使用虚拟模型和基于图形的模拟为制造资源的操作区建模

技术领域

实施方案涉及用于三维(3D)计算机图形建模和模拟、资源的任务定义、资源的布局、制造资源规划以及离线编程的改进的功能。

背景技术

市场上提供了用于零件设计、零件组件设计、3D计算机图形建模和模拟、资源的任务定义、布局、制造资源规划和离线编程的许多系统和程序。这些计算机辅助设计(CAD)系统允许用户构造和操纵对象或对象组件的复杂的三维模型。因此，CAD系统使用边或线(在某些情况下使用面)提供了建模对象的表示。线、边、面或多边形可以以各种方式，例如，非均匀有理基本样条(NURBS)来表示。

这些CAD系统管理建模对象的零件或零件组件，这些零件或零件组件主要是几何规格。特别是，CAD文件包含从中生成几何图形的规格。从几何图形生成表示。规格、几何图形和表示可以存储在单个CAD文件或多个CAD文件中。CAD系统包括用于向设计人员表示建模对象的图形工具；这些工具专用于显示复杂的对象。例如，一个组件可能包含数千个零件。CAD系统可用于管理存储在电子文件中的对象模型。

CAD和CAE系统的出现为对象提供了广泛的表示可能性。这种表示之一就是有限元模型(FEM)。术语有限元分析(FEA)模型、FEM、有限元网格和网格在本文中可互换使用。FEM通常表示CAD模型，因此可以表示一个或多个零件或整个组件。FEM是称为节点的点的系统，这些点相互连接以形成网，称为“网格”。

可以通过这种方式对FEM进行编程，以使FEM具有其表示的基础对象的性质。当以这种方式对FEM或其他此类CAD或CAE模型进行编程时，可以将其用于执行该模型所表示的对象的模拟。例如，FEM可用于表示车辆的内部腔体，围绕结构的声学流体以及任何数量的真实世界对象(基于物理的系统)和其他系统。当给定的模型表示一个对象并进行相应的编程时，它可以用于模拟真实世界中的对象本身。例如，表示支架的FEM可用于模拟现实生活中医疗环境中支架的使用。

CAD、CAE和FEM模型可用于改进模型所表示的对象和环境的设计。可通过使用运行一系列模拟的模拟和/或优化技术来识别设计改进，以便识别对模型设计的更改，从而识别模型所表示的基础对象和/或环境。

基于3D计算机图形的模拟被广泛用于模拟制造过程。工业资源的3D计算机图形模型及其行为模拟允许用户对工厂中的各种制造过程进行建模、优化和验证。像使用FEM解决的一般的工程问题一样，工厂设计例如工业资源的布局设计非常复杂，建模和模拟技术提供了迭代解决这些复杂设计问题的方法。此外，所确定的模拟程序可被依次下载到工厂中的计算机，这些计算机用于驱动工厂的资源。

配备有基于图形的模拟功能的此类离线编程(OLP)系统还因为具有在实际调试阶段减少计算工作量而能够快速适应制造环境中的变化的能力而被熟知。

制造资源的布局设计的规划是优化性能、工厂占地面积的空间节约以及人体工程学角度上的重要方面。此类规划通常使用布局设计者的先验工程知识，而不是使用制造资源的操作区所占据的实际空间和在制造过程的上下文中跨资源的关系。因此，工厂车间的使用效率低下。由于制造环境的变化(新资源、工艺等)而引起的布局变化非常复杂，这一事实使布局设计变得更加复杂。

配备有资源的图形模型和基于图形的模拟的OLP系统是克服此类限制的发展前景很好的方法。此类系统允许用户使用图形模型来捕获各种工业资源，并且使用基于任务的图形模拟来捕获这些资源的各种移动。该应用程序需要新的软件工具来在给定的感兴趣平面例如工厂车间上定义资源的操作区，以捕获在过程的上下文中跨这些资源的关系，并且通过改变它们的拓扑来编辑这些操作区。此类工具还应该允许用户使用高级用户输入进行更改，因为工厂中使用的资源的数量可能非常庞大。

发明内容

实施方案提供了用于资源布局和环境规划的功能。一个这样的实施方案在给定平面上定义资源的给定任务的操作区。一个实施方案通过在给定平面上投射资源的每个运动链的实体模型并且应用布尔集合运算作为任务模拟的一部分来构造二维虚拟表示。实施方案通过在二维中执行布尔集合运算来提高效率。

根据一个实施方案，用户可基于接近度信息来识别与可被组合的资源相对应的区的集合。开发的新型几何算子可使用豪斯多夫距离(最小距离中的最大距离)以及随后的区的扩张和腐蚀来改变表示组合操作区的区的拓扑。

与现有的基于3D扫掠体的方法相比，感兴趣平面上的操作区的表示更加高效、紧凑且直观，即易于使用。有利地，该表示配备有几何算子，这些几何算子允许自动组合复杂且不规则的操作区，其中与各个区的原始形状的偏差最小。现有方法不提供这种功能。

一个实施方案涉及一种用于自动确定资源布局的计算机实现的方法。特别是，该方法开始于获得指示多个资源中的每个资源的位置和由所述每个资源执行的任务的数据。然后，对于多个资源中的每个资源，使用所获得的指示资源的位置和由所述资源执行的任务来自动确定感兴趣平面上由该资源占据的相应的区。继而，基于标准将多个资源中的两个或更多个资源的确定区自动组合成组合区。接下来，基于确定区和组合区，自动创建指示感兴趣平面上的多个资源的布局的工作或输出文件，例如，CAD/CAM文件。根据一个实施方案，该布局在真实世界中为工作区域。在示例性实施方案中，由处理器响应于用户命令自动执行获得、确定、组合和创建。此外，根据另一个实施方案，创建工作/输出文件可包括处理器以电子可共享的方式提供所创建的文件。此外，工作/输出文件可向用户提供显示视图(图形或模型表示)，或者可用作可与相关的相关软件(例如，用于工厂车间元件诸如机器人的控制器)共享的数据文件。在这样的实施方案中，所创建的工作/输出文件可实现对工厂资源的控制，以根据所确定的布局来移动和/或操作。

根据一个实施方案，确定资源的相应的区包括：(1)模拟执行在针对资源所获得的数据中指示的任务的资源，(2)随时间的推移投射资源的部件，以在感兴趣平面上产生资源的封闭轮廓，以及(3)使用正则布尔集合运算将轮廓组合成区。另一个实施方案还包括指示布局中的安全区。在这样的实施方案中，可在工作/输出文件中指示安全区。此外，可基于用户指定的安全裕量和/或确定区和组合区来确定安全区。

