CN117874849A - 基于数据库的cad文件轻量化模型生成系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法，通过在对原始CAD模型进行轻量化处理的过程中，保留了包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息，然后根据拓扑关系层级按树型结构生成树型结构的几何信息，并按拓扑关系层级对树型结构的几何信息进行标记，以使得后续可直接根据带标识标记的树型结构的几何信息生成轻量化图像模型，相关的轻量化图像模型包括了原模型中各坐标点间的拓扑关系，故在保障了后续可快速打开文件的同时，还能够对轻量化图像模型执行相关的数据分析操作。有效提高了二次加载图像模型的效率、降低资源占用率，且便于二次开发，具备性能稳定、适应性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及图形处理技术领域，特别涉及一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法。
背景技术
在现代化工业生产和制造过程中，采用CAD(计算机辅助设计)进行零部件、组件、设备及系统的绘制已成为一种业内常规的选择。同时，现有技术中可通过CAE(工程设计中的计算机辅助工程)对CAD软件生成的图像模型进行仿真测试，以降低生产成本，提高研发效率。然而原始的CAD模型存在图像构造复杂、占用内存多、加载时间长的问题。例如，对于飞机进行设计时，由于机械结构复杂，整个模型占用内存非常大，每次加载都需要等待较长时间。
而现有技术中的一些对CAD模型进行轻量化处理后得到的图像模型则会存在仅保留外部轮廓信息，以达到展示的效果，但会出现内部关键信息丢失的问题，这就导致无法对这些图像模型进行仿真等后续处理。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的至少一个实施例提供了一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法，能够克服现有技术存在的缺陷，提高CAD软件生成的图像的加载效率，并兼顾后续图像的可测试性，便于二次开发。
第一方面，本发明实施例提出一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，包括：
数据解析模块，用于对获取到的原始CAD模型进行解析，提取所述原始CAD模型中的几何对象的关键信息，其中，所述几何对象的关键信息包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息；
数据提取模块，用于对所述几何对象的关键信息按拓扑关系进行分类及遍历，并按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息；
数据存储模块，并按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储；
数据显示模块，对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型。
在一些实施例中，所述数据解析模块包括：
特征提取单元，用于加载所述原始CAD模型，并获取所述原始CAD模型的拓扑形状和几何形状特性信息，以生成拓扑几何信息；
网格划分单元，基于所述拓扑几何信息，采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据；
流处理框架单元，利用流处理框架对所述具备拓扑关系的网格数据进行解析，以生成所述几何对象的关键信息。
在一些实施例中，所述特征提取单元与所述网格划分单元均可由几何引擎构成，所述几何引擎对所述原始CAD模型进行加载，并获取所述原始CAD模型中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状特征信息，基于所述拓扑几何信息，几何引擎采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据。
在一些实施例中，所述几何引擎可由OpenCasCade引擎或Steptools引擎构成。
在一些实施例中，所述原始CAD模型为STEP格式文件。
在一些实施例中，所述拓扑关系包括依次以复合对象、复合体、壳、面、线框、边、顶点为分层依据进行层级划分的关系。
在一些实施例中，所述数据提取模块包括：
数据分类单元，用于按所述拓扑关系对所述几何对象的关键信息进行遍历，并按所述拓扑关系对所述几何对象的关键信息进行分类；
树型结构数据生成单元，按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息。
在一些实施例中，所述数据存储模块包括云数据库，通过云存储结构按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，其中，所述云存储结构以JSON对象的形式组织，所述标识标记包括层级信息及索引信息。
在一些实施例中，所述数据显示模块按所述拓扑关系层级对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，并生成对应层级的几何结构，根据各所述几何结构生成所述具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
