專利名稱：制作虛擬設(shè)備模型的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制作作為真實(shí)設(shè)備的圖像的虛擬設(shè)備模型的一種裝置和一種方法。
這樣一種真實(shí)設(shè)備例如指一種設(shè)計(jì)的或業(yè)已存在的工業(yè)設(shè)備、機(jī)器或單個(gè)組件等。在此在實(shí)踐中常常出現(xiàn)如下情況真實(shí)設(shè)備與設(shè)備的原始設(shè)計(jì)并不一致，因?yàn)槔缭谥圃煸O(shè)備時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了特殊的適配或追加配備，或者其設(shè)計(jì)沒有包含為進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理而必需的信息。
本發(fā)明的目的在于提供用于制作作為真實(shí)設(shè)備圖像的虛擬設(shè)備模型的一種方法和一種裝置。
本發(fā)明的目的是通過(guò)一種用于制作作為真實(shí)設(shè)備的圖像的虛擬設(shè)備模型的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該裝置具有一個(gè)第一存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)；一個(gè)第二存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)零部件庫(kù)中設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)；一個(gè)第三存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)虛擬設(shè)備模型；以及一個(gè)分析和控制裝置，用于將設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)與真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便識(shí)別圖像數(shù)據(jù)中的設(shè)備零部件，導(dǎo)出是否接納圖像數(shù)據(jù)中的設(shè)備零部件并在虛擬設(shè)備模型中產(chǎn)生已分別識(shí)別出的設(shè)備零部件。
本發(fā)明的目的是通過(guò)一種用于制作作為真實(shí)設(shè)備的圖像的虛擬設(shè)備模型的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在此方法中，虛擬設(shè)備模型由真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)用下述方法產(chǎn)生，即，零部件庫(kù)中設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)與真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)相比較，在相吻合時(shí)將一個(gè)已分別出識(shí)別的設(shè)備零部件添加到虛擬設(shè)備模型上。
制作虛擬設(shè)備模型數(shù)據(jù)的原始基礎(chǔ)是兩個(gè)數(shù)據(jù)源，第一數(shù)據(jù)源包含真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)，而第二數(shù)據(jù)源包含預(yù)先定義的設(shè)備零部件，它們?cè)跇?gòu)造設(shè)備時(shí)應(yīng)用。圖像分析和控制裝置實(shí)施圖像分析，也就是說(shuō)，圖像數(shù)據(jù)的信息和預(yù)先定義的設(shè)備零部件的信息有時(shí)在用戶的支持下被組合和分析。只要在圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別到一個(gè)設(shè)備零部件，它就添到用于虛擬產(chǎn)生的識(shí)別模型的圖像中。因此用戶可基于真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)和借助一個(gè)所采用的設(shè)備零部件的零部件庫(kù)來(lái)虛擬地仿造真實(shí)設(shè)備。因此用戶對(duì)設(shè)備的當(dāng)前裝備狀態(tài)就有一個(gè)全局了解，有時(shí)即便在設(shè)備轉(zhuǎn)換到新狀態(tài)時(shí)也可以獲得。
該裝置的最大程度的自動(dòng)化運(yùn)行方式用下述方法得到保證，即，分析和控制裝置設(shè)計(jì)用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)、零部件庫(kù)中設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)、虛擬設(shè)備模型的當(dāng)前狀態(tài)和/或用戶的附加信息進(jìn)行圖像分析。
圖像分析可以有利的方式進(jìn)行，即，分析裝置設(shè)計(jì)用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的幾何特性和/或零部件庫(kù)中的設(shè)備零部件的幾何特性進(jìn)行圖像分析。
