CN1269040A - 基于基准的参数标注尺寸方法和系统 - Google Patents

Abstract

所述CAD系统能使起草者容易地输入尺寸实体,它描述在CAD绘图或模型中的目标的物理尺寸。尺寸实体定义线性、角或径向尺寸,而且对于每个尺寸实体,用户定义基准原点以及正常的尺寸信息。每个定义的尺寸实体的值可以是简单的衡量、参数或多个衡量和参数的表达式。根据附加基准原点的值,可以简单地定义和容易地更改很复杂网络相关的尺寸实体。由参数标注尺寸引擎重新计算尺寸实体,其中所述引擎将实体群从一般CAD图画或模型的全局空间转换成局部空间。当在局部空间,参数标注尺寸重新计算实体的坐标数据。

Description

基于基准的参数标注尺寸方法和系统

发明背景

本说明一般涉及对于计算机辅助起草和设计系统的方法和装置，特别是，涉及在这种系统中的物体表示法。计算机辅助设计(CAD)系统运用计算机来辅助设计和测试从大机械结构到微小集成电路的各种应用部分。CAD系统设有多种公共绘图和起草工具的有效计算机等效物，从而将用户从众多的沉闷的起草细节图中解放出来。多种CAD系统的重要时间节省特性是，而且可由计算机从现存视图中自动生成部分视图(sectional view)和其它辅助视图，而且可以自动重新设定尺寸或旋转对其进行设计的物体。

典型地，CAD系统的用户(“起草者”)运用特定CAD系统的界面，将对其进行设计的物体的视觉表示输入计算机，而且CAD系统以特殊格式存储物体和它们的相关尺寸(dimension)。用于存储物体的格式选择不是微不足道的。特别是，希望能够容易地操纵物体的尺寸，并容易地识别和操纵相关尺寸参数群，诸如相关尺寸线群。例如，如果希望将如图1A所示的2×2正方形放大到如图1B所示的4×4正方形，那么一种方法是人工改变在正方形中每条线的尺寸和位置。另一种等同的方法，由大多数CAD系统支持的方法是确定CAD系统要改变的4条线，然后用因子2来定标(scale)每根线的尺寸。然而，除了选择四根线之外，还需要确定经定标的正方形的最后位置，或者特定一点，围绕该点定标所选物体。否则，只是定标线可能导致不明确的结果，如图1C和1D所示。

如上所述，传统的CAD系统可以要求起草者，当更改物体，沉闷地操纵物体的每个实体(例如，线、圆、弧、文本)的尺寸线，诸如操纵如图1A所示的正方形的每根线的尺寸。试图使相关尺寸相互关联，然后使更改相关尺寸自动化。例如，Koizumi等人拥有的美国专利第5,548,706号揭示用于操纵多个、平行尺寸线的CAD系统。在Koizumi等人的专利中，CAD操作者选择一根平行线作为“目标尺寸线”，而且定义目标线的基准点(定义为开始、中间或结束)以进行后面的变化。还根据为目标线选择的基准点，对其它平行尺寸线进行后面对目标尺寸线的变化(诸如，定标)。如在Koizumi等人的专利中所描述的系统局限于此，因为只将一根线定义为目标尺寸线，只有一个参数可用来描述多个尺寸线。此外，在Koizumi等人的专利中所述的原理只适用于线性尺寸，而CAD系统通常用其它、非线性尺寸信息来确定物体，诸如角尺寸。

于是，需要一种CAD系统方法和装置，它提供对两维和三维物体的相关几何实体有效和方便地标注尺寸(dimension)并进行操纵的能力。

发明概述

本发明是用于定义和表示物体的尺寸的系统和方法。在下面的说明书中将提出根据本发明的优点和目的，而且从说明书或者通过实践本发明，本发明的优点和目的将变得显而易见。通过利用在所附权利要求书中特别提出的元素和组合实现和获得本发明的优点和目的。

为了获得上述优点，并根据本发明的目的，如这里具体表达和广泛说明的那样，本发明的一个实施例是在计算机辅助设计(CAD)程序中更新物体的尺寸实体(entity)，每个尺寸实体具有坐标数据。本方法包括下列步骤：(1)形成相关尺寸实体的链；(2)连续重新计算在所选链中的所述尺寸实体的所述坐标数据，从而通过改变在所述链中的前尺寸实体来影响在所述所选链中的后尺寸实体；和(3)根据所述更改尺寸，在计算机显示器上重新产生所述实体。

本发明的其它实施例定义根据本发明执行程序的计算机系统，根据本发明存储尺寸信息的数据结构和存储在计算机可读媒体上用来执行在前面段落中讨论的实施例的方法的计算机程序。

