（机械电子工程专业论文）基于acis的webcad浏览器实现技术研究.pdf

i 原创性声明 型1 1 1 1i i i i ii iii i l i i i i i i i i t l l l l l l l l l l l i i i i i i y 1 7 9118 9 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：；求仓他日期：z p 。中1 。 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：谜垒望叁导师签名：期：卫生啦 目录 目录 l i i录i c o n t e n t s l i l 摘要i a b s t r a c t 1 i l 第l 章绪论1 1 1c a d 软件的w e b 化趋势1 1 2w 曲c a d 简介3 1 3w e b c a d 现状及存在的问题5 1 3 1w 曲c a d 的研究现状5 1 3 2 当前w r e b c a d 需要解决的问题7 1 4 论文要解决的问题8 1 5 论文组织结构9 1 6 本章小结1 0 第2 章w e b c a d 的技术框架及实现方案。n 2 1w e b c a d 的技术框架1 1 2 1 1w e b 三维显示。l2 ： 2 1 2 几何造型。16 2 1 3 分布式协同问题16 2 1 4 网络数据传输的优化1 6 2 1 5 造型系统与客户端之间的桥接。1 7 2 1 6w 曲服务器与页面技术17 2 1 7w r e b 浏览器插件18 2 1 8 数据库。18 2 1 9 安全18 2 2w e b c a d 的解决方案分析1 9 2 2 1 准w e b 化与真w r e b 化1 9 2 2 2 半c s 结构与b s 结构。2 0 2 2 3 系统的交互2 0 2 3 本文w e b c a d 系统的实现方案。2 l 2 4 本章小结2 2 第3 章基于o p e n g l 的a c t i v e x 插件的开发2 3 3 1w r e b c a d 客户端程序总体设计2 3 3 2 数学工具库的设计与开发2 4 3 2 1 点与矢量的基本算法的实现2 4 3 2 2 三维齐次变换算法的实现2 7 3 3 基于o p e n g l 的图形工具库的设计与开发3 3 山东大学硕 ：学位论文 3 3 1w e b c a d 的视图变换类的设计3 3 3 3 2 基于o p e n g l 的绘图类的设计。3 7 3 3 3w 曲c a d 视图类的设计3 9 3 4 几何内核库的设计与开发3 9 3 4 1w e b c a d 系统几何内核库的类层次设计4 0 3 4 2 实体类设计4l 3 4 3w e b c a d 系统对s t l 文件格式的支持4 2 3 5 拾取功能的实现4 7 3 6m f c 文档视结构在a c t i v e x 中的实现4 8 3 7 本章小结51 第4 章基于a c i s 的服务器造型功能及模型的离散5 3 4 1w 曲c a d 服务器总体设计5 3 4 2a c i s 几何造型功能5 3 4 2 1a c i s 造型技术5 3 4 2 2 造型模块的设计5 4 4 3 模型的离散化5 5 4 3 1a c i s 的网格管理器。5 6 4 3 2 几何模型的离散数据结构5 8 4 3 3 几何模型的离散过程6 0 4 4 本章小结6 0 第5 章a c i s o p e n g l 桥接技术研究6 1 5 1 对象命名机制与实体映射6 l 5 1 1a c i s 的永久标识符6 l 5 1 2 以标识符为中介的实体映射6 2 5 2 桥接关系的动态维护6 4 5 2 1a c i s 的历史树和回溯机制6 4 5 2 2 模型的增量传输6 6 5 3 本章小结6 8 第6 章系统运行实例6 9 总结与展望7 3 参考文献7 5 致谢7 9 i i 2 1t h ef r a m e w o r ko f w e b c a d 1 1 2 1 13 dv i s u a l i z a t i o ni nw e b 1 2 2 1 2g e o m e t r i cm o d e l i n g 1 6 2 1 3d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ew o r k 1 6 2 1 4t h eo p t i m i z a t i o no f d a t as t r e a m 1 6 2 1 5t h eb r i d g eb e t w e e nm o d e l i n gs y g e ma n dc l i e n t 1 7 2 1 6w e bs e r v i c ea n dp a g et e c h n o l o g y 1 7 2 1 7p l u g i n so f w e bb r o w s e r 1 8 2 