CN107357952A - 一种基于网络的自动装配及三维交互方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络的自动装配及三维交互方法与系统，该系统包括服务器和客户端，在服务器上安装有SolidWorks软件及使用VB.NET语言对SolidWorks二次开发后的控制台应用程序；在自动装配时SolidWorks软件从服务器的模型组件库调取零部件装配并保存为eDrawings格式文件；客户端为普通浏览器，在网页上提供要组装的零部件以及接收装配完整的三维模型，用户安装浏览器插件后可在网页上对三维模型交互操作。本发明首次将SolidWorks二次开发与eDrawings运用于网络在线装配，不仅实现多组件选择方案下的自动装配，而且在保证模型真实程度的前提下，便于网络传输和展示。

Description

一种基于网络的自动装配及三维交互方法与系统

技术领域

本发明涉及自动装配与虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于网络的自动装配及三维交互方法与系统。

背景技术

目前在电子商务中，对产品的描述大多是文字或者二维图片，不便于表达完整的产品信息，用户难以真正了解产品的特点，而且随着电子商务的发展，当下定制已发展成为一种消费理念与时尚。为满足消费者的个性化需求，企业提供给用户各系列产品的零部件，用户根据个人偏好选择满意的零部件进行定制，如何准确表达产品外形和结构特点将直接影响着顾客的消费体验。在实际生产中，由于产品零部件规格标准繁多，企业无法将每一种组装方案装配完整后供用户查看，而是通常安排专门人员与消费者交流沟通，这种方式不仅成本较高、效率低下，而且难以把握消费者真正的偏好，很难使用户满意。

随着虚拟现实技术的发展，在网页上向用户展示三维模型已经成为电子商务发展的一个重要方向。如果可以将消费者定制方案中的组件自动组装，并将装配体以三维模型的形式发布到网页上进行演示互动，用户确认此次定制是否满意，如若不满意可以更换其他零部件重新定制组装，在全方位展示产品的外形和内部结构的同时，无需企业浪费大量人力物力与消费者交流沟通，可以真正了解用户含蓄的偏好，满足消费者个性化需求，提高用户满意度和企业影响力。如何对用户的定制方案实现实时的自动组装与三维交互，是电子商务和Web3D发展亟待解决的一个问题。

专利“一种碰撞检测系统的构建方法”(专利号CN201510658366.2)，使用SolidWorks软件设计机械部件三维模型，然后导入虚拟现实软件EON Professional中设置节点自动装配，并构造碰撞检测系统模拟碰撞响应，实现了组件的自动装配以及与用户的碰撞交互操作；专利“一种基于Virtools的虚拟双梁桥式起重机的构建方法”(专利号CN201110296328.9)利用SolidWorks组装起重机，然后导入到3DS Max对模型编辑修改，最后导入到Virtools中设计交互行为，用户安装Virtools Web Player后就可以通过浏览器中访问系统。上述专利都先采用三维设计软件如SolidWorks建模，然后再导入到其他软件格式转换、设计交互行为，此过程工作量大，且软件之间兼容性差，很容易造成数据丢失，模型易出现破孔、烂面缺陷，难以保证模型的真实程度。

发明内容

本发明旨在解决基于网络的三维模型交互设计中流程复杂、效率低下、模型失真的问题，实现网络上多组件选择方案下的在线自动装配与网页三维交互操作，提供一种基于网络的自动装配及三维交互方法与系统。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种基于网络的自动装配及三维交互方法，所述方法包括下列步骤：

使用SolidWorks软件对所有组件三维建模，并建立零部件库；

利用Visual Studio软件中的VB.NET开发语言对SolidWorks二次开发，创建控制台应用程序，服务器上安装SolidWorks软件及所开发的控制台应用程序；

采用JavaScript语言设计网页前端界面，以图片和文字的方式来指导用户选择产品，用户在普通浏览器按照指引选择需要组装的零部件，确认组装方案后将指令发送到服务器；

服务器端接收到指令后，远程启动控制台应用程序，读取用户的组装方案并打开SolidWorks软件，调取相应服务器文件夹中的零部件进行自动装配，将装配完成的模型文件进行保存并传输到浏览器客户端；

