例如，可以是这些连续点对的总和或最大值。每对点是3D表面的根据其参数值的顺序（即升序或降序）的连续点对，即3D表面的点根据其参数值（如由候选参数设定给出）的升序或降序来排序，并且连续点是按此顺序连续的点。

失真是一个项（例如减法），当点的投影（即它们通过候选投影的图像）之间的视差和点的参数设定间的视差相差太大时，该失真往往具有较高（至少绝对值较高）的值，即，例如，当点的投影间的视差具有较高的值（即投影的点在投影时往往彼此远离，而预期在轮廓上彼此接近），并且它们的参数设定值之间的视差具有较低的值（即点预期在轮廓上接近）时。因此，失真确保了轮廓上预期接近的点（根据其参数设定）在由候选投影所投影时保持在上接近。换句话说，关于参数设定的视差对应于轮廓曲线上的点之间的预期距离，并且将该距离与通过投影实现的距离进行比较。

对于每对点，点的投影间的视差可以是两个点的投影之间的距离（即通过候选投影的它们的图像之间的距离）的递增函数。对于每对点，点的参数设定间的视差可以是两个点的参数设定之间的距离（即通过候选投影的它们的图像之间的距离）的递增函数。

现在将讨论用于该函数的公式的示例。该公式源于本公开的离散设置。为了完整性，首先讨论连续设置。

连续设置

设为拓扑空间。设和为连续映射。被称为是的轮廓简化，如果，使得并且：

（即通过弧长被参数设定）。

对于每一对点，失真由以下定义：

并且对于，局部失真能量由以下定义：

为的轮廓简化，当且仅当：

即

离散设置

设为对应于表面到中的（通过候选投影）投影的2D点云，并且设为相关联参数（即根据候选参数设定），假设对于全部，（否则，可以对指标进行排列以使该假设成立）。这是参数值的顺序。就而言，来自于嵌入拓扑空间的近似，其中和。这是由于V是3D表面通过候选投影的投影的情况。还假设对于某些连续，。应注意，这种参数设定可以使用先前讨论的欧洲专利申请EP21305671.6中公开的参数设定方法来获得。

因此，近似局部失真能量被定义为：

并且失真为：

对于，是几乎离散轮廓，如果：

对于足够小（例如，介于3D模型的直径的0.001倍与3D模型直径的0.05倍之间，例如，当模型的特征在于噪声时，被选择为更高的值），如果为几乎离散轮廓，则是有效的离散轮廓。

换句话说，该函数可以是以下类型：

其中：

其中：

·是点的投影；并且

·是与点相关联的参数，和是有序的。

除了计算函数之外，该方法随后包括：如果计算的函数小于预定阈值，则确定候选参数设定和候选投影形成3D表面的有效轮廓。换句话说，该方法将函数的计算值与预定义阈值进行比较，例如检查是否有，其中为预定义阈值，并且确定：如果函数值低于预定义阈值，则候选参数设定和投影形成3D表面的有效轮廓；或者如果函数值大于预定义阈值，则候选参数设定和投影不形成3D表面的有效轮廓。该方法可以输出数据，从而指示候选参数设定和投影是否已被确定为形成有效轮廓。在候选参数设定和投影已被确定为形成有效轮廓的情况下，该方法还可以包括通过任何已知合适的轮廓计算方法来计算满足等式的轮廓曲线。

该方法步骤针对至少一个3D表面中的每个3D表面执行。换句话说。对于呈现至少一个3D表面的给定表面的离散轮廓候选的每一对，该方法可以计算，并且如果它不是有效的离散轮廓，则将该对滤除掉。图2示出被分类为有效的离散轮廓或无效的离散轮廓的对的示例。图右侧的示例将导致计算出的较高值（大于）。实际上，有些点的参数的值非常接近，而位置却截然不同（相距甚远）。因此，将被归类为无效的离散轮廓。与左图相比，右图中的点随着朝向图的右侧前进而分成两个分支。这与图3所示的连续曲线分离成多个分支（非流形曲线）不是有效轮廓的事实相一致。

该至少一个3D表面可以包括至少一个3D表面，对于该3D表面，候选参数设定和候选投影被确定为不形成有效轮廓。该至少一个3D表面可以另外地或替代地包括至少一个3D表面，对于该3D表面，候选参数设定和候选投影被确定为形成有效轮廓。

该方法还可以包括：如果确定候选参数设定和候选投影形成3D表面的有效轮廓，则基于该轮廓将CAD运算符拟合到该表面。这可以通过任何合适的方法完成。

该至少一个3D表面可以包括由第一3D表面和第二3D表面的聚合形成的3D表面。在这种情况下，候选投影是第一和第二3D表面的聚合的候选投影，并且候选参数设定是第一和第二3D表面的聚合的候选参数设定。例如，第一3D表面和第二3D表面可以相邻并且具有公共点。在这种情况下，第一和第二3D表面的聚合的候选参数设定是第一3D表面和第二3D表面的参数设定的聚合，使得公共点具有相同的参数设定。候选投影可以是任何合适的候选投影。

