（机械设计及理论专业论文）基于web标准零件库信息管理系统研究与实现.pdfVIP

摘要 摘要 随着网络技术发展，工业标准化程度的提高，设计中对标准件和常用零件的选用也 越来越多，建立以标准件和常用件为核心的网络零件库已成为提高产品设计效率，缩短 产品开发周期的重要手段之一。 通常零件库大都是建立具体的c a d 系统下，零件库中的零件只有在特定的系统上 才能使用，而且大部分都是建立在单机上，很难实现零件库资源共享。i s 0 1 3 5 8 4 标准 提供的一种关于计算机可解释的、标准件库数据的表示和交换的国际标准。使用该标准 建立的零件库信息除了具有不受c a d 系统制约外，还可以作为共享的数据信息，通过 网络进行传输。基于w e b 的零件库充分利用网络的优势，依据i s 0 1 3 5 8 4 标准编写中 性文件，构建网络数据库，实现零件库资源的最大的共享，是一种新型形式。 本文根据市场需要，建立了基于w e b 的标准零件库信息管理系统，该系统存储p l i b 中性文件，可以通过开发适合的后置处理器，支持多种c a d 软件系统，实现异构c a d 系统资源共享，用户和企业通过网络管理系统共享零件库资源。 本文的主要工作如下： ( 1 ) 阐述了建立标准化零件库的原理和方法。分析了国内外w e b 零件库的发展， 结合本课题，详细介绍了三维标准化零件库的方法，从网络环境下解决了数据的存储， 与单机c a d 系统的集成等问题。 ( 2 ) 分析了当今企业与用户之间以及企业与企业之间的数据共享壁垒，根据市场需 要，提出解决方案。异构c a d 软件系统之间的数据共享严重降低零件设计效率，针对 此问题，提出采用最新的p l i b 标准描述零件几何信息，建立模型的方法，解决了零件 数据的跨平台问题，达到资源最大限度的共享。 ( 3 ) 重点研究和开发了基于w e b 的零件库的建立。在b s 模式下，运用a s p n e t 2 0 和a d o n e t 技术，开发了w e b 网络管理系统，实现了数据访问和操作等；在客户 端利用结合x m l 技术的3 dx m l 图形预览插件，实现了零件在w e b 环境下的动态交 互和三维可视化动态浏览。 关键词：w e b 零件库，跨平台，3 1 ) x m l ，二次开发，管理系统，p l i b 大连交通大学t 学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h en e t w o r kt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t ，i m p r o v e m e n ti nt h el e v e lo fi n d u s t r i a l s t a n d a r d i z a t i o n ，d e s i g no fs t a n d a r dp a r t sa n dc o m m o np a r t so ft h es e l e c t i o no fm o r ea n dm o r e ， t h ee s t a b l i s h m e n to fs t a n d a r dp a r t sa n dc o m m o np a r t so ft h en e t w o r ka st h ec o r ep a r t sl i b r a r y h a sb e c o m eap r o d u c td e s i g nt oi m p r o v ee f f i c i e n c y ，r e d u c ed e v e l o p m e n tc y c l eo fo n eo ft h e i m p o r t a n tm e a n s p a r t sa r eu s u a l l yt h ee s t a b l i s h m e n to fas p e c i f i cc a ds y s t e m ，p a r t sl i b r a r y ，o n l yi n s p e c i f i cp a r t so ft h es y s t e mt ou s e ，a n dm o s to ft h e ma r eb u i l to nt h es t a n d - a l o n e ，i t i sd i f f i c u l t t oa c h i e v er e s o u r c es h a r i n gp a r t sl i b r a r y i s o1 3 5 8 4s t a n d a r d so nac o m p u t e ri n t e r p r e t a b l e ， s t a n d a r dp a r t sl i b r a r yd a t ar e p r e s e n t a t i o na n de x c h a n g eo fi n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d s e s t a b l i s h e d u s i n gt h es t a n d a r dp a r t sl i b r a r yo fi n