基于Web的机械零件库浏览系统的研发.pdf

中图分类号：T H l 2。T P 3 9 1学科分类号：0 8 0 2 0 3论文编号：1 0 2 8 7 0 51 0 0 0 5 9基于W e b 的机械零件库浏览系统的研发研究生姓名吴卉学科、专业研究方向指导教师机械设计及理论计算机辅助设计刘苏教授南京航空航天大学研究生院机电学院二O O 年一月I耵-I墨rN 删i n gU 1 1 i V e r S i t yo f A e r o n a u t i c sa n dA s t r D n a u t i c sT h eG r a d u a t eS c h o o lC 0 1 1 e g eo fM e c h a m c a la n dE l e c t r i c a lE n 百n e e r i n g卿T h eR 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 dM e c h a n i c a lP a r t sL i b r a r yB r o w s e rS y s t e m。A T h e s i si nM e c h a 柑c a lE n g i n e 嘶n gb yW UH u iA d v i s e db yP r o L i uS uS u b n l i t t e di nP a n i a lF u l f i l l n l e n to ft h eR e q u i r e m e n t sf o rm eD e 伊e eo fM a s t e ro fE n g i n e e r i n gJ a n u a 2 0 0 91。一t，J珥Qoj承诺书本人声明所呈交的硕士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。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将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适用本承诺书)作者签名：堡日期：盈f 正。轰也1 1。1 o 一做6|：p0南京航空航天大学硕士学位论文摘要伴随着计算机网络技术和可视化技术的迅速发展与应用，网络C A D 技术协同设计已成为制造业发展的一个重要趋势。制造业信息化不断强调C A D 零件库的共享以及资源的重复利用，设计人员也迫切希望通过互联网所带来的资源和信息方面的优势，动态浏览三维模型，交流设计心得，下载所需的机械零件。快速地进行产品设计制造，进行协同设计。因此，构建网络机械零件库显得非常重要。本文针对目前国内使用的C A D 零件库所存在的问题，以解决制造业机械零件库网络化使用和管理，以及三维模型动态浏览和协同设计为目标，主要研究内容与成果如下：(1)分析了国内外w e b 零件库研究应用现状和三维模型可视化技术，根据企业需求提出系统的总体设计方案，采用B S 结构的系统架构，对系统的功能结构进行了划分和设计。(2)研究了J S P S e l e t、S Q LS e e r 2 0 0 0、m B C、T 0 m c a t 等技术后，建立了基于W 如的机械零件库，包括零件的分类、建模、数据源的存储、数据表的设置、数据库中各种关系操作类的搭建等。(3)建立了网络化管理的零件库系统，通过网络，实现对用户、零件库、留言等相关功能的管理。(4)利用J a v a 3 D 技术实现模型三维场景的显示及渲染，设置了鼠标的协同交互功能，编写S e l e t，运用J a v aA p p l e t 技术在网上发布，实现无需安装专业三维建模软件就可在网页上参数化动态浏览三维模型，实现协同设计。最后，综合应用上述研究成果，开发了一个基于w e b 的机械零件库浏览系统，讨论了系统的功能结构和运行流程。