本发明的另一个实施例包括重新计算在全局坐标系统中定义的CAD物体中的实体的坐标信息。该方法包括下列步骤：(1)识别至少一个局部坐标系统；(2)把在所述CAD物体中的所述实体的所述坐标转换成一个局部坐标系统；(3)在所述局部坐标系统中形成角尺寸实体链；(4)在所述局部坐标系统中形成线性尺寸实体链；(5)根据所述形成的角和线性尺寸实体链，重新生成在局部坐标系统中的实体的坐标信息；和(6)把局部坐标系统中的所述重新生成的坐标信息转换成全局坐标系统。相关实施例是存储在计算机可读媒体上用来执行该方法的计算机程序。

上述一般说明和下面详细说明都只是示例和说明而已，并不是限制本发明，如所要求的那样。

附图说明

进入本说明书并构成它的一部分的附图描述了本发明的几个实施例，而且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中，

图1A-1D是示出2×2正方形的定标；

图2是示例计算机系统的方框图，在该系统上可以实施本发明；

图3是示出根据本发明构成的CAD软件系统的高级功能元件的方框图；

图4A-4C是示出由CAD系统使用的基本尺寸的示图；

图5A-5C是示出根据本发明定义的线性尺寸的示图；

图6A是示出具有根据本发明的一个特性定义的尺寸线的CAD物体的示图；

图6B是图6A的带有经更改的尺寸的CAD物体的示图；

图7是示出将尺寸线聚合成链的流程图；

图8A-8C是示出根据本发明的标注尺寸系统定义的角尺寸的示图；

图9A-9E是示出用本发明的标注尺寸系统定义的实体的示图；

图10A和10B是示出根据本发明的标注尺寸系统定义的链接角尺寸的示图；

图11是示出根据本发明定义的径向尺寸的示图；和

图12A和12B是示出用径向尺寸定义的物体的示图；

图13A和13B是示出用角和线性尺寸定义的三维物体的示图；

图14和16是示出根据本发明的参数标注尺寸引擎的操作的流程图；和

图15A和15B是用于显示根据本发明定义局部坐标系统的示图。

详细描述

仔细参照本发明的实施例，在附图中描述它的例子。只要有可能，就在整个附图中使用相同的标号，来表示相同或相似的部分。为了便于读者阅读，表I(位于本说明书的该部分的结束部分)概述了对在该说明书中用到的某些术语的定义。

该说明书描述了CAD系统，起草者通过它能够容易地输入描述整个CAD物体的元件的尺寸实体。物体的元件可以是简单的几何实体(例如，线、弧、圆、文本)或者定义为诸如对于特殊应用特定的两维或三维物体(例如，钢条、机械部分、电气元件)一类的简单实体的集合(aggregate)的更复杂元件。为元件输入的尺寸实体可以是线性、有角或径向的，并对于所输入的每个尺寸实体，起草者定义具有方向的基准原点以及正常尺寸信息。由于附加的尺寸信息，可以简单地定义和容易地改变很复杂网络的相关尺寸实体和它们的相应元件实体的。

图2是示例计算机系统200的方框图，可在该系统上实施本发明。计算机系统200包括处理器202和通过总线206与处理器202连接的存储器204。处理器202从存储器204读取计算机指令并执行提取的计算机指令。根据读取和执行的计算机指令，处理器202还从存储器204读取数据和将数据写入其中，而且通过总线206把数据和控制信号送到一个或多个计算机输出或显示装置220，而且通过总线206接收来自一个或多个输入装置230的数据和控制信号。

存储器204可以包括任何种类的计算机存储器，包括(但不限于)随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和包括诸如磁和/或光的存储媒体的存储装置。存储器204包括在处理器202内根据存储器204执行的计算机处理210。计算机处理是收集计算机指令和数据，它们一同定义由计算机系统200执行的任务。例如，计算机处理210可以是包括根据本发明进行尺寸系统操作的CAD程序。

示为阴极射线管(CRT)222和打印机223的计算机输出和显示装置220可以是任何种类的计算机输出装置，还包括(并不限于)发光二极管(LED)显示器或液晶显示器(LCD)。每个计算机输出装置220接收来自处理器202的控制信号和数据，而且响应于该控制信号，显示或打印接收的数据。计算机输出装置220和由处理器202对它执行的控制是传统的。

示为键盘232和鼠标233的用户输入装置230可以是任何种类的用户输入装置，还包括(并不局限于)数字键盘和点设备，诸如，跟踪球、光笔、触摸敏感板、数字化仪、拇指轮或操纵杆。每个用户输入装置响应于由用户执行的物理操纵产生的信号，而且通过总线206把那些信号发送到处理器202。