f o r m a t i o ni na d d i t i o nt oc o n s t r a i n t sf r o mt h ec a ds y s t e m ， b u ta l s oc a nb eu s e da si n f o r m a t i o n - s h a r i n gt h r o u g hn e t w o r k s w e b - b a s e dd a t a b a s eo ft h e p a r t so ft h ea d v a n t a g e so ff u l lu s eo ft h en e t w o r k ，b a s e do ni s 0 1 3 5 8 4s t a n d a r d sf o rt h e p r e p a r a t i o no fn e u t r a lp a p e r ，b u i l dan e t w o r ko fd a t a b a s e s ，l i b r a r yr e s o u r c e st oa c h i e v et h e g r e a t e s tp a r t so ft h es h a r i n g , i san e wf o r m i nt h i sp a p e r , a c c o r d i n gt om a r k e tn e e d s ，w e bb a s e do nt h es t a n d a r dp a r tl i b r a r y i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hp l i bn e u t r a ls t o r a g ef i l e ，y o uc a nf i tt h r o u g ht h e d e v e l o p m e n to fp o s t - p r o c e s s o r s t os u p p o r taw i d er a n g eo fc a ds o f t w a r es y s t e m ，t oa c h i e v e h e t e r o g e n e o u sc a ds y s t e m st os h a r er e s o u r c e s ，u s e r sa n dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m t h r o u g hs h a r i n gp a r t sl i b r a r yr e s o u r c e s t h em a i nw o r ki sa sf o l l o w s ： ( 1 ) s e t so u tt oe s t a b l i s ht h ep r i n c i p l eo fs t a n d a r d i z a t i o no fp a r t sa n dm e t h o d so f t h e t r e a s u r y a n a l y s i so fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lp a r t sl i b r a r yw e bd e v e l o p m e n t ，c o m b i n e d w i t ht h es u b i e c to fd e t a i l e dt h r e e d i m e n s i o n a lm e t h o do fs t a n d a r d i z a t i o no fp a n sl i b r a r y ，f r o m t h en e t w o r ke n v i r o n m e n tt os o l v et h ed a t as t o r a g e ，a n ds t a n d - a l o n ec a ds y s t e m si n t e g r a t i o n a n do t h e ri s s u e s ( 2 ) a n a l y s i so f t h ec u r r e n tu s e r sa sw e l la sb e t w e e nb u s i n e s sa n db u s i n e s s t o - b u s i n e s s d a t as h a r i n gb e t w e e nt h eb a r r i e r s ，a c c o r d i n gt ot h en e e d so ft h em a r k e ta n dp u tf o r w a r d s o l u t i o n s b e t w e e nh e t e r o g e n e o u sc a ds o f t w a r es y s t e mf o rd a t as h a r i n gc o m p o n e n t s d e s i g n e dt or e d u c et h ee f f i c i e n c yo fas e r i o u s ，i nv i