摘 要：在分析基于Web的分布式協(xié)同設(shè)計后，鑒于我國目前家用廚具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r以及企業(yè)的生產(chǎn)銷售方式，為了促進(jìn)企業(yè)的競爭力和適應(yīng)產(chǎn)品生命周期縮短的趨勢，提出在家用廚具產(chǎn)品的整個生命周期中，用VRML語言對家用廚具進(jìn)行虛擬建模的方法，以及采用vrml的script節(jié)點和EAI節(jié)點進(jìn)行交互設(shè)計的實現(xiàn)；這樣的生產(chǎn)方式將可以填補我國在家用廚具分布式協(xié)同設(shè)計這方面的空白，也進(jìn)一步促進(jìn)家用廚具的個性化產(chǎn)品定制，用戶在客戶端瀏覽時可以對產(chǎn)品模型進(jìn)行全方位的觀看，對于設(shè)計人員也能夠通過全面瀏覽，及時的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品所在的缺陷，加以改善，從而加快產(chǎn)品的開發(fā)周期和企業(yè)的效益。給出了應(yīng)用實例，為企業(yè)提供了很好的設(shè)計討論工具。

關(guān)鍵詞：Web；協(xié)同設(shè)計；廚具；VRML

中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2008)08-180-02

Distributed Coorperating Design of Culinary Apparatus Based on Web

SUN Yi

(College of Electric and Information Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi′an，710021，China)



Abstract：Abstract:This article analyzes the methods of distributed cooperating design，whereas the develp situation of culinary apparatus in our country and the manage methods of the industry，in order to promote the competitiveness of Enterprises and to adapt the trend of shorten the product life cycle，proposes that modeling with VRML during the hole life circle of culinary apparatus products，and uses the script node and EAI node in VRML to achieve interacting design.This method will fill in the blank of our country in this field，and accerlerate individuation product customization farther.The clients can interview product models on client in all perspective，the same to designers，to help designers to find the faults of products and promote，to fasten the development circle of products and improve the benefit of the industries.This article gives an application example，afford the develop and design tools for the industroy.

Keywords：Web;cooperating design;culinary apparatus;VRML

借助信息化改造傳統(tǒng)制造業(yè)，提升制造企業(yè)的核心競爭力成為全球業(yè)界的共識。圍繞提高新產(chǎn)品開發(fā)能力，加速新產(chǎn)品開發(fā)過程的并行生產(chǎn)已普及，基于企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟和網(wǎng)絡(luò)化的敏捷制造成為制造業(yè)的重要方向，基于Web的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計便成為制造領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向^[1]。分布式協(xié)同設(shè)計的發(fā)展能夠快速開發(fā)新產(chǎn)品，使企業(yè)能夠適應(yīng)市場多元化、個體特征化，同時降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

科技的發(fā)展帶給人們時尚的生活，家用廚具也日益見新，如洗菜機、電動磨刀具、食物垃圾處理器等這些新的產(chǎn)品。以洗菜機為例，包括上端蓋，洗滌盆，還有外殼，用戶在選擇產(chǎn)品時，可以選擇各種定時器旋鈕外界樣式，上端蓋頂部外形、洗滌盤大小、底部裝飾筋體都可以改變。協(xié)同設(shè)計可以根據(jù)用戶的不同需求，設(shè)計生產(chǎn)出不同的具有競爭力的個性化產(chǎn)品。

1 基于Web的分布式協(xié)同設(shè)計的原因和意義

家用廚具是由若干組件裝配而成，設(shè)計生產(chǎn)家用廚具時產(chǎn)品就具有了外觀、組裝、性能、成本等要素。由不同部門，用戶在分布式虛擬環(huán)境中實時交互、協(xié)同交互，共同完成產(chǎn)品的設(shè)計、制造等的生產(chǎn)周期。家用廚具的分布式協(xié)同設(shè)計，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，用戶和設(shè)計者就產(chǎn)品的外觀，大小，功能等因素達(dá)到共識，使產(chǎn)品具有個性化特征，加速產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)周期。

