面向装配模型的协同浏览、批注、查询技术研究
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摘要
随着全球化市场的形成与互联网技术的发展，新产品的开发常常需要进行跨企业、跨地域、跨学科的设计协作与方案决策。
三维模型的网络协同浏览、批注、查询是进行远程协作的基本工具，利用这些工具能够在网络环境下模拟人类专家群体合作工作的自然属性，进而促进设计人员之间的设计概念交流，提高设计效率。
本文在分析现有三维模型浏览、批注、查询技术的基础上，探讨了网络环境下产品协同设计的基本原理和三维模型协同浏览、协同批注、远程精确查询等实施技术。论文主要研究内容和创新点如下：
1、研究了产品模型表达，提出了基于特征的产品模型表达方法。此方法包含了零件几何外形、零件特征、装配层次关系、装配几何约束关系等信息。
2、研究了网络浏览批注技术，提出了B／S结构的协同浏览框架，采用Java Applet和Java3D技术实现了基于浏览器的协同浏览与三维模型批注。
3、研究了网络通信技术，提出了利用Socket与HTTP协议来传输数据的方法，使得多用户协同设计时的消息数据实现可靠、实时传递，也保证了多用户协同设计时大数据量模型数据的并发访问。
4、研究了产品模型信息查询技术，提出了本地与远程相结合的混合式查询框架，并在客户端采用UG二次开发技术实现了基于远程CAD软件应用服务的特征和几何信息的远程查询。
5、研究了简单的会议管理功能，利用Java Mail实现了异步方式的会议邀请，采用自由竞争的方式获取视图同步控制权令牌，并采用重发消息的方式实现会议重播。
本文实现了面向装配的协同浏览、批注、查询系统，系统采用B／S结构为异地、异构环境下对三维模型交换设计概念，进行群体决策提供了一种有效的工具。
Development of a new product often requires to collaborative design and group decision of across enterprise, space and subject.
The collaborative view, markup and query of a three dimension model are base tools of processing long-distance collaborative work. Simulating the nature attributes of collaborative work for the expert groups in network environment can shorten development periods. This thesis focused on expression of the model information, collaborative view and markup, data communication on network, long-distance exact query.
Based on analyzing implement technology of the collaborative view, markup and query, the main research contents and creative ideas of the thesis as follows:
Firstly, a new method of model expression that can express geometry, feature and assembly mating conditions is proposed.
Secondly, a system frame based on B/S and the plug-in transaction server groups is proposed. It implemented collaborative viewing and markup of three dimension model through Java Applet and Java 3D technologies.
Thirdly, researching data communication on network, data communication with socket and HTTP protocol is proposed. Reliability, real time, concurrency of message and model data is ensured.
Fourth, a new composite query method of local and long-distance, information of feature and geometry based on long-distance service of the CAD software are implemented.
Fifth, a simple managing function of meeting is implemented, including meeting invite using Java Mail package, meeting replay sending message again.
The system of the collaborative view, markup and query face assembly part is implemented at the end of this thesis.
三维模型的网络协同浏览、批注、查询是进行远程协作的基本工具，利用这些工具能够在网络环境下模拟人类专家群体合作工作的自然属性，进而促进设计人员之间的设计概念交流，提高设计效率。
本文在分析现有三维模型浏览、批注、查询技术的基础上，探讨了网络环境下产品协同设计的基本原理和三维模型协同浏览、协同批注、远程精确查询等实施技术。论文主要研究内容和创新点如下：
1、研究了产品模型表达，提出了基于特征的产品模型表达方法。此方法包含了零件几何外形、零件特征、装配层次关系、装配几何约束关系等信息。
2、研究了网络浏览批注技术，提出了B／S结构的协同浏览框架，采用Java Applet和Java3D技术实现了基于浏览器的协同浏览与三维模型批注。
3、研究了网络通信技术，提出了利用Socket与HTTP协议来传输数据的方法，使得多用户协同设计时的消息数据实现可靠、实时传递，也保证了多用户协同设计时大数据量模型数据的并发访问。
4、研究了产品模型信息查询技术，提出了本地与远程相结合的混合式查询框架，并在客户端采用UG二次开发技术实现了基于远程CAD软件应用服务的特征和几何信息的远程查询。
5、研究了简单的会议管理功能，利用Java Mail实现了异步方式的会议邀请，采用自由竞争的方式获取视图同步控制权令牌，并采用重发消息的方式实现会议重播。
本文实现了面向装配的协同浏览、批注、查询系统，系统采用B／S结构为异地、异构环境下对三维模型交换设计概念，进行群体决策提供了一种有效的工具。
Development of a new product often requires to collaborative design and group decision of across enterprise, space and subject.
The collaborative view, markup and query of a three dimension model are base tools of processing long-distance collaborative work. Simulating the nature attributes of collaborative work for the expert groups in network environment can shorten development periods. This thesis focused on expression of the model information, collaborative view and markup, data communication on network, long-distance exact query.