1 8d a t a b a s ep r o b l e m s 1 8 2 1 9s e c u r i t yi s s u e s 1 8 2 2a n a l y s i so f w e b c a di m p l e m e n t a t i o n s 1 9 2 2 1q u a s iw e b i z a t i o na n dr e a lw e b - i z a t i o n 1 9 2 2 2s e m ic sa n db s 2 0 2 2 3i n t e r a c t i o n s 2 0 i i i t lj 东人学硕f j 学化论文 i v 2 3i m p l e m e n t so f t h i sa r t i c l e 2 1 2 4s u m m a r y 2 2 c h a p t e r3t h eo p e n g lb a s e da c t i v e xp l u g i n 2 3 3 1w e b - c a dc l i e n to v e r a l ld e s i g n 2 3 3 2t h em a t h e m a t i c a lt o o l k i t 2 4 3 2 1o p e r a t i o n sb e t w e e np o i n t sa n dv e c t o r s 2 4 3 2 23 dh o m o g e n e o u st r a n s f o r m a t i o n 2 7 3 3o p e n g lb a s e dg r a p h i c st o o l k i t s 3 3 3 3 1v i e wt r a n s f o r m a t i o nc l a s s 3 3 3 3 2o p e n g lb a s e dg r a p h i c sc l a s s 3 7 3 3 3w e b c a dv i e w c l a s s 3 9 3 4g e o m e t r i ck e m a ll i b r a r y 3 9 3 4 1t h ed e s i g no f h i e r a r c h yo f g e o m e r t r cc l a s s e s 4 0 3 4 2t h ed e s i g no f e n t i t yc l a s s 4 1 3 4 3s t lm o d u l e 4 2 3 5t h ep i c k i n gf u n c t i o n 4 7 3 6t h ei n t e g r a t i t i o no fm f cd o c v i e wa n da c t i v e x 4 8 3 7s u m m a r y 5 1 c h a p e r4a c i sb a s e dm o d e l i n ga n dm e s h i n g 5 3 4 1w e b c a ds e r v i c e 5 3 4 2a c i sm o d e l i n gf u n c t i o n 5 3 4 2 1a c i sm o d e l i n g t e c h n o l o g y 5 3 4 2 2t h ed e s i g no f m o d e l i n gm o d u l e 5 4 4 3t h em e s h i n go f m o d e l s 5 5 4 3 1m e s h - m a n a g e ri na c i s 5 6 4 3 2t h ed a t as t r u c t u r eo f m e s h e dm o d e l 5 8 4 3 3t h em e s h i n gp r o c e s s 6 0 4 4s u m m a r y 6 0 c h a p e r5a c i s - o p e n g lb r i d g er e s e a r c h 6 1 5 1o b j e c t sn a m i n ga n de n t i t ym a p p i n g 6 l 5 1 1t h ep e r m a n e n ti d e n t i f i e ro f a c i s 6 1 5 1 2t h ee n t i t ym a p p i n gb a s e do np e r m a n e n ti d e n t i f i e r s 6 2 5 2t h em a i n t e n a n c eo f b r i d g e 6 4 5 2 1h i s t o r yt r e eo f a c i s 6 4 5 2 。2i n c r e a m e n t a ld a t at r a n s m i s s i o no fm o d e l s 6 6 5 3s u m m a r y 6 8 c h a p e r 6i n s t a n c eo fs y s t e m 6 9 c o n c l u s i o na n dp r o s p e c t “。”