例如，设为公共点、为第一表面的其余点并且为第二表面的其余点。考虑和，其中相关联的参数为（第一表面的参数设定）和（第二表面的参数设定）。可以假设的是，假设和，其中为连续映射。设为候选投影（是连续的）。设为以下均值平移值：

聚合的参数设定可以通过计算和获得，并且最终：

点云的这些参数可以与点云相关联：

并且。

将转换成的过程可以称为参数设定聚合，并且如果是有效的离散轮廓（根据方法的确定步骤），则该聚合有效。同样，此计算可以用于生成新的轮廓候选并滤除掉无效的聚合。

换句话说，第一和第二3D表面的聚合的参数设定可以是以下类型（例如，确切地为）：

其中：

其中第一3D表面的参数设定，以及第二3D表面的参数设定，和。此处，和不一定像上述的公式中的那样（按升序或降序）排序，尽管在示例中它们可以如此。它们的排序只是为了使公共点显示出来。

图4示出示例，其中该方法将检测出表面网格（呈现3D机械零件）上的两个平面区段（区段1和区段2）无法从具有有效轮廓的单个挤出件重建，而如果被单独取出，它们可以是两个挤出件的一部分。换句话说，虽然可以计算这两个区段的有效离散轮廓，但对应的轮廓无法聚合成更大的有效离散轮廓。轮廓如图5所示。

如前所述，该方法可以包含在用于设计和/或制造由离散3D模型呈现的机械零件的过程中。

“设计制造产品/机械零件/机械产品”是指至少作为详细说明制造产品/机械零件/机械产品的经建模物体（3D或2D）的过程的一部分的任何动作或一系列动作。该方法可以形成此类过程，或者可以形成该过程的至少一部分。事实上，如前所述，该方法可以是将离散3D模型转换为3D CAD模型的步骤的一部分，该方法检测轮廓，以允许基于这些轮廓拟合CAD运算符（并且该方法可以包括该拟合步骤）。

因此，该方法通常控制经建模物体，诸如离散3D模型。经建模物体是由存储在例如数据库中的数据定义的任何物体。引申而言，表述“经建模物体”指示数据本身。根据系统的类型，经建模物体可以由不同类型的数据定义。该系统实际上可以是CAD系统、CAE系统、CAM系统、PDM系统和/或PLM系统的任意组合。在这些不同的系统中，经建模物体由对应的数据定义。因此，我们也可以称之为CAD物体、PLM物体、PDM物体、CAE物体、CAM物体、CAD数据、PLM数据、PDM数据、CAM数据和CAE数据。然而，这些系统并不相互排斥，因为经建模物体可以由对应于这些系统的任意组合的数据来定义。系统因此很可以同时是CAD、CAE、PLM和/或CAM系统，正如根据下文提供的这些系统的定义将是显而易见的。

通过CAD解决方案（例如CAD系统或CAD软件），还指任何系统、软件或硬件，其至少适用于基于经建模物体的图形呈现和/或其结构化呈现（例如特征树）来设计经建模物体，诸如CATIA。在这种情况下，定义经建模物体的数据包括允许呈现经建模物体的数据。例如，CAD系统可以使用边或线来呈现CAD经建模物体，在某些情况下可以使用面或表面来呈现。线、边或表面可以用各种方式呈现，例如非均匀合理B样条（NURBS）。具体地，CAD文件包含规范，可以从中生成几何图形，进而允许生成呈现。经建模物体的规范可以存储在单个或多个CAD文件中。在CAD系统中，呈现经建模物体的文件大小通常在每个零件1兆字节的范围内。并且经建模物体通常可以是数千个零件的组装。

在CAD环境中，经建模物体通常可以是2D或3D经建模物体，例如呈现产品（诸如零件或零件的组装）或者可以呈现产品的组装。2D或3D经建模物体可以是制造产品，即待制造的产品。“3D经建模物体”是指通过允许其3D呈现的数据所建模的任何物体。3D呈现允许从全部角度查看零件。例如，3D经建模物体，在被3D呈现时，可以围绕其任意轴或者在其上显示该呈现的屏幕中的任意轴进行处理和回转。特别地，这不包括未经3D建模的2D图标。3D呈现的显示有助于设计（即，从统计角度而言，提高设计师完成任务的速度）。这加快了工业制造过程，因为产品的设计是制造过程的一部分。

