用于模拟互连元件的物理系统的系统技术方案

一种模拟系统，包括：多个物理部件，每个物理部件对应于多个物理部件类型中的一个，附接面板包括附接位置的布置，使得一个或多个物理部件可附接到附接面板；显示系统，该显示系统被配置为提供附接面板和多个物理部件的其中之一或二者的可视化内容或对其的近似；捕获装置，该捕获装置被配置为捕获该附接面板和该多个物理部件的当前状态的图像数据；以及控制器，该控制器被配置为在至少一个物理部件耦合到该附接面板时执行以下操作：a)确定其中一个或多个耦合到该附接面板的物理部件的配置；b)通过对该物理部件的配置的每个物理部件指派虚拟部件来创建虚拟部件的配置；c)识别用户与该物理部件的配置的物理交互，并确定对该虚拟部件的配置的行为属性进行的对应改变；d)将所选择的建模模板应用于虚拟组件的当前布置，以生成可视化内容，该可视化内容包括指示与行为属性的变化相关联的物理影响；以及e)使该显示系统显示该可视化内容。系统显示该可视化内容。系统显示该可视化内容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模拟互连元件的物理系统的系统


[0001]本专利技术一般涉及一种用于模拟互连元件或构件的物理系统的系统和方法。本专利技术适用于模拟其中元件彼此机械耦合的物理系统以及包括电、机械等的其他系统。

技术介绍

[0002]许多数字和物理辅助工具是为科学和工程原理的教学而存在。如海绵块或吊链之类的物理辅助工具可以帮助学生通过触觉响应培养对结构行为的直觉，而基于计算机的辅助工具可以有效地培养对内部作用力分布的直觉，并可以支持理论原理的教学。然而，物理辅助工具受限于设定演示器的示例(即，定制能力有限或无定制能力)，屈曲柱、门户框架或海绵块意味着它们，物理辅助工具，未让用户获得探索性体验，也不会获得设计导向的体验。相反，通常采用基于玩耍的游戏或补充理论的软件模型的数字工具通常过于强调玩耍性或过于复杂，并且总是忽略在教学中公知非常有价值的触觉交互(具体来说其整体行为由变形定义的机械或结构系统)。
[0003]期望提供一种数字或物理教学辅助工具，以改善或克服公知教学辅助工具的一个或多个缺点，或至少提供公知教学辅助工具的替代方案。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一方面，提供一种模拟系统，包括：
[0005]多个物理部件，这些物理部件各对应于多种物理部件类型的其中之一，
[0006]附接面板，该附接面板包括附接位置的布置，使得一个或多个物理部件能够附接到该附接面板；
[0007]显示系统，该显示系统被配置为提供附接面板和多个物理部件的其中之一或二者的可视化内容或对其的近似；<br/>[0008]捕获装置，该捕获装置被配置为捕获该附接面板和多个物理部件的当前状态的图像数据；以及
[0009]控制器，该控制器被配置为在至少一个物理部件耦合到该附接面板时执行以下操作：
[0010]a)确定其中一个或多个耦合到附接面板的物理部件的配置；
[0011]b)通过对这些物理部件的配置的每个物理部件指派虚拟部件来创建虚拟部件的配置；
[0012]c)识别用户与物理部件的配置的物理交互，并确定对虚拟部件的配置的行为属性进行的对应改变；
[0013]d)将所选择的建模模板应用于虚拟部件的当前布置，以生成可视化内容，该可视化内容包括指示与行为属性的改变相关联的物理影响；以及
[0014]e)使该显示系统显示该可视化内容。
[0015]在实施例中，该至少一个物理部件对应于结构构件，并且其中该物理部件或每个
物理部件可机械耦合到至少一个其他物理部件。
[0016]该至少一个物理部件可以是线形部分，该线性部件选自包括以下一个或多个项的集合：梁、支柱、缆线、杆和绳索线形部分。
[0017]或者，该至少一个物理部件可以是锚固部分，该锚固部分选自包括以下一个或多个项的集合：销钉锚、刚性锚、滑轮锚、瓦锚和转盘锚。
[0018]或者，该至少一个物理部件可以是接头部分，该接头部分选自包括以下一个或多个项的集合：销钉锚、刚性锚、滑轮锚、瓦锚和转盘锚。