為了實(shí)現(xiàn)一種一目了然和全面的用戶操作以及操作界面，有利的是所述裝置具有一個(gè)用于顯示三張視圖的顯示裝置，其中，第一張視圖示出以圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的真實(shí)設(shè)備，第二張視圖示出零部件庫(kù)中的設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)，第三張視圖示出虛擬設(shè)備模型。
由用戶控制制作虛擬設(shè)備模型可以簡(jiǎn)便方式進(jìn)行，即，分析和控制裝置設(shè)計(jì)將從零部件庫(kù)選出的設(shè)備零部件移入配給示出真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)的第一屏幕范圍內(nèi)，從而控制虛擬設(shè)備模型的結(jié)構(gòu)。
將各個(gè)設(shè)備零部件配置到包含在真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)中的“真實(shí)”設(shè)備零部件上有利地用下述方式實(shí)現(xiàn)，即，分析和控制裝置尤其在分析了幾何特性的前提下將所選出的和移入第一屏幕范圍的設(shè)備零部件與可在真實(shí)設(shè)備的圖像中識(shí)別的零部件相協(xié)調(diào)，在成功探測(cè)到這些零部件后進(jìn)行配置。
可通過(guò)下述方式進(jìn)一步提高識(shí)別設(shè)備零部件的安全性，即，配給設(shè)備零部件的結(jié)構(gòu)信息，尤其是幾何信息和功能信息得到同步分析，以便將設(shè)備零部件配置到圖像數(shù)據(jù)。
一張一目了然的并與制作過(guò)程的各個(gè)狀況相配的總圖這樣來(lái)得到保證，即，分析和控制裝置設(shè)計(jì)用于在成功識(shí)別一個(gè)設(shè)備零部件之后將其添入虛擬設(shè)備模型的第三張視圖中。
所述裝置的自動(dòng)運(yùn)行方式可這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，分析和控制裝置設(shè)計(jì)用于控制一種自動(dòng)功能，即自動(dòng)選擇設(shè)備零部件、將其定位和添入設(shè)備模型中的功能。在此要求通過(guò)產(chǎn)生假設(shè)并通過(guò)所述分析和控制裝置校驗(yàn)這些假設(shè)來(lái)考慮結(jié)構(gòu)信息，從而進(jìn)行選擇設(shè)備零部件、將其配置到真實(shí)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)中以及將其定位在虛擬設(shè)備模型中。
圖像數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)方式是為了產(chǎn)生數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，設(shè)置一個(gè)數(shù)字照相機(jī)、一個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字化照片和/或一套CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
這樣來(lái)得到整個(gè)真實(shí)設(shè)備的包容形總圖，即，為了采集真實(shí)設(shè)備的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，設(shè)置真實(shí)設(shè)備的不同視圖，其中在識(shí)別零部件時(shí)將已識(shí)別的設(shè)備零部件配置到設(shè)備的所有圖像數(shù)據(jù)中。
下面借助附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中

圖1為制作設(shè)備模型的裝置的原理性方塊圖；圖2示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有一個(gè)附有真實(shí)設(shè)備的數(shù)字照片的屏幕范圍；圖3示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有針對(duì)真實(shí)設(shè)備的第一張視圖和針對(duì)設(shè)備零部件“箱體”的第二張視圖；圖4示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有針對(duì)真實(shí)設(shè)備的第一張視圖和針對(duì)設(shè)備零部件“箱體”的第二張視圖和虛擬設(shè)備模型的第三張視圖；圖5示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有針對(duì)真實(shí)設(shè)備的第一張視圖和針對(duì)設(shè)備零部件“閥門”的第二張視圖；圖6示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有針對(duì)真實(shí)設(shè)備的第一張視圖和針對(duì)設(shè)備零部件“閥門”的第二張視圖和針對(duì)虛擬設(shè)備的第三張視圖；圖7示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