（航空宇航制造工程专业论文）基于web的计算机辅助图样转换系统的开发.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文捅璺f 随着计算机技术、信息技术、自动化技术在制造业中的广泛应用，特别是i n t r a n e t和i n t e r n e t 技术的迅猛发展，提供了技术信息交流、资源共享、产品开发和经营管理的国际化手段。全球制造，指跨国公司分布于世界各地的内部相互协调结合的，具有分享、节约机制及动态反应能力的生产制造系统。在不同国家进行本地化制造时，非常有必要进行图样的语言和标准间的转换。_ ) r 7 。本文简单论述了w e b 应用相关的网络技术和网络辅助设计技术( n a d ) ，重点研究了图样中的尺寸公差的转换方法阻及图样中注释机器翻译方法，以期探索和发现一个合理和全面的方法，解决在全球制造环境下图样间尺寸、语言、符号、说明以及单位的转换问题。在上述关键技术研究的基础上，采用j a v a ( j l i n k ) 和c 为开发工具在p r o e n g i n e 职2 0 0 0 i 的平台上开发了一个原型系统。经试用表明，该系统可以有效的解决异地设计和异地制造中图样语言和标准的转换，从而极大提高了图样转换的自动化程度、缩短工艺准备周期降低生产成本。、v ，j关键词：图样，w e b ，i n t e r n e t i n t r a n e t ，网络辅助设计e 驻劢，公差，机器翻译( 恤) ，翻译记忆_ 锄d ，j a v a ( j l i n k )基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发a b s t r a c t1 j i t h d ea p p l i c a t _ i o na fc o m p u t e r1 ；e c h n o l o g y 、i n f o r m a t i o nt e c h n o i o g ya n da u t o m a t i z a t i o ni nm a n u f a c t u r i n ga n df l e e te v o l u t i o no fi n t r a n e ta n di n t e r n e tt e c h n o l o g y ，p e o p l eg e tai n t e r n a t i o n a m e a n so fi n f o r m a t i o ni n t e r c o m m u n i o n 、r e s o u r c es h a r e 、p r o d u c t i o nd e s i g na n dm a n a g e m e n t t h ed e f i n i t i o no fg l o b a lm a n u f a c t u r i n gi n d i c a t e sa 1 1p a r t so fm n c ( m u l t i n a t i o n a lc o ) i n t e r c o r r e s p o n dt os h a p eam a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，t h a ti sp r o v i d e dw it hs y s t e mo fs h o ea n ds a v i n ga n da h i l i t yo fd y n a m i cr e s p o n s e b e f o r ep r o c e s so fl o c a lm a n u f a c t u r i n gi nd i f f e r e n tn o t i o n ，i ti sv e r yn e c e s s a r yt om a k eac o n v e r s i o nf o rd r a w i n ga m o n gl a n g u a g e sa n ds t a n d a r d s i nt h ed i s s e r t a t i o n ，s o m en e tt e c h n o l o g i e s r e l a t i n gt i g h tt ot h ew e ba p p l i c a t i o na n dn e ta i d e dd e s i g n ( n a d ) i sd i s c u s s e di nb r i e f t h ep u r p o s eo fi n v e s t i g a t i o ni st ob ee x p l o r ea n dd e v e l o paa p p r o a c hi nw h i c ht h em u l t i c u l t u r a la s p e c t sa n dr e g i o n a lf a c t o r ss u c ha sl a n g u g a g et r a n s l a t i o n s ，m u l t i l i n g u a ld r a w i n g s ，n o t a t i o n sa n ds p e c i f i c a t i o n s ，u n i tc o n v e r s i o n s ，s