基于Web的機械設計CAD信息測試管理系統研究

崔尚勇

（西安交通大學，西安 712000）

0 引言

隨著網絡Web技術的日益成熟，各種基于Web技術的計算機輔助功能已經在各個行業廣泛使用，Web技術最重要的優勢是其簡單性、可靠性、開放性和優秀的界面系統，通過與數據庫系統完美組合，可以實現遠程、分布式信息存取。在機床設計CAD系統中，大量的CAD數據和信息存儲實現方式主要是數據庫，Web技術和數據庫技術與機床設計CAD數據信息測試有機結合是可以實現企業技術測試管理的有效方式，也是提高計算機輔助設計信息管理的有效途徑。

在CAD設計輔助系統中，機床等設備信息的采集能使設計和管理人員及時掌握各種設備信息，發現設備故障，對制造工藝進行改造，從而提高產品的質量。

1 總體設計

在傳統的網絡技術中，信息測試平臺應用比較廣泛的還是客戶機/服務器模式（C/S結構）。隨著網絡技術的發展，尤其是現代企業網絡的快速發展，以Web技術為核心的瀏覽器/服務器模式（B/S結構）應運而生，而且發展迅速。它的主要優勢是開發容易，接入方式多樣，數據一致，運行維護相對容易等。B/S體系是一種三層結構模式，其架構如圖1所示。

圖1 總體架構圖

在這個架構中，客戶機與瀏覽器為應用層，主要實現人機交互；服務器為服務層，主要用于用戶請求與數據庫數據的交換；數據庫系統則形成數據層，主要用于存儲大量數據信息。

2 主要模塊設計

本系統主要包括三個模塊：客戶端顯示模塊、服務器端服務模塊配置及Cad信息采集系統、數據庫設計。

2.1 客戶端模塊主要以頁面方式來實現

本模塊主要分兩部分。

1）用戶登錄模塊，用于控制用戶的權限，主要是設計用戶登錄界面，用戶通過此界面登錄，校驗成功后，獲得相應操作權限。

2）顯示信息測試模塊，用于顯示測試及選項等界面，其實現方式主要以PHP代碼編程。診斷信息數據查詢、顯示模塊主要是用戶通過輸入請求，從數據庫端獲得數據信息。如進行電子圖紙查詢、設備信息和用戶信息查詢等。

查詢模塊主要有兩種查詢方式：圖形化的測試界面和關鍵字輸入界面。圖形化的測試界面主要是制作機床或其他零件的爆炸圖的鏈接熱區用來查詢有關CAD信息；關鍵字輸入方式則通過輸入測試診斷信息關鍵字，從而進行全文檢索相關數據。

顯示模塊是人機交互的主界面，用來顯示用戶登錄界面、查詢界面及查詢結果顯示。在查詢結果顯示時需要考慮到圖形顯示時爆炸圖熱區的定義與及對應圖的鏈接，并對用戶的操作事件響應，顯示出子圖等。

2.2 服務器端的架設

服務器端主要提供CAD信息測試管理資源共享平臺，為設計人員或管理人員提供多種智能測試手段，其核心是CAD信息知識庫和相關數據庫，主要提供測試和診斷服務。

2.2.1 服務端主要功能

1）CAD信息測試、管理集成系統、優化在線采集和診斷方法。

2）客戶管理系統，對客戶所擁有的設備等信息的描述等。

3）知識庫和數據庫管理系統，收集測試維護信息，并補充到知識庫、數據庫中，使之及時更新，以便增強知識庫、數據庫數據信息的豐富程度，增強計算機測試診斷能力。

4）測試診斷任務管理系統，對各種測試任務進行管理，為診斷任務提供診斷信息。

5）WEB輔助診斷系統。利用各種智能分析工具，對采集的信息進行智能分析和前瞻性預警。

6）測試診斷信息發布系統。向客戶端或管理人員發布各種測試、診斷、管理信息。

2.2.2 服務端系統平臺架設

1）系統平臺：Windows NT

2）機床設計工藝制作、管理平臺：CAPP服務 器 和DNC服 務 器，CAPP（Computer Aided Process Planning）是指利用計算機的軟硬件技術和支持環境，通過計算機數值運算、邏輯推斷和推理等功能來確定機械零件的加工工藝過程。CAPP系統可以使提升工藝設計的效率、一致性和質量，并能對設計進行優化；DNC(Distributed Numerical Control)則被稱為分布式數字控制系統，用于實現CAD/CAM和計算機輔助生產管理系統的集成。