7 3 r e f b r e n c e 。”7 5 a c k n o w l e d g e m e n t 一7 9 v 摘要 摘要 随着网络技术的发展及普及，人们对网络应用的需求日益增长。传统c a d 系统已经不能满足人们对异地协同设计、数据共享的需求，而作为当前研究热点 的网络c a d ，大多数还是太局限于c s 模式，无法克服安装升级维护困难、投 资巨大等缺点。随着a s p 、s a a s 等软件模式的提出，软件w e b 化成为了一个新 的发展趋势，基于w e b 的c a d 系统也将逐渐成为新的研究热点。 本文在当前w e b c a d 研究成果的基础上，对w e b c a d 系统的技术框架做 了分析总结，并提出了一个初步的实现方案。对部分关键技术进行了探索性的研 究，并在此基础上实现了简单的b s 结构的w e b c a d 系统浏览器插件。该插件 作为本文研究内容的初步实践，建立了基础性的工具库，实现了三维模型的在线 创建与浏览，可为后续研究与设计提供参考。 本文主要对以下三个关键技术进行了探索性的研究：以o p e n g l 作为图形 引擎、以a c t i v e x 作为w e b 浏览器插件来解决w e b 三维显示问题的具体方法； 以a c i s 为内核实现服务器几何建模以及将模型离散化进行网络传输的方法； 在a c i s 与o p e n g l 之间建立映射关系的桥接技术的实现方法。 关键词：w e b - c a d ；a c i s o p e n g l ；模型离散 p l a c e sa n dc a l l tm a k e i te a s yt os h a r ed a t ab e t w e e ni n d i v i d u a l s t h en e t w o r k o r i n t e d c a ds y s t e mi sc u r r e n t l yh o t l ys t u d i e d ，h o w e v e r ，i ti ss t i l ld i f f i c u l t yt oi n s t a l l ，u p d a t a a n dm a i n t a i n ，a n df u r t h e r m o r e ，r e q u i r e sas u b s t a n t i a li n v e s t m e n t a st h es o f t w a r e d e v e l o p e m e n tm o d e lo fa s p ，s a a se t c w e r ep r o p o s e do n ea f t e ra n o t h e r ，t h e w e b b a s e ds o f t w a r ep r o g r a m i n gb e c a m ean e wt e n d e n c y a sar e s u l t e ，t h ew e b b a s e d c a dw i l ls u r e l yb ean e wh o tr e s e a r c ha r e ai nt h ef u t u r e t h i sa r t i c a l a n a l y z e s t h e t e c h n o l o g yf r a m e w o r ka n dd e s i g n e s as i m p l e i m p l e m e n t a t i o nb a s e do nt h ec u r r e n tr e s e a r c hr e s u l t s s o m ec r u c i a lt e c h n i c a lm a t t e r s a r es t u d i e da sa ne x p l o r a t o r y ，b a s e do nw h i c h ，as i m p l eb sf r a m e w o r k e dw e b - c a d s y s t e mi si m p l e m e n t e da sat e n t a t i v ep r a c t i c eo ft h i sa r t i c a l i na d d i t i o n ，s o m e f u n d a m e n t a lt o o l k i t sa r ee s t a b l i s h e d ，a n dt h eo n l i n e3 db r o w s i n gf u n c t i o ni s i m p l e m e n t e d ，w h i c hc o u l db ear e f e r e