该方法中涉及的3D经建模物体可以呈现在使用例如CAD/CAE软件解决方案或CAD/CAE系统等完成其虚拟设计后要在现实世界中制造的产品的几何形状，诸如（例如，机械）零件或零件的组装（或等效地，零件的组装，因为从该方法的角度来看，零件的组装本身可以被视为零件，或者该方法可以独立应用于组装的每个零件来应用），或者更一般地说任何刚性主体组装（例如，移动机构）。CAD/CAE软件解决方案允许设计各种不受限的工业领域中的产品，包括：航空航天、架构、建筑、消费品、高科技装置、工业设备、运输、海洋和/或海上石油/天然气生产或运输。因此，通过该方法设计的3D经建模物体可以呈现工业产品，该工业产品可以是任何机械零件，诸如陆地车辆的一部分（例如包括汽车和轻型卡车设备、赛车、摩托车、卡车和机动设备、卡车和公共汽车、火车）、航空飞行器的一部分（例如包括机身设备、航空航天设备、推进设备、国防产品、航空设备、空间设备）、海军车辆的一部分（例如包括海军设备、商船、海上设备、游艇和工作船、海洋设备）、通用机械零件（例如包括工业制造机械、重型移动机械或设备、已安装的设备、工业设备产品、金属加工制品、轮胎制造产品）、机电或电子零件（例如包括消费电子产品、安全和/或控制和/或仪器产品、计算和通信设备、半导体、医疗装置和设备）、消费品（例如包括家具、家居和园艺产品、休闲用品、时尚产品、硬商品零售商产品、软商品零售商产品）、包装（例如包括食品饮料和烟草、美容和个人护理、家用产品包装）。

CAD系统可以基于历史。在这种情况下，经建模物体进一步由包含几何特征的历史的数据定义。经建模物体实际上可以由自然人（即设计师/用户）使用标准建模特征（例如拉伸、回转、切割和/或圆角）和/或标准表面特征（例如扫掠、混合、放样、填充、变形和/或平滑）进行设计。支持此类建模功能的许多CAD系统都是基于历史的系统。这意味着设计特征的创建历史通常通过非循环数据流保存，该数据流通过输入和输出链接将所述几何特征链接在一起。基于历史的建模范式自20世纪80年代初就已广为人知。经建模物体由两种持久数据呈现来描述：历史和B-rep（即边界呈现）。B-rep是在历史中定义的计算结果。在呈现经建模物体时，计算机的屏幕上显示的零件的形状为B-rep（例如，其图案镶嵌）。零件的历史是设计意图。基本上，历史收集了关于经建模物体所经历的操作的信息。B-rep可以与历史一起保存，以便更便捷地显示复杂零件。历史可以与B-rep一起保存，以便允许根据设计意图对零件进行设计更改。

PLM系统还指适用于管理呈现物理制造产品（或待制造的产品）的经建模物体的任何系统。因此，在PLM系统中，经建模物体由适用于制造物理物体的数据定义。这些通常可以是尺寸值和/或公差值。为了正确制造物体，事实上具有这些值更好。

CAE解决方案还指适用于分析经建模物体的物理行为的任何解决方案、软件或硬件。著名且广泛使用的CAE技术是有限元模型（FEM），下文中也称为CAE模型。FEM通常涉及将经建模物体划分为元素，即有限元网格，这些物理行为可以通过等式来计算和模拟。由达索系统以商标SIMULIA^®来提供此类CAE解决方案。另一种不断发展的CAE技术涉及对由来自不同物理领域的多个部件组成的复杂系统进行建模和分析，而无需CAD几何数据。CAE解决方案允许对待制造产品进行模拟，从而进行优化、改进和验证。由达索系统以商标DYMOLA^®来提供此类CAE解决方案。CAE可以用于确保由新的CAD模型实现各种结构要求（诸如但不限于质量、刚度、强度、耐久性）。其中一些要求可以被称为关键性能指标（KPI）。对于许多工业产品（例如汽车、飞机、消费品、高科技产品）而言，这些KPI之间存在冲突，例如，较低的质量通常会导致较低的刚度。因此，通常应用优化方法来在KPI之间找到最佳权衡。

CAM解决方案是指适用于管理产品的制造数据的任何解决方案、软件或硬件。制造数据通常包括与待制造产品、制造过程和所需资源相关的数据。CAM解决方案用于规划和优化产品的整个制造过程。例如，它可以为CAM用户提供有关制造过程的可行性、持续时间或者资源的数量（诸如特定机器人）的信息，这些资源可以在制造过程的特定步骤中使用；并且从而允许对管理或所需投资进行决策。CAM是在CAD过程和潜在CAE过程之后的后续过程。例如，CAM解决方案可以提供关于与CAD模型中提供的挤出特征一致的加工参数或模制参数的信息。此类CAM解决方案由达索系统以商标CATIA、Solidworks或商标DELMIA^®来提供。

因此，CAD和CAM解决方案紧密相关。事实上，CAD解决方案专注于产品或零件的设计，并且CAM解决方案则专注于如何制造它们。设计CAD模型是迈向计算机辅助制造的第一步。事实上，CAD解决方案提供了关键功能，诸如基于特征的建模和边界呈现（B-Rep），以降低在使用CAM解决方案处理的制造过程中出现错误和精度损失的风险。事实上，CAD模型旨在用于制造。因此，它是待制造物体的虚拟孪生，也称为数字孪生，具有两个目标：

- 检查待制造物体在特定环境中的正确行为；以及

- 确保待制造物体的可制造性。

PDM代表产品数据管理。PDM解决方案是指适用于管理与特定产品相关的全部类型的数据的任何解决方案、软件或硬件。PDM解决方案可供产品的生命周期中涉及的全部参与者使用：主要是工程师，但也包括项目经理、财务人员、销售人员和采购员。PDM解决方案通常基于面向产品的数据库。它允许参与者共享关于其产品的一致数据，从而防止参与者使用不同的数据。此类PDM解决方案由达索系统以商标ENOVIA^®来提供。