有針對(duì)真實(shí)設(shè)備的第一張視圖和針對(duì)設(shè)備零部件“管道”的第二張視圖和針對(duì)虛擬設(shè)備的第三張視圖；圖8示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有一張針對(duì)設(shè)備零部件“箱體”的視圖和針對(duì)附有配給設(shè)備零部件“箱體”的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的另一張視圖；圖9示出一種基于虛擬設(shè)備模型的信息、操作和觀察系統(tǒng)；圖10示出一個(gè)用于零部件庫(kù)的結(jié)構(gòu)和虛擬設(shè)備模型的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型的實(shí)施例。
圖1為制作虛擬設(shè)備模型的裝置的方塊圖。附圖標(biāo)記1表示一個(gè)真實(shí)設(shè)備。借助于一個(gè)圖像采集系統(tǒng)3可從該真實(shí)設(shè)備1上采集圖像，這些圖像存儲(chǔ)在裝置22的一個(gè)存儲(chǔ)器20中，以制作虛擬設(shè)備模型2。圖像數(shù)據(jù)4(在下面也將稱作數(shù)字圖像數(shù)據(jù))被引導(dǎo)到一個(gè)分析和控制裝置5。該分析和控制裝置5除圖像數(shù)據(jù)4外還處理一個(gè)零部件庫(kù)6中的零部件數(shù)據(jù)13，而零部件庫(kù)6存儲(chǔ)在裝置22的第二存儲(chǔ)器21中。此外，零部件庫(kù)6的第二存儲(chǔ)器21還包含一個(gè)存儲(chǔ)器分區(qū)24，用于存儲(chǔ)設(shè)備零部件6的結(jié)構(gòu)信息23。在圖1所示實(shí)施例中用箭頭14形象地表示分析和控制裝置5也有能力處理用戶7的用戶數(shù)據(jù)14。分析和控制裝置5的輸出端的輸出數(shù)據(jù)27用作虛擬設(shè)備模型2的輸入數(shù)據(jù)。一個(gè)屏幕8構(gòu)成一個(gè)顯示裝置，用于顯示由圖像數(shù)據(jù)20所代表的真實(shí)設(shè)備1、設(shè)備零部件6以及所產(chǎn)生的虛擬設(shè)備模型2。
圖1所示制作真實(shí)設(shè)備1的虛擬圖像2的裝置22的中心要素是控制和分析裝置5。該控制和分析裝置5實(shí)施一種圖像分析，其中，包含在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4中的幾何信息得到識(shí)別，并與包含在零部件信息13中的幾何信息相協(xié)調(diào)。圖像分析5有時(shí)由用戶控制借助用戶數(shù)據(jù)14來(lái)確定各個(gè)識(shí)別零部件13的位置和取向。用戶7在制作的各個(gè)階段通過(guò)屏幕8來(lái)了解虛擬制作的設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，在需要時(shí)介入制作過(guò)程以給予支持，恰如在圖2至圖8中還要說(shuō)明的那樣。
圖2示出一個(gè)屏幕區(qū)，它可在圖1所示裝置的屏幕8上示出。在此在一個(gè)第一屏幕區(qū)9內(nèi)示出真實(shí)設(shè)備1的一個(gè)基于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字圖像4，該圖像4經(jīng)過(guò)方析和控制裝置到達(dá)屏幕8(參見圖1)。此外屏幕8具有所謂的光電條12a、12b、12c，它們作為用戶的人機(jī)對(duì)話或操作界面。這些光電條分別包含控制元件，例如用于選擇、抓取和移動(dòng)圖像數(shù)據(jù)和/或零部件。右屏幕區(qū)在上圖像區(qū)10內(nèi)包含一個(gè)屏幕窗口13，它用于顯示各個(gè)設(shè)備零部件。這些設(shè)備零部件可借助光電條12a來(lái)選擇。右下屏幕區(qū)11包含一個(gè)第三屏幕窗口15，它用于顯示虛擬設(shè)備，即已經(jīng)通過(guò)圖像數(shù)據(jù)(顯示在屏幕窗口4內(nèi))配給“真實(shí)”設(shè)備的設(shè)備零部件。此外，通過(guò)光電條12c、12d可以進(jìn)行一種“攝像控制”，即在屏幕區(qū)13、15內(nèi)所示的零部件在三維空間中運(yùn)動(dòng)。作為對(duì)選擇零部件的光電條12a的替代或補(bǔ)充，在屏幕8上也可用圖表設(shè)置另一個(gè)自我視圖或作為所示零部件的景象。
圖1所示屏幕區(qū)例如在調(diào)用某些數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4之后應(yīng)用，并形成制作虛擬設(shè)備模型的入口。對(duì)一些復(fù)雜設(shè)備，用戶可以從顯示在左屏幕區(qū)內(nèi)的“真實(shí)”圖像出發(fā)起動(dòng)一個(gè)自動(dòng)運(yùn)行，其中先后調(diào)用零部件庫(kù)中的各個(gè)零部件，分析和控制裝置嘗試將這些零部件配置到數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4。在此分析和控制裝置根據(jù)一個(gè)預(yù)定的搜索碼分析配給各個(gè)待定位零部件的信息數(shù)據(jù)。