第二方面，本发明实施例还提供一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，包括：
步骤1：对获取到的原始CAD模型进行解析，提取所述原始CAD模型中的几何对象的关键信息，其中，所述几何对象的关键信息包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息；
步骤2：对所述几何对象的关键信息按拓扑关系进行分类及遍历，并按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息；
步骤3：按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储；
步骤4：对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型。
在一些实施例中，所述步骤1包括：
步骤11：利用几何引擎对所述原始CAD模型进行加载，并获取所述原始CAD模型中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状特征信息，基于所述拓扑几何信息，几何引擎采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据；
步骤12：利用流处理框架对所述具备拓扑关系的网格数据进行解析，以生成所述几何对象的关键信息。
在一些实施例中，所述步骤2包括：
依次以复合对象、复合体、壳、面、线框、边、顶点为分层依据进行层级划分的关系，对所述几何对象的关键信息进行分类及遍历，并对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息。
在一些实施例中，所述步骤3包括：
通过云存储结构按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，其中，所述云存储结构以JSON对象的形式组织，所述标识标记包括层级信息及索引信息。
在一些实施例中，所述步骤4包括：
所述数据显示模块按所述拓扑关系层级对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，并生成对应层级的几何结构，根据各所述几何结构生成所述具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
在一些实施例中，所述方法还包括：
若获取到的原始CAD模型的格式非STEP格式，需先将原始CAD模型转换为STEP格式。
第三方面，本发明实施例还提供一种芯片，用于执行上述第二方面中的方法，具体的，该芯片包括处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片的设备执行上述第二方面中的方法。
本发明的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法，通过在对原始CAD模型进行轻量化处理的过程中，保留了包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息，然后根据拓扑关系层级按树型结构生成树型结构的几何信息，并按拓扑关系层级对树型结构的几何信息进行标记，以使得后续可直接根据带标识标记的树型结构的几何信息生成轻量化图像模型，相关的轻量化图像模型包括了原模型中各坐标点间的拓扑关系，故在保障了后续可快速打开文件的同时，还能够对轻量化图像模型执行相关的数据分析操作。
采用本发明的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法，有效提高了二次加载图像模型的效率、降低资源占用率，且便于二次开发，具备性能稳定、适应性好的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一实施例中的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统的架构图。
图2是一实施例中的树型结构的关系图。
图3是另一实施例中的树型结构的关系图。
图4为一实施例中的带标识标记的树型结构的几何信息的实例截图。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。但本发明不仅限于以下实施的案例。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
在现代化工业生产和制造过程中，采用CAD(计算机辅助设计)进行零部件、组件、设备及系统的绘制已成为一种业内常规的选择。同时，现有技术中可通过CAE(工程设计中的计算机辅助工程)对CAD软件生成的图像模型进行仿真测试，这种设备绘制方式及仿真方式也在飞机的设计和制造过程中得到了应用。例如，CAD软件和CAE软件，融合了原理分析、模型建立、信息处理和实践检验等环节。民机模型的设计和仿真分析离不开CAD文件，这是民机制造不可缺少的一部分。
但传统的CAD文件的展示需要安装复杂的软件，或调用成熟的绘图软件中的几何引擎运行才能对图片进行加载显示，这种开启方式会遇到软件操作繁琐，几何引擎价格昂贵，开启过程缓慢的问题，且由于这些软件多为收费软件，也并非开源软件，故无法根据研发人员的需求进行二次开发及实现自主可控。
