基于WEB三维模型的反求软件系统研究
|
摘要
反求技术（反求工程、逆向工程、反求设计）是企业在产品竞争中，为了战胜对手而发展起来的一种现代工程技术。传统的实物反求技术通过各种测量手段，获取产品的点云信息，经软件处理后反求出产品的结构形状、尺寸参数，但其前提条件是必须具有产品实物。
随着互联网技术的发展，互联网上以三维WEB模型方式出现的宣传产品也越来越多。这些产品都是国外技术和经验的长期积累。如能借用反求工程的思想，将网上产品的三维WEB模型信息进行加工提取，即对三维模型进行反求，再通过反求技术来借鉴、模仿甚至克隆国外先进的产品和设计方法，则可迅速缩短我们和国外在产品设计方面的差距。因此，研究三维WEB模型（产品）的反求技术是一项非常有用和具有新意的工作。
本课题围绕三维WEB模型（产品）的反求技术开展了大量的研究工作，并取得了以下一些研究成果：
首先，针对制造业新产品开发的需求和现状，进行了深入的调查和分析，明确了WEB三维模型反求软件系统开发的重点。
其次，综合分析了WEB三维模型的特点和格式文件，提出了WEB三维模型反求的技术路线及总体方案。
论文着重研究了WEB三维模型反求的两种方法：STL反求及MDT反求，即是将WEB三维模型（主要是VRML格式）的数据格式转换为CAD/CAM可以识别的STL格式和MDT格式，并具体实现了这两种方法。
最后成功地开发了具有可视化功能的反求软件原型系统，其相关研究成果已通过专家验收。
Reverse technology (reverse engineering, reverse design, converse engineering) is a modern engineering technology which is developed for enterprise to conquer competitors in the product competition. Traditional entity reverse technology is adopted to acquire point cloud information of product through many kinds of measurements, the point cloud information are processed with software, and it could be reversed to obtain shape, dimensions, precision of the product, but the precondition is that it must have entity reversed.
With the development of internet technology, more and more products are used in the mode of three dimensions model on the net. If we could borrow ideas of the reverse engineering to process and pick up the information of three-dimension model of product on the net, and then we could use for reference or imitate foreign advanced product and design with reverse technology. By this means, it could narrow the gap of product design between our country and other developed countries. Therefore, researches on the reverse technology of three-dimension web model are of great use and new meaning.
It has made researches on the reverse technology of three-dimension model, and obtained the research results as follows:
Firstly, with the demand and current situations of new product development in the manufacturing industry, it makes a deep research and analyses to make sure the focus of software system of three-dimension web model.
Secondly, it makes a comprehensive analysis on characteristics and formats of three-dimension web models, and brings forwards the approaches and general solutions for the reverse.
The paper makes emphases on the two means for the reverse of three-dimension web model: STL reverse and MDT reverse. It transforms the three-dimension web model (mainly in VRML format) into the STL format and MDT format, which can be identified in CAD/CAM. The paper also makes the discussions over these two approaches.
Finally, we have succeeded in developing prototype system of reverse software, which possesses the function of visualization, and the system has been verified and
accepted by the experts.
随着互联网技术的发展，互联网上以三维WEB模型方式出现的宣传产品也越来越多。这些产品都是国外技术和经验的长期积累。如能借用反求工程的思想，将网上产品的三维WEB模型信息进行加工提取，即对三维模型进行反求，再通过反求技术来借鉴、模仿甚至克隆国外先进的产品和设计方法，则可迅速缩短我们和国外在产品设计方面的差距。因此，研究三维WEB模型（产品）的反求技术是一项非常有用和具有新意的工作。
本课题围绕三维WEB模型（产品）的反求技术开展了大量的研究工作，并取得了以下一些研究成果：
首先，针对制造业新产品开发的需求和现状，进行了深入的调查和分析，明确了WEB三维模型反求软件系统开发的重点。
其次，综合分析了WEB三维模型的特点和格式文件，提出了WEB三维模型反求的技术路线及总体方案。
论文着重研究了WEB三维模型反求的两种方法：STL反求及MDT反求，即是将WEB三维模型（主要是VRML格式）的数据格式转换为CAD/CAM可以识别的STL格式和MDT格式，并具体实现了这两种方法。
最后成功地开发了具有可视化功能的反求软件原型系统，其相关研究成果已通过专家验收。
Reverse technology (reverse engineering, reverse design, converse engineering) is a modern engineering technology which is developed for enterprise to conquer competitors in the product competition. Traditional entity reverse technology is adopted to acquire point cloud information of product through many kinds of measurements, the point cloud information are processed with software, and it could be reversed to obtain shape, dimensions, precision of the product, but the precondition is that it must have entity reversed.