由离散3D模型转换为CAD模型的设计步骤（该步骤可以包含该方法）输出的经建模物体是CAD模型，例如包含特征树和/或B-rep或由其组成。

CAD模型可以是基于特征的（例如，它可以包括特征树，以及可选地包括通过执行特征树获得的对应的B-rep）。基于特征的3D模型允许（例如，在下文讨论的制造文件或CAM文件确定过程中）检测并自动解决CAD模型中的几何误差，诸如将影响制造过程的冲撞。例如，冲撞是3D模型的两个零件之间例如由于其相对运动而产生的相互贯通。此外，这种冲撞有时只能经由基于CAD特征模型的有限元分析来检测。因此，可以通过迭代修改特征的参数并进行有限元分析，来利用CAD解决方案或自动地由CAD解决方案执行冲撞的解决方案。

再例如，基于特征的3D模型允许（例如，在下文讨论的制造文件或确定CAM文件过程中）经由计算机数控（CNC）自动地创建机器的工具路径。使用CNC，每个待制造的物体都会获得自定义计算机程序，该程序被存储在机器控制单元（附接到机器的微型计算机）中并由其执行。程序包含机床将遵循的指令和参数。铣床、车床、镂铣机（routers）、磨床和激光器都是常见机床的示例，其操作可以通过CNC自动化。

CAD模型的关键特性在于，它可以通过链接少量高级别参数化的设计操作（例如但不限于拔模、挤出、倒角）来进行精确且明确的设计，并且通过修改其高级别参数来进行编辑。这是与多面体呈现（诸如三角形表面网格）的关键区别，多面体呈现可以呈现任何3D形状，但不提供工业设计环境中所需的修改或参数设定功能。

由于CAD模型是零件/产品的参数设定模型，因此它在内存占用方面比其他模型（诸如CAE模型）更轻量。事实上，CAD模型不存储诸如有限元等离散几何元素的集合，而是允许存储特征和参数的列表，这在存储空间和内存占用方面更轻量。因此，与例如CAE模型相比，使用CAD模型减少了底层系统的内存需求，而且还有助于模型的可编辑性。这意味着，CAE到CAD的转换过程实际上将CAE模型压缩成在内存需求（例如占用空间）方面更轻量的CAD模型，此外还将CAE模型转换成更易于编辑的CAD模型。

从CAD文件生成自定义计算机程序可以被自动化。因此，这种生成可以避免错误，并且可以确保将CAD模型完美地复制到被制造的产品中。相比于手工加工，CNC被认为能够提供更高的精度、复杂性和可重复性。其他益处包括更高的精度、速度和灵活性，以及诸如轮廓加工等功能，其允许铣削轮廓形状，包括3D设计中生产的轮廓形状。

B-rep（即边界呈现）是机械零件的3D呈现。具体地，B-rep是持久数据呈现，其描述呈现机械零件的3D经建模物体。B-rep可以是在呈现机械零件的3D经建模物体的设计阶段期间进行的计算和/或一系列操作的结果。在呈现经建模物体时，计算机的屏幕上显示的机械零件的形状为B-rep（例如，其图案镶嵌）。在示例中，B-rep呈现模型物体的一部分。

B-rep包含拓扑实体和几何实体。拓扑实体为：面、边和顶点。几何实体为3D物体：表面、平面、曲线、线、点。根据定义，面是表面的有界部分，称为支撑表面。边是曲线的有界部分，称为支撑曲线。顶点是3D空间中的点。它们彼此相关如下。曲线的有界部分由位于曲线上的两个点（顶点）定义。表面的有界部分由其边界定义，该边界是位于表面上的一组边。面的边的边界通过共用顶点而连接。面通过共用边而连接。如果两个面共用边，则这两个面相邻。类似地，如果两个边共用顶点，则这两个边相邻。在CAD系统中，B-Rep以“由……界定”的关系、拓扑实体与支撑几何形状之间的关系以及支撑几何形状的数学描述整合到适当的数据结构中。B-Rep的内边是指恰好由两个面共用的边。根据定义，边界边不被共用，它仅界定一个面。根据定义，边界面由至少一个边界边来界定。如果B-Rep的全部边都是内边，则称该B-Rep为闭合的。如果B-Rep包含至少一个边界边，则称该B-Rep为开放的。闭合的B-Rep用于建模厚的3D体积，因为它定义了（虚拟地）包围材料的空间的内部部分。开放的B-Rep用于建模3D皮肤，3D皮肤呈现厚度足够小而可以忽略厚度的3D物体。

