数控加工中3D图形的Web发布与浏览

网络化数控加工面临一个最基本、最现实的问题，就是产品图形的Web浏览与发布。通过网络发布的三维图形，用户可直观地浏览到产品设计和加工信息，方便地进行产品预测、产品设计、产品分析与产品加工。但是，Web发布的图形一般为位图格式，致使显示在客户端的3D图形是一张平面图，无法从不同视角观侧到产品完整信息。另外，开发者设计的零件由于所使用平台和软件的限制，导致用户下载的矢量图形无法正常打开。将数控加工中3D几何设计及走刀轨迹仿真的矢量图形作为研究对象，实现基于Internet共享技术的3D图形的Web 发布与浏览，使用户在任意平台和系统上，可以浏览网络发布的三维图形的表面颜色及纹理等特征，并可进行三维形体的运动、变形、平移、旋转等操作。
1 Web中图形图像
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图1 图形图像的Web传输方式
 

图2 3D图形的网络发布结构

 
图形是Web浏览器支持的首例“直接插入”式数据类型。计算机中的图形可分为矢量图形和位图图像两类，图1所示为两类文件格式的Web传输方式。矢量图的表达是由轮廓线经过填充而成的，由于矢量图包含各种相互独立的图像元素，而且这些元素可以被任意地重新安排，所以矢量图也称为面向对象的图形。位图是用构成图像或图形的像素点来表达的，创建位图的常用方法是用扫描仪对照片或图像扫描输入，也可以通过软件利用不同的颜色填充网格单元来创建。最常用的位图格式有 GIF和JPEG图像文件，由子大多数浏览器都提供了对该类位图图形的支持，所以它们可以直接在Web上浏览。而对于矢量图像的Web发布，目前很多人使用有损压缩形式将其转化为位图格式，然后经过IP协议发布到本地服务器，连入Intenet中。另外，也可以使用虚拟现实造型语言VRML对矢量图形重新编写程序，用虚拟世界的场景来表达三维静态图形。
2 三维图形的网络发布结构
基于图形图像的Web传输方式，建立了如图2所示的三维图形网络发布结构组成图。位图转换模块经过对数控3D矢量图形进行扫描、像素编辑等处理，形成具有像素属性的位图文件。矢量处理模块考虑到用户拥有和不拥有3D矢量图形绘图软件两种清况，分为同构环境和异构环境两种处理方式。同构环境下，将已绘制好的三维图形文件与位图转换模块中输出的位图文件一起，上传至本地服务器，实现与Internet的连接，客户端通过网络可直接下载三维几何造型设计，进入自己同构的软件环境完成浏览。异构环境下比较复杂，该模块的作用是使用户在不具备矢量图形绘制软件情况下，依然可以浏览到Web发布的产品图形。
在数控加工的设计中，使用各种绘图软件形成的图形都是矢量图形。现采用位图、矢量图并用方法，完成数控加工中三维图形的Web表达。它们分别应用干不同需求情况下。例如，由于位图的像素采集和网络发布比较方便快捷，只需要照片或图形扫描或软件产生，虽然不具有多视角观测特性，但可以用来进行产品介绍、广告宣传等；而涉及到产品设计、零件信息提取、部件装配以及加工制造等情况时，必须清晰完整的展现零部件的全貌，需要将产品设计的矢量图发布到网络上，用户可以控制Web浏览的零部件进行旋转、平移、放大、缩小等操作，使用户从不同视角观测产品图形设计与加工。
3 实现方法
使用Pro/E软件完成铣削加工中产品设计的3D几何造型．然后实现它的走刀轨迹显示及NC加工仿真。同构环境下，将3D 图形超连接到网页中进行发布，用户可以从网络上将其下载到自己的Pro/E环境中浏览；异构环境需要采取下面三种方法，实现网络环境下数控加工3D图形的 Web浏览与发布。
3D几何造型的Web发布与浏览 采用VRML格式转换方法。VRML是面向网络的，为网络而生，并随网络而发展。它避免了在网上传输无限容量的一帧帧视频图像，传输的是有限容量的WRL 文件。使用Pro/E环境直接导出产品几何造型的VRML 文件，在Web进行发布与浏览，如图3所示3D几何造型的Web页，Web浏览的零部件可以进行旋转、平移、放大、缩小等操作。
走刀轨迹的Web发布与浏览 在Pro/E环境下，形成产品加工的走刀轨迹，然后将其转换成位图格式，使用网页中插入图像方法实现走刀轨迹的Web发布与浏览。如图4所示，可见刀具相对工件的走刀轨迹和退刀位置。
NC加工仿真的Web发布与浏览 采用屏幕捕捉技术，将Pro/E环境下产品的加工仿真捕捉成多媒体avi格式，使用网页中插入视频功能实现NC加工仿真的Web发布与浏览。如图5所示，可见零件的动态加工过程。

图3 3D几何造型的Web页
 
图4 走刀轨迹的Web页
 


图5 NC仿真的Web页
 

4 结论
将建立的3D图形Web发布结构框架应用到网页制作中，并嵌入了同构环境和异构环境下矢量图形的网络浏览方法，均得到了满意效果。分别使用 Win98/Win2000和NT4.0系统平台，而且在不同浏览器IE和NetCaptor上，都实现了数控加工三维图形设计的网络浏览与发布．从而具有跨平台、跨系统的可兼容性。