[0019]或者，该至少一个物理部件可以是对接部分，该对接部分选自包括以下一个或多个项的集合：连接坞、瓦坞(tile dock)和跟踪信标。
[0020]在系统的某些版本中，
[0021]步骤c)包括识别应用于物理部件的配置的畸变，并确定对虚拟部件的配置进行的对应畸变，以及
[0022]步骤d)包括将所选择的建模模板应用于虚拟部件的当前布置，以生成可视化内容，该可视化内容包括指示与该畸变相关联的物理影响。
[0023]在系统的某些版本中，
[0024]至少部分地根据控制器执行以下操作来确定虚拟部件的配置的畸变：
[0025]从捕获装置接收图像数据；
[0026]基于分析接收的图像数据来识别物理部件的畸变；以及
[0027]对每个相应虚拟部件指派等效的畸变。
[0028]在系统的某些版本中，
[0029]至少部分地根据控制器执行以下操作来确定虚拟部件的配置的畸变：
[0030]从捕获装置接收图像数据；
[0031]确定交互装置的当前位置，其中该交互装置被靠压着一个或多个物理部件以导致对物理部件的配置进行的畸变；以及
[0032]基于该交互装置的当前位置，确定虚拟部件的配置的畸变。
[0033]在系统的一些版本中，该交互装置是手持装置。
[0034]在该系统的其他版本中，该交互装置被耦合到一个或多个互连的支撑构件，一个支撑构件被耦合到附接面板。
[0035]在其他实施例中，该至少一个物理部件对应于电路元件。
[0036]在这种情况中，步骤c)可以包括将用户选择的改变识别到至少一个电路元件，并确定对虚拟部件配置的电特性的对应改变，以及
[0037]步骤d)可以包括将所选择的建模模板应用于虚拟部件的当前布置，以生成可视化内容，该可视化内容包括指示与用户选定的改变相关联的电影响。
[0038]至少部分地根据控制器执行以下操作来确定对虚拟部件的配置的一个或多个电属性的改变：
[0039]从捕获装置接收图像数据；
[0040]确定耦合到附接面板的交互装置的当前位置；以及
[0041]基于该交互装置的当前位置，确定对虚拟部件的配置的电属性的对应改变。
[0042]该捕获装置可以包括红外传感器和/或RGB传感器。
[0043]该控制器可以被配置为识别耦合到附接面板的个体物理部件，并且记录为每个物理部件确定的类型。
[0044]可以根据物理部件的当前布置的部件类型、形状和位置来生成可视化内容。
[0045]这些附接位置可以包括凹部，该凹部构形为使得物理部件附接到附接位置时，被阻止相对于附接表面的平面转动。
[0046]这些附接位置可以界定周期性矩形阵列。
[0047]本专利技术的另一方面提供一种由控制器实现用于在附接面板和多个物理部件中生成可视化内容以进行模拟的方法，该方法包括以下步骤：
[0048]a)基于接收的图像数据，识别虚拟部件的配置，其中虚拟部件的配置对应于物理部件的配置，其中每个物理部件与物理部件类型相关联，其中这些物理部件被布置为耦合到附接面板，以及其中这些物理部件包括能附接到附接面板的附接位置的至少一个物理部件；
[0049]b)识别用户与部件的物理配置的物理交互，并且确定对虚拟部件的配置的行为属性的对应改变；
[0050]c)将选定的建模模板应用于虚拟组件的当前布置；
[0051]d)生成可视化内容，该可视化内容包括指示与对行为属性进行的改变相关联的物理影响；以及
[0052]e)使该显示系统显示该可视化内容。
[0053]本专利技术的又一方面提供一种计算机程序，该计算机程序被配置为在该程序被处理器执行时使该处理器实现上述方法。
[0054]正如本文所使用的，词汇“包括”或如“包含”或“含有”的变体是在包容性含义上使用的，即指示本专利技术的多种实施例中存在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种模拟系统，包括：多个物理部件，所述物理部件各对应于多种物理部件类型的其中之一，附接面板，所述附接面板包括附接位置的布置，使得所述物理部件中一个或多个能够附接到所述附接面板；显示系统，所述显示系统被配置为提供附接面板和多个物理部件的其中之一或二者的可视化内容或对其的近似；捕获装置，所述捕获装置被配置为捕获所述附接面板和所述多个物理部件的当前状态的图像数据；以及控制器，所述控制器被配置为在至少一个物理部件耦合到所述附接面板时执行以下操作：a)确定其中一个或多个耦合到所述附接面板的物理部件的配置；b)通过对所述物理部件的配置的每个物理部件指派虚拟部件来创建虚拟部件的配置；c)识别用户与所述物理部件的配置的物理交互，并确定对所述虚拟部件的配置的行为属性进行的对应改变；d)将所选择的建模模板应用于虚拟部件的当前布置，以生成可视化内容，所述可视化内容包括指示与行为属性的改变相关联的物理影响；以及e)使所述显示系统显示所述可视化内容。