基于网络的三维可视化环境下计算机辅助设计模型的集成.docx

1、基于网络的三维可视化环境下计算机辅助设计模型的集成摘要产品装配规划中扮演着产品生命周期管理的一个重要角色。产物 ASSEM-布莱规划由产品代表，装配序列生成，和序列优化。一个高效的装配规划取决于 CAD 模型与产品组装分析的集成。但是，现有产品建模系统是从产品组装规划分开。3D CAD 模型不能直接使用的大多数产品装配规划 SYS-TEMS 的。从 CAD 模型的数据提取成为集成产品开发 SYS-TEM 一个关键过程。本文提出了 CAD 模型与产品装配规划积分法。产品数据从产品的 CAD-VRML 模型提取并存储在MySQL 数据库。提取的数据被重组为产品组装推理和三维可视化。三维动画发展到视

2、觉验证生成的程序集的计划。该产品装配过程是通过操纵利用 VRML 外部创作界面几何模拟。关键词：装配规划数据提取VRML三维可视化虚拟制造1.引言产品设计包括模块设计、产品结构设计和功能设计。产品生命周期问题必须在早期设计阶段考虑。产品的装配规划生成产品的装配序列，模拟装配过程和装配计划的评估。通过分析产品装配的可行性，对产品的设计质量进行评估和改进。设计装配和拆卸是必不可少的因素来提高产品的可装配性和可拆卸性 1 ，适用性 2 和可回收性 3 。组装/拆卸的设计目的是通过优化零件模块，减少零件数量，减少使用的工具数量，减少产品装配的过程，以改善产品装配过程。最终，确定最佳的产品设计与最低的生

3、命周期成本。目前，计算机辅助设计（CAD）模型被广泛应用于产品的生命周期分析，如产品的装配/拆卸，和计算机辅助制造由于大部分产品 CAD 系统的设计。来自不同部门的工程师必须了解产品和评估设计，这需要与其他生命周期分析工具无缝集成的计算机辅助设计模型。同时，三维模型的可视化，使模拟和虚拟验证的各种分析结果，以帮助工程师容易地调查存在的问题。基于网络的系统使产品开发中的数据和分析工具的共享。在一个基于网络的环境下，产品装配规划的计算机辅助设计模型的集成，将为用户提供一个具有成本效益的产品生命周期管理工具。CAD 模型与产品装配规划的整合可以通过两种方式来实现。一种方法是直接雇佣协同 CAD 建模

4、工具来共享产品信息。但是，一些分析功能都没有在 CAD 系统为特定任务可用。另一种是通过跨网传送和可视化三维模型。虽然大多数 CAD 系统能够通过点，曲线，表面和原始固体描述的机械 COMPO-堂费的几何特征的，大多数 CAD 系统的目前缺乏一种先进的内置功能，以产生一个组件的计划，并评价可行性研究在设计阶段的组装计划。其结果是，外部装配规划工具都需要利用现有的 CAD 模型。换句话说，在 PROD-UCT 的几何数据及其装配约束必须从 CAD 模型认定为使用装配规划工具。然而，在实施督促-UCT 装配规划一个困难是，产品装配的多的信息是不能直接从产品的 CAD 模型。从一个设计系统转移到另一

5、个时，某些装配信息可能会丢失。可提取产品的几何信息和装配层次结构与 CAD 模型的限制做法将是非常有益的整合产品设计和装配规划。大多数的三维计算机辅助设计模型生成的边界表示模型。三维计算机辅助设计文件通常是巨大的。为了转移和可视化的计算机辅助设计模型在网络上，他们通常离散成三角形网格可视化。虚拟现实建模语言（VRML）是一种广泛使用的标准文件格式为代表的 3D 三角网格模型在互联网上 4 。VRML 是一种开放标准的 ISO /IEC 保持交互编码，动画效果的 3D 物体和场景在互联网，内网和本地客户端系统。VRML 文件可以通过一个 Web 浏览器查看相应的插件。它允许外部程序通过使用外部程

6、序接口与三维场景中的对象进行交互（EAI） 。VRML 已经应用在各种应用领域的可视化和动画 5 。VRML文件的大小和适合的小转移在互联网。通过提取有用的信息从 VRML文件，文件的大小是在这项工作中进一步降低。VRML 是目前 CAD 系统完全支持。可扩展 3D（X3D）是 VRML 的增强的继任者，这是可扩展标记语言（XML）的集成。X3D 提供了更多的功能比 VRML97 5 。然而，在大多数 CAD 系统的 X3D 文件格式是不能直接使用。它通常需要多个步骤，通过几种格式转换将 CAD 模型的 X3D 格式。然而，X3D 是趋势只要 CAD 系统支持 X3D 文件格式的新版本。与产品