B-Rep优于CAD建模中使用的任何其他呈现类型的关键优势在于它能够精确地呈现任意形状。全部其他正在使用的呈现，诸如点云、距离场和网格，都是通过离散化来执行形状的近似以呈现。另一方面，B-Rep包含呈现精确设计的表面方程，并且因此形成了用于进一步制造的真正“主模型”，无论这是生成CNC的工具路径，还是离散化为给定3D打印机技术的正确样本密度。换句话说，通过使用B-Rep，3D模型可以精确呈现制造物体。B-Rep在模拟3D模型的行为方面也具有优势。在应力、热、电磁或其他分析方面，它支持对模拟网格进行局部细化以捕捉物理现象；并且对于运动学，它支持弯曲表面之间的真实的接触建模。最后，B-Rep允许较小的内存和/或文件占用空间。首先，因为该呈现包含仅基于参数的表面。在其他呈现（诸如网格）中，等效表面包含多达数千个三角形。其次，因为B-Rep不包含任何基于历史的信息。

该方法可以包含在生产过程中，该生产过程可以包括在执行该方法之后或在执行转换成CAD模型（可以包含该方法）的步骤之后，生产与通过该步骤设计/处理/输出的经建模物体相对应的物理产品。生产过程可以包括以下步骤：

-（例如，自动地）应用将离散3D模型转换成CAD模型的步骤，从而获得CAD模型

-使用获得的CAD模型来制造零件/产品。

使用CAD模型进行制造是指涉及/参与由CAD模型呈现的产品/零件的制造的任何现实世界行为或一系列行为。使用CAD模型进行制造例如可以包括以下一个或多个步骤：

-编辑所获得的CAD模型；

-基于CAD模型或对应的CAE模型（例如，在CAE到CAD转换过程之后，CAD模型所源自的CAE模型）进行模拟，诸如用于验证机械、使用和/或制造特性和/或约束的模拟（例如，结构模拟、热力学模拟、空气动力学模拟）；

-基于模拟的结果来编辑CAD模型；

-可选地（即，根据所使用的制造过程，机械产品的生产可以包含或不包含此步骤），基于（例如，已编辑的）CAD模型（例如，控制指令源自存储CAD模型和/或CAD模型的规范的CAD文件）（例如，自动地）确定用于生产/制造所制造产品的制造文件/CAM文件（例如，包含用于制造由CAD模型呈现的产品的制造指令、和/或用于制造过程的控制指令、和/或用于指挥制造过程或其制造工具的控制指令）；

-考虑到制造由CAD模型呈现的产品，将CAD文件和/或制造文件/CAM文件发送到工厂；和/或

-基于所确定的制造文件/CAM文件或CAD模型（例如，自动地）生产/制造由通过该方法输出的模型原始呈现的机械产品。这可以包括将制造文件/CAM文件和/或CAD文件（例 如，自动地）送入执行制造过程的机器中。

生产/制造的该最后步骤可以称为制造步骤或生产步骤。例如，在将CAD模型和/或CAD文件送入到一台或多台制造机器或控制机器的计算机系统中时，此步骤基于CAD模型和/或CAM文件来制造/装配零件/产品。制造步骤可以包括执行任何已知的制造过程或一系列制造过程，例如一个或多个添加物制造步骤、一个或多个切割步骤（例如，激光切割或等离子切割步骤）、一个或多个冲压步骤、一个或多个锻造步骤、一个或多个弯曲步骤、一个或多个深拉步骤、一个或多个模制步骤、一个或多个机械加工步骤（例如，铣削步骤）和/或一个或多个冲压步骤。由于该设计方法改进了呈现零件/产品的模型（CAE或CAD）的设计，因此制造过程及其生产效率也得到提高。

编辑CAD模型可以包括由用户（即设计师）例如通过使用CAD解决方案对CAD模型进行一次或多次编辑。对CAD模型的修改可以包括对CAD模型的几何形状和/或参数中的每一者进行一次或多次修改。修改可以包括对模型的特征树执行的任何修改或一系列修改（例 如，特征参数和/或规范的修改）和/或对CAD模型的所显示的呈现（例如，B-rep）执行的修改。修改是维持零件/产品的技术功能的修改，即用户执行的修改可以影响模型的几何形状和/或参数，但其目的仅仅是使CAD模型在技术上更符合零件/产品的下游使用和/或制造。此类修改可以包括任何修改或一系列修改，以使CAD模型在技术上符合在下游制造过程中使用的机器的规范。此类修改还可以另外地或替代地包括任何修改或一系列修改，以使CAD模型在技术上符合制造后的产品/零件的进一步使用，此类修改或一系列修改例如是基于模拟的结果。

CAM文件可以包含从CAD模型获取的制造设置模型。制造设置可以包含用于制造机械产品所需的全部数据（例如，用于控制制造过程的控制指令），使得其具有与由CAD模型捕获的内容相对应的几何形状和/或材料分布，甚至达到制造公差误差。确定生产文件可以包括应用任何CAM（计算机辅助制造）或CAD-CAM解决方案，以用于（例如，自动地）从CAD模型确定生产文件（例如，任何自动的CAD至CAM转换算法）。此类CAM或CAD至CAM解决方案可以包括以下一种或多种软件解决方案，这些软件解决方案使得能够基于待制造的产品的CAD模型来自动生成针对给定制造过程的制造指令和工具路径：

-Fusion 360，

-FreeCAD，

-CATIA，

-SOLIDWORKS，

-达索系统的数控车间程序员，参见https://my.3dexperience.3ds.com/welcome/fr/compass-world/rootroles/nc-shop-floor-programmer，