t a n d a r d s ，m a t e r i a l s ，e t c ，c a nb eh a n d l ei nar a t i o n a la n ds y s t e m a t i cw a y a c c o r d i n gt ot h et h e o r e t i c a li n v e s t i g a t i o na b o v e ，ap r o t ot y p es y s t e mh a sb e e nd e s i g n e da n di m p l e m e n t e do np r o e n g i n e e r2 0 0 0 iw i t hj a v a ( j l i n k ) a n dcl a n g u a g e t h ea p p l i c a t i o no ft h i ss y s t e mc a ne f f e c t i v e l yr e s o l v ep r o b l e mo fl a n g u a g et r a n s l a t i o n sa n dn o t a t i o n sa n ds p e c i f i c a t i o n s ，u n i tc o n v e r s i o n s ，e t c ，c a ns i g n i f i c a n t l ye n h a n c ea u t o m a t i z a t i o nl e v e lja n dc a nr e d u c ep r o c e s sc y c l ea n dc o s t s k e y w o r d s ：d r a w i n g ，w e b ，i n t e r n e t i n t r a n e t ，n e ta i d e dd e s i g n( n a n ) ，t o l e r a n c e ，m a c h i n et r a n s l a t i o n o r r ) ，t r a n s l a t i o nm e m o r y ( 盯) ，j a v a ( j - l i n k )南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论通过对近十几年来对各国竞争力消长原因的分析一度被视为“夕阳工业”的传统制造业，其作用和地位又重新被人们所重视。随着计算机技术、信息技术以及自动化技术在制造业中的广泛应用，它们与传统制造技术相结合而形成的先进制造技术发展迅速，应用越来越广泛，其重要性也越来越为社会和公众认可。同时，世界各国之间在经济上越来越多地相互依存，不可能离开全球化的市场而独立地求得本国经济的发展，必须与国际接轨，充分利用国际市场的信息、资本、资源、技术、商品和服务，在平等竞争的基础上，互利互惠，相互合作。随着越来越多的国家接受自由市场思想，全球自由贸易体制的逐步建立和完善，世界大市场的逐步形成以及全球交通运输系统和通讯网络的建立，国际间的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密，竞争愈来愈激烈。这股全球化的洪流正推动着制造产业、制造技术和产品逐步走向国际化，导致制造业在全球范围内重新分布和组合。在制造产业国际化全球化的同时不可避免的要遇到一个很普遍的问题，那就是各个国家标准之间制造图样标准和语言存在极大的差异。本文主要针对这一制造业本地化生产中的瓶颈问题，希望借助网络技术实现美中机械制造图样之间相互转换的一体化解决方案。1 1 网络技术在生产制造业中的应用目前，在制造业中，网络技术的应用主要有以下几个方面：c a d c 删c a e 系统c a d c a c a e 技术作为成熟技术已经在企业中得到广泛应用，并已转化为企业现实生产力。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 c a m c a e 技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。c a d c a m c a e 技术作为制造业保持竞争力的有力工具，在缩短产品上市时间、提高产品质量、降低成本等方面发挥着重要作用。引入网络技术，把i n t e r n e t作为系统的扩展部分，是几乎所有c a d c a m c 肛系统的发展方向。在设计的各个时期，让设计团队的成员和用户能够通过w e b 浏览器来敦i 览产品模型，是这些系统提供的基本网络功能。支持团队协同设计及并行设计也是c a d c 删c e 系统的共同发展方向之一现代制造企业往往分散于不同地域产品的设计开发需要各地的工程师密切合作。大型c d c a m c a e 系统为适应这种分布设计制造模式，提供了基于网络的解i基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发决方莱。设计工作是一个典型的群体工作。群体成员既有分工，又有合作。因此群体的工作由两个部分组成：一是个体工作，群体成员应完成的各自分工的任务：另一是协同工作，因为群体工作不可能分解为互相独立的个体工作，群体成员之间存在相互关联的问题。一般称为接口问题接口难免会出现矛盾和冲突，如不及时发现和协调解决。就会造成返工和损失。传统的c a d 系统只支持分工后各自应完成的具体任务，至于成员间接口问题，计算机不能支持，主要靠面谈或某种通讯工具进行讨论并加以解决。