在又一个实施方案中，组合两个或更多个资源的确定区包括确定最佳尺寸的区，该最佳尺寸的区包括两个或更多个资源的区，其中该最佳尺寸的区为组合区。在这样的实施方案中，确定最佳尺寸的区包括使用第一因子和第二因子来扩展和腐蚀两个或更多个区中的区，以形成最佳尺寸的区。根据一个实施方案，扩展和腐蚀包括：(i)使用第一因子扩展两个或更多个区中的区以形成扩展区；(ii)组合扩展区以形成超级区；以及(iii)使用第二因子腐蚀超级区以形成最佳尺寸的区。在一个实施方案中，第一因子和第二因子各自为来自包括两个或更多个区之间的最小距离的集合中的最大值的函数，例如距离函数。

在计算机实现的方法的另一个实施方案中，标准包括负偏移值。这样的实施方案还可包括通过使用多个不同的负偏移值来组合两个或更多个资源的确定区来确定多个相应的组合区，并且基于安全因子从所确定的多个组合区中选择给定的组合区来创建指示布局的文件。

实施方案可利用标准的任何变化和组合来组合区。示例性标准包括以下项中的至少一者：区之间的距离、用户定义的约束，以及由两个或更多个区中的资源执行的任务。在一个实施方案中，区之间的距离包括待组合的区之间的距离的下限和上限。

在又一个实施方案中，基于标准的组合包括基于标准中的至少一个标准从确定区中选择两个或更多个资源的候选区用于组合。在这样的特定的实施方案中，将标准应用于候选区以识别两个或更多个区中的确定区以进行组合，并且将两个或更多个区中的识别区组合成组合区。此外，在这样的实施方案中，用户定义的约束可包括将特定区包括到候选区中。

实施方案可确定本领域中已知的任何类型的资源的布局，并且类似地，可确定本领域中已知的任何类型的感兴趣平面的布局。根据一个实施方案，多个资源中的给定资源是以下项中的至少一者：工业资源、机器人、人、机床以及固定装置。在另一个实施方案中，感兴趣平面为工厂车间。

另一个实施方案涉及一种用于自动确定资源布局的系统，例如基于计算机的系统。该系统包括处理器和上面存储有计算机代码指令的存储器，这些计算机代码指令使系统确定如本文所述的资源布局。该系统可被配置为实现本文所述的任何实施方案或实施方案的组合。

在示例性实施方案中，系统被配置为获得指示多个资源中的每个资源的位置和由所述每个资源执行的任务的数据。使用所获得的数据，系统为多个资源中的每个资源自动确定感兴趣平面上由该资源占据的相应的区。该系统被进一步配置为基于标准将多个资源中的两个或更多个资源的确定区自动组合成组合区，并且基于确定区和组合区自动创建指示多个资源在感兴趣平面上的布局的工作或输出文件。此外，在一个实施方案中，创建工作/输出文件可包括以电子可共享的方式提供所创建的文件。此外，工作/输出文件可向用户提供显示视图(图形或模型表示)，或者可以是可与相关的相关软件或硬件(例如，用于工厂车间元件诸如机器人的控制器)共享的数据文件。在这样的实施方案中，工作/输出文件可实现对工厂资源的控制，以根据所确定的布局来移动和/或操作。

本发明的另一个实施方案涉及一种用于自动确定资源布局的云计算实现。这样的实施方案涉及由通过网络与一个或多个客户端通信的服务器执行的计算机程序产品，其中该计算机程序产品包括计算机可读介质。在这样的实施方案中，计算机可读介质包括程序指令，这些程序指令在由处理器执行时使该处理器获得指示多个资源中的每个资源的位置和由所述每个资源执行的任务的数据，并且对于多个资源中的每个资源，使用所获得的指示资源的位置和由所述资源执行的任务的数据，自动确定感兴趣平面上由该资源占据的相应的区。此外，所执行的计算机程序产品(其上的程序指令)使处理器基于标准将多个资源中的两个或更多个资源的确定区自动组合成组合区，并且基于确定区和组合区，自动创建指示多个资源在感兴趣平面上的布局的工作或输出文件。此外，在一个实施方案中，创建工作/输出文件可包括以电子可共享的方式提供所创建的文件。此外，工作/输出文件可向用户提供显示视图(图形或模型表示)，或者可以是可与相关的相关软件或硬件共享的数据文件。在这样的实施方案中，工作/输出文件可实现对工厂资源的控制，以根据所确定的布局来移动和/或操作。

需注意，方法、系统和云计算实施方案可执行本文所述的任何实施方案或实施方案的组合。

又一个实施方案涉及确定包括多个资源的组合工业工作区的计算机实现的方法。这样的实施方案响应于用户与主题真实世界工作区域的CAD模型表示的交互，获得指示主题真实世界工作区域中的多个区的数据。在这样的实施方案中，每个区被资源占据，并且由数字处理器实现数据的获得。该方法继续进行，处理器接收用于组合多个区中的两个或更多个区的用户定义的距离标准。继而，使用所获得的指示多个区的数据，处理器自动确定多个区中的每个区之间的最小距离。接下来，处理器基于每个区之间所确定的最小距离和用户定义的距离标准，从多个区中自动识别用于合并的候选区。在一个实施方案中，所述自动确定和自动识别由处理器响应于用户定义的距离标准的用户输入来执行。处理器继续通过使用第一因子扩张候选区并且通过使用第二因子使连接的候选区收缩来连接所识别的候选区。以这种方式，处理器确定组合区。根据一个实施方案，确定组合区包括处理器提供所确定的组合区的输出指示。该输出指示可以是对用户的显示视图(图形或模型表示)，或者可以是可与相关的相关软件(例如，用于工厂车间元件诸如机器人的控制器)共享的数据文件。

根据一个实施方案，第一因子和第二因子各自为来自包括候选区之间所确定的最小距离的集合中的最大值的函数，例如距离函数。另一个实施方案还包括接收用户定义的连通性因子，并且在这样的实施方案中，第一因子是来自包括候选区之间所确定的最小距离和所接收的用户定义的连通性因子的集合中的最大值的函数。示例性实施方案还包括接收待组合区上的一个或多个用户定义的约束，并且基于每个区之间所确定的最小距离、用户定义的距离标准以及所接收的待组合区上的一个或多个用户定义的约束来识别用于合并的候选区。

附图说明

从下面对如附图中图示的示例性实施方案的更具体的描述会明白前述内容，附图中相似的附图标记指不同视图中的相同零件。附图不一定是按比例绘制的，而是将重点放在图示实施方案。

