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。
這樣一種真實設(shè)備例如指一種設(shè)計的或業(yè)已存在的工業(yè)設(shè)備、機器或單個組件等。在此在實踐中常常出現(xiàn)如下情況真實設(shè)備與設(shè)備的原始設(shè)計并不一致，因為例如在制造設(shè)備時已經(jīng)進(jìn)行了特殊的適配或追加配備，或者其設(shè)計沒有包含為進(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)明的目的是通過一種用于制作作為真實設(shè)備的圖像的虛擬設(shè)備模型的裝置來實現(xiàn)的，該裝置具有一個第一存儲器，用于存儲真實設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)；一個第二存儲器，用于存儲零部件庫中設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)；一個第三存儲器，用于存儲虛擬設(shè)備模型；以及一個分析和控制裝置，用于將設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)與真實設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便識別圖像數(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)生已分別識別出的設(shè)備零部件。
本發(fā)明的目的是通過一種用于制作作為真實設(shè)備的圖像的虛擬設(shè)備模型的方法來實現(xiàn)的，在此方法中，虛擬設(shè)備模型由真實設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)用下述方法產(chǎn)生，即，零部件庫中設(shè)備零部件的信息數(shù)據(jù)與真實設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)相比較，在相吻合時將一個已分別出識別的設(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)是兩個數(shù)據(jù)源，第一數(shù)據(jù)源包含真實設(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，它們在構(gòu)造設(shè)備時應(yīng)用。圖像分析和控制裝置實施圖像分析，也就是說，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在用戶的支持下被組合和分析。只要在圖像數(shù)據(jù)中識別到一個設(shè)備零部件，它就添到用于虛擬產(chǎn)生的識別模型的圖像中。因此用戶可基于真實設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)和借助一個所采用的設(shè)備零部件的零部件庫來虛擬地仿造真實設(shè)備。因此用戶對設(shè)備的當(dāng)前裝備狀態(tài)就有一個全局了解，有時即便在設(shè)備轉(zhuǎn)換到新狀態(tài)時也可以獲得。
該裝置的最大程度的自動化運行方式用下述方法得到保證，即，分析和控制裝置設(shè)計用于對圖像數(shù)據(jù)、零部件庫中設(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)計用于對圖像數(shù)據(jù)的幾何特性和/或零部件庫中的設(shè)備零部件的幾何特性進(jìn)行圖像分析。
為了實現(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)的真實設(shè)備，第二張視圖示出零部件庫中的設(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)備模型可以簡便方式進(jìn)行，即，分析和控制裝置設(shè)計將從零部件庫選出的設(shè)備零部件移入配給示出真實設(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)。
將各個設(shè)備零部件配置到包含在真實設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)中的“真實”設(shè)備零部件上有利地用下述方式實現(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設(shè)備的圖像中識別的零部件相協(xié)調(diào)，在成功探測到這些零部件后進(jìn)行配置。
可通過下述方式進(jìn)一步提高識別設(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程的各個狀況相配的總圖這樣來得到保證，即，分析和控制裝置設(shè)計用于在成功識別一個設(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。
所述裝置的自動運行方式可這樣來實現(xiàn)，即，分析和控制裝置設(shè)計用于控制一種自動功能，即自動選擇設(shè)備零部件、將其定位和添入設(shè)備模型中的功能。在此要求通過產(chǎn)生假設(shè)并通過所述分析和控制裝置校驗這些假設(shè)來考慮結(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)采集的實現(xiàn)方式是為了產(chǎn)生數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，設(shè)置一個數(shù)字照相機、一個數(shù)字?jǐn)z像機、數(shù)字化照片和/或一套CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
這樣來得到整個真實設(shè)備的包容形總圖，即，為了采集真實設(shè)備的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，設(shè)置真實設(shè)備的不同視圖，其中在識別零部件時將已識別的設(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施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，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示出一個屏幕區(qū)，它帶有一個附有真實設(shè)備的數(shù)字照片的屏幕范圍；圖3示出一個屏幕區(qū)，它帶有針對真實設(shè)備的第一張視圖和針對設(shè)備零部件“箱體”的第二張視圖；圖4示出一個屏幕區(qū)，它帶有針對真實設(shè)備的第一張視圖和針對設(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示出一個屏幕區(qū)，它帶有針對真實設(shè)備的第一張視圖和針對設(shè)備零部件“閥門”的第二張視圖；圖6示出一個屏幕區(qū)，它帶有針對真實設(shè)備的第一張視圖和針對設(shè)備零部件“閥門”的第二張視圖和針對虛擬設(shè)備的第三張視圖；圖7示出一個屏幕區(qū)，它帶有針對真實設(shè)備的第一張視圖和針對設(shè)備零部件“管道”的第二張視圖和針對虛擬設(shè)備的第三張視圖；圖8示出一個屏幕區(qū)，它帶有一張針對設(shè)備零部件“箱體”的視圖和針對附有配給設(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示出一個用于零部件庫的結(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表示一個真實設(shè)備。借助于一個圖像采集系統(tǒng)3可從該真實設(shè)備1上采集圖像，這些圖像存儲在裝置22的一個存儲器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外還處理一個零部件庫6中的零部件數(shù)據(jù)13，而零部件庫6存儲在裝置22的第二存儲器21中。此外，零部件庫6的第二存儲器21還包含一個存儲器分區(qū)24，用于存儲設(shè)備零部件6的結(jié)構(gòu)信息23。在圖1所示實施例中用箭頭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)。一個屏幕8構(gòu)成一個顯示裝置，用于顯示由圖像數(shù)據(jù)20所代表的真實設(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有時由用戶控制借助用戶數(shù)據(jù)14來確定各個識別零部件13的位置和取向。用戶7在制作的各個階段通過屏幕8來了解虛擬制作的設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，在需要時介入制作過程以給予支持，恰如在圖2至圖8中還要說明的那樣。