但在研发过程中，若完成了设备(也可以是设备中部分的结构)的绘制，在后续检测过程中，其实现有技术中的绘图软件或展示软件中的许多功能是用不上的，但因为这些软件还需要兼顾其他功能，故存在加载缓慢及占用内存大的问题。对于飞机或其他工业设备而言，在投入正式生成生产前，其实还会对绘制出的模型进行大量的仿真测试，若每一次图形的开启均会占用大量的时间的话，其实是十分不利于研发的，针对相关问题本发明设计了一种可满足快速开启需求及后续仿真需求的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法。
第一实施例：
在一实施例中，基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述系统包括：
数据解析模块，用于对获取到的原始CAD模型进行解析，提取所述原始CAD模型中的几何对象的关键信息，其中，所述几何对象的关键信息包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息；
数据提取模块，用于对所述几何对象的关键信息按拓扑关系进行分类及遍历，并按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息；
数据存储模块，并按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储；
数据显示模块，对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型。
在该实施例中，所述数据解析模块包括：
特征提取单元，用于加载所述原始CAD模型，并获取所述原始CAD模型的拓扑形状和几何形状特性信息，以生成拓扑几何信息；
网格划分单元，基于所述拓扑几何信息，采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据；
流处理框架单元，利用流处理框架对所述具备拓扑关系的网格数据进行解析，以生成所述几何对象的关键信息。
在该实施例中，所述特征提取单元与所述网格划分单元均可由几何引擎构成，所述几何引擎对所述原始CAD模型进行加载，并获取所述原始CAD模型中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状特征信息，基于所述拓扑几何信息，几何引擎采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据。
在该实施例中，所述几何引擎可由OpenCasCade引擎或Steptools引擎构成。
在该实施例中，所述原始CAD模型为STEP格式文件。
在该实施例中，所述拓扑关系包括依次以复合对象、复合体、壳、面、线框、边、顶点为分层依据进行层级划分的关系。
在该实施例中，所述数据提取模块包括：
数据分类单元，用于按所述拓扑关系对所述几何对象的关键信息进行遍历，并按所述拓扑关系对所述几何对象的关键信息进行分类；
树型结构数据生成单元，按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息。
在该实施例中，所述数据存储模块包括云数据库，通过云存储结构按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，其中，所述云存储结构以JSON对象的形式组织，所述标识标记包括层级信息及索引信息。
在该实施例中，所述数据显示模块按所述拓扑关系层级对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，并生成对应层级的几何结构，根据各所述几何结构生成所述具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
将CAD软件生成的原始图像模型转换为GLTF结构，从而可有效减少CAD软件原图的3D格式中与渲染无关的冗余信息，开启速度更快，可以直接将其送GPU(图形处理器)渲染，渲染效率高，展示效果更好、且方便后续分析操作。
GLTF(全称Graphics Language Transmission Format，即图形语言传输格式)，是一种跨平台的三维模型结构，可将其认为是web(即全球广域网)上的一种三维对象标准，其对WebGL十分友好，WebGL全称Web Graphics Library，其是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。显然，WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面。
进一步地后续还可使用Draco(Draco是一种库，用于压缩和解压缩3D几何网格(geometric mesh)和点云(point cloud))对GLTF文件进行进一步地压缩，最终生成具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
该实施例中将数据云化，通过数据云存储结构可有效减少本地存储压力，且有效提升存储空间；将STEP几何模式转换为面向对象的数据库模式；提供了STEP文件数据解析和显示的技术框架，并生成GLTF中的Mesh数据，GLTF文件中的Mesh数据代表了场景中出现的真实几何实例，它本身不包含任何属性，只包含一个mesh.primitive图元数组对象，作为模型的组成部分。每个图元包含一个对mesh几何数据的描述。每个mesh结构代表一个在场景中出现的真实的几何实例。
进而有效减轻本地存储压力，避免了数据的存储结构，提高图像开启效率，便于后续对图片的分析、处理操作。且该实施例中的技术方案即使在文件的数据量较大时，也可以保障JSON文件的高效生成和上传的效果，可有效解决现实中复杂的工程问题。有效提升了对工程制图文件进行解析和加载的效率及便捷性，且有效减少本地存储空间。