這樣第一分析涉及屬于該零部件的幾何數(shù)據(jù)，第二分析涉及配給該零部件的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。在制作虛擬設(shè)備模型時(shí)的另一觸發(fā)可借助于已經(jīng)定位的零部件和仍存在的空隙來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此可以限定搜索方案，使得在一個(gè)已經(jīng)定位的具有信息數(shù)據(jù)“連接閥位置xxx”的零部件“箱體”的范圍內(nèi)僅僅檢測(cè)具有“閥門”特性的零部件。在復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)中，通常至少部分進(jìn)行一種手動(dòng)運(yùn)行，恰如在圖3至圖7中還要說(shuō)明的那樣。
圖3示出一個(gè)屏幕區(qū)，它帶有針對(duì)真實(shí)設(shè)備4的第一張視圖和針對(duì)設(shè)備零部件箱體16a的第二張視圖。虛擬設(shè)備零部件16a是數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4中所示真實(shí)箱體16b的虛擬鏡像。在圖3所示實(shí)施例中屏幕區(qū)10內(nèi)的顯示借助于菜單條12a由用戶實(shí)施。借助于虛線所示箭頭17a形象地表示用戶將虛擬設(shè)備零部件箱體16a移入數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4的左屏幕區(qū)中，并在真實(shí)箱體16b的區(qū)域內(nèi)定位。因此用戶在零部件視圖10內(nèi)選擇設(shè)備零部件，并將它們移到圖像視圖4上(拉和放方法)。
圖4示出在將虛擬設(shè)備零部件16a放入真實(shí)設(shè)備4的左屏幕區(qū)之后的下一步驟。借助部件17b形象地表示將虛擬設(shè)備零部件16a拖入左屏幕區(qū)，并釋放在真實(shí)箱體16b的區(qū)域中。借助分析和控制設(shè)備裝置的圖像分析，嘗試在這一位置的周圍將設(shè)備零部件16a的幾何特性與屏幕區(qū)的幾何特性相協(xié)調(diào)。在此，例如棱邊或棱邊的組合得到分析。在成功的分析之后，設(shè)備零部件16a根據(jù)其位置和取向配給數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并相應(yīng)地標(biāo)記。與此同時(shí)，在右下屏幕區(qū)11內(nèi)對(duì)虛擬設(shè)備模型內(nèi)的虛擬設(shè)備零部件16a進(jìn)行所謂的快速取舍(Instanzierung)。虛擬設(shè)備景象16a由此出現(xiàn)在屏幕區(qū)11內(nèi)所示設(shè)備視圖中。
圖5示出在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4的區(qū)域內(nèi)安置設(shè)備零部件的另一實(shí)施例。為此在右上屏幕區(qū)10內(nèi)示出一個(gè)閥門18a，它借助菜單條12a從設(shè)備零部件庫(kù)中激活。借助菜單條12b，閥門18a在真實(shí)閥18b的方向上被移在由虛線箭頭26a所示的線上，并在那兒釋放。
圖6示出落在左屏幕區(qū)9內(nèi)的虛擬閥門18a，其中也附加示出了已經(jīng)識(shí)別和安置的虛擬箱體16a。在右下屏幕平面11內(nèi)顯示了這樣產(chǎn)生的由虛擬設(shè)備箱體16a和虛擬閥門18a組成的虛擬設(shè)備視圖。只要設(shè)備零部件的定位不能自動(dòng)進(jìn)行，那么也可由用戶對(duì)設(shè)備零部件進(jìn)行定位和取向。在此，在圖像中分析的幾何特性與設(shè)備零部件的幾何特性相協(xié)調(diào)。這樣接確定了設(shè)備零部件的位置和取向。只要在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4的圖像視圖中存在的幾何信息不足以進(jìn)行配置，那么可以嘗試通過(guò)另一幅有數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4的格式的所示圖像來(lái)得到各個(gè)設(shè)備零部件的配置。
圖7作為另一實(shí)施例示出將管道19a分配給在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4的左圖像視圖內(nèi)所示的真實(shí)設(shè)備。在右下屏幕區(qū)11內(nèi)可以看到哪些設(shè)備零部件已經(jīng)在設(shè)備的虛擬視圖內(nèi)探測(cè)到。
圖8在示出在右下屏幕區(qū)10內(nèi)的虛擬設(shè)備零部件16a的實(shí)施例中示出了其它結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)23的分配。這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)23示出在左屏幕區(qū)內(nèi)，例如包含對(duì)尺寸和連接箱體16a的可能性的指示說(shuō)明。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)23可在將該箱體分配給數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時(shí)得到同步分析，因此支持對(duì)各個(gè)零部件的取向和定位。在此，這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)23例如可用于產(chǎn)生假設(shè)如何可以制作另一零部件和/或另一零部件可能位于何處。