Based on analyzing implement technology of the collaborative view, markup and query, the main research contents and creative ideas of the thesis as follows:
Firstly, a new method of model expression that can express geometry, feature and assembly mating conditions is proposed.
Secondly, a system frame based on B/S and the plug-in transaction server groups is proposed. It implemented collaborative viewing and markup of three dimension model through Java Applet and Java 3D technologies.
Thirdly, researching data communication on network, data communication with socket and HTTP protocol is proposed. Reliability, real time, concurrency of message and model data is ensured.
Fourth, a new composite query method of local and long-distance, information of feature and geometry based on long-distance service of the CAD software are implemented.
Fifth, a simple managing function of meeting is implemented, including meeting invite using Java Mail package, meeting replay sending message again.
The system of the collaborative view, markup and query face assembly part is implemented at the end of this thesis.
引文
[1] 熊光楞：并行工程理论与实践，清华大学出版社
[2] 顾君忠：计算机支持的协同工作导论，消华大学出版社
[3] 彭维，莫蓉，范晓坤，张铁昌：基于消息通信的同步协同设计技术，小型微型计算机系统，2001．6
[4] Scalable vector graphics(SVG)1.0 Soecification, http://www.w3.orgTR/SVG/
[5] 蒋俊杰，李春波，黄利平，李建明：基于Web三维产品模型浏览与批注系统的研究，计算机集成制造系统——CIMS， 2001．9
[6] CAD X3D Proposal, http://www.web3d.org, 2003.5
[7] OneSpace, http://www.cocreate.com/
[8] New Collaboration Technologies, http://www.alphaworks.ibm.com/collaboration
[9] Internet Model Optimizer, http://www.parallelgraphics.com/
[10] Cooperative and interactive work in the design process, http ://www.igd.fhg.de/igd-a2/projects/CoopDesign/coopdesign.html
[11] 彭维，英蓉，张铁吕：网络环境下协同几何造型技术的研究，机械科学与技术，2001．1
[12] 3D Visualization Components, http://www.spatial.com/
[13] WebScope Collaboration, http://www. WebScope.com
[14] Visualize,Share,Collaborate, http://www.actify.com/v2/index.htm
[15] AutoVue, http://www.cimmetry.com
[16] 张信成，史美林：基于代理的Web协同出版体系，通信学报，1999．9
[17] 赵慧设，田凌，梁懋，童秉枢：基于Internet的三维模型协同浏览与批注系统，机械科学与技术，2002．11
[18] 童兴辉，童秉枢，高陆，罗炜：基丁Web的协同装配系统及其关键技术研究，计算机集成制造系统——CIMS，2003．1
[19] 牟玉沽，张友良，汪惠芬：网络协同产品开发环境中的三维工程图形批注技术，计算机集成制造系统——CIMS，2002．9
[20] 吴磊，吴俊军：基于特征编码的三维可视化圈阅，华中科技大学学报，2001．12
[21] 王魁生，李人厚，李宏敏，张鹏程，任艳花：一个基于CSCW的协同式计算机辅助设计系统，计算机辅助设计与图形学学报，2001．3
[22] 张蒙，陈泽玲，温斌：基于VRML和JAVA的虚拟现实协同系统研究与设计，计算机工程与应用，2001．13
[23] 彭维，莫蓉，张铁吕：以网络为中心的协同特征造型，计算机辅助设计与图形学学报，2001．7
[24] 谢登禄：网络环境下CAD系统同步协同造型关键技术研究，西北工业大学硕士论文
[25] 朱剑飞：网络环境下三维模型的协同浏览、查询和批注技术研究，西北工业大学硕士论文
[26] 刘振宁，谭建荣，张树有：面向虚拟装配的产品层次信息表达研究，计算机辅助设计与图形学学报，2001．3
[27] 王宏典，张友良，曹健，赵海燕：CSCW及其在先进制造技术中的应用研究，机械科学与技术，1998．4
[28] 田凌，童秉枢：网络化产品协同设计的理论与实践，计算机工程与应用，2002．5
[29] 董金祥，杨小虎等：产品数据表达与交换标准STEP及其应用，机械工业出版社，1993．5
[30] 王隆太：机械CAD/CAM技术，机械工业出版社，2001．12
[31] 董正卫，田立中等：UG/OPEN API编程基础，清华大学出版社，2002．8