現(xiàn)有很多國內(nèi)外的家用廚具廠商都在自己的網(wǎng)站上展示了產(chǎn)品的圖片等相關(guān)信息，但是單個的圖片不能讓用戶看到產(chǎn)品的具體特征，也不知道產(chǎn)品內(nèi)在的構(gòu)造。用戶僅憑客觀圖片很難選購到合適的產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品依然滯留在倉庫中，對用戶和企業(yè)都有極大的弊端^[2]。同時，不同地區(qū)的設(shè)計者在分布式協(xié)同設(shè)計時能夠在網(wǎng)上實時溝通，依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計模式，不同地區(qū)的設(shè)計溝通需要花費成本，設(shè)計溝通的時間周期也長，交流與修改交替進(jìn)行，浪費企業(yè)的成本^[3]。

分布式協(xié)同設(shè)計可以使用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接企業(yè)和用戶，由用戶對產(chǎn)品進(jìn)行全方位考察，對產(chǎn)品的虛擬模型進(jìn)行交互操作，通過在虛擬設(shè)計環(huán)境中生成滿足自己需求的產(chǎn)品配置，使用戶和企業(yè)能夠進(jìn)行良好的溝通^[4]。同時，又起到省時省力的作用，減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，又為企業(yè)創(chuàng)造利潤。

基于Web的家用廚具分布式協(xié)同設(shè)計采用VRML實現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬現(xiàn)實三維建模，生成利用層次性文件的包含關(guān)系創(chuàng)建的動態(tài)境界。通過VRML的Script節(jié)點的JavaScript程序或者VRML的外部編程接口EAI與Java應(yīng)用程序或Java Applet進(jìn)行通信，實現(xiàn)人機交互的操作。分布式協(xié)同設(shè)計使得企業(yè)內(nèi)部設(shè)計加速，制造與管理的信息資源整合在一起，同時實現(xiàn)了信息集成與護(hù)操作。

2 基于Web的家用廚具分布式協(xié)同設(shè)計的實現(xiàn)方法

基于Web的家用廚具分布式協(xié)同設(shè)計是基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）的訪問模式，服務(wù)器提供VRML文件及其資源，并維持虛擬對象的狀態(tài)，客戶端則通過Web瀏覽器下載訪問的文件，并完成實時交互。整個分布式協(xié)同設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在服務(wù)器端由于VRML語言本身的節(jié)點比較復(fù)雜，要創(chuàng)建出復(fù)雜的三維造型比較困難，就采用由三維造型軟件系統(tǒng)生成較負(fù)責(zé)的3D模型，導(dǎo)出.wrl文件；再通過造型整理重構(gòu)轉(zhuǎn)化時變形的模型，簡化其中多余的造型，對多面片進(jìn)行合并等，并且構(gòu)造LOD層次形成新的.wrl文件。這樣既能產(chǎn)生精確的造型，又能減少壓縮數(shù)據(jù)，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。

VRML節(jié)點通過外部編程接口EAI與嵌入HTML中的Java Applet進(jìn)行通信借助Java強大的功能進(jìn)行消息傳遞、實現(xiàn)交互操作，同時有效控制VRML場景，實現(xiàn)控制瀏覽器的工作狀態(tài)。

2.1 虛擬現(xiàn)實的建模

在利用VRML建模時由于他的文本編輯方式，要實現(xiàn)復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實三維模型的結(jié)構(gòu)難度較大，同時生成的節(jié)點較多，用3D軟件建模，可以降低建模的難度，在建模時產(chǎn)生較少節(jié)點，同時減少場景復(fù)雜度。3D軟件生成的數(shù)據(jù)量比較龐大，不利于在網(wǎng)上傳輸，影響交互平臺與用戶交互的實時性，對于生成的.wrl文件產(chǎn)生Lod層次等修改，最終完成虛擬現(xiàn)實的建模。

2.2 與用戶動態(tài)交互的實現(xiàn)

VRML場景與用戶交互的實現(xiàn)是基于行為和執(zhí)行模式，VRML的行為機制是基于事件和路徑的，出事件和入事件通過路徑的建立使得場景反映出動態(tài)的效果，由插補器節(jié)點和傳感器節(jié)點控制動態(tài)行為。