但这些方式很难做到及时并充分地协商和讨论。因而一项大的设计任务接口问题难免要出差错，这正是为什么设计工作会出现不断反复、不断修改这一过程的主要原因。计算机支持的协同设计是计算机支持的协同工作( c s c w ) 技术在设计领域的一种应用。用于支持设计群体成员交流设计思想、讨论设计结果、发现成员间接口的矛盾和冲突，及时地加以协调和解决，减少以至避免设计的反复，从而进一步提高设计工作的效率和质量。协同设计倍受人们的关注，已有不少原型系统，也有一些产品已在市场上出售了。但从建立实用协同设计系统的角度来说，主要面临如下三大问题：( 1 ) 群体成员间多媒体信息传输目前在局域网上通讯方法己较成熟，但在远程网上交换数据时，异步传输，现有网络平台闯题不大，但实时交换数据问题较多。首要的是传输媒体的选择问题，即基于公用网( 如w w w ) 还是基于专用网( 如语音传输可借用电话专线，又如租用i s d n 总线) 。目前多数研究是集中在公用网i n t e r n e t和i n t r a n e t 上。但商品开发上更多考虑专用线。从实用效果来说，公用网效果较差，而专用线虽然效果好些但价格太高。( 2 ) 异构平台参与协同设计的成员是分散在各地，且设备条件多种多样。因此，实用的协同设计系统必须能在异构环境中运行，包括数据传输、工具集成，还有跨平台的交互界面，这主要依靠标准化工作来解决异构环境问题，目前普通采用的是c o r b a ，j a v a 技术和通信领域的标准等。至于跨平台的交互界面的研制，虽有不少进展，但是至今尚未见到支持它的工业标准。( 3 ) 人一人交互应该说支持设计群体人员间的人一人交互是协同设计的核心问题之一，特别是目前自动发现矛盾和冲突，并进行自动协同和解决的技术还不成熟，医此人一人交互的手段尤为重要。当前，最为普遍的是利用电子会议( 包括白板、语音、视频等等工具) 支持成员间进行讨论它比较适用于交流设计思想，不过用它来讨论设计结果就很费劲，共同修改设计结果就更不可能了。2南京航空航天大学硕士学位论文目前讨论设计结果主要是依靠应用共享这一工具，这一工具能够达到一人对一个c a d 工具进行操作，其它成员均能在自己的终端上看到操作过程和结果。这个工具也可以和电子会议系统集成，用语音等工具进行讨论，但应用共享最大的问题在于对于没有源程序的c a d 工具，一个时刻只允许一个人操作，其它人希望操作必须事先申请，获准并在当前操作者退出后方可操作，故根不方便，成员间不能直接互操作，这是需要迸一步解决的问题。总而言之，协同设计系统的现状是在局域网中已达到实用阶段，在异步工作方式下远程协同设计问题也较小，但远程实时工作方式下，特别是基于公用网，尚处实验阶段，当然整个协同设计系统离成熟阶段尚有一定距离，很多问题有待解决。虚拟零件库( v i r t u a lp a r tl i b r a r y ，v p l )制造业企业的工程设计中，常常涉及大量的标准件或专业零件，为了提高设计效率，这些企业经常自己建立一些小型的标准库或专业零件库。这样做往往导致大量人力、物力和时间被耗费在重复的工作中。而且，由于各单位条件限制及使用目的不同，很难有一个完整、准确的零件库，对于标准改变等情况引起的零件库需要更新的问题也无法很好地解决。虚拟零件库( v p l ) 是针对这一问题的理想解决方案。v p l 是一个专业工程嗣站，它存储着许多厂家所生产的零件的二维图纸及三维模型，我们在工程设计时所需要的某些零件图能够通过访问该网站进行搜索，把得到的图纸文件下载到本地计算机直接使用，这样所节省的时间和人力是相当可观的。v p l 的图纸来自生产这些零件的专业厂家，可以保证其符合最新标准。图纸以多种格式提供许多与零件相关的信息，如材质、型号、制造厂商等，免去了用户查找相关资料的麻烦。还可以嵌入零件生产厂家的链接，用户可以由此访问该厂家的主页，以获取更多有关信息。v p l 提供二维( d w f 格式) 及三维( v 瑚l 格式) 预览功能以便用户在下载之前对图形文件进行预览。目前美国已有极具规模的v p l 在运作。p t c 公司所属的i n p a r t 就是这样一个虚拟零件库。敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，埘)1 9 9 1 年，美国政府为了在世界经济中重振雄风，并在未来全球市场中取得优势地位，由国防部、工业界和学术界联合研究未来制造技术并完成了( 2 1 世纪制造企业发展战略报告。该报告明确提出了敏捷制造的概念。敏捷制造是一种快速响应高层的制造概念，它是围绕着现有市场机遇通过建立动态联盟( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ) 来实现的。动态联盟是指企业群体为了赢得某一机遇性市场竞争，基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发把一复杂产品迅速开发生产出来并推向市场，他们从各自公司选出开发生产新产品的优势部分，然后综合成一个单一的经营实体，这是一个临时性的联盟它随机遇的产生而产生，随着机遇的逝去而消亡。计算机网络通讯技术是实现敏捷制造和动态联盟的关键信息技术。由于敏捷制造和动态联盟是跨机构、跨地区的全球企业组织方式，计算机网络通讯技术成为其最基本的技术基础。