Procédé et dispositif de génération d'un modèle paramétrique lié à une géométrie 3 D

La présente invention se rapporte à la génération d'un modèle paramétrique lié à une géométrie 3D d'une pièce ou d'un ensemble de pièces. Elle trouve une application dans la modélisation d'une géométrie (Conception Assistée par Ordinateur, CAO), dans les programmes de commande numérique pour les machines outils (Fabrication Assistée par Ordinateur, FAO), les programmes d'ingénierie assistée par ordinateur et les logiciels de gestion de données.

D'une manière générale, la génération d'un modèle paramétrique lié à une géométrie 3D consiste à définir une pièce directement dans sa configuration définitive, par exemple une aile d'avion assemblée au fuselage.

En pratique, une telle définition définitive s'intègre dans une boucle d'optimisation au cours de laquelle on parcourt plusieurs fois trois étapes clés : définition, analyse et modifications. L'avantage essentiel d'un logiciel de CAO est de permettre l'intégration partielle ou totale de ces trois étapes dans un seul et unique environnement de travail, le passage d'une étape à la suivante se réalisant de façon quasi transparente.

En référence à la figure 1 , on a représenté l'environnement de travail d'un logiciel de CAO tel que celui dénommé Catia, développé par la société française Dassault Systèmes et commercialisé par la société IBM L'environnement de travail tel qu'affiché sur l'écran d'un ordinateur comprend principalement un arbre de spécifications 2 et une zone graphique 4. L'environnement de travail est complété par une barre de menu 6, une barre d'outil standard 8, une zone de dialogue 10, un établi comprenant une barre d'outil contextuels 12 dépendant de l'atelier actif, une boussole 14 permettant l'orientation de la vue en cours, une icône 16 de l'atelier actif, et une barre d'outils spécifiques ou applicatifs 18.

L'arbre des spécifications 2 est une représentation graphique structurée du modèle en cours de réalisation, ici un avion. Dans l'exemple de la figure 1 , on peut observer que l'on travaille sur l'élément actif dénommé Produit 1 , que le produit comprend cinq corps principaux individualisés en 2OA « environnement », 2OB « fuselage.1 », 2OC « aile », 2OD « aile symétrie » et 2OE « queue », qu'un corps principal est constitué d'applications 40 et de paramètres de commande 30.

Au fur et à mesure de la définition de la pièce, l'arbre du modèle s'enrichit de nouveaux items. La sélection d'un élément peut se faire indifféremment dans la zone graphique 4 ou dans l'arbre des spécifications 2. L'arbre des spécifications permet l'activation d'un menu contextuel à l'objet désigné.

Chaque élément de l'arbre des spécifications 2 peut comprendre des paramètres de commande 30 et des relations (non représentées) qui permettent d'impacter la géométrie du ou des solides à travers la définition des fonctions présentes dans l'arbre des spécifications.

L'utilisation d'un tel logiciel de CAO permet ainsi de mettre en œuvre une maquette numérique et de définir de façon conjointe le produit et certains processus qui lui sont liés. Le plus souvent, la définition d'un modèle géométrique 3D est l'objet de plusieurs groupes de travail, généralement organisés dans des lieux différents, le plus souvent transnationaux. Il en résulte un fort besoin d'échange facile et simple des informations paramétriques.

En pratique, le paramétrage est directement permis par les fonctionnalités natives des outils logiciels, notamment « CATIA ». Pour modifier les valeurs de paramètres d'un modèle, il n'est pas nécessaire de recompiler une application. Il convient d'utiliser une fonction standard du logiciel afin de modifier le paramètre. Toutefois, les outils logiciels présentent le modèle dans une organisation structurelle liée à l'historique de construction, ou sous la forme d'un arbre de dépendance.

Or, une telle représentation est relativement éloignée de l'approche fonctionnelle de la problématique métier liée à la conception du modèle paramétrique.

Il est donc relativement difficile à un utilisateur non spécialiste du logiciel de retrouver facilement un paramètre en ne connaissant que le résultat qu'il souhaite atteindre.

La présente invention apporte justement une solution à ce problème.