- 达索系统的数控铣车机床程序员，参见https://my.3dexperience.3ds.com/welcome/fr/compass-world/rootroles/nc-mill-turn-machine-programmer，和/或

- 达索系统的粉末床机床程序员，参见https://my.3dexperience.3ds.com/welcome/fr/compass-world/rootroles/powder-bed-machine-programmer。

产品/零件可以是添加物可制造零件，即要通过添加物制造（即3D打印）来制造的零件。在这种情况下，生产过程不包括确定CAM文件的步骤，而是直接前进到生产/制造步骤，这通过直接（例如，自动地）向3D打印机送入CAD模型。3D打印机被配置用于，在送入呈现机械产品的CAD模型后（例如，并且在由3D打印机操作员启动3D打印时），根据CAD模型直接且自动地3D打印该机械产品。换句话说，3D打印机接收（例如，自动地）送入的CAD模型，（例 如，自动地）读取CAD模型，并且通过例如逐层添加材料（例如，自动地）来打印该零件，从而重现由CAD模型捕获的材料的几何形状和/或分布。3D打印机添加材料，从而在现实中精确地重现由CAD模型捕获的材料的几何形状和/或分布，直至达到3D打印机的分辨率，并且可选地包含或不包含公差误差和/或制造校正。制造可以包括：例如由用户（例如3D打印机的操作员）或自动地（由3D打印机或控制它的计算机系统），例如通过修改CAD文件以匹配3D打印机的规范，来确定此类制造校正和/或公差误差。生产过程可以另外地或替代地包括根据CAD模型来确定打印方向（例如，由3D打印机或控制它的计算机系统自动地确定），例如以最小化悬垂体积（如欧洲专利号3327593中所述，该专利通过引用并入本文）、层切片（即确定每个层的厚度）、以及逐层路径/轨迹和3D打印头的其他特征（例如，对于激光束，例如路径、速度、强度/温度和其他参数）。

产品/零件可以替代地是机械加工零件（即通过机械加工制造的零件），诸如铣削零件（即通过铣削制造的零件）。在这种情况下，生产过程可以包括确定CAM文件的步骤。此步骤可以通过任何合适的CAM解决方案自动执行，以从机械加工零件的CAD模型中自动获取CAM文件。确定CAM文件可以包括（例如，自动地）检查CAD模型是否具有任何可能影响生产过程的几何特性（例如，误差或伪影），并且（例如，自动地）纠正这些特性。例如，如果CAD模型仍然包含尖锐边缘（因为机械加工或铣削工具无法创建尖锐边缘），则可以不执行基于CAD模型的机械加工或铣削，并且在这种情况下，确定CAM文件可以包括（例如，自动地）对这些尖锐边缘进行圆角化或倒圆角化（例如，使用与机械加工工具切削头的半径相对应的圆角或倒圆角半径，例如基本上等于公差误差），以便可以基于CAD模型完成机械加工或铣削。更一般地，确定CAM文件可以自动地包括CAD模型中与机械加工或铣削工具的半径不兼容的圆角或倒圆角几何形状，以实现机械加工/铣削。此检查和可能的校正（例如，几何形状的圆角化或倒圆角化）可以如前所述地自动执行，但是也可以由用户（例如，机械加工工程师）在CAD和/或CAM解决方案上手动执行校正，例如，限制用户执行使得CAD模型符合在机械加工过程中使用的工具的规范的校正的解决方案。

除了检查之外，确定CAM文件可以包括（例如，自动地）确定机械加工或铣削路径，即机械加工工具加工产品所要采用的路径。路径可以包括一组坐标和/或由机械加工工具在机械加工时要遵循的参数化轨迹，并且确定该路径可以包括（例如，自动地）基于CAD模型来计算这些坐标和/或轨迹。该计算可以基于由机械加工工具的CAD模型呈现针对CAD模型进行闵可夫斯基（Minkowski）减法的边界的计算，如例如在达索系统于2021年12月13日提交的欧洲专利申请EP21306754.9中所述（该申请通过引用并入本文）。应当理解，路径可以是单一路径，例如，工具连续跟随而不中断与待切割材料的接触。替代地，路径可以是由工具按特定顺序遵循的一系列子路径的串联，例如，工具连续遵循每个子路径，而不中断与待切割材料的接触。可选地，确定CAM文件可以接下来包括（例如，自动地）设置机器参数，包括切割速度、切割/穿孔高度、和/或开模行程，例如基于所确定的路径和机器的规范。可选地，确定CAM文件可以接下来包括（例如，自动地）配置嵌套，其中CAM解决方案确定零件的最佳取向，以最大化机械加工效率。

在机械加工或铣削零件的这种情况下，确定CAM文件因此生成并输出包含机械加工路径的CAM文件，以及可选的已设置的机器参数和/或已配置嵌套的规范。然后，可以将该输出的CAM文件（例如，直接且自动地）送入到机械加工工具中，并且/或者然后可以通过读取文件（例如，直接且自动地）对机械加工工具进行编程，此时生产过程包括生产/制造步骤，其中机器根据生产文件（例如，通过直接且自动地执行生产文件）对产品进行机械加工。机械加工过程包括机械加工工具切削真实材料块，以重现由CAD模型捕获的材料的几何形状和/或分布，例如直到公差误差（例如，铣削的公差误差为几十微米）。