e wo f t h i sp r o b l e m ，t h eu s eo fu p t o - d a t e d e s c r i p t i o no fp a r t so ft h ep l i bs t a n d a r dg e o m e t r i ci n f o r m a t i o n ，t h ee s t a b l i s h m e n to fm o d e l s o l u t i o n st ot h ep a r t sd a t a ，t h ei s s u eo fc r o s s p l a t f o r m ，t om a x i m i z er e s o u r c e ss h a r i n g ( 3 ) t h ef o c u so fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fw e b b a s e dp a r t so ft h ee s t a b l i s h m e n to f t h et r e a s u r y i nt h eb sm o d e ，t h eu s eo fa s p n e t2 0a n da d o n e tt e c h n o l o g i e s ，t o d e v e l o paw e b n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mt oa c h i e v ed a t aa c c e s sa n do p e r a t i o n ；t h ec l i e n t 摘要 t ou s ex m l t e c h n o l o g yc o m b i n e dw i t hg r a p h i c a lp r e v i e wo f t h e3 dx m l p l u g - i n ，t h e r e a l i z a t i o no ft h ep a r t si nt h ew e be n v i r o n m e n to fi n t e r a c t i v ea n dd y n a m i cv i s u a l i z a t i o no f t h r e e - d i m e n s i o n a ld y n a m i cb r o w s e r k e yw o r d s ：w e bp a r t sl i b r a r y ：c r o s s - p l a t f o r m ；3 dx m l ：s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ： m a n a g e m e n ts y s t e m ；p l i b i l l 大连交通大学学位论文独创性芦明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太董窒通太堂或其他教育机构的学位或证书而 侵用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名：弘锄i 弱 日期：沙 年b 月f ，日 j 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太蓬塞通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太董塞通太堂：，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太连塞通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太整塞通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：考职锹圈 导师签名： 九氮珐如乳鹅 日期：力誓彳年勿月 i 夕日日期： 2 护了年6 月l 口日 i 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：戈坳戳绿丽有俺钦可 通讯地址： 婿信箱：三吁岣肋驴7 呦幽肋 电话：p 印了君厶7 歹舌口 邮编： 第一章绪论 第一章绪论弟一早三百t 匕 随着网络技术发展的日趋成熟，网络作为信息交互的主要载体，为当今的工程技术 领域的应用和发展提供了强有力的支持。依托互联网技术，辅助工程设计是一种全新的 设计理念，代表了未来计算机图形学及计算机辅助设计的研究方向。因此，开发一种基于 网络方式的符合国际标准的零件库，在全球范围内实现企业之间以及企业与用户之间的 数据共享具有重要意义，符合当今市场需要的。 目前，大部分c a d 系统都已开发出各自的标准零件库，缺陷在于这些标准零件库 都只能在特定的c a d 系统下运行，无法实现信息共享。异构c a d 系统零件库信息之间 无法实现交换，基于事物特性表、二维s t e p 标准、三维p l i b 标准等标准件建库方法 被提出来，并结合具体的c a d 系统进行了应用开发，取得了一定的成果。 