关键词：机械零件库，、b，B s 结构，J a v a3 D，协同设计，动态浏览基于w 曲的机械零件库浏览系统的研发A b s t r a C tA I o n gw i t l lt l l er a p i dd e V e l o l m l e n ta n da p p l i c a 廿o n so fc o m p u t e r 饿心o r kt e c h I l o l o g ya n dv i s 眦慨i o nt e c h I l o l o g y n e 钾，o r kC A Dt e c l l I l o l o g yc o Ua _ b o m 吐V ed e s i g nh 弱b e c o l n ea ni n】p o r t a n t慨n di nm 锄u f a c t t l 血gi I l d 璐t 呼M 锄m f-a c t I l l 血g 蛐加豫t i 刎o nh 鹤北p e a 砌l y 唧h 勰i z e d 也es h a r i n go fC A Dp a r t sl i b r a 叮锄dt l l e 僦s i n go fr e s o 岛d e s i g n e 璐a 他a l s oe a g e rt 0b 血培m es u p e r i o r i t yo f 他s o u r c e s 锄di n f 0 加t i o nv i at l l eh l t e r n 钝b 姗r m ed y n a m i cm 托e-d i 妇1 肌s i o m lm o d e l S，e x d l a n g ed e s i g ni d b 皓，d o w n l o a d l en e c e s s a r ym e c h a n i c a lp 帅，c o n d u c tp r o d u c td e s i g na n dm a n u f a c t u 血gt 0a c h i e v ec o l l a b o 枷V ed e s i 伊LT h e r e f b 陀，t 0b u i l d l en e t w o r km e c h a 血c a lp a I t sl i b m r yi sV e 巧i l l l p 烈t a n t n I i s l e s i Sa i l 璐a t 1 ec u r 佗n tp r o b l e m si n 吣i I l gC A Dp a r t sl i b 拙哪s o l 咖gp r 曲l e I 璐o f 廿圮m a m I f I a c t u 血gm e c h 蛆i c a lp a n sl i b 均r yn e 押o f ku s i n g 锄dm 觚a g e m e n t，弱w e l l 笛t h r e e d i m e n s i o n a lm o d e ld y l l a r n i cb r o w s i I 唱弛dc o n a b o 期畸、r ed e s i g n T h em a i l If e s e a r c hc o n t e n t s 柚da c h i e V e m e r Y t sa 他蠲f o l l o w s：(1)加谢y S e 吐圮f e s e a r c h 锄da p p l i c a t i o ns t a t u so fw 曲p a r t sl 岫a n dt h I e e-d i I m n s i o n a ln 1 0 d e l、，i s l m l i z a t i o nt e c h n o l o g y f-0 r 锄db l l s i I l e s sr l e e d s，u B Ss 加l c t u，m a k em es y s t e ms c h e 圯，a r l d 吐l 肌d i v i d et h e 缸c d o ns 咖c t I I 他o ft l l es y s t e m(2)S t u d y 廿l eJ S P S e n，l e t，S Q LS e e r 2 0 0 0，巾B C，T 0 m c a t 狮do l e rt e c h n o l o 烈e s t a b l i S h 垃w e b-b 笛e dr n e c I m l i c a lp a I t sl i b m i I l c l u d i I l gp a r t so f 吐1 ec l 舔s i f i c a t i o 玛m o d e l i I l g，批u r o cs t o r i I 唱，讹伍b l es e t i I 培，t l l es 旬r I l c t l I so f 谢o u sr e l a d o n a l0 l 删o n sc