图1为根据一个实施方案的用于确定资源布局的方法的流程图。

图2为用于确定资源的布局的实施方案的流程图。

图3为描绘平面上的资源的示意图，可使用实施方案来确定该资源的布局。

图4为示出在确定如本文所述的布局时可以考虑的图3的资源之间的关系的简化图。

图5为示出可在实施方案中确定的资源操作区的示意图。

图6为图5中描绘的操作区的简化等距视图。

图7为使用实施方案的原理组合的图5中描绘的操作区的平面图。

图8为可使用实施方案的原理确定的图5的操作区的另一组合的例示。

图9为示出根据实施方案的当组合资源的操作区时可以考虑的图3的资源之间的关系的图。

图10为示出基于图9中所描绘的关系使用本发明的原理组合的图5的操作区的简化平面图。

图11示出由接近度定义的图3的资源之间的关系。

图12为基于接近度关系组合的图5的操作区的平面图。

图13以图形方式描绘了根据一个实施方案的用于创建操作区或其虚拟表示的轮廓的组合。

图14描绘了可在组合区中使用的区之间的估计距离。

图15描绘了在确定资源的布局时可组合的资源的示例性圆形操作区。

图16示出扩展和腐蚀图15的示例中的区以确定组合区的过程。

图17以图形方式描绘了根据一个实施方案的组合区的过程。

图18A-B为示出根据实施方案可被组合的资源区的示意图。

图19A-D示出根据实施方案的原理基于不同标准组合的区。

图20示出使区膨胀以确定组合区的多个选项的过程。

图21为根据一个实施方案的用于确定包括多个资源的组合工业工作区的方法的流程图。

图22为根据一个实施方案的用于确定资源布局的计算机系统的简化框图。

图23为其中可以实现本发明的一个实施方案的计算机网络环境的简化图。

具体实施方式

以下是对示例性实施方案的描述。

本文引用的所有专利、公开的申请和参考文献的教导通过引用整体并入本文。

当前，基于三维(3D)计算机图形的制造工作单元的模拟已广泛用于基于任务分配对资源的行为进行建模、优化和验证。离线编程系统将模拟程序转换为运行实际制造系统的机器人、数控(NC)机床等的本机代码。OLP系统(配备有图形模拟器)通过在实际调试阶段快速适应新程序，减少调试和纠正工作，使制造系统更加灵活[Lee等人，“Survey on thevirtual commissioning of manufacturing systems”，《Journal of ComputationalDesign and Engineering》，1(3)，213-222(2014年)]。用于支持不断变化的生产环境的新定义任务的工作单元的新配置可被调整为应对产品质量或数量的变化或适用于先进的工具或过程。因此，这些现代系统支持更改资源布局，并且确定环境中的优化资源布局是有益的。实施方案(基于占地面积、安全约束等)有利地提供该资源布局优化的功能。

在制造系统中，资源可被分类为活动的(例如，机器人、人和机床)或被动的(例如，产品和固定装置)。在给定平面例如工厂车间上定义资源的操作区是布局设计的一个重要方面，用于优化性能、节省占地面积并且优化安全因子[ISO 10218-1:2011、US20110264266A1、CN102239032B、WO2014036549A3、US9789610B1、US10081106B2]。

对资源(例如，机器人)的操作区的计算是一个高维问题[Todt等人，“Analysisand classification of multiple robot coordination methods”，《In Robotics andAutomation》，2000年，会议记录，ICRA'00，IEEE国际会议(第4卷，第3158页-第3163页)，IEEE，(2000年)]。因此，工业中采用的大多数方法都使用启发式方法[Ngoi&Tay，Int JAdv.Manuf.Technol，(1996年)12:377，https://doi.org/10.1007/BF01179814]或现有的工程知识来评估这些区。因此，操作区相对于分配给资源的任务定义不准确。这导致占地面积的利用效率低下。

此外，操作区的定义可取决于过程。例如，与从事组装的机器人相比，从事喷涂应用的机器人需要更多的占地面积。有时，操作区本质上应该是复合的，其中两个或更多个资源彼此交互。例如，如果一个机器人正在拿着板，另一个机器人正在不同的位置焊接该板，则这两个机器人需要在单个区，因为它们共享相同的过程。此外，这些操作区需要适应跨站的产品接近和递送。因此，在组合对应的操作区以进行布局规划或创建安全区时，考虑跨资源的关系非常重要。这些应用需要新的软件工具，这些新的软件工具允许用户定义操作区的表示并且通过使用来自用户的高级输入来改变区拓扑或形态来对区进行编辑。实施方案提供该功能，并且因此提供表示区中的用户交互灵活性。

为资源例如机器人(或机构)配置空间，或者为多个资源配置复合空间的想法已经用于各种应用，诸如碰撞检测和能量消耗，等等。配置空间是一个较高维度的问题[Todt等人，“Analysis and classification of multiple robot coordination methods”，《InRobotics and Automation》，2000年，会议记录，ICRA'00，IEEE国际会议(第4卷，第3158页-第3163页)，IEEE，(2000年)]。通过使用几何和实体建模工具，可捕获资源在CAD系统中执行任务时所采取的各种姿势。此类工具允许每个运动链被建模为移动实体或(由移动实体产生的)扫掠体[Wang等人，“Geometric modeling for swept volume of moving solids”，《IEEE Computer graphics and Applications》，6(12)，8-17，(1986年)；Lee等人，“Complete swept volume generation,Part I:Swept volume of a piecewise C1-continuous cutter at five-axis milling via Gauss map”，《Computer-AidedDesign》，43(4)，427-441，(2011年)]。

扫掠体的生成是捕获资源针对给定任务的操作空间的常规方法。然而，扫掠体方法是不利的，因为确定运动链的三维扫掠作为时间的函数并且将布尔集合运算应用于3D扫掠离散元素在计算上是昂贵的。此外，表示的所得尺寸非常大，因此很难将其用于其他目的，诸如编辑或查询有界区域。此外，用户可以更直观、更轻松地处理2D数据，而不是通过扫掠体获得的3D数据。此外，尽管可将3D扫掠体投射在2D平面上用作操作区以提高可用性，但是这种方法仍将需要使用计算上昂贵的3D扫掠体。

当设计资源布局时，一旦为每个资源定义了相应的操作区，布局规划器就基于各种因素(诸如，(配合执行相同任务的)资源之间的关系、接近度信息，等等)来以最佳方式放置资源。因此，操作区的布局可具有复杂的不规则形状。重要的是使正在被组合的区和组合区之间的偏差最小化，以便使占地面积的使用最大化。现有方法不提供通过基于接近度信息(资源之间的用户定义的关系)改变区的拓扑来自动定义复合操作区的软件工具，所述接近度信息可用于跟踪安全区或设计工作单元的布局。