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个物理部件对应于结构构件，并且其中，所述物理部件或每个物理部件可机械耦合到至少一个其他物理部件。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个物理部件是线形部分，所述线性部件选自包括以下一个或多个项的集合：梁、支柱、缆线、杆和绳索线形部分。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述物理部件是锚固部分，所述锚固部分选自包括以下一个或多个项的集合：销钉锚、刚性锚、滑轮锚、瓦锚和转盘锚。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述物理部件是接头部分，所述接头部分选自包括以下一个或多个项的集合：销钉锚、刚性锚、滑轮锚、瓦锚和转盘锚。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述物理部件是对接部分，所述对接部分选自包括以下一个或多个项的集合：连接坞、瓦坞(tiledock)和跟踪信标。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，步骤c)包括识别应用于物理部件的配置的畸变，并确定对虚拟部件的配置进行的对应畸变，以及步骤d)包括将所选择的建模模板应用于虚拟部件的当前布置，以生成可视化内容，所述可视化内容包括指示与所述畸变相关联的物理影响。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，根据所述控制器执行以下操作来至少部分地确定虚拟组件的配置的畸变：从所述捕获装置接收图像数据；基于分析接收的图像数据来识别物理部件的畸变；以及对每个相应虚拟部件指派等效的畸变。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，根据所述控制器执行以下操作来至少部分地确定虚拟组件的配置的畸变：
从所述捕获装置接收图像数据；确定交互装置的当前位置，其中所述交互装置被靠压着一个或多个物理部件以导致对所述物理部件的配置进行的畸变；以及基于所述交互装置的当前位置，确定对所述虚拟部件的配置进行的畸变。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述交互装置是手持装置。11.根据权利要求9或10中任一项所述的系统，其中，所述交互装置耦合到一个或多个互连的支撑构件，一个支撑构件被耦合到所述附接面板。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个物理部件对应于电路元件。13.根据权利要求12所述的系统，其中，步骤c)包括将用户选择的改变识别到至少一个电路元件，并确定对虚拟部件配置的电特性的对应改变，以及步骤d)包括将所选择的建模模板应用于虚拟部件的当前布置，以生成可视化内容，所述可视化内容包括指示与所述用户选定的改变相关联的电影响。14.根据权利要求13所述的系统，其中，根据所述控制器执行以下操作来至少部分地确定对所述虚拟部件的配置的一个或多个电属性进行的改变：从所述捕获装置接收图像数据；确定耦合到所述附接面板的交互装置的当前位置；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里，
申请(专利权)人：增强触觉有限公司，
类型：发明
国别省市：