第二实施例
该实施例提供一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，包括：
步骤1：对获取到的原始CAD模型进行解析，提取所述原始CAD模型中的几何对象的关键信息，其中，所述几何对象的关键信息包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息；该步骤包括：
利用几何引擎对所述原始CAD模型进行加载，并获取所述原始CAD模型中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状特征信息，基于所述拓扑几何信息，几何引擎采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据；
其中，若获取到的原始CAD模型的格式非STEP格式，需先将原始CAD模型转换为STEP格式；
步骤12：利用流处理框架对所述具备拓扑关系的网格数据进行解析，以生成所述几何对象的关键信息；
步骤2：对所述几何对象的关键信息按拓扑关系进行分类及遍历，并按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息，具体包括：
依次以复合对象、复合体、壳、面、线框、边、顶点为分层依据进行层级划分的关系，对所述几何对象的关键信息进行分类及遍历，并对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息；
步骤3：按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，具体包括：
通过云存储结构按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，其中，所述云存储结构以JSON对象的形式组织，所述标识标记包括层级信息及索引信息；
步骤4：对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型，具体包括：
所述数据显示模块按所述拓扑关系层级对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，并生成对应层级的几何结构，根据各所述几何结构生成所述具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
第三实施例
该实施例涉及一种芯片，该芯片包括处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片的设备执行，其可执行第二实施例中的方法。
存储器可以包括随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、非易失性存储器或寄存器等。处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等。或者是图像处理器(Graphic Processing Unit，GPU)存储器可以存储可执行指令。处理器可以执行在存储器中存储的可执行指令，从而实现本文描述的各个过程。
可以理解，本实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、PROM(ProgrammableROM，可编程只读存储器)、EPROM(ErasablePROM，可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyEPROM，电可擦除可编程只读存储器)或闪存。易失性存储器可以是RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如SRAM(StaticRAM，静态随机存取存储器)、DRAM(DynamicRAM，动态随机存取存储器)、SDRAM(SynchronousDRAM，同步动态随机存取存储器)、DDRSDRAM(DoubleDataRate SDRAM，双倍数据速率同步动态随机存取存储器)、ESDRAM(Enhanced SDRAM，增强型同步动态随机存取存储器)、SLDRAM(SynchlinkDRAM，同步连接动态随机存取存储器)和DRRAM(DirectRambusRAM，直接内存总线随机存取存储器)。本文描述的存储器42旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
下面将结合图1至图4对该基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法应用于民机的实施例进行进一步地说明：
图1是一实施例中的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统的架构图。其从各功能模块组成架构角度，对各个模块之间的关联关系进行了进一步地展示，该系统包括数据解析层、数据提取层、数据存储层及数据显示层，具体如下：
数据解析层：将待处理的民机CAD文件(即原始CAD模型)进行解析。此处所述CAD文件为STEP文件格式，若一开始的CAD文件非STEP格式，可将其转换为STEP格式后再执行相关操作。
