江蘇* 劉會霞 梁佳洪 王霄

摘要：建立了基于B/S模式的鈑金展開CAD/CAM系統(tǒng)。論述了基于ASP理念鈑金展開/切割CAD/CAM系統(tǒng)的計算模型和編程原理、用戶身份認證機制、零件信息輸入與處理，NC指令生成及瀏覽器端的動態(tài)加工模擬、系統(tǒng)管理機制等關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：鈑金展開；CAD/CAM；ASP；B/S模式

1　引言

近年來，出現(xiàn)一種新的軟件部署模式，即所謂的應(yīng)用服務(wù)供應(yīng)商ASP。根據(jù)美國信息技術(shù)協(xié)會的定義，ASP是指那些通過因特網(wǎng)或者私人局域網(wǎng)向定購者/客戶遠程提供并管理應(yīng)用與計算機服務(wù)的企業(yè)。通俗地說，ASP是一種業(yè)務(wù)租賃模式，是一種將應(yīng)用系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布、管理和使用的商業(yè)模式，一種企業(yè)外包IT業(yè)務(wù)的租賃模式。企業(yè)用戶可以直接租用ASP的計算機及軟件系統(tǒng)進行自己的業(yè)務(wù)管理，任何用戶只要有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，就可以向ASP租用所需軟件，而不必在本地的機器上安裝該軟件?？蛻粼僖膊槐刭徺I軟件或者為取得授權(quán)而支付昂貴的費用；相反，他們只須在需要的時候使用某些服務(wù)，并且相應(yīng)地付少量的費用，從而節(jié)省一大筆用于IT產(chǎn)品技術(shù)的資金。因此，ASP被認為是繼ISP、ICP后，IT領(lǐng)域的又一場革命。

本文根據(jù)Internet/Web分布式網(wǎng)絡(luò)計算與網(wǎng)絡(luò)安全支持技術(shù)，開發(fā)了”基于ASP理念的鈑金展開CAD/CAM系統(tǒng)”。這不僅僅是一個基于ASP理念的、基于B/S分布計算模式的、支持多用戶的鈑金展開CAD/CAM的原型系統(tǒng)，而且是一種服務(wù)，一種客戶無需購買專門的軟件，只需為他所需要的功能付費的服務(wù)。通過這種系統(tǒng)，客戶花很少的錢就可以得到專業(yè)的服務(wù)，不必再為不需要的功能承當額外的費用，體現(xiàn)了ASP理念的核心和本質(zhì)。

基于ASP理念的鈑金展開CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1　鈑金展開CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中，身份認證模塊包括：用戶注冊、用戶登錄、用戶注銷、用戶查看使用日志、用戶查看和修改個人信息等功能；而系統(tǒng)管理模塊包括：用戶本身信息管理，系統(tǒng)管理員登錄、查看用戶意見、管理所有的帳戶等功能。

2　計算模型和編程原理

在網(wǎng)絡(luò)平臺上要實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，計算模式的選擇是一件至關(guān)重要的事。傳統(tǒng)的客戶機/服務(wù)器計算模式一般都是“胖客戶端”模式，客戶機上除負責圖形顯示和事件輸入外，應(yīng)用邏輯和業(yè)務(wù)處理規(guī)則可能一并(或部分)置于客戶機上，造成客戶機越來越“胖”，也使得開發(fā)的著力點主要落在客戶機端。由于客戶機端配置了大量的應(yīng)用邏輯和業(yè)務(wù)處理規(guī)則、軟件以及開發(fā)工具軟件，使得軟件的變動與版本升級以及硬件平臺的適應(yīng)能力，牽動著系統(tǒng)中所有的客戶機，勢必造成資金開銷的增加與管理維護的難度。90年代中期，逐漸形成一種新的基于瀏覽器、WWW服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器的計算模式—B/S計算模式。這種新型的計算模式繼承和共融了原來傳統(tǒng)的C/S(客戶機/服務(wù)器)計算模式的網(wǎng)絡(luò)軟、硬件平臺和應(yīng)用，但它具有傳統(tǒng)的C/S模式所不具有的很多特點：更加開放，與軟、硬件無關(guān)，開發(fā)速度快、生命周期長，應(yīng)用擴充和系統(tǒng)維護升級方便等。B/S模式的主流語言是Java、HTML等。由于瀏覽器、Java、HTML以及數(shù)據(jù)庫資源都可以做到與軟、硬件平臺無關(guān)，因此，B/S模式真正實現(xiàn)與平臺無關(guān)性。兩種計算模式的比較如表1所示。

表1　C/S模式和B/S模式的比較

B/S模式下，把應(yīng)用邏輯和業(yè)務(wù)處理規(guī)則放在服務(wù)器一側(cè)，這樣的結(jié)構(gòu)，客戶機可以做得盡可能的“瘦”，其功能可能只是一個多媒體瀏覽器和Java虛擬機。

本系統(tǒng)就是采用B/S模式，結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2　B/S計算模式結(jié)構(gòu)圖

客戶端開發(fā)語言選擇的正確與否對減輕服務(wù)器端負荷、真正實現(xiàn)B/S模式有重要的影響。Java語言是一種適用于網(wǎng)絡(luò)編程的語言，它采用先編譯成中間碼(字節(jié)碼)，然后裝載與校驗，再解釋成機器碼來執(zhí)行，即“JVM”(Java虛擬機)的思想。它“屏蔽”了具體的“平臺環(huán)境”特性要求：只要能支持JVM的機器，就可運行各種Java程序?？梢哉f，Java不僅僅是一種語言，更重要是一種區(qū)別于傳統(tǒng)系統(tǒng)，遵循“網(wǎng)絡(luò)就是計算機”信條的平臺技術(shù)。Java平臺將面向?qū)ο笙到y(tǒng)擴展成包括程序和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)計算機，而這個平臺的核心就是JVM，許多使Java成為萬能開發(fā)平臺的屬性都源于JVM的概念和實現(xiàn)。由于Java是跨平臺的，用Java開發(fā)出來的軟件，只需編譯一次，無需做任何修改，就可以在所有的支持JVM的操作系統(tǒng)上運行。因此，開發(fā)者就不必為每一種操作系統(tǒng)單獨開發(fā)相應(yīng)的軟件。軟件升級時，只需對服務(wù)提供者的那一份升級即可，大大地降低了軟件開發(fā)和維護的成本。

Java語言提供一種新的機制擴充HTML的功能，即通過Applet標記把編譯獲得的Java代碼以文件的形式插入HTML文件中，這些編譯獲得的Java代碼中包括一些只需在客戶端完成的功能，如數(shù)據(jù)檢查。當用戶瀏覽Applet所在的Web頁面時，Ap plet被下載到用戶客戶端，并啟動執(zhí)行，用戶像使用本地應(yīng)用程序一樣進行操作，既減輕了服務(wù)器端負荷，又省去了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r間，提高了網(wǎng)絡(luò)的交互性和實時性。

鈑金展開CAD/CAM系統(tǒng)的客戶端是純JavaApplet和一個Java虛擬機，服務(wù)器端則是JSP+JavaBean+DBS(數(shù)據(jù)庫服務(wù)器)。客戶只要能夠連入Internet，使用瀏覽器就可以使用此服務(wù)，軟件的安裝是自動進行的，軟件的升級是由服務(wù)提供者完成的，客戶完全不需擔心。

3　關(guān)鍵技術(shù)

3.1　用戶身份認證機制

客戶的注冊、登錄對于整個系統(tǒng)的維護是十分重要的。由于此系統(tǒng)是付費系統(tǒng)，它只支持受限的匿名登錄，即匿名登錄者可以瀏覽網(wǎng)頁，但無權(quán)使用服務(wù)。系統(tǒng)在客戶初次進入系統(tǒng)時，自動為每位客戶建立帳號，并且把客戶的信息載入信息數(shù)據(jù)庫?？蛻粢院笾恍钁{帳號和密碼就可以進入系統(tǒng)，這樣方便了客戶進入系統(tǒng)，又方便了對客戶的管理。為防止產(chǎn)生了帳號被盜用的問題，在設(shè)計用戶身份認證時，首先要重點考慮的是安全性。

因為安全性關(guān)系到整套軟件的信譽，所以在開發(fā)本系統(tǒng)時，在安全性方面作了很大的努力。本系統(tǒng)的安全性主要表現(xiàn)在：

(1)選用具有很高安全性的開發(fā)語言JAVA，使得系統(tǒng)增強了安全性。
(2)用戶必須輸入正確的帳號及密碼，才能進入鈑金設(shè)計頁面。
(3)在用戶登錄期間，任何人都不能再使用這個帳號。
(4)當黑客試圖要破解用戶帳號的密碼時，在四次輸入錯誤密碼后，會自動掛起帳號，防止用戶帳號被竊。用戶可通過聯(lián)系系統(tǒng)管理員恢復(fù)帳號。
(5)用戶想繞開登錄而直接打開鈑金設(shè)計頁面是不行的(即使用戶知道頁面的UＲL地并通過地址欄直接輸入地址也不行)，只有登錄后才能訪問。具體實現(xiàn)是在JSP頁面中加上
圖4　管件類型選擇與參數(shù)輸入界面

待用戶選擇了相應(yīng)的展開類型及輸入相應(yīng)的參數(shù)后，并點擊提交后，Applet檢查用戶輸入的參數(shù)是否為合法數(shù)據(jù)：若非法，則提示用戶輸入的參數(shù)不合法；否則，Applet給web服務(wù)器發(fā)消息請求web服務(wù)器計費。web服務(wù)器向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器請求查詢該用戶的帳戶余額是否足：如果余額不足，給Applet發(fā)送消息，提示用戶的帳戶余額不足，請交費后再使用；如果余額足，在用戶的帳戶上扣除相應(yīng)的費用，并計算出必要的數(shù)據(jù)返回給Applet。Applet接收到Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)后，該系統(tǒng)即可按照用戶的要求，繼續(xù)生成相應(yīng)的展開圖形和進行加工模擬，并以文本方式返回圖形數(shù)據(jù)文件及數(shù)控代碼。

3.3　展開圖形

此功能的實現(xiàn)主要是借助Java語言的類庫中提供的豐富的繪圖方法，其中，絕大部分對圖形、文本、圖像的操作方法都定義在Graphics類中，Graphics類繼承了Object類。關(guān)于Graphics類JBuilder的隨機文檔中有詳細的說明；若想進一步了解API和開發(fā)文檔，可以訪問SUN公司網(wǎng)頁http：//java.sun.com./prod ucts/jdｋ/1.4/devdocs-v2-specs-html。在使用Graphics類時，要在程序的開頭加上下面的語句：importjava.awt.Graphics

為了將某一圖形在屏幕上繪制出來，還需要知道圖形坐標系統(tǒng)。與大多數(shù)其他計算機圖形坐標系統(tǒng)所采用的二維坐標系統(tǒng)一樣，Java的坐標原點(0，0)在屏幕的左上角，水平向右為X軸的正方向，豎直向下為Y軸的正方向；每個坐標點的值表示屏幕上的一個象素點的位置。因此，所有坐標點的值都取整數(shù)。將展開圖形在屏幕上繪制出來，主要是調(diào)用Graphics類的draw Line(intx1，inty1，intx2，inty2)方法：

publicvoidpaint(Graphicsg，CanvasmyCanvas){
doublestartPointX，startPointY；　//定義繪圖起始點
g=myCanvas.getGraphics()；　//取得畫布對象
·　//這里畫出管的展開圖
·
}

生成展開圖和進行加工模擬的界面如圖5所示：

圖5　系統(tǒng)生成展開圖形和數(shù)據(jù)文件的界面圖

3.4　加工模擬

加工模擬功能主要是為了讓用戶感性地認識生成的數(shù)控指令在實際加工時的走刀路徑，實質(zhì)是一個動畫，其原理是利用人的“視覺暫留”，快速地切換畫面。Java實現(xiàn)動畫有兩種方法：一種是在“繪制”和“清除”間相互切換，另一種是在原有的畫面上逐漸添加?xùn)|西。此系統(tǒng)實現(xiàn)的加工模擬的圖形是逐漸生成的，因此采用第二種方法。在繪制圖形時，是一點一點繪出來的，并在每兩次繪圖之間讓線程休眠一段時間，這樣就實現(xiàn)加工模擬的動畫。線程休眠的方法如下：

try{
Thread.sleep(5)；//此處指定線程休眠的時間，單位是毫秒
}
catch(InterruptedExceptione){}

3.5　生成數(shù)據(jù)文件

為了方便放樣的用戶，本系統(tǒng)提供了展開圖形的數(shù)據(jù)文件，在輸出圖形數(shù)據(jù)文件的界面里，左邊是對應(yīng)的展開圖，右邊是圖形數(shù)據(jù)文件，如圖5所示：

用戶手工地把這些數(shù)據(jù)復(fù)制粘貼下來，保存為文本文件，然后就可以非常方便地根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行放樣。

3.6　生成數(shù)控指令

數(shù)控指令的生成是本系統(tǒng)的一個很重要的模塊，由于鈑金展開比較麻煩，為方便用戶，系統(tǒng)提供自動生成數(shù)控指令功能，具體生成激光切割方式下的數(shù)控指令的主要過程如下：

publicvoidNCInstrumnetOut(TextAreaNCInstrument){//生成相應(yīng)類型的鈑金件的數(shù)控//指令，并且將生成的數(shù)控指令寫在TextAreaNCInstrument中
NCInstrument.append("%NDJZJP1MPF"+‘ ‘)；//輸出文件名
NCInstrument.append("F3000"+‘ ‘)；//確定速度
NCInstrument.append("G91"+‘ ‘)；//相對坐標編程
NCInstrument.append("G64"+‘ ‘)；//平滑過度
NCInstrument.append("G00X"+String.valueOｆ((double)ex).toString()+"Y"+String.valueOf((double)ey).toString()+‘ ‘)；//快速定位到加工曲線部分的起點
NCInstrument.append("MM10"+‘ ‘)；//隨動啟動
NCInstrument.append("SUB1"+‘ ‘)；//打開機械閥打孔{//輸出加工內(nèi)輪廓曲線部分的數(shù)控指令　　
·　　
·　　
·　　}
NCInstrument.append("M21"+‘ ‘)；//關(guān)閉電子閥
NCInstrument.append("GOOXOYO"+‘ ‘)；
NCInstrument.append("SUB2"+‘ ‘)；//打開電子閥
{//輸出加工外輪廓的數(shù)控指令
·
·
·　　}
NCInstrument.append("M13"+‘ ‘)；//關(guān)閉機械光閥
NCInstrument.append("M11"+‘ ‘)；//隨動關(guān)
NCInstrument.append("M30"+‘ ‘)；//程序結(jié)束
}

3.7　系統(tǒng)管理機制

本系統(tǒng)采用SQlServer作為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用來管理所有的客戶的信息和提供客戶個人信息管理。管理員憑管理員帳戶登陸后，實現(xiàn)對所有帳戶的管理：丟失或遺忘密碼時，密碼的返還；查看用戶意見，以便更好地為客戶服務(wù)，以及其它的一切日常維護等。用戶登陸后，進入個人信息頁面，可以修改個人信息，然后重新提交服務(wù)器，服務(wù)器將自動對存儲在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的客戶個人信息進行更新，方便而且安全。

4　結(jié)束語

基于B/S模式的鈑金展開CAD/CAM系統(tǒng)是采用純Java語言開發(fā)出來的軟件，只需編譯一次，無需做任何修改，就可以在所有的支持JVM(Java虛擬機)的操作系統(tǒng)上運行?？蛻舳瞬捎肑avaApplet，客戶連入Internet，使用瀏覽器注冊、登陸系統(tǒng)，軟件即自動安裝，客戶就可以使用系統(tǒng)服務(wù)，軟件的升級是由服務(wù)提供者完成的。系統(tǒng)通過程序?qū)崿F(xiàn)將展開圖形自動畫在屏幕上；利用程序計算生成的數(shù)據(jù)，自動生成數(shù)控指令，既快速正確，同時又有很高的精度，大大降低了對操作者的要求。該系統(tǒng)在信息的發(fā)布和提供、軟件版本的升級和維護等方面具有很大的優(yōu)越性，具有廣泛的應(yīng)用前景。