圖2示出一個屏幕區(qū)，它可在圖1所示裝置的屏幕8上示出。在此在一個第一屏幕區(qū)9內(nèi)示出真實設(shè)備1的一個基于數(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對話或操作界面。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)包含一個屏幕窗口13，它用于顯示各個設(shè)備零部件。這些設(shè)備零部件可借助光電條12a來選擇。右下屏幕區(qū)11包含一個第三屏幕窗口15，它用于顯示虛擬設(shè)備，即已經(jīng)通過圖像數(shù)據(jù)(顯示在屏幕窗口4內(nèi))配給“真實”設(shè)備的設(shè)備零部件。此外，通過光電條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動。作為對選擇零部件的光電條12a的替代或補充，在屏幕8上也可用圖表設(shè)置另一個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”圖像出發(fā)起動一個自動運行，其中先后調(diào)用零部件庫中的各個零部件，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)一個預(yù)定的搜索碼分析配給各個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實現(xiàn)。因此可以限定搜索方案，使得在一個已經(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)行一種手動運行，恰如在圖3至圖7中還要說明的那樣。
圖3示出一個屏幕區(qū)，它帶有針對真實設(shè)備4的第一張視圖和針對設(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中所示真實箱體16b的虛擬鏡像。在圖3所示實施例中屏幕區(qū)10內(nèi)的顯示借助于菜單條12a由用戶實施。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，在右下屏幕區(qū)11內(nèi)對虛擬設(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)備零部件的另一實施例。為此在右上屏幕區(qū)10內(nèi)示出一個閥門18a，它借助菜單條12a從設(shè)備零部件庫中激活。借助菜單條12b，閥門18a在真實閥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進(jìn)行，那么也可由用戶對設(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，那么可以嘗試通過另一幅有數(shù)字圖像數(shù)據(jù)4的格式的所示圖像來得到各個設(shè)備零部件的配置。
圖7作為另一實施例示出將管道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)，例如包含對尺寸和連接箱體16a的可能性的指示說明。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)時得到同步分析，因此支持對各個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)備模型的各個設(shè)備零部件包含一個對所應(yīng)用于各個結(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圖像的關(guān)系外還能識別其在圖像中的位置。圖像，即數(shù)字圖像數(shù)據(jù)包含對包含在設(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，在下面簡稱為B&B系統(tǒng)，通過一個轉(zhuǎn)換器30與虛擬設(shè)備模型2相耦接。此外通過一根雙向連接線，該B&B系統(tǒng)與真實設(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所示實施例中的相對應(yīng)，因此對裝置22的說明及其附圖標(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)的一個獨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)備模型與真實設(shè)備1相耦接的基本優(yōu)點在于，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)大量其它真實功能，如真實設(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設(shè)備1的精確鏡像的虛擬設(shè)備模型2，例如危險的區(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示出一個用于零部件庫6的結(jié)構(gòu)和虛擬設(shè)備模型的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型的實施例及其零部件庫和虛擬設(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，在一個圖像存儲器20(即為圖1和圖9中的第一存儲器20)中存儲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。包含在圖像存儲器20的源201中的信息由分析和控制裝置5轉(zhuǎn)換成一個整理后的源51。對一個源配置52而言，借助一個幾何尺寸配置54來描述一個零部件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)。零部件庫的第二存儲器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的說明)。虛擬設(shè)備模型的第三存儲器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)一模型語言，Unified ModellingLanguage)標(biāo)志法來說明。在此所采用的標(biāo)志法具有下述語義。一個所謂的“等級”說明一個“信息單位”，例如信息單位“零部件”。一個等級可以具有一個或多個“屬性”，在此屬性確定具體的“特性”或一個等級的“狀態(tài)”或“瞬態(tài)”(屬性值)。因此，等級“結(jié)構(gòu)信息62”具有屬性“+零部件類型”。各等級可以建立與其它等級或與自身的“關(guān)系”。一種關(guān)系是指在等級之間在所謂的“角色”方面和“基本點”方面具有何種“配置”(0…n→無，一種配置或多個配置)。
用菱形來表示關(guān)系，該關(guān)系建立一個至另一等級的“由…組成”角色，例如一個零部件由結(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”，它通過一個在一個所謂的高級的末端的小三角形來表示。遺傳是指一個“次級”的特性從高級中導(dǎo)出，因此該次級遺傳高級的特性。例如次級“點55、直線56、曲線57”遺傳高級“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)說明的一個等級的“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。兩個源類型(次級說明一個待成像設(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嘗試配置一個整理源51中選出的零部件61。