客户端在浏览器上自动解读三维的模型文件。

进一步地，所述使用SolidWorks软件对所有组件三维建模的过程中使用SolidWorks软件对所有零部件建立合适的定位基准，作为装配时的定位参照，定位基准的命名和零部件的存放位置按照一定的规则命名。

进一步地，所述零部件库中的零部件保存为SolidWorks的文件格式。

进一步地，所述SolidWorks软件调取相应服务器文件夹中的零部件进行自动装配的过程如下：

根据模板文件创建一个装配体；

插入零部件；

对每个零部件选择定位基准和添加零部件配合的约束类型；

将装配完成的模型文件进行保存。

进一步地，所述零部件配合的约束类型包括重合、平行、垂直。

进一步地，所述模型文件保存为便于网络传输和展示的eDrawings格式文件。

进一步地，采用B/S网络结构，在客户端的浏览器上安装eDrawings浏览器插件，用户在网页窗口中点击右键，可以实现旋转、缩放、透视、动画的显示效果。

根据公开的实施例，本发明的第二方面公开了一种基于网络的自动装配与三维交互系统，所述系统包括服务器和客户端，其中，所述服务器上安装有SolidWorks软件及使用Visual Studio对SolidWorks二次开发后的控制台应用程序，所述服务器的文件夹中建有模型组件库，所述模型组件库中存放着可供网络用户选择的组件，在自动装配时SolidWorks软件直接从服务器的文件夹中的模型组件库调用；所述客户端为普通浏览器，在网页上提供要组装的零部件以及接收装配完整的三维模型，用户可在网页上对三维模型进行旋转、缩放、透视交互操作。

进一步地，所述控制台应用程序用于读取网络用户指令、启动SolidWorks软件自动装配、保存模型、退出SolidWorks软件。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)通过对SolidWorks的二次开发实现基于网络下的自动装配，根据用户需求自动装配，无需预先一一列举装配模型，便于在零部件规格较多的产品推广使用。

(2)组件直接使用SolidWorks原格式，无需将最初设计的零部件导入其他软件进行格式转换，提高了组件装配的效率。与目前网页展示模型的文件格式不同，网页展示的装配模型为eDrawings文件格式，三维模型更加真实，同时压缩算法使得模型文件占用网络带宽小，网络传输更快捷。

(3)基于B/S结构的设计，自动装配在服务器上实现，用户只需要安装eDrawings浏览器插件，无需安装SolidWorks软件，即可使用浏览器访问系统，方便实用，用户使用鼠标控制三维模型，交互效果良好。

附图说明

图1是本发明中公开的一种基于网络的自动装配及三维交互方法的流程图；

图2是SolidWorks自动装配二次开发流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

SolidWorks以其强大三维设计的功能，在企业、单位中的应用越来越广泛。企业为提高市场竞争力，形成产品特色，纷纷对SolidWorks开发出满足自身特殊使用要求的功能。SolidWorks为开发人员提供了几百个API(Application Program Interface，应用程序接口)函数，这些函数是COM和OLE的接口，开发人员可以使用VB、VC、C++等高级语言对其进行二次开发，建立解决实际问题、满足用户需求的功能模块。

SolidWorks公司的eDrawings浏览器可以浏览多种CAD格式的文件，且eDrawings格式的文件只包含了模型中的绘图部分，因此eDrawings格式的模型文件比较小，在网络传输时占用网络带宽较小，适合网络传输；同时，eDrawings格式的文件不会因为数据丢失出现破孔、烂面的情况，这是因为其不同于VRML使用基于三角形的多边形描述模型，而是采用非线性的自由表面，用户观察到的模型更加接近原始模型。

通过对SolidWorks二次开发，实现零部件的自动装配，并将模型自动转换为eDrawings文件格式，实现从用户选择组件、实时装配、模型展示与交互的过程自动化。自动装配时可以直接利用企业的原始模型文件，无需导入其他虚拟现实软件处理，不仅保证模型的真实程度，而且降低了成本。