各种网络技术的发展使全球范围的网络信息传输及数据访问成为可能，计算机网络，特别是i n t e r n e 和i n t r a n e t 的发展使得异地组织动态联盟成为可能。电子商务( e l e c t r o n i cc o , u n e r e e ，e c )i 酬公司把电子商务定义为：电子商务= w e b + 企业业务。在现实生活中，人们常常将一切使用新的通信技术和计算机技术来改变传统的商务服务模式的活动都视为电子商务。电子商务将改变企业的生产方式。由于电子商务是一种快捷、方便的购物手段，消费者的个性化、特殊化需要可以完全通过网络展示在生产厂商面前。为了吸引顾客，突出产品的设计风格，制造业中的许多企业纷纷发展和普及电子商务。如美国福特汽车公司在1 9 9 8 年的十月份将分布在全世界的1 2 万个电脑工作站与公司的内部网连接起来，并将全世界的1 5 万个经销商纳入内部网。福特公司的最终目的是实现能够按照用户的不同要求，做到按需供应汽车。电子商务将给传统行业带来一场革命，它将极大地提高商务活动的效率，减少不必要的中间环节，传统的制造业藉此进入小批量生产、多品种的时代，“零库存”成为可能。在制造业中，除了以上提到的网络技术外，还有几种基本的网络应用也在工程设计及项目开发中发挥作用。这些应用包括了电子邮件、b b s 、新闻讨论组、f i p 文件传输、网络电话、网络电视会议、电子白板及搜索引擎等。它们大多是一般的网络使用者都很熟悉的日常工具，在工程设计方面也大有用武之地。1 2w e b 技术及其发展历史i n t e r n e t 作为信息社会基础结构的原型，其影响正在超过任何现有的技术，其中的w e b 技术则更是如同飓风一样横扫人类社会的各个角落，迅速成为2 0 世纪最伟大的科技成果之一。今天，只要有一台与i n t e r n e t 相连的计算机，不管它是p c 、m a c i n t o s h 还是u n i xt 作站，也不管它是通过什么方式连入i n t e r n e t 的，任何人都可以通过浏览器访问i n t e r n e t 上任何位置的w e b 站点。4南京航空航天大学硕士学位论文互联网( i n t e r n e t ，i n t e r n e t w o r k ，i n t e r c o n n e c t i o nn e t w o r k ) 又称互连网。泛指由多个计算机网络相互连接而成的一个网络，它是在功能和逻辑上组成的一个大型网络。简单一点，互联网就是由许多连接起来的计算机组成的网络。连接的方式可以是多种多样的。这个网络可以从功能上被视为一体。1 9 6 9 年，美国国防部高级研究计划管理局主持研制的a r p a n e t ，是世界上最早出现的计算机网络，也就是i n t e r n e t 的前身。1 9 8 5 年，美国国家科学基金组织采用t c p i p 协议将分布在美国各地的6 个为科研教育服务的超级计算机中心互联，并支持地区网络，形成n s f n e t 。1 9 8 6 年，n s f n e t 替代a r p a n e t 成为i n t e r n e t 的主干。互联网对我们生活的影响是难以估计的，唯一可以肯定的是它对我们生活的参与日益加深。由于互联网的存在，地球成为一个真正的村庄。目前流行的看法是，i n t e r n e t 将向三个方向发展：商用化、保密性、宽带传输。w e b ，又称为w w w ( w o r l dw i d ew e b ) ，它是一种体系结构，通过它可以访问遍布于i n t e r n e t 主机上的链接文档。这其中有以下几层含义：w e b 是基于i n t e r n e t 、采用i n t e r n e t 协议的一种体系结构，因而它可以访问i n t e r n e t 的每一个角落。w e b 是存储在全世界i n t e r n e t 计算机中、数量巨大的信息。这些海量的信息是由彼此关联的文档组成的，这些文档称为主页或页面，它是一种超文本信息，而使其连接在一起的是超链接。由于超文本的特性，用户可以看到文本、图形、视频、音频等多媒体信息，这些媒体称为超媒体。w e b 的内容保存在w e b 站点( w e b 服务器) 中，用户可以通过浏览器访问w e b站点。因此，w e b 是一种基于浏览器月匠务器( b r o w s e r s e r v e r ，b s ) 。的体系结构。也就是说，w e b 实际上是一种全球性通信系统，该系统通过i n t e r n e t使计算机相互传送基于超媒体的数据信息。w e b 以简单的方式( 例如点击鼠标即可去往超链接、浏览器通常是标准的应用程序、页面基本上与平台无关等) 联结全球范围的超媒体信息。因此，它易于使用和普及，基于w e b 开发各种应用易于实现跨平台、开发成本也较低。w e b 最早是由欧洲核能研究中心c e r n ( t h ee u r o p e a nc e n t e r o fn u c l e a rr e s e a r c h ) 提出和开发成功的。c e r n 在多个国家建有加速器，科研人员也分散在各国，而研究项目经常要延续较长的时间。为了便于联系和沟通，c e r n 的物理学家t i nb e r n e r s l e e 于1 9 8 9 年3 月提出了链接文档的构想，并于1 8 个月后实现了第一个基于文本的w e b 原型。1 9 9 1 年1 2 月，w e b 在超文本会议( h y p e r t e x t 9 1 ) 上进行了公开演示。