l 嬲si I ld 乏比l b 舔e 锄ds o 饥(3)T h e 髂t a _ b l i s l l l n e n to fan e 锕，0 d【b a s e dp a r t sl i b 忍r ym a n a g e m e n ts y s t e mi s 僦e d，t t l r o u g h 也et 啪r kt o 删m a g et l l eu s e r p a nh b 础啊I m s s a g e s 锄do m e rr e l a t e df I l n c d o 璐(4)U J a V a 3 Dt e c h n o I o g yt 0 陀a I i z et l l f d i m e 璐i o r l a l e 鹏sd i S p l a y tt h er 哪ec o n d b o r 锄h，ei n t e r 孔t i v ef h l l c d o I l 嘶t cS c n，l e t，璐i I l gJ a、，aA p p l e tt e c h n o l o g)，删l a b l e 叽l i n et 0 l l i e v et h 脱-d i m e 璐i o n a lm o d e lo fd y n 锄i cp 缸锄e t e 飕b r o w s i l l gw i m o u tm en e e do fp f e s s i a l3 Dm o d e l i n gs o 舳咧他，t 0 孔l l i e V ec 砌e s i g n A tl a s t，aw e b-b 觞e dm e c l l 乏咄a 1p a n sl i b 髓r yb r 幅e rs y s t 锄i Sd c V e l 叩e dT h e 如n c d o ns 协l c t I l 托姐d w o d【n o w i sa l s o 西v e I LK e y w o r d s：M e c h a n i c a lp a r t sl i l m I W 曲，B Ss 仃u c n 鹏，J a v a3 D，C o U a b o r 撕v eD e s i g|l 功，l 坷商cb m w s i n g电II I-1口o南京航空航天大学硕士学位论文目录第一章绪论。l1 1 课题的研究背景l1 1 1 制造业信息化11 1 2 计算机支持的协同设计21 1 3 零件库的发展21 1 4 w 曲零件库的需求分析31 2 国内外研究应用现状41 2 1 国内外w 曲零件库研究现状。41 2 2 国内外W 曲零件库应用现状51 2 3 可视化技术的应用与发展。51 3 课题的研究内容和意义。61 3 1 课题的研究内容61 3 2 课题的特点和意义71 4 论文的组织结构71 5 本章小结8第二章系统总体方案设计92 1 系统开发需求。92 2 系统架构设计l02 2 1C I i e n t，s e r v e r 结构。1 02 2 2B w r S e r v e r 结构1 02 2 3 系统的整体架构1 l2 3 系统结构设计l22 3 1 零件库的建立。1 32 3 2 零件库的管理1 42 3 3 零件的协同浏览l52 4 系统开发环境l82 5 本章小结l8第三章基于W 曲机械零件库的建立与管理193 1 开发和运行环境l93 2 系统交互过程2 0I U基于w 曲的机械零件库浏览系统的研发3 3 零件的分类。2 l3 4 实体建模2 23 5 零件库中数据库的设计2 33 5 1 数据的存储方式2 33 5 2 数据库的设计2 43 5 3 数据库的连接和操作2 63 5 4 数据库安全设计2 73 6 零件库的管理。2 73 6 1 用户管理2 83 6 2 零件管理3 03 6 3 留言管理3 23 6 4 系统帮助3 33 7 本章小结3 3第四章J a V a 3 D 实现零件的协同浏览3 44 1J a v a3 D 的基本结构3 44 1 1J a v a3 D(A P I)中类的结构3 44 1 2J a v a3 D 类的层次关系3 44 2J a V a3 D 三维场景的构建3 54 2 1 设置基本场景3 64 2 2 设置背景颜色3 74 2 3 设置光照。3 84 2 4 设置材质4 24 2 5 协同交互功能的设置4 34 3 机械零件在网络上的动态显示。