1 1 c a d 技术发展概况 1 1 1 现代c a d 技术的进展情况 ( 1 ) 从二维绘图到三维设计【1 1 从早期的c a d 系统只支持二维绘图，进入9 0 年代以来，三维绘图得以快速发展， 并且在工程设计中得到了很好的应用。二维绘图是基础，但是利用三维c a d 系统进行 直接设计乃是当前和今后设计的新理念和发展方向。硬件和软件的快速发展，对现有的 三维设计提供了强有力的支持，得以使企业与企业之间以及用户之间直接以三维概念进 行设计和开发，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，加快了产品的设计进程。 ( 2 ) 造型功能增强 在产品造型技术方面，基于特征造型技术、基于历史的造型和参数化造型技术已在 当今的c a d 系统中得到了普遍的应用。对于c a d 系统来说，有效地实现大型复杂产品 c a d 模型的快速绘制和装配是研究的热点问题，现有的办法是采用模型的轻量级加载 或采用子装配体等技术。除了机械c a d 之外，几何造型技术已扩展到更多的新的应用 领域，如生物医学、农业工程、地理信息、人体造型与服装设计等。 ( 3 ) c a d 产品数据的交换与共享 近年来，一种高层的异地、分布式、具有协作性产品设计开发方式正在兴起，并得 到快速发展。而产品数据交换与共享则是这一方式顺利进行的重要保证，c a d 系统的 用户打开来自其它c a d 系统的图形文件，实现c a d 系统中图形模型文件数据共享，并 且避免在交换过程中可能出现的数据丢失等问题。国际标准化组织制定的s t e p 标准与 大连交通大学工学硕十学位论文 p l i b 标准，目的解决在不同c a d 、c a m 系统之间二维、三维数据交换问题。经过许 多学者的研究，取得了一定的成果，但还有很多问题需要解决。 ( 4 ) 网络化协同设计 网络化协同设计是当前国内外的研究热点，互联网作为当今信息的主要载体，为 c a d c a m 技术带来了又一次技术革命。基于网络技术的c a d 系统将越来越广泛地得 到应用，开放式系统、分布式计算机环境、3 d 数据的快速传输等使得远程资源共享成 为可能。目前，世界主要的c a d 巨头公司都已开发了基于网络的c a d 产品模块，而一 些新兴的c a d 技术公司抓住当今c a d 产业发展的潮流和方向，开发自己的产品模块【2 l 。 例如：s o l i d w o r k s 公司推出了多种设计通信和网络协同工具，包括：e d r a w i n g s p r o f e s s i o n a l ，3 di n s t a n t w e b s i t e ，3 dp a r t s t r e a m ，n e t 等。l a t t i c 公司及其网络图形传输 技术x v l ( e x t e n s i b l ev i r t u a lw o r l dd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 语言i m p a c x o f t 公司及基于 w e b 的协同设计产品：i xs p e e ds u i t e ，i xs p e e d s e r v e r s ，i xd e s i g n 等，其3 项关键技 术是：功能造型、功能对象表达、设计意图合并。其它公司的产品也比较多，各有自己 的优缺点，缺乏统一，就此项技术，国内大多处于起步阶段，许多技术问题有待进一步 研究解决。 1 1 2c a d 技术的发展趋势 ( 1 ) 参数化 3 1 参数化设计( p a r a m e t r i c ) ( 也叫尺寸驱动d i m e n s i o n - - - d r i v e n ) 是c a d 技术在实际应用 中提出的课题，它不仅使c a d 系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。目 前它是c a d 技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。参数化能够极大 地提高机械设计效率。通过尺寸驱动既能为用户提供设计对象直观、准确的反馈，又能 随时地对设计对象加以更改，同时减小设计中的疏忽。在先进的c a d 软件中，设计过 程中所涉及到的所有参数都可以当作变量，可以建立相互间的约束和关系式，增加程序 逻辑。这些变量间的关系可以跨越c a d 软件的不同模块，从而实现设计数据的全相关。 ( 2 ) 智能化 智能化c a d c a e c a m 着重强调的是它的发展深度，即将人类思维的方法和过 程引入到c a d c a e c a m 系统中去，使之具有学习、推理、联想、判断以及视觉、 听觉和语言功能，从而使计算机能在更大范围内、更高水平上模拟实际盼设计环境，适 时地提供相关的理论和设计经验，以启发设计者的创造性思维，辅助或部分代替设计者 分析、综合、推断相关的数据、信息和知识，做出各种设计决策，大幅度提高设计水平， 使c a d c a e c a m 系统更上一个台阶。 2 第一章绪论 ( 3 ) 集成化 集成化c a d c a e c a m 系统应当具备以下功能：三维造型和二维绘图功能； 数据管理和控制功能；设计变换控制功能；管理信息系统功能：网络通信； 相关数据库；零件分类模块；分析工具模块； f m s 数据准备模块；转译能 力模块。