可以考虑通过将运动链上的点投射到感兴趣平面上并且使用现有的重建算法来捕获操作区的可能性[Liang等人，“Analytical shape computation of macromolecules:I.Molecular area and volume through alpha shape”，《Proteins:Structure,Function,and Bioinformatics》，33(1)，1-17，(1998年)；Amenta等人，“Surfacereconstruction by Voronoi filtering”，第39页-第48页(1999年)]。然而，这种重建方法的精度取决于点的高采样密度，这在实际中可能是不可能的。另外，存在获得点密度稀疏的空的空间(表示非操作区)的风险。在使用资源诸如机器人时，这可导致使区收缩，从人体工程学和安全性的角度来看，这是有害的。

实施方案解决了这些问题。图1为根据一个实施方案的用于自动确定资源布局的计算机实现的方法100的流程图。方法100是计算机实现的方法，并且可经由本领域中已知的硬件和软件的任何组合来执行。例如，方法100可经由一个或多个处理器来实现，该一个或多个处理器具有存储计算机代码指令的相关联的存储器，所述计算机代码指令使处理器实现方法100的步骤101、102、103、104。

方法100开始于步骤101。对于多个资源中的每个资源，处理器(步骤101)获得指示资源的位置和由该资源执行的任务的数据。所获得的数据可以是指示资源的位置和任务的任何计算机可读形式。例如，所获得的资源的虚拟模型可以是使用边界表示[ChristophM.Hoffmann，“Geometric and solid modeling:an introduction”，Morgan KaufmannPublishers Inc.，San Francisco,CA，1989年]或网格表示[Shewchuk、Jonathan、TamalK.Dey和Siu-Wing Cheng，“Delaunay mesh generation”，《Chapman and Hall/CRC》，2016年]来表示的CAD模型。该获得的CAD模型可包括资源位置的指示。此外，与资源相关联的任务可被定义为描述资源如何移动至目标位置的线性活动序列。在这样的实施方案中，形成虚拟资源的运动链由下式给出：

其中N是链的总数。

此外，任务由表示为联合目标或笛卡尔目标的一组目标定义。每个目标被记为(x，y，z，α，β，γ)，其中x、y、z表示位置，并且α、β、γ表示侧倾、俯仰、偏航，α、β、γ。因此，每个任务被编写为一组目标：

其中M是目标总数，并且每个目标ti＝(x，y，z，α，β，γ)。

可将与每个链qi相对应的CAD模型写成S(qi)，该CAD模型存储链的几何信息，写成一组顶点V、边E和面F。

S(qi)＝(V，E，F) (3)

因为方法100是计算机实现的，所以可从能够与实现方法100的计算机设备进行通信的任何点(例如，计算或存储设备)获得在步骤101处获得的数据。

接下来，在步骤102处，对于多个资源中的每个资源，处理器使用所获得的指示资源的位置和由所述资源执行的任务的数据，并且自动确定感兴趣平面上由该资源占据的相应的区。在一个实施方案中，可以如以下关于图13所描述的那样确定资源的区。

根据一个实施方案，在步骤102处确定每个资源的相应的区包括：(1)模拟执行在针对资源所获得的数据中指示的任务的资源，(2)随时间的推移投射资源的部件，以在感兴趣平面上产生资源的封闭轮廓，以及(3)使用正则布尔集合运算将轮廓组合成区。在一个示例中，在步骤102处，在模拟(1)期间，每个链qi移动至与给定目标相对应的新姿势。如果将移动链qi作为时间的函数写成qi(t)，则与这种移动链相对应的CAD模型可被写成S(qi(t))，如上面关于等式(3)所述。对于给定平面P，立即投射链的CAD模型。

Sp(qi)＝Proj(S(qi)，P) (4)

Sp(qi)是平面P上的投射轮廓。在任务执行的一段时间内针对每个链投射所有此类轮廓导致一组相交的轮廓，写成ISp。

为了说明，根据一个实施方案，在图1

所得的操作区OZ是一组顶点、边和面。需注意，该集合将不具有如图13中的操作区1333所示的任何相交的边缘或面。继而，在步骤103处，处理器基于标准将多个资源中的两个或更多个资源的确定区组合成组合区。此外，在另一个实施方案中，可确定多个组合区。为了说明，如果存在资源A、B、C和D，则在一个实施方案中，一个组合区可包括与资源A和资源B相对应的操作区，并且第二组合区可包括与资源C和资源D相对应的操作区。根据一个实施方案，在步骤103处组合两个或更多个资源的确定区包括确定最佳尺寸的区，该最佳尺寸的区包括两个或更多个资源的区，其中最佳尺寸的区为组合区。在这样的实施方案中，确定最佳尺寸的区包括使用第一因子和第二因子来扩展和腐蚀两个或更多个资源中的区，以形成最佳尺寸的区。在这样的实施方案中，扩展和腐蚀包括：(i)使用第一因子扩展两个或更多个资源中的区以形成扩展区；(ii)组合扩展区以形成超级区；以及(iii)使用第二因子腐蚀超级区以形成最佳尺寸的区。

以下是在步骤103处执行组合的示例。在这样的示例中，输入是待组合的资源A、B、C和D的操作区，并且输出是单个组合区。令与资源A、B、C和D的操作区相对应的操作区OZ分别为OA、OB、OC和OD。令集合S1和集合S2包含所有四个操作区。找到集合S1和集合S2之间的最小距离的最大值。

dist(S1，S2)＝max(dist(a，b)) (7)

其中a∈S1，b∈S2，dist(a，b)是分别属于集合S1和集合S2的两个区a、b之间的最小距离。找到集合S1和集合S2之间的最小距离的最大值。例如，图14示出标记为1441a-i的集合S1和集合S2的每个元素之间的最小距离。这些最小值的最大值将在下一步中使用。在Rossignac、Jaroslaw R.和Aristides AG Requicha的“Offsetting operations in solidmodelling”，《Computer Aided Geometric Design》，3.2(1986)：129-148中描述了可在实施方案中采用的偏移操作的更多细节。

为了在步骤103处继续进行组合区的该示例，使用正则正偏移r将所有操作区扩展到所有区：

其中r＞dist(S1，S2)/2或

SOZ＝{OAexpanded∪*OBexpanded∪*OCexpanded∪*ODexpanded} (9)

继而通过不考虑ε值而应用正则负偏移r来腐蚀等式9中的超级区SOZ。

SOZ↓*r＝c*((c*SOZ)↑*r) (10)

其中c*是正则补码，

根据一个实施方案，第一因子和第二因子各自为来自包括两个或更多个区之间的最小距离的集合中的最大值的函数，例如距离函数。在一个实施方案中，第一因子是D

在方法100的另一个实施方案中，在步骤103处，通过改变用于组合区的标准来确定多个相应的组合区。然后，在这样的实施方案中，从所确定的多个组合区中选择给定的组合区。在这样的实施方案中，可基于安全标准来选择组合区。为了说明，考虑其中标准包括负偏移值的示例。在这样的实施方案中，使用多个不同的负偏移值，并且对于每个不同的负偏移值，确定不同的组合区。然后，从多个不同的组合区中选择一个组合区。