图3是示出根据本发明构成的CAD软件系统的高级功能元件的方框图。操作系统302将诸如CAD程序304一类的应用程序与计算机系统200的硬件相连。可将CAD程序304可看作是多个软件例行程序的集合，包括用户界面例行程序307，它定义用户如何将信息输入到CAD系统。用户界面307允许用户根据本发明的标注尺寸方案，输入绘图实体(线、形状，等等)，以及每个绘图实体(即，尺寸实体)的相应尺寸。最好将输入的尺寸实体存储在诸如数据结构306一类的数据结构。

数据结构306包括对于每个尺寸实体的多个部分，诸如：原点部分312，它可以识别原点作为“开始”、“中间”或“结束”之一；值部分313，它存储尺寸值；基准部分314，它给要标注尺寸的实体加基准尺寸；和坐标数据部分315，它存储尺寸实体的空间位置，两维或三维。值部分313可以存储简单的数字衡量(例如，100)或者更加复杂的参数参考衡量或者由起草者定义的变量。例如，可将参数“间距(span)”定义为数字衡量“100”，和将参数“高度”定义为表达式“间距/2”。

参数标注尺寸引擎308包含算法(这在下面将详细描述)，从而对于以数据结构306的尺寸信息进行操作并相应地改变尺寸实体和它的参考绘图实体的坐标数据。具体地说，参数标注尺寸引擎308分析尺寸实体来确定尺寸实体的相关链，然后重新计算或再生成对于在链中的每个相关尺寸实体的坐标数据。

在较佳实施例中，对于基于奔腾的计算机系统，运用微软视窗NT操作系统实施本发明。此外，最好在软件中实施根据本发明的尺寸实体和参数标注尺寸引擎以增强AutoCAD CAD系统。

由CAD系统304用来描述物体的基本尺寸是线性的、角度的和径向的。由线性、角度或径向尺寸实体或它们的组合可以定义几何原始实体(诸如，线、圆和弧)的尺寸和位置。如图4A所示，由8根线构成物体400，每个具有设定尺寸(即，它的长度)。在建立物体400的过程中，起草者使特定物体400具有多根尺寸线。尺寸线401、402和403固定它们参考的点的垂直(y)值，同时尺寸线408、409和410固定它们参考的点的水平(x)值。由它的端点406(x1，y1)和407(x2，y2)定义物体400的线405，而它们由反过来依赖于尺寸线401和408的值。注意，不是在物体400中的每根线都必须具有通过尺寸线清楚地限定的它的尺寸，而可与其它线的端点相关定义这些线。

每根尺寸线都与它的结构相关，诸如尺寸线的引导线、显示尺寸线(例如，30)的值的文本和指示应将尺寸信息设置在哪里的坐标数据。将尺寸线、引导线、文本和坐标数据一起称为尺寸实体。

图4B示出角尺寸。与如图4A所示的根据相互之间的线性距离定义的点唯一特定的物体400的线不同，描述在物体420中的线的尺寸实体还包括关于线的相关角位置的信息。

图4C示出径向尺寸。用径向尺寸定义如图4C所示的弧431的半径。即，将每个弧定义为具有从以点扩展的某一半径(例如，25)。径向尺寸实体包括关于径向尺寸线的信息，诸如，线433；径向尺寸线的原点，诸如，原点434，和半径的值，诸如值435。

根据本发明，描述用如图4A-4C所示的基本尺寸特定的CAD物体的元件的尺寸实体还包括基准原点。基准原点允许控制相关尺寸实体和它们的相关物体实体群的几何变化。

确定根据本发明的线性尺寸实体具有唯一尺寸线的起点、中点或终点之一的基准原点。图5A至5C示出这种具有定义位于图5A中的起点、图5B中的中点和图5C中的终点的基准原点的线性尺寸。

如图5A所示的尺寸线500具有基准原点502和长度值D。根据本发明，将与基准原点502一致并与尺寸线的方向垂直的平面(图平面506所示)称为尺寸线的基准平面。把与尺寸线500的对右端一致并与尺寸线500垂直的平面510称为尺寸线的可变平面。通过沿着箭头508的方向延伸该线，进行对尺寸线的长度D的更改。即，变化D改变了可变平面510的位置，同时基准原点502的位置保持固定。箭头508是原点的“方向”的单纯符号表示法，从而允许起草者能够容易地看见基准原点。

图5B是示出以与尺寸线500相类似的方法定义但具有定义位于线的中点的基准原点的尺寸线512的示图。如由箭头514所建议的，通过左右延伸线，每次延伸长度D/2，进行对于尺寸线的长度D的变化。平面516是尺寸线512的基准平面，而且平面517是尺寸线的可变平面。