4 44 3 1 准备导入4 44 3 2 导入零件的3 D 图形文件4 54 3 3 网上发布4 74 4 机械零件的协同浏览4 94 5 本章小结5 0第五章系统功能及运行5 l5 1 系统功能的实现5 l5 2 系统运行界面5 25 3 本章小结6 2如产IJ_南京航空航天大学硕士学位论文第六章总结与展望6 36 1 总结6 36 2 对今后工作的展望。6 3参考文献。6 5致谢6 8在学期间的研究成果及发表的学术论文6 9V基于w 曲的机械零件库浏览系统的研发图表清单图清单：图2 1B S 结构的架构图。1 l图2 2W 曲系统整体架构图1 2图2 3 系统结构简图1 3图2 4 零件库的管理模块1 4图3 1 基于w e b 的系统交互过程图2 l图3 2 零件库树形图2 2图3 3 标准件三维模型2 3图3 4 设计件三维模型2 3图3 5 用户信息表2 4图3 6 标准件具体规格表2 5图3 7 设计件表2 5图3 8 零件分类表E R 图2 6图3 9 用户留言表2 6图3 1 0 数据库操作流程图。2 7图3 1 1 零件库管理模块结构图2 8图3 1 2 用户管理结构图。2 8图3 1 3 用户管理w 曲系统流程图2 9图3 1 4 零件管理结构图3 0图3 1 5 零件库管理w，c b 系统流程图3 2图3 1 6 留言管理结构图。3 2图3 1 7 留言管理w 曲系统流程图。3 3图4 1J a v a3 DA P I 类层次3 5图4 2J a v a3 D 场景图结构3 6图4 3 入射光、法向量、视线的关系3 8图4 4 环境光演示3 9图4 5 平行光演示3 9图4 6 点光源演示4 0图4 7 聚光灯的演示一4 0图4 8 简单材质的演示。4 2图4 9 自动安装用户环境流程。4 9图4 1 0 流程结构图4 9图5 1 系统功能图5l图5 2 系统运行首页5 2图5-3 系统用户登录5 3图5 4 新用户注册5 3图5 5 机械零件库目录s 4V IJ南京航空航天大学硕士学位论文图5 6 直齿圆柱外齿轮具体规格页面5 4图5 7 机械零件参数化动态浏览5 5图5 8 机械零件二维图的查看5 5图5 9P r 0 E 格式下载页面。5 6图5 1 0S o l i d w b r k s 格式下载页面5 6图5 1 l 查看设计件页面。5 7图5 1 2 留言板页面5 7图5 1 3 系统管理员上传页面5 8图5 1 4 标准件齿轮上传页面。5 8图5 1 5 设计件上传页面5 9图5 1 6 用户查看自己所设计的零件。5 9图5 1 7 设计件入库页面6 0图5 1 8 检索结果页面6 0图5 1 9 用户管理页面6 l图5 2 0 添加新用户界面6 l图5 2 l 修改用户资料页面6 2表清单：表2 1J a v a3 D、o p e n G L、D i r e c t 3 D 和l M L 的比较1 6表4 1L i g h t O 参数的默认值3 9表4 2l o a d e r s 包中的E x c e p t i o n 4 5V I I“南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1 1 课题的研究背景1 1 1 制造业信息化随着经济全球化的发展，国际市场竞争日趋激烈，使得制造企业内部之间、企业与外部实体之间时刻发生着信息和知识的交互，“以信息化带动产业化，以工业化促进信息化”的战略方针已受到制造业的普遍重视。在制造业领域中，如何将制造技术(M 锄u f a c t u 他T e c h n o l o g)r)和信息技术(h l：R 粕1 a t i o nT e c h n o l o g)r)有机结合起来，构建适应企业产品开发所需的信息化作业台，推动制造业变革，已成为企业应对日益激烈的市场竞争和复杂多变的客户需求，确保企业生存和发展的关键因烈。长期以来，人们从不同的应用领域、不同的视角、不同的侧面、不同的需求和不同的深度来认识制造企业、研究制造企业信息化问题的根源，并且推出了各种各样的概念和应用系统，如产品设计方面的P D M，企业资源管理方面的E R P、S C M、C R M，以及并行工程C E 等，大大促进了制造业的发展进步。但是，这些研究和应用系统也给制造企业信息化带来了一些新的问题。不同的研究和开发人员在对制造企业进行分解、简化和抽象过程中的出发点不同，目标不同，解决方案不同，采用的技术也不同，较少考虑与其他应用系统的协调和相互支持。