e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAD

基于STL模型的异地实时协同环境的研究与应用

2017/6/27    来源:互联网    作者:彭育辉  陈英杰  黄彬      
关键字:3D打印  STL  异地实时  协同工作  多用户  
3D打印广泛应用于模具制造、工业设计等领域。在3D打印应用服务过程中,需针对异地分布多用户需求对产品模型的需求、设计及制造环节进行沟通与交流.在互联网环境下提出基于STL模型的异地实时协同环境系统。介绍了国内外3D打印协同设计研究现状。并着重阐述了基于STL模型的异地实时协同环境系统的架构、基于0penVPN的SSL VPN组网方案以及网络环境下的STL模型实时互动控制等关键技术。实践表明,系统的应用能有效地节约3D打印应用服务的时间成本。

    0 引言

    随着3D打印应用的快速发展.终端用户、委托设计人员(如:工业设计单位)、制造工程师(3D打印服务提供商)之间常常针对产品模型的需求、设计及制造问题进行沟通与交流。为有效支持产品快速开发过程中的异地实时交互,基于互联网的异地实时交互支撑系统的研究与开发显得十分重要和迫切。此外,企业内部多领域、跨部门的并行设计流程在零部件研发过程中也需要协同设计环境的支持。国内外学者在协同设计应用方面做了不少的研究工作,但针对3D打印应用的异地实时协同应用的研究相对较少。

    韩国延边大学提出一种基于web的版本控制三维CAD模型数据的框架。提出了集成设计信息交换方法,支持用户之间交换工程设计信息,将本地CAD模型直接转换为STL文件的可视化管理和版本控制。实现确定小尺寸3D模型数据之间的远程协同设计过程。

    山东大学提出基于web的RP&M(rapid pototyping and manufactring)系统。该系统能实现异地人员远程控制快速原型和制造的“人-机”协同系统.同时能够通过远程监控机器运行状态与样品制造过程.是典型的“人-机”协同应用。

    广东工业大学CIMS实验室基于C/S与B/S混合模式的实时协同系统方案。开发了CoViewe系统。采用C/S模式部署协同工具实现异地实时交流以及B/S架构的PDM系统实现数据库管理。可对STL、0BJ三维图形进行浏览、缩放、平移等操作,并可以进行文本聊天、网络会议的基本操作。

    浙江工业大学提出了基于STEP标准的产品远程协同设计系统.研究了异地异构环境下CAD/CAE/CAM系统数据交换和系统集成的统一机制、面向远程协同设计的产品信息模型、基于娜P的网上三维模型浏览技术、基于STEP标准的CAE协同分析技术、基于web的远程产品快速配置设计等相关技术,构建协同设计平台。采用STEP文件进行交互,并输出吼网格自动生成文件,实现快速制造模型。

    电子科技大学提出了采用ASP、COM技术和ActiveX等技术的三层浏览器/服务器结构模式的远程协同设计系统,利用ASP、ADO、SQL实现数据库管理,利用Activex控件技术将基于0penGL技术的STL格式文件以插件的形式通过浏览器进行数据交互。但系统实时性不足,无音视频功能,网络安全性不足。

    南昌大学研究了基于STEP—AP203的数据交换技术,采用基于J2EE的Struts MVC(modle view controller)框架实现远程服务系统的过程,选用Eclipse平台作为开发工具搭建交互界面、MySQL Senrer5.0数据库系统的快速成型远程协同交互系统。但其不具备视频、白板等交互功能。

    上海交通大学CIMs所提出异地协同使能工具ICE系统即“集成协同环境”,针对快速成型服务的供应商之间跨地域协同设计开发平台.该系统采用C/S结构模式和高度结构化层次结构.集成了会议管理、STL文件和Web文件浏览器、多媒体工具、白板、笔谈等使能工具,异地用户通过Client连接Server进行网络协同设计.为远程实时协同设计提供了良好的平台。但随着计算机技术的不断更新换代,ICE系统使用的基于NetMeeting的COM组件技术支撑已无法在win7及更高系统平台上继续使用。ICE系统中IP寻址技术与现今繁多复杂的Intemet系统中的安全性明显不符。