Elle vise ainsi à présenter à l'utilisateur non spécialiste un éditeur de paramètres structurés dans une approche fonctionnelle proche de la problématique métier liée à la conception de la pièce, afin d'obtenir une interface simplifiée pour modifier les paramètres sans pour autant nécessiter la modification du code source.

Elle porte sur un dispositif de génération d'un modèle géométrique

3D d'une pièce ou d'un ensemble de pièces, ledit modèle étant représenté graphiquement sur un écran d'ordinateur sous la forme d'un arbre de spécifications comprenant au moins un élément défini par au moins un paramètre de commande.

Selon une définition générale de l'invention, le dispositif de génération comprend un convertisseur apte à transformer ledit arbre de spécifications en une interface utilisateur graphique dans laquelle pour au moins un élément actif dudit arbre est associée une boîte de dialogue comprenant au moins un champ associé à au moins un paramètre de commande dudit élément actif, le réglage dudit paramètre de commande étant modifiable par l'utilisateur à l'aide d'un éditeur de paramètres, chaque réglage dudit paramètre de commande étant affiché dans le champ correspondant de la boîte de dialogue et entraînant automatiquement le changement du réglage du paramètre de commande de l'élément actif correspondant dans l'arbre des spécifications.

Ainsi, grâce à la boîte de dialogue selon l'invention, un utilisateur peut modifier facilement et directement les valeurs des champs paramétrables d'un élément actif, sans pour autant être un spécialiste informatique du logiciel de CAO. De plus, la modification des paramètres via la boîte de dialogue

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entraîne la modification correspondante dans l'arbre des spécifications. Il en résulte, pour un utilisateur non spécialiste, une grande facilité et simplicité dans l'accès et la modification des paramètres de commande d'un élément actif d'un arbre des spécifications d'un logiciel CAO. De plus, la modification de l'architecture paramétrique grâce à l'invention ne nécessite pas la modification du code source.

Selon une réalisation, l'interface graphique comprend en outre une fenêtre graphique contenant la géométrie de l'élément actif correspondant, le réglage dudit paramètre étant affiché visuellement dans ladite fenêtre graphique.

Ainsi, les paramètres de commande généralement définis par le spécialiste du logiciel CAO et considérés comme intéressants par l'utilisateur non spécialiste sont directement visibles et modifiables sur l'interface graphique et/ou la boîte de dialogue conforme à l'invention. En pratique, chaque élément de l'arbre des spécifications appartient au groupe formé par des nœuds terminaux et des nœuds non terminaux.

Par exemple, à chaque nœud terminal sont associés un afficheur de type fenêtre utilisateur graphique et un éditeur de paramètres.

De même, à chaque nœud non terminal sont associés un éditeur de paramètres et une pluralité d'onglets, à chaque onglet étant associé un sous nœud.

Par exemple, pour au moins certains onglets est associée une fenêtre graphique.

Selon une autre réalisation, l'éditeur de paramètres est en outre un éditeur de script, dans lequel le langage de script est par exemple un langage de balisage de type XML.

Selon encore une autre réalisation, le dispositif de génération comprend en outre un dispositif de communication apte à échanger à distance les valeurs des champs paramétrables en vue de permettre un travail collaboratif à distance avec d'autres utilisateurs.

La présente invention a également pour objet un procédé de génération d'un modèle paramétrique lié à une géométrie 3D d'une pièce ou

d'un ensemble de pièces, ledit modèle étant représenté graphiquement sur un écran d'ordinateur sous la forme d'un arbre de spécifications comprenant au moins un élément défini par au moins un paramètre de commande.

Selon un autre aspect de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes :

- transformer ledit arbre de spécifications en une interface utilisateur graphique dans laquelle pour au moins un élément actif dudit arbre est associée une boîte de dialogue comprenant au moins un champ associé à au moins un paramètre de commande dudit élément actif, - modifier le réglage dudit paramètre de commande par l'utilisateur à l'aide d'un éditeur de paramètres,

- afficher chaque réglage dudit paramètre de commande dans le champ correspondant de la boîte de dialogue, et

- changer automatiquement le réglage du paramètre de commande de l'élément actif correspondant dans l'arbre des spécifications.