而且，相关制造企业的知识、约束和规则等封闭在应用软件内部(如P D M、E R P 软件)，而不是存储在知识库里，一旦这些知识、约束和规则发生较大的变化，应用软件就可能无法适应变化后的要求口】【3 1。企业仅靠自己已有的产品设计资源还远远不够。要从根本上解决制造企业面临的这些困境与挑战，应从信息化入手，通过高新技术与传统产业相结合，振兴传统的制造业，同时推动信息化产业不断走向成熟。随着网络技术的不断发展，网络化制造成为目前先进的制造技术的研究热点之一，网络化制造以数字化、柔性化和敏捷化为基本特征。柔性化与敏捷化是快速响应客户化需求的前提，表现为结构上的快速重组、性能上的快速响应、过程中的并行性与分布式决策【4】。这意味着系统必须具有动态易变性，能通过快速重组，快速响应市场的需求。由于制造资源与市场的全球分布性，因此，这种快速重组必须建立在全球性的分布式网络化基础上【5 l。通过网络这种新载体，企业不仅提高了自身快速反应的能力，还可以实现企业之间的资源共享、优势互补，缩短了产品的研制开发周期以及降低成本，发挥各自的核心优势，迅速开发新产品，敏捷地响应市场需求，从而提高整个产业链和制造群体的竞争力。基于W 曲的机械零件库浏览系统的研发1 1 2 计算机支持的协同设计结合当今W e b 技术和计算机技术的发展，集成化、智能化、协同化成为C A D 技术的新的发展特点。9 0 年代M I T 计算机系的I r e n eG r e i f 和D E C 公司的P a u lC a s h I n a n 对群体间的协作进行了研究，并提出了计算机支持的协同工作【6】。所谓协同设计是企业内不同设计部门、不同专业方向上或者同一项目的不同设计企业之间进行协调和配合，即是基于计算机支持的协同工作C 伽p u t e rS u p p o r t e dC o o p e r a t i v eW 0 r k(c s c W)【7 1。随着企业信息化的发展，跨专业、跨地域的基于网络化的协同设计，可以极大的缩短产品设计和研发周期，快速的研发适应市场变化和需求的产品，提高企业的竞争力【8】。一伴随着信息技术和计算机网络技术的迅猛发展和日益成熟，基于h l t 锄e t 的C A D 技术协同设计已成为制造业发展的方向，也是目前学术机构和企业的一个研究热点，零件的资源共享是协同过程的一部分。制造业信息化的时代不断强调C A D 零件的共享以及资源的重复利用，设计人员迫切希望通过互联网所带来的资源和信息方面的优势，浏览并下载自己所需的产品零部件，快速地进行产品设计制造。h l t e r n e t 和h I 嘶e t 技术为不同地理位置的设计人员之间提供了通讯与协作的可能。而W e b 零件库的出现正是在这种网络化制造与信息资源共享的大背景下，为了满足企业内不同设计部门、不同专业方向上的人员以及不同设计企业的需求而出现的新系统。1 1 3 零件库的发展随着C 觥胱A M 技术的不断发展，零件的设计朝着标准化、系列化的方向发展。零件库是为满足用户的计算机辅助机械设计需求，在计算机系统中按照一定的数据模型格式组织、储存和使用互相关联的零件(标准件、通用件等)数据信息集合，对零件库中信息进行管理和操作的系统被称为零件库信息系统【9】。设计人员可以对零件库进行检索、访问，并提供与C A D系统的标准接口。零件库有着极其广泛的应用，它可应用于机械、电子、轻工、汽车、航空航天和造船等各个领域。零件库对于中小型企业来说是很重要的，据调查，在一个产品中，所用的已有零部件和标准件的数量超过了6 0，尤其在机械制造等行业，其比例更耐，在应用三维c A D 技术进行_机械产品设计的过程中会频繁使用零件库。设计人员在进行产品设计和开发时，可以从零件库中很快找到所需要的零件放到自己的设计文件中去，或者调出相似零件或变异零件进行再设计。据有关资料报道，采用a 心零件库技术可以将新产品设计时间缩短一半以上，产品的生产成本减少2 0 以上【l I l。然而，零件库在实际的使用过程中还存在着一些问题：(1)不同C A D 系统之间不能进行数据的共享；(2)企业内部、企业之间不能进行有效的共享；(3)零件C A D 模型存放不一致。2南京航空航天大学硕士学位论文数据冗余，建立和维护的成本高；(4)模型的建立数据不一致；(5)不同零件库建库方式不一样，使用方式也不同，不易用：(6)零件库的规模偏小，入库也不严格规范：(7)缺少一种统一的管理机制。