经过了几年的发展，n c s a ( n a t i o n a lc e n t e ro fs u p e r c o m p u t i n ga p p l i c a t i o n ，美国国家超级计算应用中心) 于1 9 9 3 年开发成功了轰动世界的第一个图形界面的测基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发览器m o s a i c 。此后，m o s a i c 的主要作者之一m a r ca n d r e e s s e n 离开n c s a 并创办了n e t s c a p e 通信公司，阻开发w e b 客户程序、服务器程序和其他w e b 软件为主要目标。n e t s c a p e 获得了巨大的成功，其著名浏览器软件n e t s c a p en a v i g a t o r 推出后，它便成为软件霸主m i c r o s o f t 的主要竞争对手之一w e b 也随着n e t s c a p e 的成功获得了超速发展。在短短的几年时间里，w e b 得到了非常迅猛的发展，如今w e b 的应用己远远超过了原先的设想，它不仅成为i n t e r n e t 上撮受欢迎的应用，而且正是由于它的出现，i n t e r n e t 普及推广的速度也得到了大大的提高。1 3 网络时代的辅助设计技术n a d m随着计算机与网络技术的快速发展，企业将会构造一个基于w e b 的分散化网络制造系统。这一切都给c a d 技术和应用带来了新的机遇和挑战。网络时代的辅助设计技术一( n e ta i d e dd e s i g n ，n a d ) ，是顺应这一挑战的最新方向。传统的c a d 技术经过近4 0 余年的发展，在产品的设计与制造领域发挥了不可估量的作用。它广泛应用于机械、电子、化工、航天、建筑等各个行业，改变了传统的设计制造方式，企业取得了显著的经济效益。近年来，i n t e r n e t 、p d m 、网络数据库、电子商务等新技术的飞速发展为c a d 技术赋予了新的设计理念与技术内容，将彻底改变现有辅助设计的模式与方式。网络辅助设计系统技术( n e ta i d e dd e s i g n ，n a d ) 就是在这个背景下被提出来的。网络辅助设计技术( n a d ) 就是充分利用网络技术、数据库技术、面向产品设计制造全生命周期，支持动态建模与产品性能设计的设计技术。在此基础上研究出新一代的设计制造软件工具，以适应网络时代对产品设计制造的要求。计算机在设计制造领域的应用，摆脱了手工设计制造的原始方式。随着网络时代的到来，计算机辅助设计的方法将会被网络辅助设计方法所代替。我们有理由相信n a d 系统将改变现有的计算机辅助设计的方式，而进入一个网络辅助设计制造的新时期。1 3 1 现有c a d 技术存在的问题屋f q 外已经有许多用于产品设计和制造的工具，诸如蝴删集成系统、c a p p系统、p 蹦系统，作为单元技术它们在各自的适用领域内产生了根大的效益。但是，在信息化时代，企业需要的是一个真正的整体解决方案。纵观现有的产品设计制造系统从技术上来说存在着几个方面的问题：1 产品设计模型难以面向产品的全生命周期6南京航空航天大学硕士学位论文现有的c a d 系统几乎都是以几何建模为主，而且是作为一种通用的几何建模工具而被广泛应用，在此基础上的设计模型通常只具有几何信息，要在该模型上添加工艺、材料、管理、销售、服务等方面信息是困难的，因此造成了目前企业设计、工艺、制造、管理、销售和服务等方面应用的信息孤岛。这限制了企业信息的集成。2 设计过程难以支持并行工程现有的设计过程，由每个工程师在自己的模型上进行设计，其它设计人员如果要利用其设计模型，只能引用其模型，不能让其他设计人员分权限地共同在同一模型上进行并行设计。3 难以支持动态建模现有的c a d 系统采用的建模方式是以线框、曲面、实体造型为主。侧重于产品最终形状的几何描述，而这种建模方式难以支持面向产品过程及性能设计的建模。特别是并行工程环境下，任何一方的修改，均应通过网络，快速生成修改模型，并能回溯有关的历史设计，这就要求建模技术是动态且快速的。4 设计数据管理困难，难以为工艺、制造、管理和服务等后续环节提供完备的信息随着c a d 技术的推广深入，企业内的c a d 数据越来越多，此时若产品数据仅停留在文件管理的阶段，则数据的安全难以保证：另一方面，产品管理信息混乱，难以查找，归档，配置等。此外，设计数据仅有几何信息也是不完备的，难以为后续环节提供准确、唯一和规范的信息。5 c a d 软件的运行环境限于单机或局域网内运行目前，大多数的系统在单机或局域网上应用，无法在互联网上应用，也就无法利用i n t e r n e t 的资源优势。总之，上述应用技术存在的问题，在网络辅助设计制造系统中有望得到解决。1 3 2n a d 的关键技术n a d 系统是利用网络辅助的手段将设计、工艺、制造、产品数据管理构建在网络数据库这个统一的结构化数据模型之上的新一代的设计系统，n a d 系统将继承当前的c a d 、c a p p 、c a m 、p d m 技术的长处，在网络辅助的技术手段支持下，实现真正意义上的全球化的设计制造系统服务。其主要关键技术包括以下几个方面：1 网络数据库技术机械产品的网络辅助设计( n a d ) 系统涉及到各种产品数据，包括制造模型基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发数据、工艺数据、加工数据等，以及各种管理数据。