分析和控制裝置5自動地或由人機對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在一個整理源51中得到分析或經(jīng)過幾何特性68配給零部件61。
如果一個零部件61可以配給一個整理源51，那么該信息就存留在源配置52中。該源配置52說明哪些得到分析的零部件61可配給哪些源201。在此，一個零部件61可通過多個源配置52配給不同的源201。
對一個源配置52而言，借助多個幾何配置54說明一個零部件中哪些幾何要素53可與一個整理源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)，一是描述真實設(shè)備圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，另一是零部件庫的設(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)生的真實設(shè)備的虛擬圖像可作為設(shè)備實際結(jié)構(gòu)的文檔，以及在故障情況下簡化的故障分析。除了存儲幾何數(shù)據(jù)外，對設(shè)備零部件而言還可存儲功能數(shù)據(jù)等。
權(quán)利要求
1．一種用于制作作為真實設(shè)備(1)的圖像的虛擬設(shè)備模型(2)的裝置(22)，它具有一個第一存儲器(20)，用于存儲真實設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)；一個第二存儲器(21)，用于存儲零部件庫(6)中設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)；一個第三存儲器(28)，用于存儲虛擬設(shè)備模型(2)；以及一個分析和控制裝置(5)，用于對設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)與真實設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)進(jìn)行比較，以便識別圖像數(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)計用于對圖像數(shù)據(jù)(4)、零部件庫(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)計用于對圖像數(shù)據(jù)(4)的幾何信息和/或零部件庫(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)上述任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于它具有一個用于顯示三張視圖(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)的真實設(shè)備，第二張視圖(10)示出零部件庫(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)計將從零部件庫(6)選出的設(shè)備零部件(13)移入配給示出真實設(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設(shè)備的圖像中識別的零部件相協(xié)調(diào)，在成功探測到這些零部件后進(jìn)行配置。
7．根據(jù)上述任一項權(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)計用于在成功識別一個設(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)計用于控制一種自動功能，即自動選擇設(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)置一個數(shù)字照相機、一個數(shù)字?jǐn)z像機、數(shù)字化照片和/或一套CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
11．根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于為了采集真實設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)，設(shè)置真實設(shè)備(1)的不同視圖。
12．一種用于制作作為真實設(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(6)中設(shè)備零部件(13)的信息數(shù)據(jù)(13、23)與真實設(shè)備(1)的圖像數(shù)據(jù)(4)相比較，在相吻合時將一個已分別識別出的設(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，其特征在于對圖像數(shù)據(jù)(4)和零部件庫(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，圖像數(shù)據(jù)(4)的幾何信息和/或零部件庫(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中任一項所述的方法，其特征在于在制作虛擬設(shè)備模型(2)時在一個顯示裝置(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)的真實設(shè)備，第二張視圖(10)示出零部件庫(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中任一項所述的方法，其特征在于為了從零部件庫(6)構(gòu)造虛擬設(shè)備模型(2)，選出一個設(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可在真實設(shè)備的圖像中識別的零部件(16b)相協(xié)調(diào)，在成功探測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中任一項所述的方法，其特征在于在成功識別一個設(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中任一項所述的方法，其特征在于本方法具有一種自動圖像分析，在其中，自動選擇設(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中任一項所述的方法，其特征在于借助于一個數(shù)字照相機、一個數(shù)字?jǐn)z像機、數(shù)字化照片和/或一套CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(4)。
22．根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一項所述的方法，其特征在于采用真實設(shè)備的不同視圖的圖像數(shù)據(jù)(4)，其中，在成功識別一個設(shè)備零部件(13)之后，將該識別的設(shè)備零部件(13)自動配設(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),一是描述真實設(shè)備圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)(4),另一是零部件庫(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)生的真實設(shè)備的虛擬圖像可作為設(shè)備實際結(jié)構(gòu)的文檔,例如對難于觸及的區(qū)域進(jìn)行簡便的故障分析和/或操作和觀察設(shè)備。除了存儲幾何數(shù)據(jù)外,對設(shè)備零部件而言還可存儲功能數(shù)據(jù)等。
文檔編號G06T17/00GK1286780SQ99801666
公開日2001年3月7日 申請日期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 申請人:西門子公司