    为了解决3D打印服务应用过程中经常涉及的终端客户、委托设计人员、快速制造工程师之间针对产品三维模型异地实时交互问题,利用0penGL、OpenMeetings网络视频技术以及SSL VPN组网技术等.现提出基于吼模型的异地实时协同环境建设架构,对支持S孔模型的异地实时交互方法、以视频会议为支撑的多媒体方案以及集成视图交互和多点并发控制机制等进行研究,并实现对系统的开发和应用。

    1 系统架构

    1.1 系统的构成

    创建的基于STL模型的异地实时交互协同环境的软件系统(real—time collaborative design system)基于client/Server模式,分别创建服务端和客户端系统,客户端通过互联网与服务端相连接,支持多用户异地实时协同工作,如图l所示。

    Real-time CDS_Seryer即系统服务器端,负责系统的客户间的通讯与协同管理。保存当前活动用户的清单和活动会议清单,每个用户可以随时呼叫在清单上的其他用户,建立连接并与之协作。所有数据包的发送和接收都需经过服务端。

    Real-time CDS_Client即系统客户端,为用户提供业务逻辑处理的图形界面,即参与异地协同设计的平台,包括用户管理、会议管理、协同工具管理、信息管理4个模块。

    服务端软件部署在专门的服务器上,统一对各个不同地域的客户实行管理。包括用户管理和会议管理。客户端软件分布在各个客户PC机上.通过客户端软件经登录审核后与服务端连接。

    1.2 功能模块

    1)服务端软件功能:对客户和会议进行管理,添加、删除用户和会议;负责接收和转发来自于每个客户端的消息、命令和请求。完成协同活动中数据的存储和读取任务。同时还具备对会议进程进行实时监控的功能,因此服务端除了在后台自动完成消息的接收和转发功能以外.还为系统管理员提供了对会议进程进行监控的功能。同时上述的信息也将作为会议的历史记录保存在管理与控制系统数据库中的表单中,以备查询。

    1

    图l 系统架构

    2)客户端软件功能:为用户提供参与异地协同设计的平台。异地协同设计管理与控制系统客户端的主界面包括了菜单栏、工具栏、STL浏览器、会议信息区、会议公告及、状态栏等多个部分。

    3)数据分享:所有参与产品设计的相关人员,可以建立新的协同会议供其他用户参与,也可以参与其他用户建立的协同会议,但一个用户同时只能参与一项会议。每项会议有且只有一个主持人,主持人管理参会人员的视图操作权等功能。

    2 基于OpeVPN的SSL VPN组网方案

    SSL VPN是一种基于隧道技术的新型软件安全VPN。它使用SSLv3/TLSvl协议函数库加密算法、身份认证技术开发而成的安全VPN。并且通过数据包封装技术实现虚拟专用网的私有性,通过PKI技术和加密技术来鉴别通讯双方的身份和确保传输数据的安全。

    OpenVPN是开源VPN的软件,不仅提供了良好的性能,部署方便,并且拥有友好的用户GUI,且操作简便。目前OpenVPN在solaris、Linux\、OpenBSD、FreeBSD、NetBSD、Mac OSX与Microsoft Windows以及Android和iOS上都能够良好运行,并包含了许多安全性的功能。

    本系统在服务器部署0penVPN服务端软件,并在服务端生成一份服务器加密证书和各个客户端证书,只有拥有服务端颁发的客户端证书和加密证书的客户端软件才能够接通OpenVPN隧道(图2),所有的通讯都基于一个单一的IP端口,默认且推荐使用UDP协议通讯,同时也支持TCP协议。使用Tunnel驱动的虚拟网络接口,建立三层IP隧道。部署完0penVPN后,服务端会自动为各个客户端分配专有IP通讯地址。且IP地址由服务端自由设置,系统设置范围为10.8.0.1~10.8.4.0,如服务器网络允许,可使上千甚至上万客户端连接,并且允许各客户端之间通过专有隧道进行通讯。如图3所示,客户端链接到服务器vPN图,小图标表示已链接上VPN服务端,显示分配的专有IP地址为10.8.0.6。

    2

责任编辑:张纯子
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