本实施例公开了一种基于网络的自动装配及三维交互方法，该方法首次将SolidWorks二次开发与eDrawings运用于网络在线装配，具体过程如下：

使用SolidWorks软件对所有组件三维建模，并建立零部件库，零部件库中的零部件保存为SolidWorks的文件格式。使用SolidWorks软件对所有零部件建立合适的定位基准，作为装配时的定位参照，定位基准的命名和零部件的存放位置按照一定的规则命名，比如直接按照零部件的名称进行命名，降低自动装配的难度；

利用Visual Studio软件中的VB.NET开发语言对SolidWorks二次开发，创建控制台应用程序，服务器上安装SolidWorks软件及所开发的控制台应用程序；

采用JavaScript语言设计网页前端界面，以图片和文字的方式来指导用户选择产品，用户在普通浏览器按照指引选择需要组装的零部件，确认组装方案后将指令发送到服务器；

服务器端接收到指令后，远程启动控制台应用程序，读取用户的组装方案并打开SolidWorks软件，调取相应服务器文件夹中的零部件进行自动装配，装配过程中需要选择定位基准和添加零部件配合的约束类型，常用的约束类型有重合、平行、垂直等。将装配完成的模型文件进行保存并传输到浏览器客户端；其中，模型文件保存为便于网络传输和展示的eDrawings格式文件；

浏览器客户端在浏览器上安装eDrawings浏览器插件后，就可以自动解读三维模型文件，用户在网页窗口中点击右键，实现旋转、缩放、透视、动画等显示效果，不仅直观展示产品的特征信息，便于用户观察模型的内外部结构，而且增加用户的浏览兴趣，提高用户满意度和企业产品影响力。

实施例二

以某品牌电视机的定制系统为例对本发明做进一步的解释说明，具体实施步骤如下。

电视机的零部件较多，在用户定制的时候，选择方案众多。例如“55DN4”系列下可供用户定制的电视机组件如下表1所示。

表1.可供用户定制的电视机组件表

该系列总共有1×2×2×3×3×2×2×2＝288种定制方案，实际中有更多系列的产品，产生的定制方案将会更多。因此，如果针对每个人的定制方案人工调取零部件组装，效率十分低下，此时自动装配显得至关重要。针对电视机定制系统中自动装配与网页展示步骤归纳如下。

使用SolidWorks软件对所有组件三维建模。按照设计图纸设计所有组件，如果公司已经有产品的组件模型，无需重复设计，可以直接使用；如果企业在设计产品时使用的其他三维设计软件比如Pro/E、UG等，则先转为“STEP”的CAD中性格式，然后在SolidWorks软件导出为“SLDPRT”的零部件格式，这是因为本发明是对SolidWorks软件的二次开发，因此零部件库中的零部件为SolidWorks的文件格式。

建立零部件库。装配过程中需要选择定位基准和添加零部件配合的约束类型，常用的约束类型有重合、平行、垂直等。为了简化装配过程，便于SolidWorks自动装配的二次开发，本实施例对所有零部件配合的约束类型设置为重合。此外使用SolidWorks软件对所有零部件建立合适的定位基准，定位基准的命名按照一定规则命名，比如直接按照零部件的名称进行命名；结构类似的零部件可以选择相同类型的基准，例如底座通常都有联接的孔，可以把两个孔的轴线作为两个基准轴，底座的上平面为基准面，同样的，在电视机后壳相应位置也建立两个基准轴和一个基准面，装配时分别选择基准轴、基准面重合约束，实现底座的完全约束，底座装配完成，具有相同结构的底座都可以采用这种方法进行装配。

SolidWorks二次开发。本实施例采用B/S网络结构，即用户无需安装SolidWorks软件，功能模块在服务器端实现，用户使用浏览器访问系统，整体构架参照图1。SolidWorks为开发人员提供了几百个API函数，开发人员可以使用开发语言对其进行二次开发，函数具体说明可以参照SolidWorks API的帮助文档。利用Visual Studio软件中的VB.NET开发语言对SolidWorks二次开发，创建控制台应用程序。浏览器客户端远程启动服务器上的控制台应用程序，控制台应用程序首先读取用户的组装方案并打开SolidWorks软件，然后调取相应服务器文件夹中的零部件进行自动装配，最后将装配完整的模型保存为便于网络传输和展示的eDrawings格式文件。