With the development of internet technology, more and more products are used in the mode of three dimensions model on the net. If we could borrow ideas of the reverse engineering to process and pick up the information of three-dimension model of product on the net, and then we could use for reference or imitate foreign advanced product and design with reverse technology. By this means, it could narrow the gap of product design between our country and other developed countries. Therefore, researches on the reverse technology of three-dimension web model are of great use and new meaning.
It has made researches on the reverse technology of three-dimension model, and obtained the research results as follows:
Firstly, with the demand and current situations of new product development in the manufacturing industry, it makes a deep research and analyses to make sure the focus of software system of three-dimension web model.
Secondly, it makes a comprehensive analysis on characteristics and formats of three-dimension web models, and brings forwards the approaches and general solutions for the reverse.
The paper makes emphases on the two means for the reverse of three-dimension web model: STL reverse and MDT reverse. It transforms the three-dimension web model (mainly in VRML format) into the STL format and MDT format, which can be identified in CAD/CAM. The paper also makes the discussions over these two approaches.
Finally, we have succeeded in developing prototype system of reverse software, which possesses the function of visualization, and the system has been verified and
accepted by the experts.
引文
[1] 吴锡英．信息时代的全球制造策略—兼议我国制造业的发展．中国机械工程，1998，Vol.9，No.7：1-3
[2] Bohn J H，Michael J Wonzy．Automatic CAD-model repair：shell-closure．Proc.symposium 1992，The Univ Of Texas at Austin，86-94
[3] Albano L D，Sub N P．Automatic Design and Concurrent Engineering．CAD， 1994，Vol.26(7)，pp.499-504
[4] Bullinger H，Jong K F et al．RPD-A multi-disciplinary approach for design of innovative produces．3rd Int Conf On Mfg Tech，1995，11-19
[5] B Wiedemann，H A Jantzen．Strategies and applications for rapid product and process development in Daimler-Benz AG．Computer in Industry 39，1999，11-25
[6] Tames varady，Ralph R Martin et al．Reverse engineering of geometric models-an introduction．Computer Alded Design，1997，Vol.29(4)，No.255-2668
[7] The VRML Consortium Incorporated．The Virtual Reality Modeling Language International Standard IS0/IEC 14772-1：1997,1997
[8] Silicon Graphics Inc．OpenGL Reference manual Addition Welsey，1993
[9] Paul S.Strauss，Rick Carey．An Object-Oriented 3D Graphics Toolkit．Computer Graphics 26.2 July 1992