7、模型数据交换标准（STEP） ，VRML 是比较容易使用和基于 Web 的应用程序的一个很好的机制。作为一个非常重要的研究领域，逐步使共享不同的 CAD / CAM 系统之间的集成产品生命周期数据。然而，这是不容易访问 STEP 文件几何数据因为特定的开发环境使用的是标准的数据访问接口要求（SDAI） 。它是昂贵或费时采用商业软件开发自己的软件来转换文件。此外，它是难以可视化和操作的步骤为基础的几何形状在互联网上。商业软件开发商称圣了一步工具公司的 ST 查看器可以读取文件并将其转换为 Open Inventor 文件格式的发展。但只有产品图像查看器可以跨产生 ST 成 VRML 格式和万维网

8、 6 所示。本文提出了一种集成的三维 CAD 模型与产品装配规划方法。它主要是解决两个问题：从 cad-vrml 文件提取三维产品的装配信息，并将提取的数据转化为三维可视化环境模拟分析结果。MySQL 数据库用于存储所提取的产品信息。一个 cad-vrml 数据一般翻译是采用Java 技术实现的 Tor。这样，存储在数据库的数据大小是唯一有用的产品信息的 VRML 文件中提取了。利用 VRML 的 EAI 操纵几何模拟产品的装配过程。2.先前的相关研究装配和拆卸是双胞胎，有时装配可以被视为一个可拆卸的逆过程。对产品装配规划的研究通常体现在三个方面：一为组装产品的表示方法、装配序列生成，基于所有

9、可行的装配序列装配序列优化。产品的良好表达方案是产品装配规划的基础。该计划应该能够代表一个完整的和复杂的产品。先前的研究开发的各种表示方法如图表示，以表示矩阵，基于 Petri 网的表示方法，和基于几何表示。虽然有些方法需要用户交互地输入零件之间的装配关系，法推导了基于组件的几何装配关系的几何，这是由于其优越的易软件开发 7 。其中，矩阵为基础的方法是最有前途的复杂产品。其他表示形式可以被转换为矩阵 8 。许多装配规划和优化方法已经开发了基于这些表示计划，如波传播，遗传算法，蚁群算法。然而，装配规划技术尚不成熟。有必要更通用和高效的装配序列规划的方法。由于大多数现有的方法需要用户干预的产品装配

10、的输入信息，一种自动的方法是需要直接将计算机辅助装配规划的计算机辅助装配规划的自动数据提取。从计算机辅助设计模型到产品装配规划的自动信息提取中已经做了很多工作。作为国际标准的产品数据交换，一步吸引了大量的研究兴趣。潘等 9,10给出了一个方法来从文件中提取几何数据的步骤。几何数据转换为装配分析的计算机辅助设计步骤文件。第一步文件转化为 XML 通过 step-xml 翻译，然后使用 Java 的 XML 文件的DOM 解析。特别是，所提取的信息包括面，边，顶点和每个部分的顶点坐标。的几何数据被用来确定在装配计划宁的部分的干扰关系。贾亚拉姆 11 使用了混合的方法来产生的 CAD 装配模型的多边

11、形表示和提取原始装配约束的装配规划中的运用。奇切克和 gulesin 12 提出了一种方法，通过分析 STEP 文件他们面对邻接关系和属性识别CAD 模型。查杜 13 开发产品数据建模方法基于 STEP 文件的设计和装配规划的整合。然而，图形可视化几何模型和装配计划在互联网仍然是基于装配规划步骤挑战。王等 14 开发的产品语义建模方法以交互方式生成，评估和模拟装配计划。然而，这些工作只涉及一种特殊的计算机辅助设计格式的应用，并不是一种常用的方法来利用计算机辅助设计模型进行可视化和装配规划。李等 15 提出了一种协同设计平台，允许用户建立和修改各种网站不同 CAD 系统的CAD 模型。但他们不考

12、虑装配规划在他们的工作。一个基于 Web 的系统可以提供一个三维可视化环境下的协同产品设计。一个基于网络的协同系统可以使用几种技术来实现。所广泛采用的架构是一个三层的客户端/服务器架构，其中包括一个网络服务器，应用服务器和客户端。在客户端，HTML 和 Java 小程序，以及 ActiveX 和 VRML 的客户端插件嵌入在 HTML 文件中，可用于用户界面的 16 。Java3D 17 和 18 利用 X3D 也模拟和操纵 3D 几何在网上。在服务器端，JavaServer Pages（JSP） 、Java Servlets，XML 可以实现提供各种功能关系如数据库管理和基于规则的推理。已经提出了几种方法在分布式制造环境的模型表示。一种方法是建立一个三维模型在计算机辅助设计软件和存储的三维模型，在一个标准的格式，如步或 WRL16。多边形表示的三维模型 19 是存储在数据库服务器。通过一个合适的插件的网页浏览器，可以在客户端浏览三维模型。一个基于 Web 的拆卸规划方法给出了在网络上的用于可视化 VRML 表示 20 。康与彭 21 提出了一个基于网络的可视化环境中的装配规划方法。