新型互聯網橫機CAD系統的設計

張光耀，張團善， 韓士星

（1.西安工程大學協同創新中心學院，陜西西安 710000；2.西安工程大學機電工程學院，陜西西安 710000）

伴隨著第三次技術革命，全球的計算機技術和網絡技術得到了巨大的發展，這也給CAD技術的發展與創新提供了良好的解決方案[1]。諸如公路建設，橋梁搭建以及機械制造等大量的工程領域的CAD技術得以攜手互聯網技術形成“互聯網+CAD”的發展格局[2]。然而，作為我國的傳統產業和支柱產業的紡織行業卻在此潮流中沒有跟上步伐[3]。現階段，中國的橫機CAD技術還大多處于單機或者局域網互聯模式[4-6]，無論是從網絡兼容性還是設計生產的便捷性來講都有著極大的局限性[7-10]。

本課題綜合考慮橫機CAD的功能要求，應用新型的互聯網技術和數據庫技術，開發設計一款基于互聯網的橫機CAD系統。應用此系統，不僅擁有單機版的功能優點，還可以在極大程度上提高橫機CAD設計的工作效率，無論身處何地，都可以通過互聯網實現對橫機CAD的使用。

1 系統網絡架構

綜合考慮互聯網的結構模式，采用比C/S結構適應性更強、共享性更強且維護更簡單的B/S結構作為互聯網橫機CAD系統的網絡結構模式。B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式）是在互聯網得以發展所伴生的新型結構，B/S結構采用將功能實現的核心部分都放置在服務器中，令系統的開發和維護都得到了極大的簡化，故在互聯網橫機CAD系統中應用B/S結構中，可以將軟件部分全部加載到Web服務器中，使用者通過瀏覽器進行對軟件的操作。

2 系統結構設計

在互聯網橫機CAD系統中，最后針對的機械設備為電腦橫機，這個系統結構可以分為三部分：網絡層，設計層和終端層。

2.1 網絡層

網絡層的主要功能是令用戶在設計的過程中實現對于數據的云端提取和云端存儲功能，包括對于使用者的登錄信息的檢測、已存儲信息的調用以及設計完成后的數據上傳功能。而本系統中，網絡層主要由 Web 服務器的硬件、Windows Server 2008 操作系統以及SQL Server2008數據庫所構成。

2.2 設計層

設計層的主要功能是讓用戶在客戶端就可以對互聯網橫機CAD系統進行操作。使用者只要在具有網絡通訊功能的客戶終端上應用瀏覽器就可以訪問到互聯網橫機CAD系統的設計頁面。

2.3 終端層

終端層的重要功能是將完成的設計內容傳輸給終端生產設備以實現按照預期紡織的最終目的。由于設計信息是存儲在網絡層的，經由計算機來控制電腦橫機，可以實現遠距離控制生產的操作。

3 系統功能設計與開發

3.1 多種視圖模塊

為了能夠直觀地體現想要表達的織物結構形態，在互聯網橫機CAD系統中將利用互相獨立的三個界面對花型設計的不同表示方法進行描述。

3.1.1 編織工藝圖

編織工藝圖所描述的對象是織物的橫斷面，描述的內容是成圈的順序和織針編織情況。在系統中，

會顯示每一個工藝行的信息（包括前針床和后針床）、應用點來對應設備中的針、圖形符號對應設定的編織動作。圖形符號的顏色表示不同的紗線原料，允許用戶利用鼠標對各種信息進行編輯修改。

3.1.2 花型意匠圖

花型意匠圖是把織物內線圈組合的規律和使用紗線的顏色用指定的符號或者形象圖元在小方格紙上表示出來的一種方法。在系統中，可以利用切換功能對其進行修改編輯，底色表征紗線的顏色，方便對提花的顏色和結構進行分析。

3.1.3 線圈結構圖

用圖形描繪出線圈在織物內的形態稱為線圈結構圖。從線圈結構圖中，可直觀地看出橫編針織物結構單元的形態及其在織物內的連接與分布情況，在此視圖中，同樣支持顏色的修改與部分動作的修改。

在本次設計的互聯網橫機CAD系統中，使用者可以在用戶終端的設計頁面上使用鼠標來確定當前的編織動作、顏色及線圈密度等信息。為了方便操作和存儲，選擇使用二維矩陣的方式來表征內容，如式（1）所示：

其中，F—花型信息，Pij—第i個針位在第j行的工藝點信息。Pmn—整個系統共有m個工藝行和n個針位。

此外，Pij并不是單一的數值，其表征這如式（2）所包含的信息。

在式（2）中，a1為前針床動作，a2為后針床動作，并設定不同的數值來代表著不同的動作，以完成整個成圈過程。b1為前針床紗線顏色，b2為后針床紗線顏色，同樣設定不同的數值代表不同的顏色，可供用戶按照主觀意愿來選擇。c1為前針床線圈密度，c2為后針床線圈密度。

3.2 成型工藝模塊

借助網絡的方便性和開放性，可以允許不同的用戶在該系統上設計并上傳分享成形的款式，以方便更多的用戶進行借鑒。

3.3 織物仿真模塊

花型設計完成后，將會根據用戶的設計數據進行信息的編譯，以用于存儲到web服務器中。同時，在對其進行實際生產的過程中，將會根據在系統中存儲的不同的電腦橫機的型號信息進行匹配計算。

3.4 產品數據庫模塊

用戶可以根據自身的要求，建立獨立的數據庫實現數據導入、數據備份以及數據讀取等操作。該模塊可以有效地對使用者的設計專利進行保護。用戶可以應用獨立賬戶對于數據進行在線編輯、更新、下載和刪除操作。

4 系統關鍵技術

4.1 在線交互技術

基于互聯網的橫機CAD系統的在線交互技術是設計的關鍵，令用戶可以在設計的同時實時傳輸數據至Web服務器，而服務器立刻做出響應。在線交互技術的應用極大地提高了用戶的設計效率。

客戶端利用canvans輔助javascript語言完成交互設計，canvans元素借助其鼠標事件，能夠檢測和識別鼠標鍵盤的操作指令，完成選擇、拖拽和放大縮小等功能，方便用戶的操作。同時，利用CCS3對網頁添加多種動態效果，增加用戶的瀏覽美觀性。

網絡端采用javascript語言實現數據的傳輸過程，在服務器端應用C#對程序進行編寫，保密性較好。

4.2 云計算技術

云計算技術是通過大量的計算機將任務分解再整合，可以給用戶提供極高的運算能力，如在對織物仿真時，僅僅數秒就可以實現對織物真實感的仿真。同時，由于云計算技術的虛擬化無需固定有形的實體，可以很好地匹配本系統，隨時隨地應用電腦和移動終端進行登錄系統設計。

5 結語

本課題設計的基于互聯網的橫機CAD系統，在實際的設計生產中有著極強的輔助性。該系統與單機版橫機CAD系統相比，具備以下優勢：（1）提高了用戶的遠程設計體驗；（2）減少用戶的資金投入；（3）有效管理產品信息；（4）降低開發周期等。