[10] David J.Krulinski著，潘爱民译．Visual C++技术内幕．北京，清华大学出版社，1999，1
[11] 郑莉，董渊，傅仕星．C++语言程序设计．北京，清华大学出版社，1999，6
[12] 同志工作室．Visual C++ 6.0开发技巧与实例教程．北京，人民邮电出版社，1999，2
[13] 钱能．C++程序设计教程．北京，清华大学出版社，1999，4
[14] 谭浩强，张基温．C语言程序设计教程．北京，高等教育出版社，1992，6
[15] 兰芸．Visual C++ 6.0编程实例精解．北京，北京希望电子出版社，1999，8
[16] 刘之生，黄纯颖．反求工程技术．北京，机械工业出版社，1992，4
[17] 樊炳辉，李云江．MDT—三维参数特征造型机械CAD．清华大学出版社，1999，10
[18] 唐泽圣．三维数据场可视化．北京，清华大学出版社，1999，
[19] 黄心渊．虚拟现实技术与应用．北京，科学出版社，1999，
[20] 阳化冰．虚拟现实构造语言VRML．北京，北京航天航空大学出版社，2000，9
[21] 严子翔．VRML虚拟现实网页语言．北京，清华大学出版社，2001，8
[22] 孟明辰，韩向利．并行设计．北京，机械工业出版社，1999，11
[23] 刘宏增，黄靖远．虚拟设计．北京，机械工业出版社，1999，11
[24] 孙大涌，屈贤明．先进制造技术．北京，机械工业出版社，1999，12
[25] 施法中．计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条（CAD&NURBUS）．北京，北京航空航天大学出版社，1994，2
[26] 曾建超，俞志和．虚拟现实的技术及其应用．北京，清华大学出版社，1996
[27] Fan Dai．Virtual Reality for Industrial Application．Springer — Verlag，Berlin，1998
[28] Chi-ChengPChu， Tushar Hdani and Rajit Gadh．Evaluation of Virtual reality interface for product shape design．IIE Transaction，Vol.30，NO，7, pp,629-643，1998
[29] Tushar Hdani and Rajit Gadh．Greation of concept shape design Via a virtual reality interface．Computer-Aided Design，Vol.29，NO.8，pp.553-563，1997
[30] Sankar Jayaram，Hugh Iconnacher and Kevin Wlyons．Virtual assembly using virtual reality techniques．Computer-Aided Design，Vol.29，No.8，pp.575-584，1997
[31] 曹丽荣，朱宁春等．现代CAD及其相关技术．北京，电子工业出版社，1996
[32] 张滢，杨者清等．STL、DXF等通用文件格式图形的真实感显示．小型微型计算机系统，Vol.22（10），2001：1277-1280
[33] 张红玲．STL格式实体真实感图形显示工具．电脑学习，Vol.4（8），2000：31-33
[34] 崔树标，张宜生，梁书云，李德群．STL面片中冗余顶点的快速滤除算法及其应用．中国机械工程，Vol.12（2），2001：173-175
[35] 唐杰，周来水，周儒荣，卫炜．STL文件修补算法研究．机械科学与技术，Vol.19（4）,
2000：677-679
[36] 李含静，于永炎．VRML格式转换成专用格式的软件实现．电脑学习，Vol.3，2002：32-34
[37] 李占利．基于STL的快速分层处理软件的研发．西安科技学院学报，Vol.21（3），
2001：263-267
[38] 杨文涛，韩明，肖跃加，黄树槐．基于STL格式的实体分割．中国机械工程，Vol.12（6），2001：651-654
[39] 黄旗明，王运赣．快速成形中STL格式文件的分割及其连续成形．模具技术，Vol.(2)，2001：16-18
[40] 张正霞，汪厚祥．虚拟现实建模语言（VRML）的概况与展望．工程图学学报，Vol.2（2），1998：85-91
[41] 王从军，张李超，黄树槐．一种新的STL数据压缩存储格式．中国机械工程，Vol.12（5），2001：558-560
[42] 许耀昌．用VRML建立网上三维世界．中国图像图形学报，Vol.11（2）837-839
[43] 王从军，黄树槐．由三维离散数据反求曲面STL数据文件．中国机械工程，Vol.11（10）2000：1093-1096
[2] Bohn J H，Michael J Wonzy．Automatic CAD-model repair：shell-closure．Proc.symposium 1992，The Univ Of Texas at Austin，86-94
[3] Albano L D，Sub N P．Automatic Design and Concurrent Engineering．CAD， 1994，Vol.26(7)，pp.499-504
[4] Bullinger H，Jong K F et al．RPD-A multi-disciplinary approach for design of innovative produces．3rd Int Conf On Mfg Tech，1995，11-19
[5] B Wiedemann，H A Jantzen．Strategies and applications for rapid product and process development in Daimler-Benz AG．Computer in Industry 39，1999，11-25