為了獲得虛擬設(shè)備模型的有效功能，該設(shè)備模型的各個(gè)設(shè)備零部件包含一個(gè)對(duì)所應(yīng)用于各個(gè)結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)的出處。在此設(shè)備零部件除了與各個(gè)圖像的關(guān)系外還能識(shí)別其在圖像中的位置。圖像，即數(shù)字圖像數(shù)據(jù)包含對(duì)包含在設(shè)備模型11內(nèi)的與圖像有關(guān)的零部件的出處。
圖9示出一種基于借助于圖1所示裝置22所產(chǎn)生的虛擬設(shè)備模型的信息、操作和觀察系統(tǒng)31。該信息、操作和觀察系統(tǒng)31，在下面簡(jiǎn)稱為B&B系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換器30與虛擬設(shè)備模型2相耦接。此外通過(guò)一根雙向連接線，該B&B系統(tǒng)與真實(shí)設(shè)備1相耦接。制作虛擬設(shè)備模型2的裝置22的各部件與在圖1所示實(shí)施例中的相對(duì)應(yīng)，因此對(duì)裝置22的說(shuō)明及其附圖標(biāo)記可參見圖1。
包含在虛擬設(shè)備模型2或設(shè)備零部件庫(kù)6的零部件中的信息13、23可應(yīng)用于不同的后面接入的系統(tǒng)。例如在此示出了操作和觀察系統(tǒng)(例如西門子公司的WinCC)。轉(zhuǎn)換器30從虛擬設(shè)備模型2中提取對(duì)操作和觀察系統(tǒng)31有關(guān)的信息并將其轉(zhuǎn)換。該操作和觀察系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立工程就省卻了或大大地減少了。該操作和觀察系統(tǒng)30與真實(shí)設(shè)備1相連接，例如借助一種基于虛擬設(shè)備模型的三維視頻系統(tǒng)有能力示出當(dāng)前的處理狀態(tài)。通過(guò)確定的零部件中的操作元件可以介入處理進(jìn)程。
其它可在虛擬設(shè)備模型上安置的系統(tǒng)例如有控制系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)和信息系統(tǒng)。
虛擬設(shè)備模型與真實(shí)設(shè)備1相耦接的基本優(yōu)點(diǎn)在于，虛擬設(shè)備模型2不僅僅用作設(shè)備1的靜態(tài)視頻系統(tǒng)和文檔，而是可以承擔(dān)大量其它真實(shí)功能，如真實(shí)設(shè)備的信息、操作和觀察。因此借助在確定的功能方面代表真實(shí)設(shè)備1的精確鏡像的虛擬設(shè)備模型2，例如危險(xiǎn)的區(qū)域、離得較遠(yuǎn)的區(qū)域和難于接近的區(qū)域等就可以毫無(wú)困難地采用精確的視頻系統(tǒng)進(jìn)行觀察。借助設(shè)想的模擬數(shù)據(jù)和借助該虛擬設(shè)備模型也可以進(jìn)行模擬，以達(dá)到訓(xùn)練目的。
圖10示出一個(gè)用于零部件庫(kù)6的結(jié)構(gòu)和虛擬設(shè)備模型的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型的實(shí)施例及其零部件庫(kù)和虛擬設(shè)備模型的聯(lián)結(jié)，恰如該數(shù)據(jù)模型可與在圖1和圖10中所示的裝置22一起得到使用。在此，只要可能，就采用圖1至圖9中所用的附圖標(biāo)記。下面，在一個(gè)圖像存儲(chǔ)器20(即為圖1和圖9中的第一存儲(chǔ)器20)中存儲(chǔ)著表示為源的圖像數(shù)據(jù)201(例如數(shù)字照片或CAD圖)和與其相關(guān)的圖像信息202、203、204和205。包含在圖像存儲(chǔ)器20的源201中的信息由分析和控制裝置5轉(zhuǎn)換成一個(gè)整理后的源51。對(duì)一個(gè)源配置52而言，借助一個(gè)幾何尺寸配置54來(lái)描述一個(gè)零部件61中的哪些幾何要素53可與整理源中的幾何要素相協(xié)調(diào)。零部件庫(kù)的第二存儲(chǔ)器6包含預(yù)制的零部件，例如箱體、閥門管道…(參見圖1至圖9的說(shuō)明)。虛擬設(shè)備模型的第三存儲(chǔ)器2既包含虛擬設(shè)備的零部件61、有關(guān)整理源51的信息，還包含零部件61和處理好的圖像201之間的分配信息52。
圖10所示數(shù)據(jù)模型可借助UML(統(tǒng)一模型語(yǔ)言，Unified ModellingLanguage)標(biāo)志法來(lái)說(shuō)明。在此所采用的標(biāo)志法具有下述語(yǔ)義。一個(gè)所謂的“等級(jí)”說(shuō)明一個(gè)“信息單位”，例如信息單位“零部件”。一個(gè)等級(jí)可以具有一個(gè)或多個(gè)“屬性”，在此屬性確定具體的“特性”或一個(gè)等級(jí)的“狀態(tài)”或“瞬態(tài)”(屬性值)。因此，等級(jí)“結(jié)構(gòu)信息62”具有屬性“+零部件類型”。各等級(jí)可以建立與其它等級(jí)或與自身的“關(guān)系”。一種關(guān)系是指在等級(jí)之間在所謂的“角色”方面和“基本點(diǎn)”方面具有何種“配置”(0…n→無(wú)，一種配置或多個(gè)配置)。