Selon une réalisation, le procédé comprend en outre l'étape dans laquelle le réglage dudit paramètre est affiché visuellement dans une fenêtre graphique.

La présente invention a également pour objet un support d'information lisible par un système informatique, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions d'un programme informatique permettant la mise en œuvre du procédé de génération visé ci-dessus, lorsque ce programme est chargé et exécuté par un système informatique.

La présente invention a également pour objet un support d'information amovible, partiellement ou totalement lisible par un système informatique, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions d'un programme informatique permettant la mise en œuvre d'un procédé de génération visé ci- avant, lorsque ce programme est chargé et exécuté par un système informatique. La présente invention a enfin pour objet un programme d'ordinateur stocké sur un support d'information, ledit programme comportant des instructions permettant la mise en œuvre d'un procédé de génération visé ci-

avant, lorsque ce programme est chargé et exécuté par un système informatique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée ci-après et des dessins dans lesquels : - la figure 1 déjà décrite représente schématiquement l'environnement de travail d'un logiciel de CAO de l'art antérieur ;

- la figure 2 représente schématiquement les ressources physiques d'un ordinateur apte à mettre en œuvre l'invention ;

- la figure 3 représente schématiquement l'environnement de travail de la figure 1 sur lequel s'affiche en surimpression la boîte de dialogue conforme à l'invention à la suite d'une demande de l'utilisateur ;

- la figure 4 représente schématiquement de manière isolée la boîte de dialogue de la figure 3 ;

- la figure 5 représente schématiquement le changement de la valeur du réglage d'un paramètre par rapport à celle indiquée en référence à la figure 4 à l'aide de la boîte de dialogue selon l'invention ; et

- la figure 6 représente schématiquement l'effet du changement du réglage du paramètre décrit en référence à la figure 5 dans l'arbre des spécifications par rapport à l'arbre de la figure 1 selon l'invention. En référence à la figure 2, on a représenté les ressources physiques d'un appareil programmable 100 apte à mettre en œuvre l'invention.

L'appareil 100 comporte un bus de communication 109, auquel sont reliés :

- une unité centrale de traitement 102 (microprocesseur, CPU) qui commande les échanges entre les divers éléments de l'appareil ;

- une mémoire morte (ROM) 101 pouvant comporter les programmes de l'invention (Progi , Prog2) ;

- une mémoire vive (RAM) 105 ;

- un disque dur 103 pouvant comporter les programmes précités ; - un clavier 104 ;

- un écran 107 ;

- un lecteur de disquette 111 adapté à recevoir une disquette 110 et à y lire ou à y écrire des documents traités ou à traiter selon l'invention ;

- une interface de communication 106 reliée à un réseau de communication 120, par exemple le réseau Internet, l'interface étant apte à transmettre et à recevoir des documents.

Le bus de communication 109 permet la communication et l'interopérabilité entre les différents éléments inclus dans l'appareil ou reliés à lui. La représentation du bus n'est pas limitative et, notamment, l'unité centrale est susceptible de communiquer des instructions à tout élément de l'appareil directement ou par l'intermédiaire d'un autre élément de l'appareil.

Le code exécutable de chaque programme permettant à l'appareil programmable de mettre en œuvre les traitements selon l'invention peut être stocké par exemple dans le disque dur 103 ou en mémoire morte 101.

Selon une variante de réalisation, la disquette 110 peut contenir des documents ainsi que le code exécutable des programmes précités qui, une fois lu par l'appareil, est stocké dans le disque dur 103.

Selon une autre variante de réalisation, le code exécutable des programmes peut être reçu par l'intermédiaire du réseau de communication, via l'interface 106, pour être stocké de façon identique à celle décrite précédemment.

Les disquettes peuvent être remplacées par tout support d'information tel que, par exemple, un disque compact (CD ROM) ou une carte mémoire. De manière générale, un moyen de stockage d'information, visible par un ordinateur ou par un microprocesseur, intégré ou non à l'appareil, éventuellement amovible, est adapté à mémoriser un ou plusieurs programmes dont l'exécution permet la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

De manière plus générale, le ou les programmes peuvent être chargés dans un des moyens de stockage de l'appareil avant d'être exécutés.