使用VRML的Script節(jié)點和外部編程接口EAI可以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的交互。其中VRML的Script節(jié)點中的url域提供一個可執(zhí)行某種動作的程序腳本，Script節(jié)點定義由接口eventIn接收的輸入響應(yīng)，計算出新的結(jié)果，將結(jié)果存入節(jié)點的接口域，通過接口的eventOut發(fā)出新值。使用VRML的外部編程接口EAI時，通過他VRML場景可以與JavaApplet小程序進(jìn)行交互，JavaApplet監(jiān)視VRML場景中節(jié)點的改變，并能夠在節(jié)點間傳遞信息，從而可以實現(xiàn)瀏覽者與VRML場景之間的信息交流，比前者的靈活性大很多。

3 應(yīng)用實例

基于以上分析，在基于Web的家用廚具分布式協(xié)同設(shè)計中以洗菜機為例，采用PROE進(jìn)行最初的三維建模，生成.wrl文件，通過PROTO和LOD等的修改，生成虛擬現(xiàn)實三維模型。

下面給出洗菜機的VRML部分代碼：



DEF myShape_77194 Group {

children ［

Node_Info {

node_type \"Poly_Surface\"

node_name \"Poly_Surf_77194\"

}

Shape {

geometry IndexedFaceSet {

ccwTRUE

solidTRUE

convex TRUE

coord USE FaceC 

normal USE FaceN 

normalPerVertex TRUE

coordIndex ［

6970，6952，6953，1，6970，6953，6954，1，6969，6970，6954，1，

6951，6952，6970，1，

］

normalIndex ［

177，177，177，1，177，177，177，1，177，177，177，1，

177，177，177，1，

］

}



}



］

}

...

PROTO Model_Info ［

field SFInt32 proe_id 139

field SFString proe_type_s \"Proe_Part\"

field SFString proe_name \"1_ASM\"

field SFInt32 maj_rev 5

field SFInt32 min_rev5

field SFInt32 rev_num 97497

field SFInt32 rev_num_cosm 128

field SFString inst_type_s \"Inst_Type_Main\"

field SFString generic_name \"generic_name\"

field SFFloat s_factor 39.3701

］ …

實時交互的實現(xiàn)使用VRML的EAI，他包括瀏覽器腳本接口的全部功能，能夠進(jìn)行實時交互與網(wǎng)絡(luò)控制。其中的JavaApplet小程序能夠?qū)崿F(xiàn)信息的交流。EAI的Java類提供交互功能，部分代碼，如下：



Public void start(){

Browser=Browser.getBrowse(this);

ndmyShape_78330=browse.getNode(“myShape_78330”);

…

4 結(jié) 語

采用VRML實現(xiàn)分布式協(xié)同設(shè)計可以加強設(shè)計信息的跨平臺異地交流，能夠全方位的看到虛擬模型，發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，產(chǎn)生個性化特征產(chǎn)品，對信息化制造有著重大意義；可以為企業(yè)提供很好的設(shè)計討論工具，加快異地設(shè)計的開發(fā)，同時也縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，減少了企業(yè)的開發(fā)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］周自強，沈連涫，趙瑋，等.基于Web的虛擬設(shè)計中VRML實時模型的可交互處理方法\\[J\\].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2005，17(6):1 3711 377.

［2］Ruwei Yun，Gang Chen，Yi Li.Using VRML and JAVA to Build Virtual GameBased.ICWL 2006，LNCS 4181，2006:146153.

［3］馬萬全，單美賢.基于VRML/JAVA的虛擬場景交互的實現(xiàn)\\[J\\].蘇州大學(xué)學(xué)報:工科版，2006，26（4）：8184.

［4］ Stephan Louis DitPicard，Samuel Degrande，Christophe Gransart，et al.VRMLData Sharing in the Spin3D CVE.2002ACM1581134681/02/2002.

作者簡介 孫 懿 女，1982年出生，陜西科技大學(xué)在讀碩士研究生。主要研究方向為虛擬現(xiàn)實與圖形圖像處理。