用菱形來(lái)表示關(guān)系，該關(guān)系建立一個(gè)至另一等級(jí)的“由…組成”角色，例如一個(gè)零部件由結(jié)構(gòu)信息62、物理行為63、控制行為64等。另一種特殊關(guān)系是“遺傳”，它通過(guò)一個(gè)在一個(gè)所謂的高級(jí)的末端的小三角形來(lái)表示。遺傳是指一個(gè)“次級(jí)”的特性從高級(jí)中導(dǎo)出，因此該次級(jí)遺傳高級(jí)的特性。例如次級(jí)“點(diǎn)55、直線56、曲線57”遺傳高級(jí)“幾何要素53”的特性。除了屬性外，屬于特性的還有關(guān)系以及沒有詳細(xì)說(shuō)明的一個(gè)等級(jí)的“方法”。圖10所示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用兩種不同的源201。兩個(gè)源類型(次級(jí)說(shuō)明一個(gè)待成像設(shè)備的視圖。圖像202是一種源類型，代表一幅數(shù)字圖像，它由多個(gè)像素(Pixel)組合而成。CAD圖203是一種源類型，代表一張CAD圖203，它由CAD要素205(直線、多邊形、弧、…)組合而成。
包含在源201中的信息由分析和控制裝置5轉(zhuǎn)換成一個(gè)整理源51。在此，一幅圖像202的像素204或一張CAD圖203的CAD要素205轉(zhuǎn)換成幾何要素53(例如點(diǎn)55、直線56、曲線57…58)。在幾何要素53的基礎(chǔ)上，分析和控制裝置5嘗試配置一個(gè)整理源51中選出的零部件61。
分析和控制裝置5自動(dòng)地或由人機(jī)對(duì)話地嘗試分辨整理源51(圖像202或CAD圖)中的零部件并將其添加到虛擬設(shè)備模型2上。這種配置在幾何要素53的基礎(chǔ)上進(jìn)行，這些幾何要素53在一個(gè)整理源51中得到分析或經(jīng)過(guò)幾何特性68配給零部件61。
如果一個(gè)零部件61可以配給一個(gè)整理源51，那么該信息就存留在源配置52中。該源配置52說(shuō)明哪些得到分析的零部件61可配給哪些源201。在此，一個(gè)零部件61可通過(guò)多個(gè)源配置52配給不同的源201。
對(duì)一個(gè)源配置52而言，借助多個(gè)幾何配置54說(shuō)明一個(gè)零部件中哪些幾何要素53可與一個(gè)整理源51中的幾何要素53相協(xié)調(diào)。
虛擬設(shè)備模型2由已經(jīng)得到分析的零部件組成。虛擬設(shè)備模型2或包含在其中的零部件61的信息為不同的后面接入的系統(tǒng)諸如操作和觀察系統(tǒng)所利用。
總之，本發(fā)明涉及用于制作作為真實(shí)設(shè)備的圖像的虛擬設(shè)備模型的一種裝置和一種方法。在此作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，一是描述真實(shí)設(shè)備圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，另一是零部件庫(kù)的設(shè)備零部件。借助于圖像分析，設(shè)備零部件的數(shù)據(jù)以及真實(shí)設(shè)備的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)得到分析。借助這種分析將分別識(shí)別的設(shè)備零部件配置到虛擬產(chǎn)生的設(shè)備模型上。這樣產(chǎn)生的真實(shí)設(shè)備的虛擬圖像可作為設(shè)備實(shí)際結(jié)構(gòu)的文檔，以及在故障情況下簡(jiǎn)化的故障分析。除了存儲(chǔ)幾何數(shù)據(jù)外，對(duì)設(shè)備零部件而言還可存儲(chǔ)功能數(shù)據(jù)等。
權(quán)利要求
1．一種用于制作作為真實(shí)設(shè)備(1)的圖像的虛擬設(shè)備模型(2)的裝置(22)，它具有一個(gè)第一存儲(chǔ)器(20)，用于存儲(chǔ)真實(shí)設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)；一個(gè)第二存儲(chǔ)器(21)，用于存儲(chǔ)零部件庫(kù)(6)中設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)；一個(gè)第三存儲(chǔ)器(28)，用于存儲(chǔ)虛擬設(shè)備模型(2)；以及一個(gè)分析和控制裝置(5)，用于對(duì)設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)與真實(shí)設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)進(jìn)行比較，以便識(shí)別圖像數(shù)據(jù)(4)中的設(shè)備零部件(13)，導(dǎo)出是否接納圖像數(shù)據(jù)(4)中的設(shè)備零部件(13)和在虛擬設(shè)備模型(2)中產(chǎn)生已分別識(shí)別的設(shè)備零部件(13)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于分析和控制裝置(5)設(shè)計(jì)用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)(4)、零部件庫(kù)(6)中設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)、虛擬設(shè)備模型(2)的當(dāng)前狀態(tài)和/或用戶的附加信息(14)進(jìn)行圖像分析。