图5C是示出尺寸线520的示图，其中所述尺寸线520具有位于它的最右端的基准原点。尺寸线520与尺寸线500相类似，除了将它的基准原点522定义为位于与尺寸线500相对的线的终点，和它的方向(如箭头528所示)沿着相对方向。尺寸线520包括基准平面526和可变平面529。

最好，当定义尺寸实体时由起草者分配如图5A-5C所示的基准原点和方向。此外，虽然图5A-5C中图解示出基准平面和可变平面，但是，实际上在计算机显示器上表示这些平面作为尺寸的引导线，即，基准和可变平面有效地将引导线延伸出页面。此外，不必将如图5A至5C所示的图解箭头图示地表示在计算机显示器上。

可将根据本发明定义的包括上述原点信息的线性尺寸实体链接起来以形成相关线性尺寸实体群。可由参数标注尺寸引擎308根据来自起草者的单个指令，快速并统一地改变链接的线性尺寸实体和它们的相关物体。因此，可对CAD图画或模型进行动态尺寸变化，而不要求起草者人工改变物体的每个实体。

参照图6和7示出多根尺寸线的链接，以及由以多根链接的线性尺寸实体标注尺寸的元件构成的图画或模型的后来更改。

图6A是示出物体600和它的水平尺寸线601、602、603、604和605的示图。这些尺寸线分别具有基准平面620、621、622、623和624，和可变平面621、622、624、625和626。由尺寸线630、631和632给出沿着垂直方向的尺寸信息。由箭头以圆周方式图解示出图6A中每个尺寸的原点和方向。

尺寸线601、602和603具有定义位于它们的起点的原点；线605具有定义位于它的终点的原点；和线604具有定义位于它的中点的原点。考虑到，当它的基准平面与另一根尺寸线的可变平面一致或者它的可变平面与另一个尺寸线的基准平面一致时，将尺寸线“链接”到另一根尺寸线。例如，如图6A所示，尺寸线601的可变平面(即，平面621)与尺寸线602和604的基准平面一致，尺寸线602的可变平面(平面622)与尺寸线603的基准平面一致和尺寸线603的可变平面(平面624)与尺寸线605的基准平面一致。由于尺寸线601的基准平面(平面620)不与另一根尺寸线的可变平面一致，所以尺寸线601是链头，而且将它的基准平面620称为固定平面。

参数标注尺寸引擎308能够将尺寸线聚合成它们各自的链，即使在事先不知道关于尺寸线的相互关系的任何信息的时候。图7是示出这种处理的流程图。设置并选择(步骤701)尺寸线，它具有不与另一根尺寸线(即，带有固定平面的尺寸线)的可变平面一致的基准平面。如果所选尺寸线的可变平面与第二尺寸线的基准平面一致，那么确定该第二尺寸线是在尺寸线的链中的“子(child)”线(步骤703和704)。于是，将子线设定为所选尺寸线，并重复步骤702至704。为了确定所有尺寸线链，对于带有固定平面的每根尺寸线，重复如图7所示的处理。此外，可以独立确定对于另一种尺寸定向(诸如对于图6中的线631、632和633)的尺寸链。

一旦系统确定正确的尺寸线链，或者以图7的方法或者通过存储由起草者输入的关联信息，就可由起草者更改在链中的所有或一些尺寸线，而且由参数标注尺寸引擎308自动地执行和反应整个链中的变化。参数标注尺寸引擎继续逐步通过经更改的链，从带有固定平面的尺寸线开始，并适当地重新计算实体的坐标。子基准线自动重新计算它们的原点坐标，这是因为与它们的父尺寸的可变平面相关地定义它们。可将绘图实体的坐标从旧尺寸平面(即，在改变尺寸参数之前的平面)映射到新尺寸平面，其中绘图实体的坐标包括由尺寸实体参照的实体的尺寸线和坐标。然后，将重新生成的实体网络重新画到计算机屏幕上。

可用如图6A所示的尺寸网络来示出由参数标注尺寸引擎308重新计算尺寸网络。假设固定基准平面620的值是零，如图6A所示的平面621具有值D1。尺寸线604的两个可变平面具有值(D1-D4/2)和(D+D4/2)。尺寸线602的可变平面622具有值(D1+D2)，和平面624具有值(D1+D2+D3)。平面626具有值(D1+D2+D3-D5)。如果，例如，用户打算将D3更改成新值，即，D3’，只需修改依赖于D3的平面624和626的位置。

图6B示出如图6A所示的在如图所示更改值D1至D8之后重新生成并重新绘制的物体600。为了说明简单，图6A和6B所示的尺寸线值是简单的数值衡量，然而，起草者可以运用更加复杂的表达式来定义尺寸值。例如，起草者可以将D1定义为“A”，D2定义为“A”加上“B”，和D3定义为两倍“A”。通过改变参数“A”和“B”，确定对于D1、D2和D3的新值。因此，起草者不必编辑单独的尺寸实体来改变CAD图画或模型。