把这些基本模块组合到一个系统上，就构成了一个集成化的c a d c a m 系统。 ( 4 ) 网络化 计算机网络技术的迅猛发展和日益成熟，基于网络c a d 系统的研究成为国内外研 究的热点，i n t e r a c t 和i n t r a n e t 技术为异地设计人员、企业之间提供了通讯与协作的可能。 并行工程等先进制造技术的发展，要求现代c a d 系统从单机到网络化的转变。网络技 术和数据库技术已成为c a d 系统重要的两大支撑，使分散于各地的设计人员、供应商、 用户、协同伙伴等集中于一个网络平台的虚拟环境中进行信息的交流，通过这样的方式 加速了产品的设计进程。 ( 5 ) 标准化 围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及，c a d 技术的发展趋势除了 以上的几个发展趋势之外，标准化的发展也取得了重大的成果，出现了图形级的标准、 图形交换级的标准、产品级的数据表达和交换标准s t e p 、面向多平台信息共享和交换 的国际先进技术标准p l i b 等。 ( 6 ) 开放化 目前，主流c a d 系统软件基本上都为最终用户提供二次开发接口，把企业成功的、 特殊的、专业的知识通过二次开发环境与通用的c a d 软件集成为一个高效的、满足企 业实际应用的平台，使用户可以定制自己的c a d 系统。现在主流的操作系统w i n d o w s 和u n i x 平台上都有c a d 产品，让用户有更多的选择自由度。 1 2 基于w e b 零件库技术发展 1 2 1 国外基于w e b 的零件库发展现状 国外对于三维零件库技术一直给予了充分的重视，进行了多方面的研究。在具体应 用方面，目前国外已有多家极具规模的网络零件库，如t r a c e p a r t s ( w e b 2 c a d ) 、i n p a r t 、 3 dc o n t e n t c e n t r a l 、c a d c l i c k 和p a r t s x l 等。 ( 1 ) t r a c e p a r t s ( w e b 2 c a d ) w w w t r a c e p a r t s t o m 现在w e b 2 c a d 已发展成为一个国际性的网站，提供了6 种语言的支持( 英、德、 意、日、法、葡) ，有超过9 0 多家世界主要的零件制造商加盟( 如b o s c h 、s i e m e n s 等) ，提供了4 0 0 0 多万个机械零件c a d 模型供用户免费下载，支持目前世界上较流行 3 大连交通大学 学硕士学位论文 的c a d 系统。该网站不是存储所有零件的c a d 数据文件，而是采用了“主模型+ 参数” 的技术，大大减少了数据存储量。 用户搜索到自己所需要的零件后，可以在线浏览该零件的2 d 或3 d 模型，通过该 公司提供的d i r e c t 2 c a d 技术，用户可直接把c a d 模型插入自己所用的c a d 系统中， 或者下载模型保存在自己的硬盘上。 ( 2 ) i n p a r t ( w w w c l e a r p a t h m e d i a c o m i n p a r t _ w e b _ m i r r o r i n d e x h t m ) i n p a r t 提供了超过1 0 0 万个机械和机电产品的c a d 模型及超过2 0 0 0 万页的技术文 档。i n p a r t 支持的c a d 系统有：p r o e n g i n e e r 、c a d d s5 i 、p r o d e s k t o p 等，此外还提供 了i g e s 、s t e p 和d x f 中性数据格式，用户能在线从不同角度浏览零件。c a d 模型的 提供方式是：由零件供应商提供数据信息，该公司采用内部的设计标准( d e s i g n s t a n d a r d s ) 和模型规范( m o d e ls p e c i f i c a t i o n ) 统一创建c a d 模型。c a d 文件一般小于 2 5 0 k b ，采用了o nt h ef l y 技术，当用户选定一个具体的零件时，服务器端生成该零件 的c a d 模型。一旦用户下载完毕，该c a d 模型便从服务器端删除。 ( 3 ) 3 dc o n t e n t c e n t r a l ( w w w 3 d c o n t e n t c e n t r a l c o r n ) 3 dc o n t e n t c e n t r a l 是由s o l i d w o r k s 公司开发l 搀在线零件库，用户可以通过浏览器或 通过s o l i d w o r k s 找到零件供应商，并下载库中盼数百万个零件。用户只需查询供应商的 产品在线目录，直接下载“认证供应商”( s u p p l i e r c e r t i f i e d ) 的三维实体模型，而不需要 二次建模。3 dc o n t e n t c e n t r a l 同时还为全球的机械工程师提供实时更新的模型零件库， 用户之间也可以进行模型交流和设计信息共享。3 dc o n t e n t c e n t r a l 提供了目前所有主流 c a d 系统的数据格式，满足了各种不同用户的需求。同时，用户也能在线从不同角度 浏览零件。 