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于分析裝置(5)設(shè)計(jì)用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)(4)的幾何信息和/或零部件庫(kù)(6)中的設(shè)備零部件(13)的幾何信息進(jìn)行圖像分析。
4．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于它具有一個(gè)用于顯示三張視圖(9、10、11)的顯示裝置(8)，其中，第一張視圖(9)示出以圖像數(shù)據(jù)(4)為基礎(chǔ)的真實(shí)設(shè)備，第二張視圖(10)示出零部件庫(kù)(6)中的設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)，第三張視圖(11)示出虛擬設(shè)備模型(2)。
5．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于分析和控制裝置(5)設(shè)計(jì)將從零部件庫(kù)(6)選出的設(shè)備零部件(13)移入配給示出真實(shí)設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)的第一屏幕范圍(9)內(nèi)，從而控制虛擬設(shè)備模型(2)的結(jié)構(gòu)。
6．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于分析和控制裝置(5)尤其在分析了幾何特性的前提下將所選出的和移入第一屏幕范圍(9)的設(shè)備零部件與可在真實(shí)設(shè)備的圖像中識(shí)別的零部件相協(xié)調(diào)，在成功探測(cè)到這些零部件后進(jìn)行配置。
7．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于配給設(shè)備零部件(13)的結(jié)構(gòu)信息(23)，尤其是幾何信息和功能信息得到同步分析，以便將設(shè)備零部件(13)配置到圖像數(shù)據(jù)(4)。
8．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于分析和控制裝置(5)設(shè)計(jì)用于在成功識(shí)別一個(gè)設(shè)備零部件(13)之后將其添入虛擬設(shè)備模型(2)的第三張視圖(11)中。
9．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于分析和控制裝置(5)設(shè)計(jì)用于控制一種自動(dòng)功能，即自動(dòng)選擇設(shè)備零部件、將其定位和添入設(shè)備模型(2)中的功能。
10．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于為了產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(4)，設(shè)置一個(gè)數(shù)字照相機(jī)、一個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字化照片和/或一套CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
11．根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于為了采集真實(shí)設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)，設(shè)置真實(shí)設(shè)備(1)的不同視圖。
12．一種用于制作作為真實(shí)設(shè)備(1)的圖像的虛擬設(shè)備模型(2)的方法，在其中，虛擬設(shè)備模型(2)由真實(shí)設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)用下述方法產(chǎn)生，即，零部件庫(kù)(6)中設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)與真實(shí)設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)相比較，在相吻合時(shí)將一個(gè)已分別識(shí)別出的設(shè)備零部件(13)添加到虛擬設(shè)備模型(2)上。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于對(duì)圖像數(shù)據(jù)(4)和零部件庫(kù)(6)中的設(shè)備零部件(13)的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分析(5)，在其中，圖像數(shù)據(jù)(4)的信息、設(shè)備零部件(13)的信息和/或用戶(7)的信息得到分析。