随着信息技术和计算机网络技术的迅速发展，构建基于w 曲的零件库，实现跨平台的零件库的统一管理已成为零件库发展的一种重要趋势。基于W 如的零件库是指利用I n t 锄1 e t I n h 锄e t技术，从工程数据的可重用性角度将地理位置不在一起的各企业或零部件供应商的零件数据集成起来，包括标准件、通用件以及部分特殊件，达到零部件设计资源的共享，对于每个企业来说就好像拥有了一个自己的网上零件库，从而实现企业间的合作和数据共享，实现快速反应市场，降低新品的开发成本，提高产品的开发效率的目的【9】。1 1 4 W 曲零件库的需求分析w r c b 零件库为企业提供了一个存储零件的技术说明文档及Q 零件模型的网络共享平台，并且对零件的各种信息进行了描述。产品设计人员能够通过该网站搜索需要的某些零件，并将搜索到得C A D 模型文件下载到本地计算机，然后导入到自己的C A D 设计软件中使用。根据统计资料表明：8 0 的美国工程师希望零部件供应商可以通过h I t 即1 e t 提供现成的2 D 或者3 D 的C A D 零件模型文件。6 0 的受调查者承认他们倾向于选择提供了此项服务的供应商。在被下载的3 D 零部件模型中，大约8 0 9 0 的模型被直接或者仅做简单修改之后就被加入到顾客的设计方案之中并且被购买1 2】。w 曲零件库的出现使企业之间的零部件制造资源的高效共享成为现实，这对于生产企业参与市场竞争具有重要的实践意义。对我国目前大多数中小企业的C A D 用户来说，选择期删(W o d d 埘d cw e b)来建立自己的网络C A D 系统是一个很好的办法。在h l t e m e t 上，M w 是一个多信息组合的信息系统，能够方便地被用户访问。w 曲服务采用的应用层协议标准时H 1 限协议，其通信模式采用开放的标准，可支持不同的操作平台，这种模式非常适合支持a 的协同工作【1 3 l。通常，基于I m e m e t的C A D 用户可分成两类：一类是使用C A D 软件进行协同设计的用户；另一类是使用w w w 浏览器进行浏览的用户。然而，一般的W 曲零件库对零件的描述是以图片的方式显示的，不能真实反映零件的所有细节，访问者并不能直观的了解到零件的设计情况，他们更希望在网络上浏览零件库的同时看到零件的三维模型，实现人机的交互。因此，基于w 曲技术的机械零件库系统应具有如下特征：(1)以网络化的计算机系统为平台的设计系统：(2)以完善的数据库为核心的信息查询系统；(3)以可视化技术为核心的三维实体动态显示浏览系统；(4)支持多种方式的C A D 软件。3基于w 曲的机械零件库浏览系统的研发1 2 国内外研究应用现状1 2 1 国内外W 曲零件库研究现状如何有效管理C A D 的大量数据信息和图形库，建立面向W 曲的网络化三维模型零件库，创造更和谐的人机协作环境是目前一项重要的研究内容。国内外已掀起了相关方面的研究热潮。国外研究取得很大的进展，部分已经转换为商业化的应用【1 4】。(1)w 曲s c o p e 开发出完全基于J a 的网络化C A D 产品。设计人员能在标准浏览器上获得产品二维和三维信息。实现功能包括2 D 文本和图像注释，3 D 注释，视图旋转、平移、放大，加亮隐藏指定模型特征和交叉试图等。(2)s p a t i a l 提供软件组件和服务，用于3 D 协同工作、建模和可视化。通过把现有的软件程序集成到自己的3 D 组件中，使设计者得到模型3 D 功能。s p a t i a l 的几何核心是A C I S，它利用0 1)e r l H S F3 DS 眈锄技术解决三维模型网络传输问题，并提供了简单的注释功能。(3)T e 瑚s 大学开发的s h 弱缸a 是一种几何造型、模拟、查询及设计原型系统，可提供基础几何数据结构和算法，这些算法支持分布式构造，还可提供模型属性查询，协同交互，基于冲突检测的快速计算和用于动态模拟的可视化信息以及实时场景显示。(4)澳大利亚大学先进制造研究中心开发出网络化C A D c A M 系统C O c A D C M，利用现有的商品化C 燃A M 软件提供的A P I 开发接口，将传统的单机、单用户系统扩展为支持协同工作的多点应用程序。用户可实现自由曲面的协同编辑和N C 加工路径的协同仿真。(5)德国F r 肌n h o f e r 计算机图形研究所开发出共享三维视图软件(S l 姗d3 D e w 盯)，它支持基于特征设计的网络协同。