L'unité centrale 102 commande et dirige l'exécution des instructions ou portions de code logiciel du ou des programmes selon l'invention, instructions qui sont stockées dans le disque dur 103 ou la mémoire morte 101 , ou bien dans les autres éléments de stockage précités. Lors de la mise sous

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tension, le ou les programmes qui sont stockés dans une mémoire non volatile, par exemple le disque dur 103 ou la mémoire ROM 101 , sont transférés dans la mémoire vive RAM 105 qui contiendra alors le code exécutable du ou des programmes selon l'invention, ainsi que des registres pour mémoriser les variables des paramètres nécessaires à la mise en œuvre de l'invention.

Il convient de noter que l'appareil programmable comportant le dispositif selon l'invention peut être également un appareil programmé.

Cet appareil contient alors le code du ou des programmes informatiques, par exemple figé dans un circuit intégré à application spécifique (ASIC).

En référence à la figure 3, on a représenté l'environnement de travail de la maquette numérique 3D de l'aéronef de la figure 1. On retrouve l'arbre des spécifications 2 et la représentation graphique de l'aéronef 4.

En sélectionnant l'un des éléments actifs de l'arbre des spécifications 2, ici l'élément « fuselage.1 » 2OB et en activant le bouton ou icône 18A

« édition de paramètres » situé dans la barre d'outil 18, une seconde interface graphique 50 apparaît sur l'écran du micro-ordinateur, en surimpression par rapport à la première interface graphique 4.

Cette interface graphique 50 est une boîte de dialogue comportant au moins une partie 54 relative aux paramètres de commande et le cas échéant une partie 52 relative à la géométrie de l'élément correspondant. L'interface graphique 50 comprend un onglet 60 pour chaque élément du modèle 2OB

« fuselage.1 ». Les onglets 60 sont individualisés en 6OA à 60F pour respectivement les éléments « vue générale », « corps principal », « coupe transversale », « cabine », « cylindre » et « queue ».

Dans la partie 54, on trouve une liste de paramètres de commande 70 associés à l'onglet sélectionné, ici l'onglet 6OC correspondant à la « coupe transversale ».

Les paramètres 70 sont individualisés en 7OA à 7OK. A chaque paramètre 70 est associé un champ 80 dont la valeur est modifiable par l'utilisateur à l'aide de moyens de variation de valeur tels qu'un ascenseur 82A

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ou un curseur 82H. Chaque paramètre comprend également un bouton de sélection 84.

L'icône 18A est un raccourci permettant de lancer la commande affichant la boîte de dialogue 50 conforme à l'invention. Cette commande génère un éditeur de paramètres représentant le modèle de manière structurée et fonctionnelle sans pour autant dépendre directement de l'historique de constructions de la pièce ou de l'arbre de spécification. L'éditeur de paramètres présente des champs individuels 80 destinés à éditer certains au moins des paramètres 70 du modèle. Les champs 80 sont directement liés aux paramètres du modèle.

L'interface graphique 50 est complétée par trois boutons de validation « OK » 9OA, d'application 9OB et d'annulation 9OC.

En référence à la figure 4, l'utilisateur sélectionne dans la partie 54 de la boîte de dialogue 50 le paramètre qu'il souhaite traiter, modifier et/ou visualiser dans la partie 52 de la boîte 50. Ici, l'utilisateur sélectionne le paramètre 7OA correspondant à la hauteur du fuselage en coupe transversale.

La valeur d'origine inscrite dans le champ associé 8OA est ici 3000 mm.

L'utilisateur visualise la partie de la géométrie qui est affectée par le paramètre

7OA dans la partie 52 de la boîte de dialogue. En référence à la figure 5, l'utilisateur souhaite modifier la valeur du réglage du paramètre 7OA par rapport à la valeur indiquée en figure 4. Par exemple ici, il modifie à l'aide de l'ascenseur 82A la valeur de la hauteur

(nouvelle valeur = 2000 mm) du paramètre 7OA à l'égard de la section transversale du fuselage. L'effet du changement dans la valeur du paramètre est montré sensiblement en temps réel (1 à 2 secondes) dans la fenêtre graphique 52.