产品/零件可以替代地是模制零件，即通过模制（例如注塑成型）制造的零件。在这种情况下，生产过程可以包括确定CAM文件的步骤。此步骤可以通过任何合适的CAM解决方案自动执行，以从模制零件的CAD模型中自动获取CAM文件。确定CAM文件可以包括（例如，自动地）基于CAD模型执行一系列模制检查，以检查由CAD模型捕获的材料的几何形状和/或分布是否适合模制，并且如果CAD模型不适合模制，则（例如，自动地）执行适当的校正。可以自动执行检查和适当的修正（如果有的话），或者替代地，可以由用户（例如，模制工程师）例如使用CAD和/或CAM解决方案来执行，该CAD和/或CAM解决方案允许用户对CAD模型进行适当的校正，但限制用户的使得CAD模型符合模制工具的规范的校正。检查可以包括：验证由CAD模型呈现的虚拟产品是否与模具的尺寸一致，和/或验证CAD模型是否包含产品脱模所需的全部拔模角度（这些角度本身已从模制得知）。确定CAM文件随后还可以包括：基于CAD模型来确定模制所要用的液体材料的量和/或使液体材料在模具内硬化/凝固的时间，并且输出包含这些参数的CAM文件。生产过程随后包括（例如，自动地）基于输出文件进行模制，其中模具在确定的硬化时间内将液体材料成型成与由CAD模型捕获的材料的几何形状和/或分布相对应的形状，例如直至公差误差（例如，直至纳入拔模角度或者修改拔模角度以便脱模）。

产品/零件可以替代地是冲压零件，也可以被称为“冲压零件”，即在冲压过程中制造的零件。在这种情况下，生产过程可以包括基于CAD模型（例如，自动地）确定CAM文件。CAD模型呈现冲压零件，例如，如果零件将要包含一些凸缘则可以具有一个或多个凸缘，并且可以在这种后者的情况下，具有待移除的额外材料，以便形成零件的一个或多个凸缘的展开状态，正如冲压本身所熟知的。因此，CAD模型包括呈现不带凸缘的零件的部分（在某些情况下是整个零件），并且可以呈现凸缘（如果有的话）的外部额外补丁部分，具有可能额外的材料（如果有的话）。该额外补丁部分可以在一定长度上呈现g2连续性，然后在一定长度上呈现g1连续性。

在这种冲压情况下，确定CAM文件可以包括基于由CAD模型捕获的虚拟产品的几何形状和/或材料的分布来（例如，自动地）确定冲压机的参数，例如冲压模具或冲头的尺寸和/或冲压力。如果CAD模型还包含待移除的额外材料的呈现，以便形成零件一个或多个凸缘的展开状态，则待移除的额外材料可以例如通过机械工进行切割，并且确定CAM文件还可以包括确定对应的机械加工CAM文件，例如如前所述。如果存在一个或多个凸缘，则确定CAM文件可以包括确定g2连续性和g1连续性的几何规范，以便在冲压本身和移除多余材料之后允许在折叠过程中将凸缘沿g2连续性的长度朝向冲压零件的内表面折叠。由此确定的CAM文件因此可以包括：冲压工具的参数、可选的用于折叠凸缘的所述规范（如果有的话）、以及可选的用于移除多余材料（如果有的话）的机械加工生产文件。

冲压生产过程随后可以（例如直接且自动地）输出CAM文件，并且基于该文件（例 如，自动地）执行冲压过程。冲压过程可以包括冲压（例如冲孔）一部分材料以形成由CAD文件呈现的产品，该产品可以带有展开的凸缘和多余的材料（如果有的话）。在适当的情况下，冲压过程随后可以包括基于机械加工生产文件切割多余的材料，以及基于用于折叠凸缘的所述规范来折叠凸缘，从而将凸缘折叠在其g2连续性长度上，并且赋予零件的外边界平滑的外观。在后一种情况下，任何一次制造的零件的形状与由CAD模型呈现的虚拟配对物不同之处在于多余的材料被去除并且凸缘被折叠，而CAD模型则呈现带有多余材料并且凸缘处于展开状态的零件。

该方法是计算机实现的。这意味着该方法的步骤（或基本上全部步骤）由至少一台计算机或任何类似系统执行。因此，该方法的步骤由计算机可能完全自动地或半自动地执行。在示例中，可以通过用户-计算机交互来执行对方法的至少一些步骤的触发。所需的用户-计算机交互的水平可能取决于所预见的自动化水平，并与实现用户愿望的需求相平衡。在示例中，该水平可以是用户定义和/或预定义的。

方法的计算机实现方式的典型示例是使用适用于该目的的系统来执行该方法。该系统可以包括连接到存储器和图形用户界面（GUI）的处理器，存储器上记录有包括用于执行方法的指令的计算机程序。存储器还可以存储数据库。存储器是适用于这种存储的任何硬件，其可能包括几个物理不同的部分（例如，一个部分用于程序，并且可能地一个部分用于数据库）。