虽然至今所述的尺寸链的例子已使它们的基准和可变平面沿着3维笛卡尔坐标空间中的单个定向定位，但是不同尺寸链都可使它们的平面沿着3维笛卡尔坐标空间中的不同定向定位。例如，在图6A中，定义水平尺寸线601、602、603、604和605的线性尺寸实体的基准和可变平面可位于不同定向，于是基准和可变平面与垂直尺寸线630、631和632相关。

当处理在具有混合定向的链的物体内的实体映射时，参数标注尺寸引擎308在重新计算所有实体的尺寸之前，简单地将它们转换到每个链的空间。在对于所有链子线重新计算之后，可将位于一个或多个平面的交叉点上的任何点转换到它们新的位置。由参数标注尺寸引擎检测到并解决由一个或多个冲突的尺寸导致的不一致性，如下面参照图16所述的那样。

如上所述，可以简单和方便地改变定义CAD物体的实体的线性尺寸实体，而且对于相关尺寸实体和相应CAD元件的链采取自动更改。

除了线性尺寸之外，还可根据本发明，定义和操纵角尺寸和径向尺寸。以与线性尺寸相类似的方法，将根据本发明的角尺寸实体特定为具有位于角尺寸的始点、中点或终点之一的基准原点。图8A至8C示出与位于图8A中的起点位于图8B的中点及位于图8C的终点的基准原点的这种角尺寸。

如图8A所示的角尺寸800包括由箭头808所示的方向，和由基准平面802所示的起始原点。根据角A改变它的可变平面803的位置。与对于和任何给定尺寸平行的线性尺寸定义的可变和基准平面不同，角可变和基准平面将相互交叉。如图8B所示的角尺寸810是角尺寸原点位于它的中点的例子，以基准平面814成一角度(A/2)地形成每个可变平面812。如图8C所示的角尺寸820是角尺寸的例子，其中原点位于它的终点。具有基准平面822和可变平面824的角尺寸820与角尺寸800相类似，除了它的方向(如箭头826所示)与箭头808所示的方向相反。

描述并运用本发明的线性和角尺寸实体操纵多种实体，图9A至9F示出它们的例子。如图9A所示，用两个角尺寸901和902、水平线性尺寸904、垂直尺寸905定义平行四边形由水平尺寸904，垂直尺寸905和角尺寸901固定点901。类似地，由水平尺寸904、垂直尺寸905和角尺寸902固定点907。由垂直尺寸905固定点908。为了获得如图9B所示的平行四边形，起草者简单地将尺寸值变成如图9B所示的值。于是，参数标注尺寸引擎308重新生成平行四边形的坐标以及它的相关尺寸实体，如图所示。

图9C是用线性尺寸定义的物体的示图。线性尺寸910位于具有子尺寸911和912的链的头部。在该附图中的尺寸定义了在线或线段之间的距离。图9D示出被改变成指定的新尺寸值的图9C中的物体。

图9E和9F是三维物体的示图，其中用指定平面之间的距离的线性尺寸定义该物体。

图10A和10B是示出根据本发明的链接角尺寸的示图。当第一角尺寸的可变平面与第二角尺寸的基准平面一致时，发生角链接。如图10A所示，链接角尺寸“A”、“B”和“C”。角尺寸“A”是角尺寸链的头部，因为它的基准平面不与另一个角尺寸的可变平面一致。图10B是示出在将角A、B、C和长度D1、D2、D3和D4改变成指定值之后，图10A的角和线性尺寸。

图11示出根据本发明的径向尺寸。用固定原点1102定义径向尺寸1100，弧1104起源于该原点，它定义径向尺寸的可变圆柱型表面。

图12A示出用线性、径向和角尺寸定义的物体。在图12A中，起草者将由径向尺寸定义的弧定义为圆角(fillet)弧，它是与两根线相关地定义的弧，从而弧的每侧在一根线的正切点终止。图12B示出在如指定的那样由起草者改变线性和角尺寸之后图12A的物体。响应于定义圆角弧的线的变化，参数标注尺寸引擎自动重新计算圆角弧，从而与弧相邻的线与弧在正切点处相连。

图13A示出根据本发明用线性和角尺寸定义的三维物体。图13B示出在起草者改变变量“分段(bay)”、“间距”、“d”、“坡度”和“屋檐(eave)”的值，并用参数标注尺寸引擎308重新生成物体。

关于这点，用例子主要示出参照根据对物体的尺寸示图的变化重新起草的各种物体，参数标注尺寸引擎308的操作。图14是示出由参数标注尺寸引擎308所用到的算法的更详细描述的流程图。