La sélection du bouton de validation 9OA (OK) permet d'incorporer automatiquement la nouvelle valeur du paramètre dans l'ensemble des éléments du produit. En référence à la figure 6, sensiblement automatiquement, on observe que le changement dans la valeur du paramètre 7OA à l'aide de la boîte 50 comme décrit en référence à al figure 5, entraîne la modification

correspondante dans l'arbre des spécifications 2 et dans la géométrie (ici réduction de la section transversale du fuselage) affichée dans l'interface graphique 4 par rapport à l'environnement du travail 2 et 4 décrit en référence à la figure 1. En pratique, c'est un convertisseur qui transforme l'arbre de spécifications 2 en une interface utilisateur graphique 50, 52, 54 dans laquelle pour au moins un élément actif, ici l'élément actif 2OB dudit arbre 2 en référence aux figures 2 à 6, est associée une boîte de dialogue comprenant au moins un champ 8OA associé à au moins un paramètre de commande 7OA dudit élément actif. En pratique, le convertisseur selon l'invention génère un éditeur de paramètres structurés qui présente des champs paramétrables par l'utilisateur non spécialiste dans une approche fonctionnelle proche de la problématique métier liée à la conception de la pièce.

Le réglage des paramètres de commande 7OA est modifiable par un utilisateur non spécialiste du logiciel CAO en sélectionnant l'icône 18A qui lance l'éditeur de paramètres selon l'invention. En pratique, l'éditeur des paramètres s'appuie sur des fonctions natives d'édition de paramètres disponibles dans le logiciel CAO.

Selon l'invention l'éditeur de paramètres organise et structure les paramètres du modèle dans la boîte de dialogue 50 à l'aide desdites fonctions natives.

Chaque réglage dudit paramètre de commande est affiché visuellement dans le champ 80 correspondant et entraîne automatiquement le changement du réglage du paramètre de commande de l'élément actif correspondant dans l'arbre des spécifications 2. Ainsi, un utilisateur peut facilement et directement modifier la valeur d'un paramètre via la boîte de dialogue.

La fenêtre graphique 52 contient la géométrie de l'élément actif 2OB correspondant, le réglage dudit paramètre étant affiché dans ladite fenêtre graphique 52, ce qui permet à l'utilisateur non spécialiste de vérifier visuellement l'effet de la modification de la valeur du paramètre.

En pratique, le convertisseur transforme chaque élément actif en une boîte de dialogue selon des règles d'édition et de conversion choisies.

Par exemple, chaque élément 2OA, 2OB, 2OC, 2OD, 2OE de l'arbre des spécifications 2 appartient au groupe formé par des nœuds terminaux et des nœuds non terminaux. A chaque nœud terminal sont associés un afficheur visuel 52 de type fenêtre utilisateur graphique et un éditeur de paramètres 18A. A chaque nœud non terminal sont associés un éditeur de paramètres 18A et une pluralité d'onglets 60, à chaque onglet 60 étant associé un sous nœud 62.

En pratique, l'éditeur de paramètres est en outre un éditeur de script, par exemple le langage de script est un langage de balisage de type XML.

Ainsi, grâce à l'interface de communication 106, il est possible d'échanger à distance, sous forme de fichiers XML, les valeurs des champs paramétrables 80. Un tel échange permet un travail collaboratif à distance avec d'autres utilisateurs en échangeant des petits fichiers contenant uniquement sous forme de textes ou scripts les modifications des paramètres.

Le convertisseur se présente en pratique sous la forme d'une série de fonctionnalités logicielles supplémentaires ajoutées au logiciel CAO par un mécanisme d'extension, appelé « add on ». Cette extension est physiquement constituée d'une série de librairies dynamiques et de fichiers ressource pouvant prendre la forme de fichier texte, icônes ou fichiers du logiciel CAO.

Les règles d'édition peuvent distinguer deux catégories de paramètres de commande : les paramètres modifiables et les paramètres non modifiables.

Le logiciel de conversion selon l'invention est lancé après ouverture d'un modèle 3D, déjà créé par le logiciel CAO tel que Catia, version V5. Le logiciel de conversion va permettre de modifier facilement et directement les paramètres du modèle 3D sans demander des connaissances approfondies du logiciel CAO et sans engendrer la modification du code source.