图6示出了系统的示例，其中该系统是客户端计算机系统，例如，用户的工作站。

该示例的客户端计算机包括连接到内部通信总线1000的中央处理单元（CPU）1010、也连接到总线的随机存取存储器（RAM）1070。客户端计算机还设置有图形处理单元（GPU）1110，该图形处理单元与连接到总线的视频随机存取存储器1100相关联。视频RAM1100在本领域中也称为帧缓冲器。大容量存储装置控制器1020管理对大容量存储器装置（诸如硬盘驱动器1030）的访问。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的大容量存储器装置包括全部形式的非易失性存储器，举例来说包括半导体存储器装置，诸如EPROM、EEPROM和闪存存储器装置；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘。前述项中的任一者可以由专门设计的ASIC（专用集成电路）补充或结合到其中。网络适配器1050管理对网络1060的访问。客户端计算机还可以包括触觉装置1090，诸如光标控制装置、键盘等。在客户端计算机中使用光标控制装置，以准许用户选择性地将光标定位在显示器1080上的任何期望位置处。另外，光标控制装置允许用户选择各种命令，并输入控制信号。光标控制装置包括多个信号生成装置以用于向系统输入控制信号。通常，光标控制装置可以是鼠标，鼠标的按钮用于生成信号。替代地或附加地，客户端计算机系统可以包括灵敏垫和/或灵敏屏幕。

计算机程序可以包括可由计算机执行的指令，这些指令包括用于使上述系统执行该方法的手段。程序可以记录在任何数据存储介质（包括系统的存储器）上。例如，程序可以在数字电子电路中实现，或在计算机硬件、固件、软件中实现，或者以它们的组合实现。程序可以被实现为设备，例如，有形地体现在机器可读存储装置中以供可编程处理器执行的产品。方法步骤可以由可编程处理器执行，该可编程处理器执行指令的程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行方法的功能。因此，处理器可以是可编程的并且被连接以从数据存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并向它们发送数据和指令。应用程序可以用高级过程语言或面向物体的编程语言来实现，或者如果需要的话，用汇编语言或机器语言来实现。在任何情况下，语言可以是经编译或经解释语言。程序可以是完全安装程序或更新程序。在任何情况下，在系统上应用程序都会产生用于执行该方法的指令。计算机程序可以替代地在云计算环境的服务器上存储和执行，该服务器通过网络与一个或多个客户端通信。在这种情况下，处理单元执行程序所包含的指令，由此使得在云计算环境上执行该方法。

Claims (13)

1.一种用于在呈现机械零件的离散3D模型中进行轮廓检测的计算机实现方法，所述方法包括：对于所述3D模型的至少一个3D表面的每个3D表面：

提供：

所述3D表面的候选参数设定；以及

所述3D表面到中的候选投影；

计算函数，所述函数对于所述3D表面中具有相邻参数值的每一对点，在所述点的投影间的视差与所述点的参数设定间的视差之间进行失真的畸变处理；以及

如果所计算的函数小于预定阈值，则确定所述候选参数设定和所述候选投影形成所述3D表面的有效轮廓。

2.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述3D表面的每一对连续点的参数值的顺序，所述函数针对所述3D表面的每一对连续点进行失真的畸变处理。

3.如权利要求2所述的方法，其中：

所述点的所述投影间的视差是所述点的所述投影之间的距离的递增函数；以及

所述点的所述参数设定间的视差是所述点的所述参数设定之间的距离的递增函数。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述函数具有以下类型：

其中：

其中：

·是点的所述投影；以及

·是与所述点相关联的所述参数，所述和所述是有序的。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述至少一个3D表面包括其所述候选参数设定和所述候选投影被确定为不形成有效轮廓的至少一个3D表面。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述至少一个3D表面包括由第一3D表面和第二3D表面的聚合形成的3D表面，所述候选投影是所述第一3D表面和所述第二3D表面的聚合的候选投影，所述候选参数设定是所述第一3D表面和所述第二3D表面的聚合的候选参数设定。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一3D表面和所述第二3D表面相邻并且具有公共点，所述第一3D表面和所述第二3D表面的聚合的所述候选参数设定是所述第一3D表面和所述第二3D表面的参数设定的聚合，使得所述公共点具有相同的参数设定。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一3D表面和所述第二3D表面的聚合的所述参数设定具有以下类型：

其中：

其中是所述第一3D表面的所述参数设定，以及是所述第二3D表面的所述参数设定，和所述公共点的参数。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述离散3D模型源自所述机械零件的3D扫描。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，如果确定所述候选参数设定和所述候选投影形成所述3D表面的有效轮廓，则所述方法还包括：

基于所述轮廓，将CAD运算符拟合到所述表面。

11.一种计算机程序，其包含指令，当所述指令由计算机执行时使得所述计算机执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。

12.一种计算机可读数据存储介质，其上记录有如权利要求11所述的计算机程序。

13.一种计算机，其包括连接到存储器的处理器，所述存储器具有记录在其上的如权利要求11所述的计算机程序。