采用什么样的数据结构，如何将这些数据统一到网络数据库中，将直接影响n a d 系统的体系结构及功能实现。2 单元技术的集成n a d 系统涉及到网络辅助下的c a d 、c a p p 、c a m 、p d m 等技术，这些单元技术如何在网络环境下打破相互之间的界限，成为在网络数据库环境下的基于统一数据模型的一体化系统，这也是n a d 系统区别于现有c a d 系统的主要标志。系统的集成，将从接口的集成转到统一的数据库级的集成。3 网上动态建模技术n a d 系统是通过网络进行工作的，那么在网络上的动态建模技术势必成为开发这一系统首先要解决的问题。传统的建模理论无论是速度与建模方法已经不适合在网络的条件下工作。4 网上设计技术传统的c a d c a m 系统实现了从手工到计算机设计的飞跃，而网络的出现改变了设计的方法。在网上用浏览器的方式，对产品进行设计，在客户端如何用浏览器的方式进行设计是解决网上设计的关键。5 从“拉”式设计到“推”式设计的技术传统的p d m 对已经产生的产品数据进行管理，它是一种“拉”式驱动，n a d m即网络辅助产品数据管理系统要将每个技术人员的任务“推”到你的任务栏中。6 组件技术c o m ( c o m p o n e n to b j e c tl e d e l ) 构件对象模型是国际上为提高软件的稳定性和开发效率而引入的重要技术。n a d 系统将采用c o m 技术，避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分，从而可以从极高的起点出发，这样容易取得竞争优势。7 c o r b 技术在现有企业的分布式计算环境中，企业内部网络上有大型主机，u n i x 工作站和各类p c 机，各种机器采用的网络通信协议也是干差万别的。在这样的异构环境下实现信息和软件资源的共享是一个极大的挑战。采用c o r b a 软总线上的组件实现即插即用，从而实现信息和过程的共享，是n a d 系统框架设计的基础。8 与现有的c d ，c m 系统、c a p 和p 蹦系统的数据接口技术保护现有系统的资源是任何一个新的系统必须考虑的主要方面之一，通过内嵌一些接口程序实现与现有的主要c a d c 删系统、c a p p 系统、p 渊系统的相联，能够快速接八原有系统的数据，这是实现企业信息化过程中必须解决的问题。8南京航空航天大学硕士学位论文i 3 3n a d 系统的特征从上述主要关键技术，可以看出n a d 系统有几个突出的特点：1 从c 到“n ”的转变现在的c a d c a m 系统、c a p p 、c a e 系统都强调的是计算机辅助的作用，在n a d系统中强调的是网络辅助的作用。随着专业化、全球化生产经营模式的发展企业对异地协同设计、制造的需求越来越明显，高速发展的计算机及通信技术使这一需求成为可能。w 聊技术的迅速发展，使它己从超媒体信息的浏览工具逐步发展成为人们进行事务处理的前端。由于分布对象计算技术，特别是c o r b a 技术对于提高w e b 的网络计算能力有着无可比拟的巨大作用，c o r b a 与w w 技术迅速融合，使得n a d 可以充分支持异地协同设计与制造。2 从“c s 结构”到“b s 结构”的转变现在使用的c a d 系统都是面向单个客户端，如果用户要使用计算机辅助设计系统，就必须在客户端上安装系统。n a d 只需在服务器上安装，用户利用w 啊的浏览器访问安装网络n a d 系统的服务器，只要通过合法用户的验证，就可以使用n a d 系统。3 真正实现全球化的并行设计用户只要有一台上网的计算机就可以在全球的任何地方参与产品的设计，用户就某一产品使用全球统一的网络数据库，实现全球化的分散网络设计制造全过程。4 基于知识库的面向应用的流程设计n a d 是一个基于网上知识库的系统，对于机械产品的设计制造过程提供了流程设计及知识导入，它在网络化的产品数据管理( n p d m ) 的结构化流程功能的驱动下，实现从辅助设计、辅助工艺规划、辅助加工的产品全生命周期的过程。5 在n a d m 系统下的“推式”设计当合法的用户通过浏览器进入n a d m 系统时，系统将根据项目组负责人指定给用户的任务，将用户的任务放在任务栏中，使用户明确自己的任务。6 数据的安全性可以得到保证用户的数据存储在n a d m 系统的数据服务器，根据需要和用户的权限在网上进行存取。数据的安全性完全可以得到保证。7 “购买软件”到“购买服务”的转变网络辅助设计制造系统( n a d m ) 是一套安装在网络服务器上的系统，是一种提供给用户的网络服务的衍生，同时也是a s p 服务的一种。用户不必购买整套庞大的软件包，只需在网络上购买一定时间的n a d m 系统的网络服务，这省去了一9基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发大笔运行软件的硬件费用和以后的软硬件升级费用。2 1 世纪是网络的时代，基于w e b 的辅助设计系统可以充分利用网络的强大功能，来保证数据的集中，共享和统一，从而实现产品的异地设计和并行工程。因此，网络环境下的c a d 系统( n a d ) 的开发和应用必将成为网络时代一个新的发展趋势。