n c ef o r t h el a t t e rr e s e a r c h t h ef o l l o w i n gt h r e ek e yp r o b l e m sa r e p r i m a r i l ys t u d i e d ：t h em e t h o do f o n l i n e3 db r o w s i n gi naw e bb r o w s e rw i t ho p e n g la st h e g r a p h i c se n g i n ea n d a c t i v e xa st h ep l u g - i n t h e3 d m o d e l i n gm e t h o dw i t ha c i so nt h es e r v e r ，a n dt h e p r o b l e mo ft r a n s m i t t i n gt h em e s hd a t at h r o u g hi n t e m e t t h ei m p l e m e n t a t i o no f a c i s o p e n g lb r i d g ew h i c hp l a y st h er o l eo fm a p p i n gb e t w e e na c i sa n do p e n g l k e yw o r d s ：w e b - c a d ；a c i s ；o p e n g l ；m e s h i n g i i i i 一 第1 章绪论 第1 章绪论 软件的w e b 化是未来c a d 软件发展的趋势。本章将围绕这一主题，阐述网 络技术的发展给人类社会带来的巨大影响，以及软件业随着网络技术的发展所出 现的w e b 化的趋势，进而讨论当前机械c a d 类软件的网络化进程及w e b 化现状， 以及当前w e b c a d 存在的主要问题和本文要解决的问题。最后给出全文的组织 结构。 1 1c a d 软件的w e b 化趋势 计算机网络创造了人类的虚拟生存形态网络社会【l 】，人类已经进入了一 个新的时代网络时代 2 1 。 1 9 4 5 年世界上第一台电子计算机e n i a c 诞生，1 9 6 9 年美国国防部开发了 a r p a 网络用于国防，随后发展成为全球最大的计算机网络i n t e m e t 。4 0 年来， 计算机网络取得了飞速发展。联合国互联网管理论坛2 0 0 7 年公布的统计数据显 示，2 0 0 7 年全球网民总数己从1 9 9 7 年底的7 0 0 0 万人增加到2 0 0 7 年的1 2 亿人。 而据第2 5 次中国互联网络发展状况统计报告数据显示，截至2 0 0 9 年1 2 月， 我国网民规模达3 8 4 亿，占总人口的2 8 9 ，较2 0 0 8 年的增长率为2 8 9 。所 有这些数据表明，我们已经进入了一个新的时代网络时代。网络作为迄今为 止最广泛、最高效的传播媒介和交往方式，在人们的生活和工作中扮演着越来越 重要的角色。计算机网络的大规模发展，正深刻地影响着人类的政治、经济、生 产、生活、文化、道德等各方面。 人们的需求促进了互联网的发展，而互联网的发展又加深了人们对网络的需 求。在网络的需求与发展的相互作用下，传统的软件业也受到了巨大的冲击。传 统的软件指的是桌面软件，即单机运行无需联机的软件，这类软件存在着许多缺 点： 1 ) 软件的安装与运行需要占用客户大量的硬件资源。 2 ) 软件的升级不方便，维护困难。 3 ) 无法实现直接的数据共享与协同工作。 山东大学硕十学位论文 4 ) 很多大型专业软件存在功能浪费的情况，如机械c a d 类软件，很多功 能实际应用中可能用不到或用得很少，使投资回报率降低。 5 ) 每台计算机需要单独安装一份拷贝，企业应用投资巨大。 6 ) 在异构环境中适应性差。 7 ) 盗版问题严重，很难完全避免盗版行为。 随着网络的发展和人们对互联网需求的加深，人们先后提出了一系列新形态 的互联网软件服务供应模式一一o n d e m a n ds o f t w a r e ( 按需软件) ，a s p ( t h e a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ，应用服务提供商) ，h o s t e ds o f t w a r e ( 托管软件) ，s a a s ( s o f t w a r e a s a - s e r v i c e ，软件即服务) 【3 。5 1 。它们都是通过i n t e m e t 提供软件的模 式，厂商将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己实际需求， 通过互联网向厂商定购所需的应用软件服务，按定购的服务多少和时间长短向厂 商支付费用，并通过互联网获得厂商提供的服务。