参数标注尺寸引擎308通过识别在CAD物体(步骤1401)中的局部坐标系统开始，其中每根局部坐标系统是坐标系统，其中将该系统定义为包括具有相互平行或正交的可变平面的线性尺寸实体组。在识别各种局部坐标系统之后，参数标注尺寸引擎把每根实体的坐标数据从全局或世界空间映射到当前局部坐标系统(1402)。用传统转换矩阵来将实体从全局空间映射到局部坐标空间。选择转换矩阵，从而沿着在局部坐标空间(“局部X轴”)中的一根轴校准带有平行可变平面的第一组尺寸实体，而且沿着在局部坐标空间(“局部Y轴”)中与第一轴正交的第二轴，校准与第一组正交的实体。当从三维CAD模式映射实体时，还呈现局部Z轴。然而，不由参数标注尺寸引擎改变局部Z坐标的值。

参照图15A和15B，进一步解释局部坐标系统的定义。图15A是具有线性尺寸实体1501、1502、1504和1506以及角尺寸实体1505和1507的两维物体。对于这个图画，出现三个局部坐标系统：(1)线性尺寸实体1501和1502(相互垂直的可变平面)，(2)线性尺寸实体1504(相互平行的可变平面)和(3)线性尺寸实体1506(相互平行的可变平面)。考虑到角尺寸实体1505和1507呈现在每根局部坐标系统中，其中由局部X和Y定义的平面与角尺寸实体平行。在两维物体的情况下，诸如图15A的物体，一般包括每根局部坐标系统。

在不具有任何线性尺寸实体的物体中，参数标注尺寸引擎根据任何定义的角尺寸实体，形成单个局部坐标系统。

图15B是具有线性尺寸实体1510至1525和角尺寸实体的三维物体。在图15B中出现四个局部坐标系统：(1)线性尺寸实体1517和1518(可变平面平行)，(2)线性尺寸实体1519至1521(可变平面平行)，(3)线性尺寸实体1522至1525(可变平面平行)，和(4)线性尺寸实体1510至1516。在局部坐标系统(4)中，线性尺寸实体1514至1513的可变平面相互平行，并与实体1510至1513的可变平面正交。角尺寸实体1526和1527出现在局部坐标系统(1)至(3)中。

注意，虽然线性尺寸实体1510至1513，1514至1516，1517到1518的可变平面相互正交，但是已定义两个分离的局部坐标系统。由于如前所述，在每根局部坐标系统中，参数标注尺寸引擎308只改变每根实体的局部X和局部Y值，而不是局部Z值。因此，为了保证可以在所有三维(X、Y和Z)中改变全局空间中的点，还进一步限制局部坐标系统以只包含尺寸实体，它具有在平行平面中的尺寸线和引导线。

现在，参照图14，对于每根当前局部坐标空间，标注尺寸引擎分析角尺寸实体，而且形成任何现有的角尺寸链(步骤1403和1404)。然而，如果在当前局部坐标空间中不存在任何角尺寸，那么标注尺寸引擎分析任何局部线性尺寸实体，而且形成线性尺寸链，最好运用如图7所示的方法(步骤1405、1406和1407)。根据形成的线性尺寸链，将“cal点(calpoint)”例行程序(下面参照图16描述“cal点”)用于在当前局部坐标系统中的实体(步骤1410)。

如果角尺寸实体出现在当前局部坐标系统中，那么将由步骤1403-1411定义的循环重复两遍。由于角尺寸的变化可以改变其它尺寸的空间，那么不在第一遍中执行线性链接。取而代之的是，只采用角旋转(步骤1404)，而且通过“cal点”计算新实体坐标(步骤1408和1410)。在第二遍中，已将所有实体旋转成第一遍中的正确空间，而且现在可以采用线性尺寸链来确定新局部X和Y值，如在前段中所述。

在完成第二遍之后，对于每个坐标系统重复由步骤1403-1411定义的两遍过程(步骤1412和1416)。当已处理所有坐标系统时并当不满足在步骤1415处的检查时，将圆角线与它们的弧相连(步骤1414)。

在步骤1415中，标注尺寸引擎确定线性尺寸实体的长度是否等于它们的尺寸值。当参数标注尺寸引擎旋转尺寸实体(步骤1408)，在当前坐标系统中的线性尺寸可不再沿着轴X或Y轴，在这种情况下，可不采用线性链接算法(步骤1406和1407)。在这种情况下，线性尺寸实体长度不都等于它们的尺寸值。因此，标注尺寸引擎在步骤1401处开始标注尺寸处理。在第二次重复处理的过程中，已采用角旋转，而且可以在它们正确的局部坐标空间中确定线性尺寸。