它的特点是基于S T E P 标准，独立于C A D 系统，提供复杂C A D模型的视图共享。国内在这方面进行研究的有浙江大学、武汉理工大学、合肥工业大学等高校：(1)浙江大学采用多种客户端的脚本语言，如S c 啷t，J a v a s c 啦t 等实现用户交互和动态页面。这种方法可使用户通过w 曲浏览器把应用程序如J a v a A p p l e t，A 甜v e x 和P l u g-i I I 等下载到客户端运行，J a v a A p p l e t 调用巾B C 与b l t I m l e t 上指定的数据库建立连接，实现服务器与用户的交互。该技术路线给出了通讯支持、协议、一致性维护和并发控制、协同感知、任务和角色机制的有效实现方法【I 卯。(2)武汉理工大学采用S o l i d w b r l(s 进行零部件建模，以砷n w 曲为平台，即综合应用S o l i d w 0 r k s、S Q Ls e：盯、1 1 1 位1 w 曲和D e l l 洄等软件技术，来构建I I l 缸w 如平台下的实体模型和尺寸参数库，从而建立一个基于B s 模式的三维模型库系统以实现零部件的网上浏览。客户端通过浏览器访问h 1 的w 曲服务程序，在服务器端产生一个S e s s i 对象，由这个S e 豁i 负责调用服务器端s o l i 羽d 岱对象1 田【1 刀。(3)合肥工业大学以s o l i 羽=I【S 为C A D 开发平台，以A s P：N E T 为技术核心，采用C 群作4南京航空航天大学硕士学位论文为系统的开发语言，应用三维浏览器插件s p i I l F 拍R e a d e r 实现客户端三维模型的协同浏览【1 8】。1 2 2 国内外W e b 零件库应用现状目前国外已经有多家极具规模的基于w 曲零件库的应用，典型的有以下几个：(1)T r a c e P a r t s(W e b 2 C A D，r、阿h 佻印a n s c o m)：提供了2 0 种语言的支持，有超过数十家世界主要的零件制造商加盟(如B O S C H、S I E l、厦E N S 等)提供了1 亿多份免费的2 D 图纸和3 D机械零件C A D 模型供用户免费下载。目前号称世界第一大零件库，提供两种搜索方式：按企业名称和零件分类树方法浏览搜索以及按公司名称或零件名称的直接搜索；(2)3 D C o n t t C e r l t m l(w 孙3 D C o n t e n 伦e n 仇1 c o m)：由美国S o l i d w b d 岱公司推出的一个崭新的w 曲零件库，集成在S o l i d W b d c S 2 0 0 5 软件内，提供数百万个零部件。用户只需查询供应商的产品在线目录，直接下载三维实体模型，通过登录上传自己的三维模型。(3)C A D c h c k(w w C A D C l i c k d e)：德国一家w 曲零件库，采用直接上传c A D 模型的方式存储零件，该W 曲零件库储存了几十万个零部件。提供有三种搜索方式：1)目录浏览；2)根据公司名称检索；3)根据C A D 数据检索。国外其他的比较有规模的w 曲零件库还包括P 1 C 公司的h l p 小(w 聊叭l e a r p a t l l l m d i a c o m)、C j m L i b(w w w c a d l i b c o 1 l l【)、P a r t S o l u t i o 璐(w w p a n s o l u t i o m c o m)、C a t D 弱h l c(w、w c 柏：l 暑峪c o m)等。国内的零件库应用状况则相对于国外零件库有很大的差距，主要表现：(1)国内零件库的数量不多：(2)提供的C A D 格式有限：(3)搜索方式少；(4)不能在线对三维模型浏览：(5)系统管理功能不全。例如，国内较知名的中国机械网(h t l p：肌唧W j x c n)也只是提供一些零件的浏览信息，该零件库没有使用事物特性表来描述零件信息，且只可以下载对应的U G 格式的C A D 模型文件。零件只是以图片形式显示，不能对零件三维模型进行交互，其管理与应用尚处于起步阶段。1 2 3 可视化技术的应用与发展对于三维模型的浏览而言，如何将模型数据转变为可视化的三维模型是十分关键的步骤。