1 4 论文的选题及主要章节安排随着计算机在制造领域的普遍应用，已经有了许多成熟的软件在使用，但大都集中在前端设计如c a d 、中间的制造过程分析阶段如e a p p 和后期加工如数控加工编程、机床控制等方面，但是在异地设计和异地制造中，图样在各国的标准和语言之间的转换，目前仍缺乏有效的工具和软件。其中主要的问题是如何对图样中大量的标注和注释进行必要的标准转换和语言翻译。本文就是针对w e b 技术在异地设计和异地制造过程中的应用所进行的一些探索性的研究，以期能给制造工程师提供一种工具，达到缩短图样转换的周期、提高图样转换的质量、提高自动化程度和缩短工艺准备周期降低生产成本的目的。c a t c s ( c o m p u t e ra i d e dt r a n s l a t i o na n dc o n v e r s i o ns y s t e m ) 是一个i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下基于w e b 的计算机辅助图样翻译转换系统，c a t c s 系统为制造工程师提供了一种新的图样转换途径，从而大大提高了图样转换的自动化程度，把工程设计人员从查表、计算、绘图等大量繁琐而重复的工作中解脱出来，去从事更带有创造力的脑力劳动，更加注重图样转换中的细节问题，使设计工作发生巨大变革。c a t c s 是一个分布式系统的集成化的工作环境，它通过i n t e r n e t i n t r a n e t 把分布在不同地方的资源和服务集成到一个统一的环境中来，用户无论在何处登录，都可以使用各种资源和服务，进行图样转换。本文共分为七章，各章内容安捧如下：第一章绪论第二章基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的总体设计本章介绍了基于w e b 的计算机辅助图样转换系统( c a t c s ) 的基本开发环境；同时，确定了计算机辅助图样转换系统( c a t c s ) 的结构，根据用户需求进行了系统的功能设计和模块划分；第三章计算机辅助图样转换系统的开发技术本章讨论了适合i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下w e b 应用的三层结构的浏览器服务器模型；介绍了使用纯j a v a 技术的三层谢览器服务器模型；第四章计算机辅助图样转换中尺寸公差转换技术本章对系统实现中尺寸公差转换关键技术做了详细的说明和介绍，即尺寸和公差j 0壹室堕窒塾墨查兰堡主兰垡堡奎一的英中制数值换算；第五章计算机辅助图样转换中注释转换技术本章对系统实现中机器翻译技术做了细致的介绍，包括注释的英中文转换，替代材料的确定等等；第六章基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的实现本章介绍了基于w e b 的计算机辅助图样转换系统( c a t c s ) 的基本实现；第七章总结和展望本文总结了全文的研究工作，展望了计算机辅助图样转换系统的发展前景。基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发第二章基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的总体设计c a t c s ( c o m p u t e ra i d e dt r a n s l a t i o na n dc o n v e r s i o ns y s t e m ) 是一个i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下基于w e b 的计算机辅助图样翻译转换系统，也是一个集成化的系统，其中包含若干相对独立的模块。2 1c a t c s 系统的开发环境计算机辅助图样转换系统c a t c s 是美国某跨国企业集团下属研究中心资助的关于轴类零件的中英标准图样转换项目，主要是为了实现全球设计制造，以缩短产品开发的时间和成本、提高产品的可靠性和质量。该系统基于p r o e n g i n e e r ，要实现在中英语言、中美设计和制图标准及中美之间材料的转换，包括中文和英文之间的绘图符。号、注释和设计说明的语言转换，尺寸的英制和公制转换，材料的替代，公差的中美标准间的转换等等。本项目也是轴类零件造型、分析、仿真和计算系统m a s c ( m o d e l i n g ，a n a l y s i s s i m u l a t i o na n dc o m p u t a t o n ) 的一个独立模块( 该模块既可独立运行，亦可集成到相关的系统中) ，该项目的开发环境见图2 一l 。图2 - i 计算机辅助图样转换系统的开发环境( 1 ) p r o e n g i n e e r 简介p r o e n g i n e e r 是美国参数技术公司( p a r a m e t r i ct e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n 简称p t c ) 推出的基于参数化的特征造型系统，它刚一面世( 1 9 8 8 年) ，就以其先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型而深受用户的欢迎，随后各大c a d c 埘公司也纷纷推出了基于约束的参数化造型模块。此外，p r o e n g i n e e r 一开始就建立在工作站上，使系统独立于硬件。