[32] 张风军，刘华明等，面向并行CAD/CAM集成的特征建横技术的研究，工机械设计，2000．1
[33] 李伟刚，莫蓉，杨海成，王增强：Internet环境下零件特征信息远程查询系统研究，小型微型计算机系统，2003．7
[34] 周炳生等译：xml从入门到精通，电子工业出版社，2000．8
[35] 任品，汪国平，董士海：网络图形标准SVG的特征及其实现，第九屑全国多媒体技术学术会议，2000．10
[36] 朱名铨，张树生等：虚拟制造系统与实现，西北工业大学出版社，2001．10
[37] 飞思科技产晶研发中心：Java 2应用开发指南，电子工业出版社，2002．1
[38] 张杰：Java 3D交互式三维图形编程，人民邮电出版社，1999．11
[39] 钟家豪，陈漠：Java3D实现三维显示，http://www-9OO.ibm.com/developerWorks!cn/java/1-java3d/
[40] 蔡皖东：计算机网络，西安电子科技大学出版社，2000．11
[41] 潘爱民：COM原理与应用，清华大学出版社，1999．11
[42] John Timney: The JACOB Project, .http://ww,w.danadler.com/jacob/index.html
[2] 顾君忠：计算机支持的协同工作导论，消华大学出版社
[3] 彭维，莫蓉，范晓坤，张铁昌：基于消息通信的同步协同设计技术，小型微型计算机系统，2001．6
[4] Scalable vector graphics(SVG)1.0 Soecification, http://www.w3.orgTR/SVG/
[5] 蒋俊杰，李春波，黄利平，李建明：基于Web三维产品模型浏览与批注系统的研究，计算机集成制造系统——CIMS， 2001．9
[6] CAD X3D Proposal, http://www.web3d.org, 2003.5
[7] OneSpace, http://www.cocreate.com/
[8] New Collaboration Technologies, http://www.alphaworks.ibm.com/collaboration
[9] Internet Model Optimizer, http://www.parallelgraphics.com/
[10] Cooperative and interactive work in the design process, http ://www.igd.fhg.de/igd-a2/projects/CoopDesign/coopdesign.html
[11] 彭维，英蓉，张铁吕：网络环境下协同几何造型技术的研究，机械科学与技术，2001．1
[12] 3D Visualization Components, http://www.spatial.com/
[13] WebScope Collaboration, http://www. WebScope.com
[14] Visualize,Share,Collaborate, http://www.actify.com/v2/index.htm
[15] AutoVue, http://www.cimmetry.com
[16] 张信成，史美林：基于代理的Web协同出版体系，通信学报，1999．9
[17] 赵慧设，田凌，梁懋，童秉枢：基于Internet的三维模型协同浏览与批注系统，机械科学与技术，2002．11
[18] 童兴辉，童秉枢，高陆，罗炜：基丁Web的协同装配系统及其关键技术研究，计算机集成制造系统——CIMS，2003．1
[19] 牟玉沽，张友良，汪惠芬：网络协同产品开发环境中的三维工程图形批注技术，计算机集成制造系统——CIMS，2002．9
[20] 吴磊，吴俊军：基于特征编码的三维可视化圈阅，华中科技大学学报，2001．12
[21] 王魁生，李人厚，李宏敏，张鹏程，任艳花：一个基于CSCW的协同式计算机辅助设计系统，计算机辅助设计与图形学学报，2001．3
[22] 张蒙，陈泽玲，温斌：基于VRML和JAVA的虚拟现实协同系统研究与设计，计算机工程与应用，2001．13
[23] 彭维，莫蓉，张铁吕：以网络为中心的协同特征造型，计算机辅助设计与图形学学报，2001．7
[24] 谢登禄：网络环境下CAD系统同步协同造型关键技术研究，西北工业大学硕士论文
[25] 朱剑飞：网络环境下三维模型的协同浏览、查询和批注技术研究，西北工业大学硕士论文
[26] 刘振宁，谭建荣，张树有：面向虚拟装配的产品层次信息表达研究，计算机辅助设计与图形学学报，2001．3
[27] 王宏典，张友良，曹健，赵海燕：CSCW及其在先进制造技术中的应用研究，机械科学与技术，1998．4
[28] 田凌，童秉枢：网络化产品协同设计的理论与实践，计算机工程与应用，2002．5
[29] 董金祥，杨小虎等：产品数据表达与交换标准STEP及其应用，机械工业出版社，1993．5
[30] 王隆太：机械CAD/CAM技术，机械工业出版社，2001．12
[31] 董正卫，田立中等：UG/OPEN API编程基础，清华大学出版社，2002．8
[32] 张风军，刘华明等，面向并行CAD/CAM集成的特征建横技术的研究，工机械设计，2000．1
[33] 李伟刚，莫蓉，杨海成，王增强：Internet环境下零件特征信息远程查询系统研究，小型微型计算机系统，2003．7
[34] 周炳生等译：xml从入门到精通，电子工业出版社，2000．8
[35] 任品，汪国平，董士海：网络图形标准SVG的特征及其实现，第九屑全国多媒体技术学术会议，2000．10
[36] 朱名铨，张树生等：虚拟制造系统与实现，西北工业大学出版社，2001．10
[37] 飞思科技产晶研发中心：Java 2应用开发指南，电子工业出版社，2002．1
[38] 张杰：Java 3D交互式三维图形编程，人民邮电出版社，1999．11
[39] 钟家豪，陈漠：Java3D实现三维显示，http://www-9OO.ibm.com/developerWorks!cn/java/1-java3d/
[40] 蔡皖东：计算机网络，西安电子科技大学出版社，2000．11
[41] 潘爱民：COM原理与应用，清华大学出版社，1999．11
[42] John Timney: The JACOB Project, .http://ww,w.danadler.com/jacob/index.html