在与其他三维软件如UG等类似，SolidWorks装配时首先根据模板文件创建一个装配体，然后插入零部件，对每个零部件添加配合约束，最后保存。不同的是，在SolidWorks自动装配的二次开发中，需在插入零部件之前先打开零部件，将零部件读入内存中才可以插入零部件，然后选择电视机组件的基准进行约束，直到所有组件实现完全约束。具体的SolidWorks自动装配参照图2。

设计网页前端界面。采用JavaScript语言以图片和文字的方式来指导用户选择产品，将各个系列电视机的二维图片放到网页上供用户初步查看，用户在普通浏览器上根据组件的外观、性能说明选择需要组装的零部件，确认组装方案后将指令发送到服务器，组装完成后将模型文件传输到浏览器客户端，供用户查看，如果不满意可以重新定制，满意则填写定制的数量、收货地址等订单详情。

eDrawings浏览器插件。在浏览器上安装eDrawings浏览器插件后，就可以自动解读eDrawings格式的三维模型文件，这也是本系统需要用户安装的唯一软件。用户在网页窗口中点击右键，可以实现旋转、缩放、透视、动画等显示效果，可以满足大部分用户的浏览需求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

使用SolidWorks软件对所有组件三维建模，并建立零部件库；

利用Visual Studio软件中的VB.NET开发语言对SolidWorks二次开发，创建控制台应用程序，服务器上安装SolidWorks软件及所开发的控制台应用程序；

采用JavaScript语言设计网页前端界面，以图片和文字的方式来指导用户选择产品，用户在普通浏览器按照指引选择需要组装的零部件，确认组装方案后将指令发送到服务器；

服务器端接收到指令后，远程启动控制台应用程序，读取用户的组装方案并打开SolidWorks软件，调取相应服务器文件夹中的零部件进行自动装配，将装配完成的模型文件进行保存并传输到浏览器客户端；

客户端在浏览器上自动解读三维的模型文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，所述使用SolidWorks软件对所有组件三维建模的过程中使用SolidWorks软件对所有零部件建立合适的定位基准，作为装配时的定位参照，定位基准的命名和零部件的存放位置按照一定的规则命名。

3.根据权利要求1所述的一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，所述零部件库中的零部件保存为SolidWorks的文件格式。

4.根据权利要求1所述的一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，所述SolidWorks软件调取相应服务器文件夹中的零部件进行自动装配的过程如下：

根据模板文件创建一个装配体；

插入零部件；

对每个零部件选择定位基准和添加零部件配合的约束类型；

将装配完成的模型文件进行保存。

5.根据权利要求4所述的一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，所述零部件配合的约束类型包括重合、平行、垂直。

6.根据权利要求1或4所述的一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，所述模型文件保存为便于网络传输和展示的eDrawings格式文件。

7.根据权利要求1所述的一种基于网络的自动装配及三维交互方法，其特征在于，采用B/S网络结构，在客户端的浏览器上安装eDrawings浏览器插件，用户在网页窗口中点击右键，可以实现旋转、缩放、透视、动画的显示效果。

8.一种基于网络的自动装配与三维交互系统，其特征在于，所述系统包括服务器和客户端，其中，所述服务器上安装有SolidWorks软件及使用Visual Studio对SolidWorks二次开发后的控制台应用程序，所述服务器的文件夹中建有模型组件库，所述模型组件库中存放着可供网络用户选择的组件，在自动装配时SolidWorks软件直接从服务器的文件夹中的模型组件库调用；所述客户端为普通浏览器，在网页上提供要组装的零部件以及接收装配完整的三维模型，用户可在网页上对三维模型进行旋转、缩放、透视交互操作。

9.根据权利要求8所述的一种基于网络的自动装配与三维交互系统，其特征在于，所述控制台应用程序用于读取网络用户指令、启动SolidWorks软件自动装配、保存模型、退出SolidWorks软件。