基于异构CAD平台的协同设计系统研究

论文摘要

协同CAD作为CAD技术与CSCW技术的结合，可以有效地缩短产品开发周期，充分地利用异地资源，降低产品的设计成本，近年来这方面的研究工作正在不断深入。异构CAD系统的协同设计也是其中重要的研究方向。由于各个商品化CAD系统之间从上层的建模操作到底层的数据结构都有较大的不同，这给异构CAD系统之间的同步协同设计带来了很大的挑战。为了让异构CAD平台支持同步协同设计活动，本文就异构CAD平台的协同设计系统的几个关键问题开展研究。产品表示模型对于异构CAD平台的协同设计系统是很重要的。本文在介绍了参数化产品建模技术的基础上，提出了基于中性建模命令的协同产品建模技术：一个是使用面向对象技术，以类和对象的形式来表示中性建模命令；另一个是直接用拓扑元素的拓扑类型和该拓扑元素在世界坐标系中的几何信息来表示边界拓扑元素。本技术很好地解决了异构CAD平台协同设计系统地产品模型的表示问题。本文提出了基于产品设计历史的直接增量传输算法，以满足协同建模对精确模型传输的实时性要求；采用标识机制来维护和增量更新接收端的实体模型；提出了变动元素的确定方法，解决了编码和传输以及变动基元集模型融合等技术，有效地减少了网络数据流量，提高了协同设计效率。本文建立了一种协同信息交换方法来实现协同设计中的产品数据交换和协同感知，极大地减小了同步协同设计时的网络传输量；利用微软SQL Server 2000提供的Meta Data Services功能创建数据库架构的知识库；数据的网络传输是通过TCP／IP协议和socket编程实现的。结合上述理论和方法，利用Visual C++和Visual Basic，基于SolidWorks和Pro／E平台，开发了基于异构CAD平台的协同设计系统，系统实现了成员和控制权的管理、产品模型的表达、模型数据的增量传输、协同成员间的信息交流等功能。通过实例证明本文提出的理论和方法正确，在同步协同设计的产品建模应用中，具有很强的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 协同CAD概述
• 1.2 同步协同CAD系统的系统结构
• 1.2.1 同步协同CAD系统的集中式结构
• 1.2.2 同步协同CAD系统的复制式结构
• 1.3 异构协同设计系统研究综述
• 1.3.1 协同设计产品模型的建立
• 1.3.2 精确产品模型的快速传输
• 1.3.3 协同设计中的协同感知
• 1.4 本文的研究目标
• 1.5 本文的组织结构
• 1.6 小结
• 2 异构协同设计系统中的产品建模技术
• 2.1 产品建模技术的发展
• 2.2 特征建模技术的产生及特点
• 2.3 参数化设计方法
• 2.3.1 参数化设计方法的提出
• 2.3.2 参数化设计的主要技术特点
• 2.3.3 参数化设计的主要方法
• 2.4 中性建模命令的构建与表示
• 2.4.1 通过合并各类参数化特征操作来构建
• 2.4.2 中性建模命令表示
• 2.4.3 拓扑元素标识
• 2.5 小结
• 3 精确产品模型的增量传输算法
• 3.1 模型数据传输方式
• 3.1.1 非增量流式传输
• 3.1.2 渐进细化传输
• 3.1.3 增量传输
• 3.2 基于设计历史的直接增量传输算法概述及框架
• 3.3 算法的具体流程
• 3.3.1 变动基元集模型的确定
• 3.3.2 变动基元集模型的编码和传输
• 3.3.3 变动基元集模型的接收及融合
• 3.4 小结
• 4 基于XML的协同感知
• 4.1 协同感知方法的选择
• 4.2 相关基础知识
• 4.2.1 知识库与知识表示方法
• 4.2.2 XML简介
• 4.2.3 SQL Server数据库简介
• 4.3 基于XML的协同感知数据的存储
• 4.3.1 协同知识数据库的建立
• 4.3.2 知识数据库创建实例
• 4.3.3 应用程序、知识数据库及XML三者之间的关系
• 4.4 基于TCP/IP协议的协同数据网络传输
• 4.4.1 协同数据的网络传输
• 4.4.2 TCP/IP协议
• 4.4.3 基于TCP/IP的Socket技术
• 4.4.4 Socket编程实现数据传输
• 4.5 协同设计的实现过程
• 4.6 小结
• 5 基于异构CAD平台的协同设计原型系统
• 5.1 系统介绍
• 5.1.1 系统的结构
• 5.1.2 系统的工作流程
• 5.1.3 使用的CAD系统API开发包简介
• 5.2 系统运行实例
• 5.2.1 系统运行前的准备
• 5.2.2 协同工作过程的实例演示
• 5.3 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