用户不用再购买软件，而改用 向提供商租用基于w e b 的软件，来管理企业经营活动，且无需对软件进行维护， 服务提供商会全权管理和维护软件，软件厂商在向客户提供互联网应用的同时， 也提供软件的离线操作和本地数据存储，让用户随时随地都可以使用其定购的软 件和服务。 对于许多企业来说，s a a s 是采用先进技术的最好途径，它消除了企业购买、 构建和维护基础设施和应用程序的需要。在这种模式下，客户不再像传统模式那 样花费大量投资用于硬件、软件、人员，而只需要支出一定的租赁服务费用，通 过互联网便可以享受到相应的硬件、软件和维护服务，享有软件使用权和不断升 级，这是网络应用最具效益的运营模式。 这种基于网络的服务模式改变了企业与个人的传统的软件应用方式，其实质 是将应用功能与实体剥离开，使用户有条件在不购买实体的前提下，按需购买应 用功能的服务。它具有以下优点： 1 ) 服务的收费方式风险小，灵活选择模块，备份，维护，安全，升级 2 ) 让客户更专注核心业务 3 ) 灵活启用和暂停，只要有w e b 浏览器，随时随地都可使用 4 ) 按需定购，选择更加自由 5 ) 产品更新速度加快 2 单机 设计 技术 大大提高，基于网络的协同、共享、远程工作和分布式处理技术等成为各个领域 的研究热点。这是促使c a d 朝着网络化方向发展的外因。 传统的设计软件投资巨大但利用率却很低，企业花巨资买下的c a d 软件很 可能几天才用一次，或者在c a d 软件众多的模块中只用到其中几个模块，这造 成了严重的投资浪费。另外，由于传统的c a d 系统运行、维护和升级的开销很 大，造成了大量时间和资源的浪费，加之对异构环境适应性差，不能充分利用 i n t e r n e t ，己经不能满足工程设计的新要求【6 l 。这是促使c a d 朝着网络化方向发 展的内因。 在软件业w e b 化的大背景与上述内外因的相互作用下，未来的c a d 软件必 定是网络化的，而基于w e b 的c a d 必将是c a d 软件重要的发展方向。 1 2w e b c a d 简介 w e b c a d 目前尚无统一的定义，但普遍认为它是利用网络及其衍生技术， 通过分布协同的工作方式使产品设计合理有序，优化设计方案和数据，共享设计 资源和信息模型，从而保证c a d 产品的高性能、高质量、低成本和短周期。1 9 9 8 年有关网络c a d 的概念被称为“基于w e b 的设计( w e b b a s e dd e s i g n ) ”及“基于 i n t e m e t 的c a d ( i n t e n r e t - b a s e dc a d ) ”，1 9 9 9 年又将其称为“网络辅助设计 山东人学硕 ? 学位论文 ( i n t e n r e ta i d e dd e s i g n ) ”。 w e b c a d 作为一个新兴的研究领域，实际上是网络技术、w e b 技术与传统 c a d 技术结合的产物，如图1 - 1 所示。 网络技术卜 c a d 技术 图1 1w e b c a d 组成结构 w e b 技术 w e b c a d 系统与传统桌面c a d 相比最大的特点就是分布式和灵活的系统 接入条件，即任何个人或企业，只要具备接入i n t e m e t 的节点，具备通用的w e b 浏览器，就能够轻松进入w e b c a d 系统，共享系统的数据与计算资源，并有可 能与同时在线的其他人进行协同工作，不受地域或时间的限制。从宏观角度来看， 各种w e b c a d 系统的部署结构是基本一致的，如图1 2 所示。 4 企业用户 图1 - 2w e b c a d 部署图 个人用户 容嚣三等套 推出的最，新版本的u g 软件中增加了有关w e b 技术的内 袅黧萎雯了：翟啪具栅连捌砌服菇嚣焉： 黧u 翼2 曼粤胁零件和装配件数据来磊主= 孑罴 撇揖敝髂种曩b格黼ugti模型图像文蕃焉黼嚣：u f f m p ， e g ，g i f 和j p e g 等。 “舢儿 5 8 0 山东大学顾七学位论文 美国i m p a c t x o f t 公司的产品i xs p e e d 】由若干模块组成。就其造型功能而 言，引入了功能造型的思想，采用功能特征构造几何模型；就其协同功能而言， 采用了由中央服务器控制模型的协同建立与修改。c a dr e p o r t 评论认为，这是 继p r o e 参数化特征造型以来的一个新里程碑。 美国a l i b r e 公司的产品a l i b r ed e s i g n 1 2 1 ，其特点是以a c i s 为造型内核，在 w e b 浏览器上运行，采用了基于w e b 的协同设计的组织方式。此外，该系统内 嵌了p d m 的功能。 已被e d s 兼并的s d r c 公司在其推出的1 2 d e a sm a s t e rs e r i e s 软件中也开 始支持w e b 功能，用户可以直接把设计模型和相关数据放入i n t e m e t i n t r a n e t 的 w e b 中实现企业级的数据交换。 