图16是用于重新计算在局部坐标系统中的点的新坐标值的“cal点”例行程序的流程图。对于要重新生成的每个点执行“cal点”例行程序，而且包括根据它的角和/或线性尺寸重新计算点的坐标的部分1620，和解决在由起草者定义的尺寸之间的不一致性的部分1630。如果起草者定义由多个尺寸固定的点，那么可能发生不一致性，其中所述多个尺寸表面要求点位于不同坐标。

部分1620包括三个步骤。如果由用水平尺寸线定义点，那么对于点计算新x值，称作XNew新(步骤1601)。如果用垂直尺寸线定义点，那么对于点计算新y轴，称为YNew(步骤1602)。如果用角尺寸固定点，那么标注尺寸引擎计算角的“t”值(“t”值是指在线上的点的相关位置，“t”值为零意味着该点位于线的开始部分，“t”值为1.0表示该点位于线的结束部分)(步骤1603)。

在部分1620中重新计算点的坐标数据，在部分1630中的步骤解决不一致性并把最后坐标值分配给点。如果水平和垂直固定点，那么取消在步骤1603中计算任何角值(步骤1604，1605)，而且返回新点值(XNew，YNew)。如果用两个角固定点，那么忽略在步骤1601和1602中计算的任何值，而且通过计算两个角的线的交叉点确定新点坐标值(步骤1606，1607)。如果不满足在步骤1604和1606中的条件，而且用单个角来固定点(步骤1608)，并且新角与前面的角不同(步骤1609)，忽略在步骤1601和1602中计算的任何值，而且根据单个角确定新点坐标(步骤1610)。最后，如果简单地用水平或垂直固定点，那么计算XNew，YNew，或者点的交叉点(如果用一个角来固定)(步骤1611，1612)。如果不满足在步骤1604、1606、1608或1611中的任何条件，那么该点保持不变(步骤1613)。

虽然在部分1630中的步骤解决不一致性，通过赋予固定在x和y中的点以最高优先级(步骤1604)，交替地执行该方法，从而角尺寸(步骤1606)优先于线性尺寸。最好是，是否赋予线性或角尺寸较高优先级可由起草者来选择。

如上所述，本发明的参数标注尺寸引擎识别对于每个CAD物体的多个局部坐标系统，而且根据本发明定义的尺寸实体的变化来改变在局部坐标系统中的实体。于是，把经更改的实体坐标映射回到CAD物体的全局空间。本发明的所述参数标注尺寸引擎和尺寸实体可能是最强大和灵活的CAD标注尺寸系统。

对于熟悉本技术领域的人员而言，可对本发明进行各种更改和变化，而且不偏离本发明的范围或构思是显而易见的。例如，虽然相对于CAD系统描述本发明，但是无论是否由计算机来实施，都可将标注尺寸方法用于任何起草、绘图、建模或基于图解的系统。

考虑到这里所揭示的本发明的说明和实践情况，对于熟悉本技术领域的人员而言，本发明的其它实施例也是显而易见的。取而代之的是，由权利要求书和它们的等价物来指定本发明的真正范围和构思。

表格I
		术语	定义
尺寸	空间范围的度量。用尺寸来显示物体的几何测量和物体之间的距离或角。在起草过程中用到的三种基本类型的尺寸是线性的、角度的和径向的。
		实体	物体，诸如线、圆、弧、折线尺寸或文本，作为单个元素用来处理产生、操纵和更改。实体是在CAD系统中用来表示物体和物体的基本构件块。
尺寸实体	在CAD系统中构成尺寸的一组构件。尺寸实体包括：(1)表示尺寸方向和范围的尺寸线。对于角标注尺寸，尺寸线是弧。(2)从对其进行标注尺寸的特征延伸到尺寸线的引导线(还称为延伸线、投影线或参考线)。(3)加到尺寸线的每端的箭头(还称为终止符号)。(4)尺寸文本，它是通常表示实际测量的文本串(text string)。
		全局坐标系统	也称为全球坐标系统。将坐标系统用作定义所有物体和其它坐标系统的基础。
局部坐标系统	用户定义坐标系统，它定义在三维空间中的X、Y和Z轴的原点和定向。
		CAD物体	一个或多个基元，诸如用来表示一些说明的产品或真实世界物体的文本、尺寸，线、圆周、弧或折线。(例如，机械部分、元件、构件，等等)一般将两维物体称为图画，而将三维物体称为模型。

Claims (21)

1.一种计算机系统，其特征在于，包括：

处理器，用于执行程序来通过将尺寸实体重复相互比较来形成相关尺寸实体的链，并在形成的链中继续更改尺寸实体的坐标信息，从而由对链中的前面尺寸实体的更改影响对链中的后来尺寸实体的更改；