3）Web服務器和數據庫平臺：Apache+PHP+MySql

該系統主要是在Web服務器上建立測試、診斷信息數據庫，客戶通過瀏覽器與Web服務器進行動態的數據訪問和交換，利用PHP技術編寫Web服務器應用程序，實現數據的存儲、更新和訪問。利用SQL語句實現PHP與Web服務器上的數據庫的連接操作。

2.3 數據庫設計

機床設計CAD信息管理系統主要數據庫為企業人員部門數據信息和設備數據兩個方面，其中企業人員數據信息主要包括用戶信息表；設備數據庫則涉及機床設備、刀具系統和電子圖紙信息等數據表。

1）企業人員部門數據信息

（1）用戶數據庫：用于存放系統用戶和個人用戶數據，包括用戶的編號、用戶的姓名、用戶的密碼、用戶的種類（系統和個人）、用戶的權限、用戶部門編號等數據。

（2）企業中各部門的數據表：用于存儲部門信息數據，像部門的編號、部門的名稱等。

2）設備數據庫

（1）機床設備類別數據表：用于存儲機床設備的類型信息，包括機床的編號、機床的類別、機床類別名稱等。

（2）機床設備數據表：用于存儲機床的臺帳信息，包括機床的編號、機床的名稱、機床的型號、機床的類別編號、機床的生產廠家以及機床的單價、機床圖片、所有部門的編號、購入時間、采購人姓名等。

（3）機床刀具數據表：用于存儲刀具的各種信息，主要有刀具的編號、類別、精度等。

（4）機床刀具使用記錄：用于存儲刀具領用的相關信息，主要有領用編號、領用刀具的編號、領用人編號和姓名、領用人部門編號與名稱、交還時間、交還人編號和姓名、刀具使用情況等。

（5）機床、刀具報廢數據表：用于存儲機床設備和刀具設備的報廢情況，需要包括設備的編號、報廢原因、報廢編號、報廢申請人、報廢申請時間、審批領導姓名、審批結果及審批時間。

3）電子圖紙數據庫

電子圖紙數據庫主要存儲電子圖紙屬性及外部信息。其中屬性包括圖紙編號（唯一、關鍵字）、圖紙名稱、圖紙制作軟件、圖紙大小、圖紙類型、圖紙生產日期、圖紙制作人、圖紙審核人、圖紙審核時間等。而外部屬性則主要指圖紙文件名、圖紙的說明、圖紙與與其他零部件圖紙的上下級關系、圖紙的修改信息（修改人、修改時間等）等。

4）診斷信息數據庫

機床CAD信息測試診斷信息主要由存儲機床等設備的采集信息和故障信息等知識的專用庫存儲機床的維護記錄，主要有機床編號、故障原因、維修負責人、維修費用、維修時間、維修結果等。

2.4 CAD信息采集、維護系統

2.4.1 CAD信息采集硬件實現

CAD信息采集的核心是ATMEL公司開發的單片機AT89C52，主頻是6MHz。在單片機中，主要以T1計數器作串行波特率發生器；T0、T則用于測試頻率；MAX197用于測試電壓；增加6塊8255，拓展I/O接口，用于控制信道切換。

2.4.2 CAD信息智能測控軟件功能實現

在線采集和智能維護主要采用面向對象及模塊化的思想，利用VB及動態庫技術進行開發，其主要功能是：

1）在線采集數據模塊：實現對CAD信息的在線采集。

2)智能維護模塊：存儲采集信息，在線分析形成專家知識庫，為用戶提供在線故障預警等。

3)數據管理模塊：監測系統接口，管理系統時間、電源等。

3 幾個關鍵技術的實現

3.1 全文數據檢索技術

全文檢索技術主要利用中文分詞技術和Lucene全文檢索框架建立索引詞典進行查詢的方式。可以實現在Lucene框架的基礎上開發用于全文檢索的完整檢索工具，使用戶可以在全文或全站中準確檢索相關數據，從而完成診斷任務。全文檢索工具開發的主要過程如下。