可视化技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术，将几何数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术【1 9】。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。科学计算可视化、三维动画和虚拟现实是近年来可视化技术领域内的三大热门研究方向，它们的技术核心都是三维真实感图形删。国外的可视化技术研究工作异常活跃，如：美国宇航局的触订E S 研究中心，I A W R E N C EL E R M O R E 国家实验室，L O SA I A M O S 国家实验室，m M 研究中心以及海军研究实验室等。同时。国际会议等学术研讨活动大大推动了可视化技术的交流与发展。自1 9 9 0 年起，每年都要5基于w 曲的机械零件库浏览系统的研发举行科学计算可视化等国际学术会议，并有专门的学术刊物出版发行。我国自2 0 世纪9 0 年代初开始进行科学计算可视化技术的研究。从1 9 9 1 年起，我国将科学计算可视化的研究列为国家科学基金重点项目，“8 6 3”高科技项目及用户委托的应用项目：先后对规则数据场的体绘制算法、面绘制算法、非规则数据场可视化、散乱数据可视化、科学计算可视化的并行算法、三维复杂模型的多分辨率表示等问题进行了研究并将其应用于各个行业领域【2 1 1。1 3 课题的研究内容和意义1 3 1 课题的研究内容本课题着力研究和开发一个基于w 曲的机械零件库浏览系统，该系统针对目前国内使用的c A D 零件库所存在的问题，以解决机械零件库网络化使用和管理，以及三维模型动态浏览和协同设计为目标，面向计算机支持的协同设计，采用B r o w s e r s e v e r 浏览器和服务器架构，综合研究J a v a、J a v a 3 D、J S P、S Q LS e r v e r 2 0 0 0 等网络技术、可视化技术、数据库技术，建立一个动态的、交互的、更加全面的虚拟机械零件库。实现服务器端读取零件库中由P m 但和S o l i d w 硎岱输出的三维模型w R L 格式文件，浏览器端加载A p p l e t 控件实时、动态地渲染出三维模型的真实面貌，查询、上传、下载P m E 和S o l i d w 砌岱相关格式的文件。同时，用户与设计者之间可以进行交流、协作与共享。设计人员不断地为用户提供最新的设计方案及零件模型，用户在使用过程中可以随时将自己的想法反馈给设计人员，从而使系统不断地得到完善和优化。本文主要的研究内容如下：(1)分析C h e n 楣e r v e r 和B r o w 玎，s 涨r 两种网络应用体系结构的优缺点，根据企业的需求及系统的目标，构建基于B m W s e r S e n，e r 浏览器和服务器结构开发分布式浏览系统的架构。(2)建立零件数据库系统，零件库的建立涉及到零件的分类、零件库中数据的类型、数据及参数的存储形式，利用P m E、S o l i d w b d 娼三维软件构建包括标准件和设计件在内的三维模型，根据系统的要求，确定一种最合适的零件库建立方法。采用S Q LS e r y e r 2 0 0 0 为机械零件库的开发工具，完成数据库各种关系操作类的搭建。(3)建立以零件名称关键字规格属性及树状结构零件目录查询方式，优化S Q L 语句，便于用户快速高效地对零部件相关信息查询。(4)通过W 曲服务器将机械产品零件的模型图及相关信息在互联网上进行发布，建立一种面向h c e m e t 用户的网上C A D 信息发布和共享途径。(5)三维场景显示的设计和实现，为了保证三维场景以及模型渲染后的显示速度和显示质量，对J a v a 3 D 各种类进行合理的研究。(6)网络环境下三维模型的参数化显示，运用J a v aA p p l e t 的可嵌在网页上运行的特性和6南京航空航天大学硕士学位论文J a v a 3 D 强大的图形表现能力，实现三维模型网页上的参数化动态浏览，实现用户三维模型的上传和多格式的下载。(7)运用J s P 技术以及数据库技术，完成留言板块的设计。(8)建立网络化零件库系统的基本构架，开发基于w 曲的零件库管理系统。通过w 曲，实现系统管理员对用户登录及权限的管理、对整个零件库的管理以及用户对上传文件的管理等功能。1 3 2 课题的特点和意义本文开发的基于w 曲的机械零件库浏览系统具有以下特点：(1)基于B r o w s e r S e n，e r 浏览器