在又一个实施方案中，在步骤103处基于标准的组合包括基于标准中的至少一个标准从所确定的区中选择两个或更多个资源的候选区用于组合。在这样的特定的实施方案中，将标准应用于候选区以识别两个或更多个资源中的确定区进行组合，并且将两个或更多个资源中的识别区组合以形成组合区。此外，在这样的实施方案中，用于识别候选区的标准可以是用户定义的约束，诸如将特定区包括到候选区中。然后，可使用标准诸如距离来确定用户包括的区是否与另一个区组合。

返回图1，方法100在步骤104处由处理器结束，基于确定区和组合区自动创建指示感兴趣平面上的多个资源的布局的工作或输出文件。在方法100的实施方案中，在步骤104处创建的工作/输出文件可以是存储多个资源的表示或以其他方式指示多个资源的布局的任何计算机可读形式。例如，在一个实施方案中，所得输出是表示为一组顶点、边缘和面(V、E、F)的2D CAD模型。另选地，所得输出可以是实体模型。在一个实施方案中，提取2D CAD模型的边界以用于布局的构造，这通过生成一组封闭折线来实现。形成边界的折线的取向(例如，顺时针方向)将与形成内部孔的折线的取向(例如，逆时针方向)相反。此外，在一个实施方案中，提取利用适当的步长[Lindgren、Terence、Juan Sanchez以及Jim Hall，“Curvetessellation criteria through sampling”，Graphics Gems III(IBM版本)，MorganKaufmann，1992年，262-265]。工作/输出文件指示一个或多个组合区和不属于一个或多个组合区的任何其他操作区的位置和占用面积。

此外，在一个实施方案中，在步骤104处创建文件可包括以电子可共享的方式提供所创建的文件。另外，工作/输出文件可向用户提供显示视图(图形或模型表示)，或者可以是可与相关的相关软件或硬件(例如，用于工厂车间元件诸如机器人的控制器)共享的数据文件。在这样的实施方案中，文件可实现对工厂资源的控制，以根据所确定的布局来移动和/或操作。

方法100的另一个实施方案还包括指示布局中的安全区。在这样的实施方案中，可在步骤104处创建的工作/输出文件中指示或以其他方式表示安全区。

方法100的实施方案可利用标准的任何变化和组合来组合区。示例性标准包括以下项中的至少一者：区之间的距离、用户定义的约束，以及由两个或更多个区中的资源执行的任务。在一个实施方案中，区之间的距离包括待组合的区之间的距离的下限和上限。

此外，方法100可确定本领域中已知的任何类型的资源的布局，并且类似地，可确定本领域中已知的任何类型的感兴趣平面的布局。根据一个实施方案，多个资源中的给定资源是以下项中的至少一者：工业资源、机器人、人、机床以及固定装置。在另一个实施方案中，感兴趣平面为工厂车间。

图2为根据一个实施方案的用于确定资源的布局的用户交互过程或方法220的流程图。方法220在步骤222和步骤223处开始221并且接收用户输入。具体地，在步骤222处，定义资源和它们的位置、与资源相关联的一个或多个任务以及资源之间的关系。定义的信息可以是本领域中已知的任何形式。例如，在示例性实施方案中，在步骤222处的定义通过虚拟工厂布局中的用户交互来实现，该虚拟工厂布局只是可利用的多个CAD/CAM/CAE系统的一个示例。在这样的实施方案中，虚拟工厂布局使用各种CAD模型对计算机内的真实工厂布局进行建模。软件工具配备有各种用户交互能力，以帮助用户设计和编辑工厂。需注意，虽然描述了虚拟工厂布局，但是实施方案不限于此，并且可使用任何各种基于计算机的软件应用程序。在步骤223处，定义操作区的平面，即，由用户将平面的形状和尺寸提供给系统220。在资源是工厂资源的示例中，步骤223处的定义定义了工厂车间的平面。

使用来自步骤222和步骤223的输入数据，方法步骤224为每个资源生成相应的操作区。在一个实施方案中，响应于步骤222和步骤223处的输入，在步骤224处自动生成操作区。在另选的实施方案中，响应于用户命令，诸如对“生成操作区”选项的选择，在步骤224处生成操作区。继续在步骤225处编辑在步骤224处生成的操作区。需注意，步骤225是可选的，并且仅在需要编辑的地方执行。在实施方案中，可能希望在生成操作区或组合操作区的集合以适应安全裕量之后进行编辑。步骤225处的编辑可以是局部的，即可以修改资源的各个操作区，或者是全局的，即可以对多个操作区进行改变。

接下来，在步骤226处，用户交互式地定义组合资源的操作区的关系。换句话讲，在步骤226处，定义用于组合操作区的标准。示例性标准包括：区之间的距离、用户定义的约束，以及由与操作区相对应的资源执行的任务，等等。此外，需注意，实施方案可组合使用多个标准，因此，在步骤226处，可定义用于组合操作区的标准的组合。例如，在一个实施方案中，用户可以按重要性顺序对用于组合的标准进行排序。为了说明，如果用户希望基于两个标准来组合一组资源：(a)共享相同的制造过程，以及(b)距离标准，则用户可对使用标准的优选顺序进行排序，例如，(a)优先于(b)。在这样的示例中，首先确定共享一个过程的资源的组合区。然后，将距离标准应用于组合从第一步骤输出的区(组合共享一个过程的资源)。需注意，通过将排序从(a)更改为(b)或者从(b)更改为(a)，可以获得不同的结果。

根据一个实施方案，可基于用户输入来完成在步骤226处定义操作区之间的关系。例如，用户可指示或以其他方式规定彼此相距1英尺之内的任何操作区都应该被组合。在一个实施方案中，与使用等式(6)获得的每个资源相对应的一组操作区使用顶点来封装，并且它们与其他资源的关系被封装为边以形成顶点和边(v,e)的图结构G。

G＝(v,e) (11)

为了说明，在下面进一步详细描述的图4示出由标记为331a、331b、331c、331d和331e的顶点表示的资源A、B、C、D和E，其中包含对应的操作区OZ的表示。这些资源之间的关系由边缘441和边缘442表示。

继续在步骤227处，系统/方法220组合满足步骤226中定义的关系的资源的操作区的集合。根据一个实施方案，步骤227包括过滤满足用户定义的关系(捕获为等式11中的边)的资源的集合及其对应的区(捕获为等式11中的顶点)。然后可以如本文所述组合这些过滤的区。此外，需注意，在一个实施方案中，在步骤227之后，方法可以返回到步骤225和/或步骤226以编辑操作区或跨资源的关系。

继而在步骤228处，方法/系统220询问在步骤227处组合区之后剩余的空的空间和保留空间。例如，在一个实施方案中，在228处询问空间识别在感兴趣平面上的可被利用的所得空间，或者识别应该被并入区中的空闲空间。在这样的实施方案中，空的空间可重新用于其他目的，诸如储存库存或任何其他目的。

下一步229确定是否应该编辑资源之间的关系。可通过在步骤228处执行的询问来通知步骤229处的确定。为了说明，考虑其中组合相距12英寸的区的示例。在这样的示例中，该标准使区A和区B分开，因为它们相距12.5英寸。在步骤228询问空闲空间时，方法/系统220识别0.5英寸的间隙并且确定出于安全考虑，区A和区B应该被组合。基于该确定，在步骤229处，方法220决定编辑区之间的关系，并且返回到步骤226，在该步骤中，改变关系以组合相距13英寸的所有区。在一个实施方案中，可基于安全标准自动实现这种功能。例如，可设定安全标准，该安全标准自动组合在距离彼此特定距离内的任何区。

如果在步骤229处，该方法不编辑资源之间的关系，则方法220继续至步骤230。在步骤230处，方法/系统220确定是否应该重新定义输入，例如资源和它们的位置、与资源相关联的一个或多个任务以及资源之间的关系，等等。如果应该将它们重新定义，则该方法返回到步骤222，否则，该方法结束231。重新定义输入的考虑因素包括需要资源执行不同的任务(例如，机器人曾用于焊接，但现在需要用于喷涂和组装)或需要资源执行具有不同输入的任务(例如，组装机器人需要组装项目C和项目D，而不是项目A和项目B)。

在方法220的一个实施方案中，步骤222处的输入是工厂中使用的资源的集合、这些资源的车间位置、这些资源之间的关系(例如，资源A与资源B的坐标)，以及与每个资源相关联的任务定义。此外，一个实施方案允许用户基于资源之间的关系来跟踪资源集合的布局。此外，需注意，方法220的解决方案，即，在步骤227处确定的区的组合，即组合区，可通过编辑资源之间的关系(在步骤229处返回到步骤226)和/或修改输入(在步骤230处返回到步骤222)而被迭代地改进，直到解收敛到最优解为止。在一个实施方案中，这可通过自动化任务和关系定义的过程而被自动化。

本发明的一个实施方案包括两个部分。第一部分包括针对各个资源生成操作区，并且第二部分包括基于跨资源的用户定义的关系来组合区。

在一个实施方案中，通过与资源相关联的任务的虚拟模拟来创建操作区。虚拟模拟过程可包括：选择与资源相关联的任务；针对给定资源定义需要捕获操作区的适当平面；以及执行功能“生成操作区”的实例。在一个实施方案中，虚拟模拟过程在给定平面上围绕资源创建并且产生二维封闭轮廓。

在一个实施方案中，针对与资源相关联的任务，所生成的操作区遵循资源所跨越的配置空间。然而，用户可通过全局或局部编辑操作区来分配附加的空间，以补偿实时制造系统中的任何偏差。全局编辑的示例是用户在操作区上规定偏移参数以使操作区膨胀。局部编辑的示例是用户移动与操作区相关联的控制点以局部编辑操作区的感兴趣的区。

使用操作区的虚拟表示，用户可查询各种几何性质，诸如操作区的面积和操作区的周长，等等。用户还可以比较区以找到各种查询的答案，诸如找到共享相同车间的资源的集合，找到一组类似的区以及/或者找到对称的区。该信息可用于编辑操作区，等等。一般来讲，可出于分析目的查询操作区，诸如“资源所占据的面积是多少？”或者“较小的机器人可以执行相同的任务吗？”，等等。此外，需注意，即使在确定组合区之后也可以执行查询。此类查询的结果可用于修改输入以获得不同的结果。

可以组合针对每个资源生成的操作区以定义共同的布局或识别安全区。在一个实施方案中，用户例如布局设计者定义跨多个资源的关系。例如，机器人A与机器人B协调完成过程X。然后，资源A和资源B通过过程X关联。

在实施方案中，这些关系可用来组合操作区。例如，布局设计者可提取过程X或过程Y的布局，或者提取过程X和Y的共同的布局。用户可通过采用编辑操作区功能并且查询上述操作区功能来编辑组合区。

图3描绘了包括资源331a-e和工厂车间332的环境330。资源331a-c为机器人，资源331d为支承产品，例如正在制造的真实世界的对象，并且资源331e为人。通过使用实施方案，可确定工厂车间332上的资源331a-e的布局。

在一个实施方案中，作为确定资源331a-e的布局的一部分，定义资源331a-e之间的关系。图4为示出资源331a-e之间的定义的关系的简化图。图4指示资源331a和331b是过程441的一部分，而资源331c、331d和331e是过程442的一部分。

为了确定布局，实施方案确定每个资源的操作区。在一个实施方案中，用户为每个资源331a-e选择(点击)实现为按钮或菜单选择等的“生成操作区”功能。作为响应，本文所述的计算机实现的方法100、220确定每个资源331a-e的操作区。图5分别示出为资源331a-e生成的操作区550a-e。在另选的实施方案中，一旦获得了必要的数据，即每个资源的位置和任务，就自动确定每个资源的操作区，即，无需用户选择(单击)“生成操作区”功能或类似的用户命令。

图6为图5的操作区550a-e的等距视图660。

使用操作区和资源之间的定义的关系，实施方案组合操作区以便确定布局。图7示出基于图4中描绘的资源331a-e的关系来组合的操作区550a-e。图7示出组合作为共同的过程441、442的一部分的操作区。因此，操作区771是操作区550a和操作区550b的组合(与均为过程441的一部分的资源331和资源331b相对应)，并且操作区772是操作区550c-e的组合(与作为过程442的一部分的资源331c-e相对应)。

在实施方案中，用于组合操作区的标准也可以被改变。例如，用户可改变组合标准以组合过程441和过程442的所有资源。图8示出作为图5的操作区550a-e的组合的所得的操作区880。

在一个实施方案中，用户可通过重新定义资源之间的关系来修改组合区的方式。用户可通过考虑跨操作区的共同的重叠的存在来重新定义资源之间的关系，如图9所示。例如，如果用户指示应该组合共享共同的占地面积的区，则可以如图9所示重新定义资源之间的关系，其中资源331a和资源331b通过关系990相关，并且资源331c和资源331d通过关系991相关。在图9中，资源331e与其他资源331a-b和331c-d中的任何资源都不相关。另外，需注意，在资源之间可定义多种关系。