与处理器连接的显示装置，显示装置显示所述尺寸实体；和

与处理器连接的计算机存储器来存储所述程序。

2.如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机存储器还存储数据结构，包括：

第一字段，将在每个所述尺寸实体中的尺寸原点特定为起点、中点或终点之一；

第二字段，特定每个所述尺寸的所述坐标信息；和

第三字段，特定在每个所述尺寸实体中的所述尺寸的值。

3.如权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，所述第三字段保持所述尺寸的长度。

4.如权利要求3所述的计算机系统，其特征在于，当执行所述程序来更改坐标信息时，由第三字段保持的长度是由处理器计算的参数或表达式。

5.如权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，所述第三字段保持所述尺寸的角。

6.如权利要求5所述的计算机系统，其特征在于，当执行所述程序来更改坐标信息时，由所述第三字段保持的角是由所述处理器计算的参数或表达式。

7.一种在计算机辅助设计(CAD)程序中更新物体的尺寸实体的方法，每个尺寸实体具有坐标数据，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

形成相关尺寸实体的链；

连续重新计算在所选链中的所述尺寸实体的所述坐标数据，从而通过改变在所述链中的前面尺寸实体来影响在所述所选链中的后继尺寸实体；和

根据所述更改尺寸，在计算机显示器上重新绘制所述实体。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，形成链的所述步骤还包括将由第一尺寸实体定义的尺寸的可变平面与由第二尺寸实体定义的尺寸的基准平面相比较。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，形成链的所述步骤还包括将所述尺寸实体与另外的尺寸实体相互比较的步骤。

10.一种存储在计算机可读媒体中的数据结构，用于存储对于作为尺寸实体的多个实体中的每个实体的尺寸信息，每个所述尺寸实体都包括：

第一字段，特定原点作为起点、中点或终点之一；

第二字段，特定所述尺寸实体的坐标信息；和

第三字段，特定值。

11.如权利要求10所述的数据结构，其特征在于，所述第三字段保持尺寸的长度。

12.如权利要求10所述的数据结构，其特征在于，所述第三字段保持尺寸的角度。

13.一种存储在计算机可读媒体上的计算机程序，所述计算机程序包括对于在计算机辅助设计(CAD)程序中更新物体的尺寸实体的方法的指令，每个尺寸实体具有坐标数据，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

形成相关尺寸实体的链；和

连续重新计算在所选链中的所述尺寸实体的所述坐标数据，从而由对链中的前尺寸实体的更改影响在所述所选链中的后尺寸实体的更改。

14.如权利要求13所述的计算机可读媒体，其特征在于，还包括用于执行所述方法的指令，其特征在于，形成链的所述步骤还包括把由第一尺寸实体定义的尺寸的可变平面与由第二尺寸实体定义的尺寸的基准平面相比较。

15.如权利要求14所述的计算机可读媒体，其特征在于，还包括用于执行所述方法的指令，其特征在于，形成链的所述步骤还包括将所述尺寸实体与另外的实体尺寸相互比较的步骤。

16.一种重新计算在全局坐标系统中定义的CAD物体中的实体的坐标信息的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

识别至少一个局部坐标系统；

把在所述CAD物体中的所述实体的所述坐标转换成所选的一个所述识别局部坐标系统；

在所述所选局部坐标系统中形成角尺寸实体链；

在所述所选局部坐标系统中形成线性尺寸实体链；

根据所述形成的角和线性尺寸实体链，重新生成在所述所选局部坐标系统中的所述实体的所述坐标信息；和

把在所述所选局部坐标系统中的所述重新生成的坐标信息转换成所述全局坐标系统。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，识别多个局部坐标系统。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，对于每个识别的局部坐标系统执行所述转换、形成和重新生成步骤。

19.一种存储在计算机可读媒体的计算机程序，所述计算机程序包括对于重新计算在全局坐标系统中定义的CAD物体中的实体的坐标信息的指令，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

识别至少一个局部坐标系统；

把在所述CAD物体中的所述实体的所述坐标转换成所选的一个所述识别局部坐标系统；

在所述所选局部坐标系统中形成角尺寸实体；

在所述所选局部坐标系统中形成线性尺寸实体；

根据所述形成的角和线性尺寸实体链重新生成在所述所选局部坐标系统中的所述实体的所述坐标信息；和

把在所述所选局部坐标系统中的所述重新生成的坐标信息转换成所述全局坐标信息。

20.如权利要求19所述的计算机程序，其特征在于，还包括用于识别多个局部坐标系统的指令。

21.如权利要求19所述的计算机程序，其特征在于，还包括用于对每个识别的局部坐标系统重复所述转换、形成和重新生成步骤。

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