便于移植；该系统用户界面简洁，概念清晰，符合构成人员的设计思想和习惯p r o e n g i n e e r 系统采用统一的数据库，整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的数据模型，能将整个设计至生产过程集成在一起，它一共有2 0 多个模块供用户选择；它集三维实体和曲面造型、装配造型、三维工程图、数控加工、有限元分析、结构运动仿真、板金设计、加工和装配工艺过程设计及模具设计等功能于一体，特别是其全参数化和全相关功能强大的实体造型技术，精悍、统一的2南京航空航天大学硕士学位论文数据库和能支持所有u n i x 平台、w i n d o w s9 5 及w i n d o w s n t 。因此，从特征建模技术参数化技术水平来看，p r o e n g i n e e r 是c a d c a l 商品软件中的优秀代表之一。基于以上原因，p r o e n g i n e e r 在最近几年已成为三维机械设计领域里最富有魅力的系统，其销售额和用户群仍以最快的速度向前发展，而且p t c 公司不久前又将c o m p u t e r v i s i o n ( 简称c v ) 公司收购于旗下更加壮大了p t c 的实力。( 2 ) p r o t o o i k i tp r o t o o l k i t 是p r o e n g i n e e r 提供的一个功能强大的二次开发包，它以c 语言为依托，封装了许多针对底层资源调用的库函数和头文件，也就是说p r o t o o l k i t 是p r o e n g i n e e r 提供给用户的调用其内部资源的接口。所以，p r o t o o l k i t 是种c语言程序设计环境，它是由库文件和头文件组成，能适用于当前支持p r o e n g i n e e r的各种平台，用户可以选择与自己的硬件相应的第三方编辑器和连接器来编写、调试和开发p r o t o o l k i t 应用程序。p r o t o o l k i t 可以使用标准c 函数，它具有c 语言的全部功能。但是，c 语言是一种面向过程的程序设计环境。随着计算机技术的发展，网络技术的不断提高，面向对象编程( o o p ) 技术摆在了用户的面前，这时，用户又提出了更高的要求，希望p r o e n g i n e e r 的二次开发面向对象，能支持w e b 的访问，这使得面向过程的p r o t o o l k i t 显得很难胜任。为此，p t c 公司推出了j - l i n k 这一强有力的p r o e 二次开发手段。( 3 ) j l i n kj l i n k 是p r o e 提供的一个功能强大的j a v a 语言二次开发包，并随p t c 公司产品的升级而不断发展，它使j a v a 程序能够访问p r o e 进程的内部构件，设计用户自己的p r o e 模型。j - l i n k 和j a v a 语言同样具有跨平台特性，可以一次编写代码运行在当前支持p r o e 的各种平台上，用户可以选择任何第三方编译集成环境来开发自己的j l i n k 应用程序。j - l i n k 可以使用标准j a v a 类库( 1 2 以前的版本) ，具备j a v a 语言的全部功能，能够进行面向对象的程序设计，支持w e b 的访问。p r o e 软件采用的弹出式下拉菜单，以直观的形式分级弹出，但是在某些场合编制类似p r o e 的界面无法很好实现必要的操作，这时就可利用j a v a 语言在编辑界面上的优势来编写各种复杂强大的界面。但是，由于j - l i n k 目前只具备造型功能，所以暂时还无法完全替代p r o t o o l k i t 。( 4 ) o r a c l e 数据库及数据存储o r a c l e 数据库是美国o r a c l e 公司开发的数据库，o r a c l e 能够提供按照一致性方式定义的定义模型( 称作关系模型) 存储和访问数据的方法，因此o r a c l e 被认为是一种关基于w e b 的计算机辅助图样转换系统的开发系数据库管理系统( r d b m s ) 。o r a c l e 是采用i n t e r n e t 计算模式的倡导者之一，在该模式下组织者为分布式应用配置了万维网。i n t e r n e t 是发布应用的理想基础设施。在给定的组件为基础的模型中，i n t e r n e t 是将分散应用集成起来的理想场所，比较三层客户n 务器计算体系而言，i n t e r n e t 也是这些系统的理想场所。构成此模型的三层为：客户层有时称为表达层，既显示信息给用户，同时接收输入的要处理的信息。应用层所有的处理都将按系统实现的逻辑在该层进行。商业规则的加强、数据一致性的检查系统所需的复杂处理都在该层进行。此层是三层模型中处理事务最多的一层。数据层通常称为b a c ke n d ，是为满足其他两层的需求而存储信息。在很多情况下，在用户同系统交互时，关系数据库将优化从应用层接收到的以及返回给应用层的信息。当今，多数机器翻译系统的程序开发常采用数据文件的形式来存取数据，数据文件有其结构紧凑、访问速度快等优点，适宜于数据量小的程序系统采用。在处理大数据量的系统中则显得免强，具有有以下缺点：数据不安全性；不可读性：无法实现网络共享。在计算机辅助图样转换系统c a t c s 中，将采用计算机辅助翻译系统的策略是用网络数据库，以实现数据的