基于Ｗｅｂ的家用廚具分布式協同設計研究

摘 要：在分析基于Web的分布式協同設計后，鑒于我國目前家用廚具行業的發展狀況以及企業的生產銷售方式，為了促進企業的競爭力和適應產品生命周期縮短的趨勢，提出在家用廚具產品的整個生命周期中，用VRML語言對家用廚具進行虛擬建模的方法，以及采用vrml的script節點和EAI節點進行交互設計的實現；這樣的生產方式將可以填補我國在家用廚具分布式協同設計這方面的空白，也進一步促進家用廚具的個性化產品定制，用戶在客戶端瀏覽時可以對產品模型進行全方位的觀看，對于設計人員也能夠通過全面瀏覽，及時的發現產品所在的缺陷，加以改善，從而加快產品的開發周期和企業的效益。給出了應用實例，為企業提供了很好的設計討論工具。

關鍵詞：Web；協同設計；廚具；VRML

中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：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制造業，提升制造企業的核心競爭力成為全球業界的共識。圍繞提高新產品開發能力，加速新產品開發過程的并行生產已普及，基于企業動態聯盟和網絡化的敏捷制造成為制造業的重要方向，基于Web的產品協同設計便成為制造領域的一個重要發展方向^[1]。分布式協同設計的發展能夠快速開發新產品，使企業能夠適應市場多元化、個體特征化，同時降低企業的生產成本。

科技的發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。協同設計可以根據用戶的不同需求，設計生產出不同的具有競爭力的個性化產品。

1 基于Web的分布式協同設計的原因和意義

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

現有很多國內外的家用廚具廠商都在自己的網站上展示了產品的圖片等相關信息，但是單個的圖片不能讓用戶看到產品的具體特征，也不知道產品內在的構造。用戶僅憑客觀圖片很難選購到合適的產品，導致產品依然滯留在倉庫中，對用戶和企業都有極大的弊端^[2]。同時，不同地區的設計者在分布式協同設計時能夠在網上實時溝通，依據傳統的設計模式，不同地區的設計溝通需要花費成本，設計溝通的時間周期也長，交流與修改交替進行，浪費企業的成本^[3]。

分布式協同設計可以使用戶通過網絡連接企業和用戶，由用戶對產品進行全方位考察，對產品的虛擬模型進行交互操作，通過在虛擬設計環境中生成滿足自己需求的產品配置，使用戶和企業能夠進行良好的溝通^[4]。同時，又起到省時省力的作用，減少企業的生產成本，又為企業創造利潤。

基于Web的家用廚具分布式協同設計采用VRML實現產品的虛擬現實三維建模，生成利用層次性文件的包含關系創建的動態境界。通過VRML的Script節點的JavaScript程序或者VRML的外部編程接口EAI與Java應用程序或Java Applet進行通信，實現人機交互的操作。分布式協同設計使得企業內部設計加速，制造與管理的信息資源整合在一起，同時實現了信息集成與護操作。

2 基于Web的家用廚具分布式協同設計的實現方法

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

在服務器端由于VRML語言本身的節點比較復雜，要創建出復雜的三維造型比較困難，就采用由三維造型軟件系統生成較負責的3D模型，導出.wrl文件；再通過造型整理重構轉化時變形的模型，簡化其中多余的造型，對多面片進行合并等，并且構造LOD層次形成新的.wrl文件。這樣既能產生精確的造型，又能減少壓縮數據，減少網絡傳輸的數據量。

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

2.1 虛擬現實的建模

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

2.2 與用戶動態交互的實現

VRML場景與用戶交互的實現是基于行為和執行模式，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的效果，由插補器節點和傳感器節點控制動態行為。

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

3 應用實例

基于以上分析，在基于Web的家用廚具分布式協同設計中以洗菜機為例，采用PROE進行最初的三維建模，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

］ …

實時交互的實現使用VRML的EAI，他包括瀏覽器腳本接口的全部功能，能夠進行實時交互與網絡控制。其中的JavaApplet小程序能夠實現信息的交流。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 語

采用VRML實現分布式協同設計可以加強設計信息的跨平臺異地交流，能夠全方位的看到虛擬模型，發現設計缺陷，產生個性化特征產品，對信息化制造有著重大意義；可以為企業提供很好的設計討論工具，加快異地設計的開發，同時也縮短了產品的開發周期，減少了企業的開發成本。

參 考 文 獻

［1］周自強，沈連涫，趙瑋，等.基于Web的虛擬設計中VRML實時模型的可交互處理方法\\[J\\].計算機輔助設計與圖形學學報，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\\[J\\].蘇州大學學報: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，陜西科技大學在讀碩士研究生。主要研究方向為虛擬現實與圖形圖像處理。