国外其他的比较有规模的w e b 零件库还包括德国的c a d c l i c k ( w w w c a d c l i c k d e ) c a d l i b ( w w w e a d l i b e o u k ) 、p a r t s o l u t i o n s ( w w w p a r t s o l u t i o n s c o m ) 等。 1 2 2 国内研究现状 在理论研究方面，南京航空航天大学鲁泳，廖文和【4 l 等对基于w e b 的零件库系统关 键技术的研究与实现进行了研究，并提出了具体的解决方案。大连交通大学徐克圣 5 1 等 人对符合国际标准的网络化零件技术的研究和实现进行探讨。哈尔滨工程大学杨静通， 邱长华【6 l 等人对基于i n t e m e t 的零件库与几何编程接口的研究，详细介绍了几何视图程 序、几何编程接口、标准数据访问接口的函数联编和零件库的几种信息交换的实现方法。 上海交大的杨东，张申生【7 l 等对基于i s 0 1 3 5 8 4 的零件库的零件的表达方法、体系结构和 实现方案等进行了研究；中国标准研究中心王平、詹俊峰【8 】等人提出了如何用p l i b 标 4 第一章绪论 准及其应用系统支持信息共享，以及这种系统的设计和开发、标准的实现：浙江大学苏 宝华【9 1 等人基于i s 0 1 3 5 8 4 标准，对零件库建立的方法及基于零件库实现产品资源共享的 原理进行了研究，分析了网上信息交互的类型，讨论了零件库在产品设计中的应用。 表1 1 国内外基于w e b 的零件库的比较 t a b l e l 1d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lw e b - b a s e dp a r t sl i b r a r yc o m p a r i s o n w e b 2 c a d i n p a r t 3 d c o n t e n tc a d c l i c k 中国机械网 c e n t e r 零件数量 4 0 0 0 多万个1 0 0 多万个数百万个几十万 3 0 0 0 多个 搜索方式零件分类树、零零件分类树+零件分类树、零零件分类树、目标浏览 件名称、供应商有关参数件名称、供应商零件名称、供零件名称 分类树、供应商分类树、供应商应商分类树、零件属性 名称名称供应商名称 c a d 模型 二维、三维 三维三维 多为二维 三维 s a t 、i g e s 、 i g e s 、s e p 、 i g e s 、s t e p 、d x fs a t 、d w g 、d x f 、u g 系统支 数据格式v d a f s 、s t e p 、d x fs t e p持的所有格 d x f 式 a u t o c a dp r o ea u t o c a d 支持以上格式 u g t o p s o li dc a d d s 5 p r o e的c a d 系统 p r o ep r o d e s k t o p s o li d w o r k s 支持的c a d 系统 s o li d e d g e p a r a s o li d s o li d w o r k sc a t i a c a t i a w e b 浏览器i n p a r t 提供w e b 浏览器或 w e b 浏览器w e b 浏览器 客户端的客户端软 s o li d w o r k s 件 采用参数表 可以进行参提供了一个供提供机械、电 是一个标准 形式来表示零件数化搜索用户交流和共子和建筑行业件图库，不 独特点 族，比较直观享c a d 模型的的零件提供供应商 空间信息 随着各种c a d 系统在国内企业中的广泛应用，许多企业在c a d 系统中提供的标准 件库基础上建立了企业自己的零件库系统，并基于i g e s 和s t e p 标准实现零件信息在 不同c a d 系统之间的数据交换。但是在国内还没有一个满足零部件供应商与企业之间， 企业与企业之间数据交换和共享的、投入实际运行的在线零件库。产生这些与国外差距 的原因有许多，主要原因表现以下两方面，一是国内现有的w e b 零件库数量不够多。 5 大连交通大学t 学硕士学位论文 另一方面，零件库的内容、结构和功能同国外的著名的w e b 零件库相比相去甚远。为 了清楚了解国内与国外的w e b 零件库的发展差距，发展和建立适合我国国情的w e b 零件库。表1 1 对国内外几个主要的w e b 零件库进行了简单的比较。从表中可以看出， 国内外在线零件库交换的数据格式主要是i g e s 和s t e p 标准，基于p l i b 标准建立的在 线零件库还没有，这也是本课题研究开发的意义。 1 2 3w e b 三维可视化表达 c a d ：) 数据作为产品设计、分析、制造的唯一性依据，需要能从视图上精确测量尺 寸和容差，也要准确反映几何、特征和装配结构等信息【1 0 l 。目前流行的各种c a d 软件， 其图形的数据结构较为复杂，标准也不尽相同，虽然各个c a d 大公司也都提供浏览三 维多面体近似模型软件，但都只适用于本公司产品，想要在不同的c a d 平台之间进行 数据交换，就有可能产生数据的丢失或畸变。并且各c a d 专有文件太大，不便于网络 传输、浏览、注释、分析等普通操作，而这些基本操作并不需要详细的a m 模型的特 征信息。