[6] Tames varady，Ralph R Martin et al．Reverse engineering of geometric models-an introduction．Computer Alded Design，1997，Vol.29(4)，No.255-2668
[7] The VRML Consortium Incorporated．The Virtual Reality Modeling Language International Standard IS0/IEC 14772-1：1997,1997
[8] Silicon Graphics Inc．OpenGL Reference manual Addition Welsey，1993
[9] Paul S.Strauss，Rick Carey．An Object-Oriented 3D Graphics Toolkit．Computer Graphics 26.2 July 1992
[10] David J.Krulinski著，潘爱民译．Visual C++技术内幕．北京，清华大学出版社，1999，1
[11] 郑莉，董渊，傅仕星．C++语言程序设计．北京，清华大学出版社，1999，6
[12] 同志工作室．Visual C++ 6.0开发技巧与实例教程．北京，人民邮电出版社，1999，2
[13] 钱能．C++程序设计教程．北京，清华大学出版社，1999，4
[14] 谭浩强，张基温．C语言程序设计教程．北京，高等教育出版社，1992，6
[15] 兰芸．Visual C++ 6.0编程实例精解．北京，北京希望电子出版社，1999，8
[16] 刘之生，黄纯颖．反求工程技术．北京，机械工业出版社，1992，4
[17] 樊炳辉，李云江．MDT—三维参数特征造型机械CAD．清华大学出版社，1999，10
[18] 唐泽圣．三维数据场可视化．北京，清华大学出版社，1999，
[19] 黄心渊．虚拟现实技术与应用．北京，科学出版社，1999，
[20] 阳化冰．虚拟现实构造语言VRML．北京，北京航天航空大学出版社，2000，9
[21] 严子翔．VRML虚拟现实网页语言．北京，清华大学出版社，2001，8
[22] 孟明辰，韩向利．并行设计．北京，机械工业出版社，1999，11
[23] 刘宏增，黄靖远．虚拟设计．北京，机械工业出版社，1999，11
[24] 孙大涌，屈贤明．先进制造技术．北京，机械工业出版社，1999，12
[25] 施法中．计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条（CAD&NURBUS）．北京，北京航空航天大学出版社，1994，2
[26] 曾建超，俞志和．虚拟现实的技术及其应用．北京，清华大学出版社，1996
[27] Fan Dai．Virtual Reality for Industrial Application．Springer — Verlag，Berlin，1998
[28] Chi-ChengPChu， Tushar Hdani and Rajit Gadh．Evaluation of Virtual reality interface for product shape design．IIE Transaction，Vol.30，NO，7, pp,629-643，1998
[29] Tushar Hdani and Rajit Gadh．Greation of concept shape design Via a virtual reality interface．Computer-Aided Design，Vol.29，NO.8，pp.553-563，1997
[30] Sankar Jayaram，Hugh Iconnacher and Kevin Wlyons．Virtual assembly using virtual reality techniques．Computer-Aided Design，Vol.29，No.8，pp.575-584，1997
[31] 曹丽荣，朱宁春等．现代CAD及其相关技术．北京，电子工业出版社，1996
[32] 张滢，杨者清等．STL、DXF等通用文件格式图形的真实感显示．小型微型计算机系统，Vol.22（10），2001：1277-1280
[33] 张红玲．STL格式实体真实感图形显示工具．电脑学习，Vol.4（8），2000：31-33
[34] 崔树标，张宜生，梁书云，李德群．STL面片中冗余顶点的快速滤除算法及其应用．中国机械工程，Vol.12（2），2001：173-175
[35] 唐杰，周来水，周儒荣，卫炜．STL文件修补算法研究．机械科学与技术，Vol.19（4）,
2000：677-679
[36] 李含静，于永炎．VRML格式转换成专用格式的软件实现．电脑学习，Vol.3，2002：32-34
[37] 李占利．基于STL的快速分层处理软件的研发．西安科技学院学报，Vol.21（3），
2001：263-267
[38] 杨文涛，韩明，肖跃加，黄树槐．基于STL格式的实体分割．中国机械工程，Vol.12（6），2001：651-654
[39] 黄旗明，王运赣．快速成形中STL格式文件的分割及其连续成形．模具技术，Vol.(2)，2001：16-18
[40] 张正霞，汪厚祥．虚拟现实建模语言（VRML）的概况与展望．工程图学学报，Vol.2（2），1998：85-91
[41] 王从军，张李超，黄树槐．一种新的STL数据压缩存储格式．中国机械工程，Vol.12（5），2001：558-560
[42] 许耀昌．用VRML建立网上三维世界．中国图像图形学报，Vol.11（2）837-839
[43] 王从军，黄树槐．由三维离散数据反求曲面STL数据文件．中国机械工程，Vol.11（10）2000：1093-1096
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |