CN105045957A - 为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，包括：一引擎任务集群通过中心交换机与数据库通信，一任务列队管理机与所述中心交换机连接；多个缓存服务器与中心交换机连接，多个缓存服务器还与一次交换机连接；所述中心交换机上还连接有一应用接口路由，终端应用机与所述应用接口路由通信。本发明通过利用开源CAD引擎，在一组数据处理服务器上建立数字模型数据分析以及转换服务，并在基于多边形的虚拟现实端嵌入剪裁版本的CAD引擎用来做数据的即时多边形转换以及其他基于数字模型的高精度计算，在结合有线/无线网络连接，即可构成一个在线的实体几何体数据服务系统。

Description

为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统

技术领域

本发明涉及一种虚拟现实系统，尤其涉及一种为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统。

背景技术

目前在虚拟现实技术已经大规模的进入工业仿真的邻域。但是在工业应用中，始终有一个技术隔阂存在，就是各个大型的工业设计平台与实时多边形引擎的数据互通性。

工业设计平台为了设计的需要以及数据的准确性，通常使用基于参数建模的实体模型描述方式。虽然，各大平台所支持数据类型大同小异，但是格式的不相容，给虚拟现实应用带来了极大的成本。

在虚拟现实应用中，通常几何体数据都是预先通过转换工具转换成多边形后预先置入引擎的。这种做法带来大量的缺陷，数据转换本身是一项费时费力的工作，而工业数字模型通常都是针对机械、厂房等大规模对象设计的，其动辄上百GB甚至上TB的数据量对于手动的预先转换来说极其困难。

同时，由于多边形模型是一种近似模型，为了显示精度和速度的平衡，通常需要转换多种不同精度的结果，而多边形用来表达同一数据模型时，往往数据量要大大高于实体模型的表达方式。所以，由此还会产生额外的巨大数据量。这在讲求高效率的虚拟现实引擎中显然非常不理想。再则，对于工业仿真来说，通常用户更加希望能够在仿真环境中直接看到数字模型上最新的修改，这对于传统提前转换并预置的模式来说几乎无法实现。

发明内容

本发明公开了一种为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，用以解决现有现有技术中虚拟现实技术通过预转换的方式植入引擎，导致转换成本高、产生的数据量大、转换效率低的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，包括：一引擎任务集群通过中心交换机与数据库通信，一任务列队管理机与所述中心交换机连接；多个缓存服务器与中心交换机连接，多个缓存服务器还与一次交换机连接；所述中心交换机上还连接有一应用接口路由，终端应用机与所述应用接口路由通信。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，所述引擎任务集群为CAD引擎任务集群。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，所述应用接口路由连接有一无线AP，所述终端应用机与所述应用接口路由通过无线连接。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，所述数据库包括：工业数字模型数据库及信息数据库。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，所述应用接口路由与所述中心交换机之间具有一防火墙。

一种为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其中，包括：

任务列队管理机获取终端应用机上内嵌CAD引擎的任务请求，任务列队管理机获取相关的数字模型信息，查找其需要访问的数据句柄以及目标模型是否存在该数字模型信息的处理数据；

如果未找到相应的处理数据，则增加一转换任务至任务列队，并加入任务输入输出必要的信息；

引擎任务集群获取来自任务列队的转换任务，提取转换任务中的必要信息，引擎任务集群从数据库获取数字模型内容，对数字模型进行处理后通传送给任务管理机，任务管理机通过预设归类数据进行归类形成归类信息，并将处理后的数字模型内容及归类信息存储至缓存服务器中，之后进行任务请求是否需要返回多边形结果的判断；

如果找到相应的处理数据，直接进行任务请求是否需要返回多边形结果的判断；

判断任务请求是否需要返回多边形结果，如果需要，则对数字模型进行剪裁、剖切的操作，拆分以及合并多边形模块，按照颜色、层以及线型等信息，为模型赋予顶点颜色、UV信息以及法线；之后，为当前内存中的数字模型数据生成访问句柄；

如果不需要，则直接为当前内存中的数字模型数据生成访问句柄；

生成访问句柄后，返回任务结果给终端应用机，对应数字模型的数据句柄一同返回。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其中，引擎任务集群对数字模型进行处理包括：

从数据库读取数据的接口，读取数字模型内容；

检查由模型格式转换带来的可能的误差和错误，并加以修复；

抽取几何体基本属性；

计算几何体边界范围；

按照有限种常用精度预先转换几何体为多边形，并计算各级别多边形数据量，计算三角形化时数据量相关于精度的变化趋势；

根据对目标应用的预先定义数据来预先剪裁几何体；

按照任务信息中的指示输出中间模型文件，将前述过程中提取的各种信息返回给任务管理机。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其中，将处理后的数字模型内容及归类信息存储至缓存服务器中后：

检查新纪录是否来自原有数据的更新；

如果是则删除或归档原记录以及缓存的数据文件；

按照预先计算的模型边界、分层以及预测的多边形数量计算数字模型的最优化拼合关系；

之后，为当前内存中的数字模型数据生成访问句柄。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其中，引擎任务集群为CAD引擎任务集群，以多边形引擎提供的sdk开发插件将CAD引擎植入，数据请求以及多边形转换结果，通过多边形引擎所定义的交换调用方式进行数据交换。

如上所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其中，如果目标对象不支持创建动态多边形对象的引擎，则在多边形引擎所在平台上开启内存盘（ramdisk），CAD引擎通过多边形引擎的sdk或者通过内存盘上信息交换文件获取数据请求信息，按照多边形引擎所支持的外部多边形格式直接输出多边形转换结果到内存盘上；通过多边形引擎的sdk接口告知引擎多边形模型已准备就绪以及数据文件所在位置，或由多边形引擎主动轮询转换结果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中虚拟现实技术通过预转换的方式植入引擎，导致转换成本高、产生的数据量大、转换效率低的问题，通过利用开源CAD引擎，在一组数据处理服务器上建立数字模型数据分析以及转换服务，并在基于多边形的虚拟现实端嵌入剪裁版本的CAD引擎用来做数据的即时多边形转换以及其他基于数字模型的高精度计算，在结合有线/无线网络连接，即可构成一个在线的实体几何体数据服务系统。

附图说明

图1是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的系统图；

图2是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法的任务列队管理流程图；

图3是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法的CAD引擎任务集群的任务流程图；

图4是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法的多边形引擎端CAD引擎植入部分事务逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

图1是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的系统图，请参见图1，一种为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其中，包括：一引擎任务集群2通过中心交换机1与数据库10通信，一任务列队管理机6与所述中心交换机1连接；多个缓存服务器7与中心交换机1连接，多个缓存服务器7用于缓存已经处理的数据，多个缓存服务器7还与一次交换机8连接；所述中心交换机1上还连接有一应用接口路由3，终端应用机5与所述应用接口路由3通信。

本发明的所述引擎任务集群2为CAD引擎任务集群2，可以采用一组计算机集群作为CAD引擎任务集群2，也可以采用单个的节点，负担全部计算任务。

本发明选用开源CAD系统OpenCascade6.7.1作为CAD引擎，使用OpenCascade原生支持的brep格式作为中间数字模型格式，对数据使用zlib库进行压缩，并使用RC4算法进行加密。使用Unity4.5作为多边形虚拟现实引擎。

进一步的，本发明的中心交换机1可以采用Cisco3750作为中心交换机1，用HPz800作为CAD引擎任务集群2，任务管理器也可以安装在该服务器上，用HPProliant存储服务器作为缓冲服务器，在缓冲服务器上安装PostgreSQL数据库10，开启samba文件共享服务以及HTTP服务以提供客户端下载中间数据文件，将应用接口路由3以及无线AP4合并在一台CISCOWRT1900AC无线路由器中。

本发明的所述应用接口路由3连接有一无线AP4，所述终端应用机5与所述应用接口路由3通过无线连接，本发明的终端应用机5。

本发明的所述数据库10包括：工业数字模型数据库10及信息数据库10，本发明以常用的实体交换格式Step格式作为数字模型数据源。

本发明的所述应用接口路由3与所述中心交换机1之间具有一防火墙9。

图2是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法的任务列队管理流程图，请参见图2，本发明还公开了一种为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其中，包括：

步骤2-1：任务列队管理机获取终端应用机上内嵌CAD引擎的任务请求；

步骤2-2：任务列队管理机验证请求来源的合法性；

步骤2-3：任务列队管理机按照任务请求的信息检索数据库中匹配的数字模型；

步骤2-4：任务列队管理机获取相关的数字模型信息，查找其需要访问的数据句柄以及目标模型是否存在该数字模型信息的处理数据；

步骤2-5：任务列队管理机对数字模型文件计算哈希，作为键值检查是否为已经处理过的数据；

步骤2-6：如果未找到相应的处理数据，则增加一转换任务至任务列队，并加入任务输入输出必要的信息，具体包括：文件来源、属性、附加信息、输出位置的信息；

任务列队管理机进行的步骤2-6后，引擎任务集群获取来自任务列队的转换任务，图3是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法的CAD引擎任务集群的任务流程图，请参见图3，由引擎任务集群进行转换任务：

步骤3-1：提取来自任务管理机的转换任务中的必要信息；

步骤3-2：引擎任务集群从数据库获取数字模型内容，从数据库读取数据的接口，读取数字模型内容；

步骤3-3：检查由模型格式转换带来的可能的误差和错误，并加以修复；

步骤3-4：抽取几何体基本属性，包括：名称或标识、所在层、颜色、线型等；

步骤3-5：计算几何体边界范围；

步骤3-6：按照有限种常用精度预先转换几何体为多边形，并计算各级别多边形数据量，计算三角形化时数据量相关于精度的变化趋势；

步骤3-7：根据对目标应用的预先定义数据来预先剪裁几何体；

步骤3-8：压缩或加密缓存数据；

步骤3-9：按照任务信息中的指示输出中间模型文件，将前述过程中提取的各种信息返回给任务管理机，也就是完成对数字模型进行处理后通传送给任务管理机。

步骤2-7：等待转换任务完成，检查完成结果，确认任务正常完成，根据任务中抽取的模型信息（所在数字模型文件名、所在层、颜色、线型、bounding范围、可能的多边形数据量变化趋势、块名称或其它识别号、其他附加或注释信息）任务管理机通过预设归类数据进行归类形成归类信息，并将处理后的数字模型内容及归类信息存储至缓存服务器中；

本发明的将处理后的数字模型内容及归类信息存储至缓存服务器中后，进行：

步骤2-8：检查新纪录是否来自原有数据的更新；

步骤2-9：如果是则删除或归档原记录以及缓存的数据文件；

步骤2-10：按照预先计算的模型边界、分层以及预测的多边形数量计算数字模型的最优化拼合关系；

步骤2-11：返回中间数据获取位置以及拼合指示给请求者

在本发明的另一个实施例中：

将上述的开源CAD引擎植入多边形虚拟现实引擎所在平台。对于不同的多边形引擎，实现以下两种通信方式：

本发明的引擎任务集群为CAD引擎任务集群，以多边形引擎提供的sdk开发插件将CAD引擎植入，数据请求以及多边形转换结果，通过多边形引擎所定义的交换调用方式进行数据交换。

本发明的如果目标对象不支持创建动态多边形对象的引擎，则在多边形引擎所在平台上开启内存盘（ramdisk），CAD引擎通过多边形引擎的sdk或者通过内存盘上信息交换文件获取数据请求信息，按照多边形引擎所支持的外部多边形格式直接输出多边形转换结果到内存盘上；通过多边形引擎的sdk接口告知引擎多边形模型已准备就绪以及数据文件所在位置，或由多边形引擎主动轮询转换结果。

图4是本发明为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法的多边形引擎端CAD引擎植入部分事务逻辑流程图，请参见图4，多边形引擎端所植入的CAD引擎，其业务逻辑上至少实现以下工作：

步骤4-1：等待任务指示，获取指示内容；

步骤4-2：根据任务请求，检查其需要访问的数据句柄以及目标模型，判断数据是否已保存在缓存中；

如已存在，则进行步骤4-3a：如果找到相应的处理数据，直接进行任务请求是否需要返回多边形结果的判断，通过句柄直接获取数字模型对象，跳至步骤4-10；

否则，则进行步骤4-3：按照多边形引擎提供的数据需求信息，向数据服务器发送数据请求；

步骤4-4：等待数据服务器反馈（对于异步模式，可以是轮询任务执行情况或被动回调），按照其返回数据位置从缓冲服务器获取相关模型信息；

步骤4-5：判断预测数据的大小是否大于目前可用内存；

步骤4-6：如果内存不足，按照数据使用率清除最早以及最少使用的数据；

步骤4-7：加载中间模型数据以及其他必要信息，信息内容包含前述由CAD引擎集群所提取的内容；

步骤4-8：解密与解压缩数据；

步骤4-9：按照队列服务器所给的拼合指示合并模型块；

步骤4-10：之后进行任务请求是否需要返回多边形结果的判断,判断任务是否需要返回多边形结果；

步骤4-11：按照任务需求对数字模型本身进行修改操作，如剪裁，剖切等；

步骤4-11a：对于无需多边形化的任务，直接进行计算，此类计算不修改数字模型的形状，如（测量，估算等）；

步骤4-12：按任务只是精度进行多边形转换；

步骤4-13：拆分以及合并多边形模型块，对于单一多边形对象，通常多边形引擎有数据集大小的上限，所以需要进行拆分，另一方面实时引擎在相同数据量下，对于合并的大几何体处理速度较快，所以进行模型块的合并以优化性能；

步骤4-14：按照颜色、层以及线型等信息，为模型赋予顶点颜色、UV信息以及法线；

步骤4-15：为当前内存中的数据生成访问句柄；

步骤4-16：生成访问句柄后，返回任务结果给终端应用机，对应数字模型的数据句柄一同返回，也就是说，返回任务结果给调用者，对应模型的数据句柄一同返回。

Claims (10)

1.一种为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其特征在于，包括：一引擎任务集群通过中心交换机与数据库通信，一任务列队管理机与所述中心交换机连接；多个缓存服务器与中心交换机连接，多个缓存服务器还与一次交换机连接；所述中心交换机上还连接有一应用接口路由，终端应用机与所述应用接口路由通信。

2.根据权利要求1所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其特征在于，所述引擎任务集群为CAD引擎任务集群。

3.根据权利要求1所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其特征在于，所述应用接口路由连接有一无线AP，所述终端应用机与所述应用接口路由通过无线连接。

4.根据权利要求1所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其特征在于，所述数据库包括：工业数字模型数据库及信息数据库。

5.根据权利要求1所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务的系统，其特征在于，所述应用接口路由与所述中心交换机之间具有一防火墙。

6.一种为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其特征在于，包括：

任务列队管理机获取终端应用机上内嵌CAD引擎的任务请求，任务列队管理机获取相关的数字模型信息，查找其需要访问的数据句柄以及目标模型是否存在该数字模型信息的处理数据；

如果未找到相应的处理数据，则增加一转换任务至任务列队，并加入任务输入输出必要的信息；

引擎任务集群获取来自任务列队的转换任务，提取转换任务中的必要信息，引擎任务集群从数据库获取数字模型内容，对数字模型进行处理后通传送给任务管理机，任务管理机通过预设归类数据进行归类形成归类信息，并将处理后的数字模型内容及归类信息存储至缓存服务器中，之后进行任务请求是否需要返回多边形结果的判断；

如果找到相应的处理数据，直接进行任务请求是否需要返回多边形结果的判断；

判断任务请求是否需要返回多边形结果，如果需要，则对数字模型进行剪裁、剖切的操作，拆分以及合并多边形模块，按照颜色、层以及线型等信息，为模型赋予顶点颜色、UV信息以及法线；

之后，为当前内存中的数字模型数据生成访问句柄；

如果不需要，则直接为当前内存中的数字模型数据生成访问句柄；

生成访问句柄后，返回任务结果给终端应用机，对应数字模型的数据句柄一同返回。

7.根据权利要求6所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其特征在于，引擎任务集群对数字模型进行处理包括：

从数据库读取数据的接口，读取数字模型内容；

检查由模型格式转换带来的可能的误差和错误，并加以修复；

抽取几何体基本属性；

计算几何体边界范围；

按照有限种常用精度预先转换几何体为多边形，并计算各级别多边形数据量，计算三角形化时数据量相关于精度的变化趋势；

根据对目标应用的预先定义数据来预先剪裁几何体；

按照任务信息中的指示输出中间模型文件，将前述过程中提取的各种信息返回给任务管理机。

8.根据权利要求6所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其特征在于，将处理后的数字模型内容及归类信息存储至缓存服务器中后：

检查新纪录是否来自原有数据的更新；

如果是则删除或归档原记录以及缓存的数据文件；

按照预先计算的模型边界、分层以及预测的多边形数量计算数字模型的最优化拼合关系；

之后，为当前内存中的数字模型数据生成访问句柄。

9.根据权利要求6所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其特征在于，引擎任务集群为CAD引擎任务集群，以多边形引擎提供的sdk开发插件将CAD引擎植入，数据请求以及多边形转换结果，通过多边形引擎所定义的交换调用方式进行数据交换。

10.根据权利要求9所述的为多边形引擎提供几何实体数据服务系统的方法，其特征在于，如果目标对象不支持创建动态多边形对象的引擎，则在多边形引擎所在平台上开启内存盘，CAD引擎通过多边形引擎的sdk或者通过内存盘上信息交换文件获取数据请求信息，按照多边形引擎所支持的外部多边形格式直接输出多边形转换结果到内存盘上；通过多边形引擎的sdk接口告知引擎多边形模型已准备就绪以及数据文件所在位置，或由多边形引擎主动轮询转换结果。