法国d a s s a u l t 公司的c a t i a 系统v 5 1 3 提供了应用于w e b 的解决方案 ( c a t w e b ) ，审核人员可在i n t e m e t 上通过w e b 浏览器审查产品设计结果，并 可对其中的问题进行批注，提示设计人员进行相应的修改。 美国s p a t i a lt e c h n o l o g y 公司建立了3 d s h a r e 网站，通过i n t e m e t 向用户提 供3 dc a d 模型的数据格式转换和模型缺陷的修补服务。美国加州大学伯克利 分校开发了基于w e b 的c a d 软件w e b c a d ，允许用户进行简单的产品设 计。 我国在该领域中也有一些研究和应用【1 3 18 1 。如浙江大学、南京理工大学、西 安交通大学、西北工业大学、南京航空航天大学、清华大学等均对基于网络的 c a d c a m 关键技术进行了深入的研究，但多是将传统的c a d c a m 系统集成 到w e b 环境下，并利用现成的外挂式网上工具，如电子邮件、白板、聊天软件 和视频软件等实现协同工作。其基本出发点是集成已有的商用系统，在w e b 结 构下实现相关的工作进程。但是目前，产品数据交换标准，如s t e p 、i g e s 等 已被制造企业所接受，并用于不同c a d 系统间的数据交换；但基于利益考虑， c a d 厂商对其私有数据格式严格保密，导致不能保证数据不丢失、无歧义地交 换。同时，由于得不到商用系统的源代码和数据结构，不能深入系统的内核，很 难对系统的数据库进行维护。南京航空航天大学c a d c a m 工程研究中心在其 超人2 0 0 0c a d c a m 系列软件基础上开发了基于w e b 的c a d c a m 系统 w e b s u p e r m a n ，该系统将原有超人2 0 0 0c a d c a m 系列软件中与用户交互有关 6 第l 章绪论 的功能( 真实感图形的显示、几何模型的捡取和输入对话框等) 放置在客户端( 网 页浏览器) ，所有需要大量计算的功能以及与a c i s 内核有关的功能均放置在服 务器端，这种b s 的结构非常符合s a a s 模式。 1 3 2 当前w e b c a d 需要解决的问题 网络c a d 是计算机辅助与制造和因特网及网络计算相集成的新兴技术n 9 1 ， 而基于w e b 的c a d 是网络c a d 在w e b 领域内的新应用，其在国内外均处于起 步阶段，许多技术问题还有待于进一步研究与解决 2 0 , 2 1 1 ，这包括： 1 、客户端图形显示技术。由于w e b c a d 是典型的b s 构架，其客户端就 是网页浏览器，要在普通浏览器中实现几何模型的3 d 显示是一个首要解决的问 题。 2 、几何造型功能开发策略。c a d c a m 系统的开发主要可分为三种方式【2 2 】： 1 ) 完全自主版权的开发，一切需从底层做起； 2 ) 基于某个通用c a d 系统的二次开发，如基于a u t o c a d 软件的二次 开发； 3 ) 基于c a d c a m 软件平台的开发，此类开发界于前两种方式之间，较 二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系统稳定性 好和功能强等特点。 目前对w e b c a d 的研究多采用第三种方式，即前台客户端实现软件界面， 后台服务器使用一套成熟的c a d c a m 平台。c a d 厂商对其私有数据格式严格 保密，因此直接使用商业c a d c a m 系统作为后台是困难的，而另一种选择是， 使用a c i s 或其它成熟的几何造型内核，在此基础上开发后台服务器，但这需要 解决造型系统与开发平台之间的交互问题。 3 、模型管理功能的实现。w e b c a d 的几何建模与图形显示是分开的，因而 在模型管理上有一定的难度。当设计服务器响应浏览器请求进行复杂计算后，产 生包含几何和拓扑信息的大量数据，受网络有效带宽的限制，不太可能将这些信 息全部通过网络传送到浏览器端。为了建立一种适宜于i n t e m e t 上传输的、能够 表达零件几何和拓扑关系的模型显示机制，国外的研究机构和公司付出了辛勤的 劳动。美国t e c h s o f t 公司开发出的h o o p s 较好地解决了3 d 模型在i n t e r a c t 上 7 山东大学硕士学位论文 传输显示的问题，制定了自己的文件格式h s f 和h m f ，对p a r a s o l i d 和a c i s 均 提供了接口，支持包括v r m l 在内的多种文件格式，并已经在业界领先的 c a t i a 、s o l i d w o r k s 和a u t o c a d 等软件中得到应用。但实用的模型传输显示技 术诀窍目前仍掌握在该领域领先的国外软件厂商手中，因此突破相应的关键技 术，对于开发具有自主知识产权的先进实用的协同c a d 软件有重要的意义【2 3 】。 1 4 论文要解决的问题 本文的主要研究目的是在总体上认识w e b c a d 的组成结构，结合现有的研 究成果，深入研究其中需要解决的某几个问题，并通过设计实现一个简单的 w e b c a d 系统这样的实践，来验证所研究的成果，为后续的研究提供参考。本 文的主要研究内容如下： 1 、分析w e b c a d 的技术框架，设计实施方案 _ 目前已经有很多机构和科研单位对w e b c a d 进行了研究和开发，但由于 w e b c a d 是网络技术、w e b 技术和c a d 技术结合的新生产物，各种开发手段及 实现方案并没有形成统一的定论，本文将在大量文献资料基础上提取w e b 。c a d 的开发技术框架，分析并设计解决方案，为后续研究与开发作参考。 2 、o p e n g l 显示a c i s 模型 o p e n g l 采用实体数据构建实体，而a c i s 采用几何拓扑结构，二者采用的 数据结构完全不同，要在o p e n g l 中显示a c i s 模型，必须先将a c i s 模型离散 化，提取点线面信息并按一定顺序存放在一个数组中，再将该数组传给o p e n g l ， o p e n g l 根据这些点线面信息重新构建3 d 模型。这里存在的问题是，将模型离 散化后，输出的数据结构体积较大，如何减小其体积，使其更适合网络传输将是 本论文的研究内容。 3 、o p e n g l a c i s 桥 通过a c i s 的网格管理器输出模型的离散信息被传送至浏览器端的a c t i v e x 中，在o p e n g l 中构建3 d 模型向用户显示。用户所看到的3 d 模型本身不包含 a c i s 模型内部元素的拓扑信息，丢失了顶点、边、面和体之间的对应关系，设 计人员无法对网格化的模型进行诸如几何修改、特征识别等交互操作。a c i s 内 建了对实体模型拓扑元素的信息管理功能，若能建立起服务器实体模型几何元素 8 第l 章绪论 ( 这里指实体边界表示中的点、边、面) 与客户端网格对象的映射关系，用户就可 以通过拾取客户端的网格对象，间接地“捕捉”到对应实体模型中的几何元素， 进而为模型编辑和特征识别奠定基础；另一方面，可以在服务器端模型发生变更 时，相应地处理客户端的网格对象，更新模型的显示。这种映射关系即 o p e n g l - a c i s 桥。文献【2 3 】对j a v a 3 d a c i s 的映射进行了详细阐述并给出了关 键代码，本文将参照这种方法建立o p e n g l a c i s 桥。 4 、设计并实现简单的b s 结构的w e b c a d 系统 采用a c i s 作为建模内核，以o p e n g l 作为客户端的显示手段，以a c t i v e x 技术开发浏览器插件，实现基本的w e b c a d 系统。 1 5 论文组织结构 论文共分为6 章，各章的主要内容如下： 第1 章绪论阐述了w e b c a d 的背景及现状，分析了目前w e b c a d 存在的 主要问题，概述了本文要解决的问题。 第2 章分析了w e b c a d 的技术框架，分析比较了各种技术及实现方案的特 点，在此基础上给出了本文w e b c a d 系统的设计方案。 第3 章对基于o p e n g l 的a c t i v e x 插件的实现方法进行了研究，详细说明了 各个工具包的功能、结构、算法，并附加了部分实现代码。解决了三维实体在网 页中的显示与交互的问题。具体介绍了m f c 文档视结构在a c t i v e x 插件中的实 现方法。 第4 章对服务器造型模块及模型的离散数据结构进行了研究，重点研究了 a c i s 网络管理器及模型离散化的实现方法，以及为减小数据流量而设计的数据 结构。 第5 章对a c i s o p e n g l 桥接技术进行了研究，提出了以标识符为中介建立 客户端与服务器之间映射关系的方法，分析了a c i s 的回溯机制，并在此基础上 研究了模型增量传输的方法。 第6 章是系统的运行实例，展示了本文所实现的系统的运行流程，对本文所 研究的成果进行了实践验证。 最后在总结与展望中对全文的工作进行总结，对进一步的工作进行展望。 9 山东大学硕士学位论文 1 6 本章小结 本章首先分析了当前网络化趋势下软件业出现的w e b 化趋势，并结合当前 c a d 软件的种种弊端，得出w e b 化是未来c a d 软件的发展趋势这一结论。分 析了当前w e b c a d 的背景及现状，说明了本文所要解决的问题，最后给出全文 的组织结构。 1 0 目前w e 析当前w e b c a d 各种实现方案的优缺点，讨论各种相关技术细节，最后提出本 文w e b c a d 的实现方案。 2 1w e b c a d 的技术框架 目前w e b c a d 有很多关键性的问题需要解决，同时很多技术解决方案也需 要做合适的选取，这其中包括w e b 浏览器的三维显示问题、几何造型技术、分 布式协同问题、网络数据传输的优化、造型系统与渲染