1）索引詞提取工具開發：利用Lucene全文檢索框架對數據庫的數據源進行分析（analyzer），把數據源字符串分成單詞，去除無效的分詞，獲得關鍵詞。然后系統計算出所提取的關鍵字出現次數，依據次數進行排序。

2）建立索引數據庫

首先設置Lucene全文檢索框架的域（fi eld）的索引屬性設為真，將標題域最后編輯時間域的存儲屬性設置為假，設置正文域的存儲屬性為真。然后利用Lucene全文檢索框架的寫（writer）功能向索引文本（document）的域（fi eld）中寫入索引詞。

3）全文檢索實現

在內存中建立索引詞典，用于標識索引詞在索引文件中的位置，可以方便計算機對關鍵字的頻繁查詢。

3.2 用戶圖形化顯示界面實現關鍵技術

用戶圖形化的顯示界面是管理系統與用戶之間的接口，尤其爆炸圖的熱區鏈接和用戶事件響應是顯示界面中的關鍵技術。

爆炸圖熱區鏈接的實現主要是把用戶定義好的熱區與爆炸圖對應區域進行鏈接；而用戶事件則是用戶在熱區點擊鼠標左鍵后，通過查詢模塊查找，然后通過顯示模塊顯示也相關的電子圖紙的子圖?？梢暬牟樵兎绞接欣谟脩翎槍π缘牟樵兯枰男畔⒒驍祿梢詼p少錯誤查詢及輸入數據的麻煩，極大地方便了用戶的操作過程。

3.3 編碼問題

在機床設備、刀具等信息測試管理系統中，設備編碼是關鍵技術之一，現在國內有關機床設備編碼沒有完善的統一編碼。在國標GB/T15375中，機床分為11類，主要有車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、鋸床及其他機床。在本系統中，機床及相關設備編碼以唯一性、簡明性、穩定性和通用性、可擴充性為原則，設計有關機床的編碼方案，以方便查詢和管理。具體方案如圖2所示。

1）分廠代碼，表示機床所在的分廠的代碼；

圖2 方案示意圖

2）生產線代碼，表示機床所在的生產線；

3）機床類型，表示國標中機床的分類；

4）機床編號，表示機床的編號；

5）生產線編號，表示機床所在生產線的順序編號；

6）精度等級，表示機床的精確程度。

機床刀具的編碼也采用類似的方法，針對其所在分廠、生產線及其類型、精確程度等進行編碼。

3.4 數據庫安全系統

1）用戶權限設置

在用戶數據表中用戶的權限需要詳細劃分以保證數據的安全性，用戶的權限可以設置為五個層次。

（1）系統管理員：用于維護數據庫。主要是對數據庫結構進行編輯等。

（2）一般用戶：具有對數據庫操作的權限，像數據的插入、修改、刪除等工作，不能對數據庫結構進行操作。本權限還可以詳細劃分為只具有某一權限的用戶，如只能進行修改或只能進行插入操作等。

（3）審核員：用于審核數據并通過。還可以詳細劃分為人員部門數據審核權限和設備信息管理審核權限等。

（4）下載：具有查看和下載權限。

（5）查看：只能進行瀏覽權限。

2）數據庫備份

在系統管理員賬號下設置專門的數據備份模塊，定時備份數據庫，當發生意外系統故障時，可以通過備份數據恢復系統。

4 結束語

本文對基于Web的機床設計CAD信息測試管理系統進行了研究，主要對用戶查詢模塊、服務器架設、數據庫等進行了設計，對這些模塊的關鍵技術作了詳細的敘述。實現了機床加工相關信息管理的現代化、智能化和高效性，對現代企業中機床設計CAD信息管理系統建設有一定的參考價值。

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