目前以w e b 为中心的协回设计、分析和制造提出，相应的图形支撑工具也有 较快的发展。 近几年来，x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 及3 d 图形学在各自领域内都得到了 迅猛地发展，对于使用x m l 标准建模3 d 图形这方面的研究则可以追溯到上世纪9 0 年 代中期，m a r k 和t o n yp a r i s i 创建了称为l a b y r i n t h ( 迷宫) 的浏览器，它是w w w 上 三维浏览器的原型。9 4 年春，v r m l 在第一届w w w 年会上被提出，s i l i c o ng r a p h i c s ， i n c ( s g i ) 的g a v i nb e l l 通过选择o p e ni n v e n t o r 文件格式中的基本元素，增加必要的 w w w 特征，制定出的方案经修订于1 9 9 4 年1 0 月在第二届w w w 国际会议上公布 为v r m l l 0 的草案。1 9 9 6 年8 月在s g i 的m o v i n gw o r l d 提案基础上形成v r m l 2 0 。 1 9 9 7 年1 2 月v r m l 2 0 成为国际标准( i s o i e c l 4 7 7 2 1 ：1 9 9 7 ) ，称为v r m l 9 7 。1 9 9 8 年 1 2 月在原v r m l 组织基础上成立了w e b 3 d 联盟，致力于v r m ln g ( v r m ln e x t g e n e r a t i o n ，下一代v r m l ) 标准的制定，并致力于制定x 3 d 网络三维标准。在x 3 d 的 旗帜下，v r m l 结合j a v a 3 d 和x m l 等技术，成为i n t e m e t 上三维虚拟世界的主要标 准【1 l 】。 v r m l ( v i r t u a lr e a l i t ym o d e l i n gl a n g u a g e - - 虚拟现实建模语言) 是一项和多媒体通 讯( m u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n ) 、i n t e r n e t 和虚拟现实( v i r t u a lr e a l i t y ) 等领域相关的 新技术，其根本目标是建立因特网上交互式三维可视化，在制造业中，如果要实现基于网 络的三维浏览、机械产品发布，使用v r m l 技术是一个很好的选择，事实也是如此， 6 第一章绪论 很多公司已经使用v r m l 格式在网上展示其三维产品。其基本做法都是在浏览器端通 过插件将描述性的文本转换为三维实体对象展现给客户。 2 0 0 5 年6 月d a s s a u l ts y s t e m e s ( 法国达索系统集团) 推出一种完全建立在x m l 基础上的3 d 图形格式标准_ 3 d x m l ，提供了一套由w 3 c ( w o r l dw i d e w e b c o n s o r t i u m ，万维网联盟) 制定的基本模式( b a s i cs c h e m a ) ，允许用户使用这些基 本模式来制作3 d x m l 文档，它具备一些独特功能，如使用多层图像表示 ( m u l t i r e p r e s e n t a t i o n a l ) 方法建构的3 d 数据结构、对复杂精密的几何数据有较好的压缩 能力等，最重要的是与现存的许多其它3 d 图形格式相比，3 d x m l 文档的体积大大减 小，可以节省9 0 的存储空间，因此可以方便的通过i n t e r a c t 进行传输，同时也加快了 文档播放时的加载速度。完成后的文档通过3 d x m l 播放器( 3 d x m lp l a y e r ) 进行加载 播放。由于3 d 图形精度高，因此可以广泛应用于c a d 设计当中，如机械设计、飞行 器设计等等。 1 2 4 三维参数化标准的发展概况 c a d 软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境， 就要求它应是一个开放的系统，这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。标准化除了 c a d 支撑软件逐步实现i s o 标准和工业标准外，面向应用的标准构件( 零部件库) 、 标准化方法也已成为c a d 系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。 目前标准有两大类：一是公用标准，主要来自国家或国际标准制定单位；另一是市 场标准，或行业标准，属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性，而 后者以市场为导向，注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。 通过总结这个领域几十年标准化工作的经验，不少标准化专家已认识到存在的问题，这 已经成为进一步制定标准的障碍。因此提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建 议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准，也就是说革新后仍应以公用标准为基 础，不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。另外，也有人提出现在制 定标准的单位很多，但是标准制定过程却没有标准，这也是标准革新过程中值得考虑的 问题。这些观点对我国制定c a d 标准也许有所启迪。 传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准以及国家标准，相互都能理解。而 存储在磁盘、光盘上的形形色色的c a d 二进制数字记录，要想实现标准化就复杂、困 难得多。从8 0 年代中期起，i s o 国际标准化组织着手酝酿制订这类标准，称作i s 0 1 0 3 0 3 产品数据表达与交换标准，简称s t e p 。它要涵盖所有人工设计的产品，采用统一 的数字化定义方法。由于s t e p 标准涉及的面非常宽，众口难调，标准的制定过程十分 7 大连交通大学_ t 学硕十学位论文 缓慢，存在问题很多。而在我国，c a d 应用工程的实施具有更加严密的组织领导体系， 而且实际从事c a d 应用软件开发的单位相对比较集中，起步比国外晚，不存在要与过 去开发的老系统保持兼容问题。回顾历史，c a d 和计算机图形学的国际标准制定总是 滞后于市场上的工业标准。c a d 产品更新频繁。谁家产品的技术思想领先，性能最好， 用户最多，主导了市场，谁就是事实上的工业标准。c a d 技术的发展不是一种纯学术 行为，它是在高技术产品所固有的激烈市场竞争中不断向前推进，永无止境。 基于s t e p 标准的产品模型为产品信息的交换提供了基础，但其高层次的语义描述 能力较弱，不能实现产品的多视图，多级别表达。i s o 于1 9 9 2 年成立了i s o t c l 8 4 s c 4 “s t e p ”w g 2 “零件库”工作组，与欧洲c e n c e n e l e c w g “a l i b ”工作组 共同提出i s 0 1 3 5 8 4 c e n 4 0 0 0 4 零件库系列标准。i s 0 1 3 5 8 4 标准从设计方法学的角 度，对零件信息进行标准化表示，以达到产品信息共享与重用，p l i b 标准确立了在制 造业设计中建立零件信息库的一套机制。它不但能提高企业c a d 设计效率和标准化管 理水平，而且是企业之间零件信息流的重要标准格式。d s o t c t 8 4 s c 4 中设有工作组 w g 2 “零件库p l i b ”，负责制定与c a d 标准件库有关的标准制定。c a d 标准件库标准 又叫做零件库标准。s c 4 工作组所制定的p l i b 标准主要是i s 0 1 3 5 8 4 零件库。由于 i s 0 1 3 5 8 4 标准的发展相对较晚，而德国标协d i n 在c a d 标准件库标准制定方面成熟的 较早，并且在8 0 年代后期就形成了较为完整的体系，所在目前我国的标准件库标准 g b l 0 0 9 1 1 事物特性表定义的原理和g b t 1 5 0 4 9c a d 标准件文件编制总则主要是参照 德国标准制定的。这两项标准规定了标准件库的数据表达格式。其中g b 厂r 1 5 0 4 9 重点规 定了建立c a d 标准件库需要的标准语法和语义。 另一个c a d 标准件库几何编程接口标准g b t1 7 6 4 5 3 1 是参照国际标准i s o 1 3 5 8 4 3 1 制定的。该标准是为了使c a d 标准件库与c a d 系统之间的接口标准化。i s o 1 3 5 9 8 4 3 1 在很大程度上吸收了德国标准d i n 6 6 3 0 4 的技术内容，但是还应用s t e p 标 准的e x p r e s s 描述方法。 国际标准化组织正在制定的i s 0 1 3 5 8 4 系列标准近两年进展很快，而且受到了美 国、日本、德国等发达国家的普遍重视。我国的标准化组织现在正在密切注视着该标准 的进展情况，我国在此方面需要进一步加强研究。 1 3 课题背景介绍 1 3 1 课题来源 本课题是国家高技术发展项目t c 符合国际标准的零件信息库研制”和国家科技部十 五专项资金项目“制造业信息化标准规范及数据库”中的子课题。 8 第一章绪论 1 3 2 课题意义 商品化的c a d 系统中均配有零部件库( p a r t sl i b r a r y ) 以提高产品的设计效率及加 速产品的开发，增加自己的竞争力。在两个或更多的c a d 系统被集成为共享数据的大 型应用程序时，就会出现零件信息数据无法通信的问题。而在实际应用中，总是需要把 几个系统集成在一起，不是在一个组织内部，就是在几个转包制造商或部件供应商之间。 此时，零件信息成为制造信息的一个重要组成部分，不同格式的零部信息在一定程度上 阻碍了不同c a d 系统之间标准件库的零件数据交换和标准件的共享，虽然大家可以通 过s t e p 标准进行交换，但只停留在二维视图，s t e p 标准无法提供高层次的语义描述， 就会大大阻碍制造信息的流通，降低制造业的生产效率。 要解决两个系统之间通信困难所带来的问题，把一个系统的产品定义数据转换成另 一个