图10描绘了区1010、1011和550e，这些区是基于图9中定义的关系通过组合操作区550a-e而得到的。组合区1010是具有图9的关系990的图5的原始操作区550a和原始操作区550b的组合。组合区1011是具有图9的关系991的图5的区550c和区550d的组合。原始操作区550e不与任何其他操作区组合，因为区550e不与图9中定义和描绘的任何其他区共享占地面积。

在实施方案中，资源之间的关系还可以基于接近度。图11示出资源331a-e之间的关系，其中边缘1100a-j表示资源331a-e之间的接近度关系。在一个实施方案中，每个边缘1100a-j用与资源331a-e相对应的操作区之间的最小距离标记。

在一个实施方案中，可基于接近度信息来组合资源。例如，在资源331a-e的示例中，一个实施方案可组合具有小于或等于阈值(d

在下文中，描述了用于一个实施方案的计算方法(步骤1至步骤4)。

在一个实施方案中，当用户选择活动的资源(例如，机器人、人和/或机器)并且针对该资源单击“生成操作区”，并且用户选择感兴趣的平面时，执行以下内部计算。与资源相关联的任务在软件中模拟，诸如Dassault Systemes 3DEXPERIENCE，该软件涉及资源运动链的移动。每个运动链都作为时间的函数投射到给定平面上。该投射生成覆盖在给定平面上方的一组封闭轮廓。图13示出封闭轮廓1330，这些封闭轮廓包括多个轮廓，例如轮廓1331a、1331b、1331c和1331n，这是将资源的运动链作为时间的函数投射到感兴趣平面上的结果。使用正则布尔集合运算1332[Christoph M.Hoffmann，“Geometric and solidmodeling:an introduction”，《Morgan Kaufmann Publishers Inc.》，San Francisco,CA，1989年]来组合轮廓1330。使用边界表示[Christoph M.Hoffmann，“Geometric and solidmodeling:an introduction”，Morgan Kaufmann Publishers Inc.，San Francisco,CA，1989年](虚拟表示)来表示布尔运算1332所产生的区1333，该区被用作资源的操作区。

根据一个实施方案，对于非活动资源诸如库存或产品，将这些对象的CAD模型投射在给定平面上，并且从该投射构造出边界表示。在一个实施方案中，除了边界表示之外，通过使用B样条[《The NURBS Book》，(1996年)，《Computer-Aided Design》，28(8)，665-666.doi:10.1016/0010-4485(96)86819-9]逼近虚拟表示的边界来构造另一种表示(参数表示)，该B样条用于使操作区的形状发生局部变化。

在生成操作区和对应的虚拟表示之后，一个实施方案包括编辑所生成的操作区。编辑操作区可包括全局编辑，其中用户可在操作区上规定偏移参数以使操作区膨胀。编辑还可包括局部编辑，其中由用户针对操作区的形状的任何局部改变来修改区的样条表示上的控制点。该局部编辑通过使用B样条的变化减小性质在内部修改操作区上的点。

在一个实施方案中，计算过程继续查询操作区的表示。在这样的实施方案中，可查询操作区域的虚拟表示以获得关于操作区域的数据，诸如面积和周长的生成，等等。

计算过程继续组合操作区。在一个实施方案中，当用户定义资源以及跨资源的关系时，用一组顶点和边来构造图。顶点存储有关资源的信息：资源操作区的位置和虚拟表示，并且边缘存储跨资源的关系。然后，当基于某种关系组合操作区时，一个实施方案遍历图并且提取满足规定的关系的有效顶点和边的集合以形成子图。

在一个实施方案中，一旦使用标准评估区并且识别待组合的区，就在一个资源和与将被组合的已识别的操作区相对应的资源之间评估最小距离(资源为上一步骤构造的子图的一部分)。例如，图14示出了N个区(1440a-n)，一个区与所有其他区(一对多)之间的距离由箭头1441a-i示出。需注意，相同的区之间的距离为零。

在一个实施方案中，所有这些最小距离的最大值(D

为了示出组合操作区，考虑具有图15所示的操作区1550a-f的资源的示例。为了组合操作区1550a-f，将正偏移值应用于操作区1550a-f，即，使用正偏移值D

在该示例中，当应用正偏移时，操作区1550a-e的新边界将重叠。使用布尔集合并运算组合这些新边界以形成图16中所示的单个连接部件1660。将负偏移值应用于组合区1660以形成最终的组合区1661。在这样的实施方案中，因为负偏移略小于正偏移值，所以这样的实施方案保留原始拓扑。在图16的示例中，创建最小尺寸的组合操作区。

在一个实施方案中，布局设计者可考虑剩余的空间，例如空闲空间1662，并且将空的空间重新用于其他资源，或者改变当前资源的空间位置，或者重新定义任务以节省空间。

在一个实施方案中，当用户针对给定资源点击“生成操作区”时，为操作区生成紧凑的虚拟表示(二维表示)，所述操作区需要较小的存储器尺寸来存储该表示。与生成扫掠体然后投射扫掠体以提取操作区的边界的方法相比，生成过程更有效。此外，所得的区与资源的配置空间以最小偏差匹配。在一个实施方案中，区的组合是自动的，并且以最小的偏差(可能在凹角处)匹配各个操作区的边界。例如，图7示出了组合区771、772，这些组合区保留了图5的操作(最初生成的操作)区的大部分原始顶点和边缘。实施方案可用于通过分配机器人移动所需的占地面积来节省工厂的占地面积。

虽然关于图16所述的示例描绘了生成最小尺寸的组合操作区，但是需注意，实施方案不限于此，并且一般来讲，实施方案确定最佳尺寸的区，该最佳尺寸的区在某些情况下可以是最小尺寸的区，而在其他情况下，该最佳尺寸的区可大于最小尺寸的区。例如，图17以图形方式描绘了将区1770a和区1770b组合成组合区1771。组合区1771是组合区的示例，其中区的尺寸可基于偏好而变化，因此不需要确定最小尺寸的区。例如，取决于与区1770a和区1770b相对应的资源的应用，轨道1772的宽度可以更宽或更窄，此外，轨道1772的厚度可以在端部与端部之间变化。

图18A示出环境1880，其中区1881和区1882沿它们的外周组合在一起。在这样的示例中，可能希望确定最小组合区以节省占地面积。相比之下，图18B描绘了环境1883，其中基于传感器1886的能力来调整操作区1884和操作区1885的边界。因此，在环境1883中，可能不希望确定最小尺寸的区。

