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基于Web3D的产品协同设计系统的设计与实现

 论文永利娱乐网投F永利网投网址栏目:计算机论文永利娱乐网投F永利网投网址     更新时间:2018-10-09   浏览

作者:邵秀丽,于奇奇等

摘 要: 为了简化阀门设计过程、整合异地不同用户的想法到阀门产品的创新设计中,提出构建基于Web3D的阀门协同设计系统。系统运用nodeJs+socket.io即时通信框架进行客户端与服务器端即时通信;采用封装了Web GL的Web 3D交互技术Three.js,实现了在Web 3D场景中阀门模型的交互设计,以实现异地用户客户端的设计成果的同步。并解决了多用户自由操作引起的冲突问题,使设计过程能顺利进行。

关键词: 协同设计; Web 3D设计; 冲突处理

中图分类号:TP311 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2018)07-41-04

Abstract: In order to simplify the valve design process and integrate the ideals of different users in different locations into the innovative design of valve products, this paper proposes to construct a valve collaborative design system based on Web3D. The system uses the instant communication framework nodeJs+socket.io to perform instant communication between the client and the server. Using the Web 3D interaction technology Three.js that encapsulates the Web GL, the interaction design of the valve model in the web 3D scene is realized, and the synchronization of client design results of remote users is realized too. For the smooth progress of the design process, the conflict problem caused by multi-user free operation is solved.

Key words: collaborative design; Web3D; conflict resolution

0 引言

传统的阀门设计过程其主要参与者是企业内的员工,整个设计过程相对封闭,一方面不能够很好的结合用户及其他设计人员的观点[1-3],另一方面一定程度制约着阀门的质量,影响了企业的生产力。本文给出基于互联网的3D场景的阀门交互设计解决方案,在该方案下对场景交互设计、零件库的加载、场景中零件模型的添加与编辑、3D场景操作集的实现细节进行了具体的介绍。另外,对设计过程中涉及的恢复性问题如:历史记录的保存与恢复、“后来者”同步问题的解决、上下步操作的回滚给出了解决方案并进行了实现。通过该系统达到简化阀门设计过程、集成不同角色的用户参与到设计过程的目标。

1 系统概述

本系统采用B/S结构,实现了3D场景中的零件拼装设计[4-6]。处于异地的用户将维护的零件模型简图加载到3D方案下的设计窗口进行拼装选择;用户可以对导入3D场景中的零件模型进行零件大小、位置、旋转角度的编辑,提供了清空场景、删除选中物体、上下步操作的回滚等基本操作。另外,系统提供历史记录的保存与恢复过程,支持设计场景的整体保存与恢复动作。

2 系统主要功能设计及实现

2.1 Web 3D的设计场景的实现

为了向用户提供更专业、更直观的用户体验,系统实现了基于Web 3D场景的模型展示、模型编辑的功能。参与设计者在设计界面进行零件选择或者上传线下做好的CAD零件模型,在3D场景中完成零件的基本编辑操作,包括场景中零件的移除、场景的清空、上下步操作的回滚、设计过程中历史版本的保存和恢复等功能,以更好的支持用户在3D场景中的自行车设计活动。[7]最终,完成零件模型在场景中拼装成产品的个性化设计过程。具体实现流程如图1所示。

第一步:場景与场景的内部构件创建

⑴ 创建初始化场景,使用Three.js类库的THREE.Scene()方法创建初始化场景对象scene;

⑵ 相机的添加,使用类库的THREE.PerspectiveCamera()方法创建场景中的远景相机,指定场景查看角度,设置相机摆放位置position,并通过lookAt()函数设置函数观察点,最后将其添加到⑴场景场景对象中,即完成场景中模型的添加;

⑶ 参照网络的添加,使用类库的THREE.GridHelper()方法创建场景网格,通过传递参数设置网格的尺寸、两条线的间隔、中心线条以及其他非中心线条的颜色,并设置网格位置,本次设置场景的中心位置坐标(0,0,0)的位置,最后将其添加到场景中[8-9]。

第二步:场景中的光源的设置

⑴ 环境光的添加,通类库的THREE.AmbientLight(0x444444)方法创建环境光对象,其中参数为环境光颜色,本次采用灰色环境光,创建完后将环境光添加到场景中;

⑵ 平行光的添加,通过类库的THREE.DirectionLight(0xffeed)创建平行光对象,其中参数为平行光颜色,并设置平行光方位,调用平行光对象的set(20,20,20).normalize()进行设置,最后将平行光对象添加到场景中。

第三步:场景的渲染显示

场景的渲染在整个交互场景的构建工作中有重要的作用,决定了场景中组件以及模型的显示。使用类库的THREE.WebGLRenderer()创建渲染器对象,使用render()方法设定参数场景对象scene和相机对象camera,对场景中的构件进行渲染显示。

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