XIAOZHONGMING

全球化、网络化和虚拟化已成为当今制造业发展的重要特征，实现网络虚拟设计是制造业虚拟化的重要内容。近年来，为缩短产品的开发周期、降低生产成本，提出各种各样的设计模式。利用虚拟现实技术、建模技术、仿真技术和网络技术等在Internet／intranet上建立起的虚拟设计环境是一种更接近人们自然活动的模式。人们在这样的环境中进行产品的开发和生产，可以充分发挥个人的想象力和创造能力，相互协作，发挥集体智慧，实现制造资源最大程度的优化配置，提高产品开发能力，快速响应市场变化。
  
    二三维协同设计以i维数字技术为基础，以三维设计软件为载体，不同专业人员组成设计团队，为实现和完成一个共同的设计目标或项目在一起开展工作，是知识共享和集成的过程，共同设计这一目标的所有专家必须共享数据、信息和知识等。三维协同设计将指向设计图纸为目标的设计方式转为指向设计内容。设计师只需将设计精力和资源用于建立合理的三维模型，通过三维协同软件和平台，直接对相关数据进行统一储存和输出，并且直接生成设计图，无须像以往一样，将大量的精力花费在图纸的绘制和修改上。
  
    简而言之，三维协同设计就是在三维设计架构中对资源实现更优化配置的丁程。三维协同设计重在解决三维设计中的信息沟通和知识共享等问题。开展三维协同设计有助于提高设计效率，降低设计成本，是未来CAD设计的发展趋势。
  
    产品的三维模型是虚拟设计中各方人员组成的多功能团队进行产品协同设计的关键。设计人员(包括客户)在虚拟环境下进行产品异地实时设计和装配，即在三维造型软件中进行实时的网络间协同设计，也是协同CAD发展的趋势和热点之一。基于网络环境下的形状特征模型，不仅包括一般特征模型的优点，而且集共享性、可实时交互性以及数据可访问性和一致性于一体。。4。网络带宽和实时性要求会限制极大信息量的三维造型计算机协同操作(Computer Supposed Cooperation Work，CSCW)技术在基于网络的协同CAD技术中的应用，所以，改进协同方式，采用新的网络设计模型，以支持高效率的网络间协同操作，成为进行产品实时三维协同设计的必由之路。
  
    针对上述问题，提出基于Web的三维产品协同设计模型，重点研究协同设计模型、网络协同设计过程及其关键技术等，并以某型号产品为例给出原型系统。
  
    1 、协同设计模型
  
    为提高网络协同操作效率，需要摒弃传统的模型传输格式，转而探索和设计一种适用于表征产品三维模型和设计全过程的新的数据模型ECSG。该模型既可转换成用于设计需要的快速显示模型，又可转换成用于CAM的完全型数据模型。在几何造型方面，尽可能利用成熟技术，如已有的ACIS几何引擎等，集中精力探索和研究关键问题。
  
    基于上述思路，给出Web三维协同设计模型，见图1。
  

   
  
                   图1 基于ECSG的Web三维协同设计模型
  
    图l中，系统模型由6个主要功能部件组成。
    (1)设计界面。用于接收客户端的设计信息，并将其转换成ECSG格式，传回服务器待处理。
  
    (2)ECSG模型格式。用于表征产品三维设计全过程的模型格式，不仅记录产品静态设计信息，如几何属性、位置属性和表面属性等，还记录产品设计的动态信息，如功能属性、装配属性和运动属性等。
  
    (3)三维建模。Web虚拟设计系统的三维建模部件位于服务器端，通过调用ACIS几何引擎实现高级几何造型功能。将从客户端接收的三维实体表征模型ECSG转换为三维实体细节表示模型SAT。
  
    (4)VRML转换器。实现由边界表示模型SAT到面片拟合表示模型VRML的转换。
  
    (5)细节分层和局部数据接口。对VRML模型进行细节分层处理和局部数据提取操作，在满足视觉要求的前提下尽量减少网络传输流量，实现三维设计结果的实时显示。
  
    (6)显示界面。在客户端的浏览器中利用插件显示服务器端传来的VRML模型文件。
  
    2、 协同设计流程
  
    根据上述结构模型，基于Web的产品三维协同设计过程见图2。对于首次访问系统的用户，进入系统前需要通过Web浏览器注册个人信息。已注册的用户在开始一个新产品的设计时首先调用“开始会议”操作新建一个会议场景，浏览器接收用户输入的会议初始化参数，通过EAI和Java Applet将信息传到协同设计会议管理系统；然后由“开始会议”功能模块在会议数据库中创建一条新的会议记录，同时在访问权限数据库中为当前会议发起者与会议建立一条连接记录，并赋予用户管理员权限；最后系统根据用户的初始化参数，从设计资料库中调用相关VRML格式的虚拟场景数据反馈给Java Applet，并通过EAI传回浏览器进行显示。对于希望参加已有会议的协同设计用户，只需要协同会议管理系统在访问权限数据库中新建一条记录，然后将所登录会议的设计场景传至客户端浏览器即可。
  
      
                          图2 协同设计过程