实施方案可使用多种不同的标准来组合操作区。图19A示出包括操作区1991a-d的环境1990，其中操作区1991a-d之间具有距离1992a-d。图19B示出用于组合区的标准是小于2个单位的距离的示例。在这样的示例中，待组合的区是区1991a-c。图19C示出用于组合区的标准是小于1单位的距离的示例。在这样的示例中，待组合的区是区1991a-b。图19D示出用于组合区的标准是小于1单位的距离以及区1991d的示例。在图19D的示例中，包括区1991d是可在实施方案中采用的用户指定约束的示例。

在实施方案中，可使用高级用户输入例如接近度信息自动生成各种布局设计。例如，在一个实施方案中，用户可规定用于生成组合区的最小距离(a<＝最小距离<＝b)的上下限。在这样的实施方案中，自动选择满足该标准的候选区的集合并且将它们组合在一起。

根据一个实施方案，两个或更多个复杂形状的区，例如具有多个凹面或孔的区，可被自动组合以生成超级区。继而，超级区可被腐蚀或收缩，以基于针对负偏移值S(其中0

图20示出根据一个实施方案的用于生成多个布局的过程2020。过程2020开始于操作区2021和操作区2022。接下来，使操作区2021和操作区2022膨胀2023以创建组合区2024。继而，使用多个不同的偏移值腐蚀2025组合区2024。每个不同的偏移值导致不同的布局2026a-c。然后可以从布局2026a-c中选择最佳布局。

本发明的一个实施方案用作“几何算子”。这样的实施方案基于高级用户输入自动生成输出。图21示出用作“几何算子”的这种示例性方法2100。方法2100始于步骤2101，并且获得指示主题真实世界工作区域中的多个区的数据，其中每个区被资源占据。根据一个实施方案，步骤2101处的获得由数字处理器实现。方法2100通过由处理器接收用于组合多个区中的两个或更多个区的用户定义的距离标准来继续步骤2102。继而，在步骤2103处，使用所获得的指示多个区的数据，自动确定多个区中的每个区之间的最小距离。接下来，在步骤2104处，基于每个区之间所确定的最小距离和用户定义的距离标准，从多个区中自动识别用于合并的候选区。根据一个实施方案，由处理器响应于用户定义的距离标准的用户输入来执行步骤2103处的自动确定最小距离和步骤2104处的自动识别候选区。

为了继续，在步骤2105处，由处理器使用第一因子扩张候选区来连接所识别的候选区。然后，在步骤2106处，通过由处理器使用第二因子收缩连接的候选区来确定组合区，其中确定该组合区包括处理器提供所确定的组合区的输出指示。该输出指示可以是对用户的显示视图(图形或模型表示)，或者可以是可与相关的相关软件(例如，用于工厂车间元件诸如机器人的控制器)共享的数据文件。在一个实施方案中，输出指示可使控制器或类似的设备根据所确定的布局来重新配置工厂车间或其上的资源例如机器人的操作。

根据方法2100的一个实施方案，第一因子和第二因子各自为来自包括候选区之间所确定的最小距离的集合中的最大值的函数。方法2100的另一个实施方案还包括接收用户定义的连通性因子，并且在这样的实施方案中，第一因子是来自包括候选区和所接收的用户定义的连通性因子之间所确定的最小距离的集合中的最大值的函数，例如距离函数。方法2100的示例性实施方案还包括接收待组合的区上的一个或多个用户定义的约束，并且基于每个区之间所确定的最小距离、用户定义的距离标准以及所接收的待组合区上的一个或多个用户定义的约束来识别用于合并的候选区。

图22为根据本文所述的本发明的任何实施方案的用于确定资源布局的基于计算机的系统的简化框图。系统2220包括总线2223。总线2223充当系统2220的各个部件之间的互连。输入/输出设备接口2226连接到总线2223，用于将各种输入和输出设备(例如键盘、鼠标、显示器、扬声器等)连接到系统2220。中央处理单元(CPU)2222连接到总线2223，并提供用于实现实施方案的计算机指令。存储器2225提供数据的易失性存储，所述数据用于执行实现本文所述的实施方案，诸如先前结合图1、图2和图21描述的那些方法100、220、2100的计算机指令。存储设备2224为诸如操作系统(未示出)和实施方案配置等的软件指令提供非易失性存储。系统2220还包括网络接口2221，用于连接到本领域中已知的各种网络中的任何一种，包括广域网(WAN)和局域网(LAN)。

应该理解的是，本文描述的示例性实施方案可以以许多不同的方式来实现。在某些情况下，本文所述的各种方法和机器均可以由物理、虚拟或混合通用计算机(例如，计算机系统2220)或计算机网络环境(例如，计算机环境2030)来实现，如下面结合图23所描述的。例如，可以通过将软件指令加载到存储器2225或非易失性存储设备2224中以供CPU2222执行，将计算机系统2220转换为执行本文所述方法的机器。本领域普通技术人员应该进一步理解，系统2220及其各种部件可以被配置为执行本文描述的本发明的任何实施方案或实施方案的组合。此外，系统2220可以利用可操作地内部或外部耦合到系统2220的硬件、软件和固件模块的任何组合来实现本文所述的各种实施方案。此外，系统2220可通信地耦合到设备或嵌入设备内，以便控制该设备或与之连接的设备根据使用本文所述的原理确定的布局来操作或移动。

图23示出了可以在其中实现本发明的实施方案的计算机网络环境2030。在计算机网络环境2030中，服务器2031通过通信网络2032链接到客户端2033a-n。环境2030可用于允许客户端2033a-n单独或与服务器2031组合地执行本文描述的任何方法。作为非限制性示例，计算机网络环境2030提供云计算实施方案，软件即服务(SAAS)实施方案等。

其实施方案或各方面可以以硬件、固件或软件的形式来实现。如果以软件实现，则该软件可以存储在任何非瞬态计算机可读介质上，该非瞬态计算机可读介质被配置为使处理器能够加载该软件或其指令的子集。然后，处理器执行指令，并被配置为以本文所述的方式操作或使装置操作。

此外，固件、软件、例程或指令在本文中可被描述为执行数据处理器的某些动作和/或功能。但是，应当理解，本文包含的此类描述仅是为了方便起见，并且此类动作实际上是由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备引起的。

应当理解，流程图、框图和网络图可以包括更多或更少的元件，被不同地布置或被不同地表示。但是还应该理解，某些实施方式可以规定框图和网络图，并且说明实施方式的执行的若干框图和网络图以特定方式实现。

因此，还可以以各种计算机体系结构、物理、虚拟、云计算机和/或它们的某种组合来实施进一步的实施方案，因此，本文描述的数据处理器仅用于说明目的，而不是对实施方案的限制。

尽管已经具体显示和描述了示例性实施方案，但本领域技术人员会理解在不偏离由所附权利要求包括的实施方案的范围的情况下可对其做出形式和细节的各种变化。