14．根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于在圖像分析(5)時(shí)，圖像數(shù)據(jù)(4)的幾何信息和/或零部件庫(kù)(6)中的設(shè)備零部件(13)的幾何信息得到分析。
15．根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在制作虛擬設(shè)備模型(2)時(shí)在一個(gè)顯示裝置(8)上示出三張視圖(9、10、11)，其中，第一張視圖(9)示出以圖像數(shù)據(jù)(4)為基礎(chǔ)的真實(shí)設(shè)備，第二張視圖(10)示出零部件庫(kù)(6)中的設(shè)備零部件(13)，第三張視圖(11)示出虛擬設(shè)備模型(2)。
16．根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為了從零部件庫(kù)(6)構(gòu)造虛擬設(shè)備模型(2)，選出一個(gè)設(shè)備零部件(13)；該選出的設(shè)備零部件(13)移入配給示出真實(shí)設(shè)備(1)的第一屏幕范圍(9)。
17．根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于圖像分析(5)尤其在分析了所移入第一屏幕范圍(9)的設(shè)備零部件(16a)的幾何特性的前提下將其與一個(gè)可在真實(shí)設(shè)備的圖像中識(shí)別的零部件(16b)相協(xié)調(diào)，在成功探測(cè)后使這些零部件相互配置。
18．根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為虛擬設(shè)備零部件(16a)配設(shè)結(jié)構(gòu)信息(23)，這些信息得到同步分析，以便將設(shè)備零部件(13)配設(shè)到圖像數(shù)據(jù)(4)。
19．根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在成功識(shí)別一個(gè)設(shè)備零部件之后將其添入虛擬設(shè)備模型(2)的第三張視圖(11)中。
20．根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于本方法具有一種自動(dòng)圖像分析，在其中，自動(dòng)選擇設(shè)備零部件、將其定位和添入設(shè)備模型中。
21．根據(jù)權(quán)利要求12至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于借助于一個(gè)數(shù)字照相機(jī)、一個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字化照片和/或一套CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(4)。
22．根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于采用真實(shí)設(shè)備的不同視圖的圖像數(shù)據(jù)(4)，其中，在成功識(shí)別一個(gè)設(shè)備零部件(13)之后，將該識(shí)別的設(shè)備零部件(13)自動(dòng)配設(shè)到不同視圖的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制作作為真實(shí)設(shè)備(1)的圖像的虛擬設(shè)備模型(2)的一種裝置和一種方法。在此作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),一是描述真實(shí)設(shè)備圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)(4),另一是零部件庫(kù)(6)的設(shè)備零部件(13)。借助于圖像分析(5),設(shè)備零部件的數(shù)據(jù)以及真實(shí)設(shè)備的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)(4)得到分析。借助這種分析將已分別識(shí)別的設(shè)備零部件(13)配置到虛擬產(chǎn)生的設(shè)備模型(2)上。這樣產(chǎn)生的真實(shí)設(shè)備的虛擬圖像可作為設(shè)備實(shí)際結(jié)構(gòu)的文檔,例如對(duì)難于觸及的區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)便的故障分析和/或操作和觀察設(shè)備。除了存儲(chǔ)幾何數(shù)據(jù)外,對(duì)設(shè)備零部件而言還可存儲(chǔ)功能數(shù)據(jù)等。
文檔編號(hào)G06T17/00GK1286780SQ99801666
公開日2001年3月7日 申請(qǐng)日期1999年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月30日
發(fā)明者索倫·莫里茨, 沃爾夫?qū)じダ锏吕锟? 艾里雷扎·巴尼－哈謝米, 尼古拉斯·克拉夫特, 內(nèi)西爾·納瓦布, 弗蘭克·索爾 申請(qǐng)人:西門子公司