STEP文件格式是一种STP三维文件，是基于ASCII格式符合STEP应用协议ISO10303-21标准的正文编码的交换结构的三维图像数据。这种文件格式通常用于CAD和CAE系统中，可以用来交换三维模型和产品数据。STEP文件可以包含各种类型的数据，如几何数据、拓扑结构、属性数据等，并且支持多种CAD系统之间的数据交换。
通过解析得到的网格数据包含CAD文件中几何对象的关键信息，例如坐标信息、方向信息、边界信息。
在解析过程中，针对STEP文件，可利用OpenCasCade引擎或其他的几何引擎(如也可选用Steptools引擎作为几何引擎)进行解析操作，
该实施例中，可利用OpenCasCade引擎的内置模块--数据转换模块和几何建模模块，对STEP文件进行加载，并获取文件中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状信息。
其中，STEP文件中的express语言是一种用于描述三维模型和产品数据的语言。它基于ISO 10303标准，是一种用于交换三维模型和产品数据的标准格式。
在STEP文件中，express语言用于描述几何形状、拓扑结构、属性数据等，可以包含各种类型的数据，如点、线、面、体等。此外，express语言还支持各种数据类型和数据结构，可以描述复杂的几何形状和产品数据。
数据转换模块和几何建模模块中有大量成熟的数学算法，例如几何约束求解算法、曲线和曲面几何算法、基于离散几何的包面算法、离散数据处理算法等，这些算法都是数据划分和转换的依据。由于相关模块为现有技术中的几何引擎中自带的部分，故在此不再赘述。
该实施例中，还利用OpenCasCade引擎通过处理拓扑几何信息，完成网格剖分，得到网格数据。此时网格的数据是具有拓扑关系的，即数据间存在明显的层次关系，此处每一层称为一类拓扑结构。拓扑结构可包括：Compound Solid(复合对象)、Solid(复合体)、Shell(壳)、Face(面)、Wire(线框)、Edge(边)、Vertex(顶点)，简单的拓扑结构可以组成复杂的拓扑结构，例如Face(面)的集合构成Shell(壳)。
数据解析层中内嵌流处理框架，利用流处理框架继续对网格数据进行解析，得到各类拓扑结构的几何信息(即几何对象的关键信息)，这是数据提取层的输入来源。
数据提取层：将数据解析层的解析数据分类后遍历，遍历顺序依赖于数据间的拓扑关系，首先遍历Compound Solid(复合对象)，其次是Solid(复合体)，最后是Vertex(顶点)，将得到的点、线、面等Entity实体的拓扑几何信息存入树型结构中，其中，树型结构即可为图2中的这种模式也可以为图3中的这种模式。树型结构的设计依托于数据间的拓扑关系，对于民机CAD模型，共划分为了7类数据(顶点类、边类、线框类、面类、壳类、复合体类、复合对象类)，且各类数据间存在“一对多”的关系，是典型的非线性树形结构。
数据存储层：创建数据的云存储结构，此处的云存储结构为易读取的JSON对象。将数据提取层得到的数据存入自定义的云存储结构中。云存储结构支持的数据类型为数据提取层中的拓扑结构类型：Compound Solid(复合对象)、Solid(复合体)、Shell(壳)、Face(面)、Wire(线框)、Edge(边)、Vertex(顶点)。
不同的数据类型结构定义有所不同，以Vertex(顶点)、Edge(边)、Wire(线框)为例，带标识标记的树型结构的几何信息的结构定义可参阅图4。图4的JSON对象有一个名为“type”的成员，它的值为拓扑结构的类型；“index”是这个对象的标识符，它的值是唯一的；“coordinates”成员存放坐标数组，坐标数组中存放多个坐标字典，键为vertex(顶点)的标识符，值为坐标。“children”成员是存放“index”的数组，数组中的元素为子节点的“index”。将每个按规则定义的JSON对象作为一个个card存入OSS云数据库(也可采用其他云数据库)。从而实现按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储。
其中，JSON对象：JSON，全称JavaScript Object Notation，是一种轻量级的数据交换格式。它采用JavaScript语法的子集来表示数据。JSON对象是一种数据结构，它由一系列键值对组成，键和值之间用冒号(:)分隔，而键值对之间用逗号(,)分隔；
type：在编程中，"type"通常指的是数据类型，即变量或对象的类别。例如，在JavaScript中，我们可能有一个整数(integer)、浮点数(float)、字符串(string)、布尔值(boolean)或者对象(object)等类型；
index：索引在计算机科学中通常指的是在数据结构(如数组或列表)中用于快速访问特定项的值。在数据库中，索引也用于加快数据的检索速度；
coordinates：在数学和计算机图形学中，"coordinates"通常指的是点的坐标。在二维空间中，一个点由两个坐标值(x,y)确定。在三维空间中，一个点由三个坐标值(x,y,z)确定；
云存储结构中存放了展示模型所需要的全部因素，可以将存储结构中的”type”字段作为索引全局搜索云数据库，实现按照拓扑结构类型对数据分类和快速提取；也可以利用”index”字段作为索引，搜索与此数据有关的所有关联数据，实现按照飞机部段对数据进行分类和快速提取。通过增加标识标记的方式，可便于后续分析操作的进行。
数据显示层：创建Geometry结构(即几何结构)，此结构是一个存放“vertex_geometry”(顶点几何)、“edge_geometry”(边几何)、“wire_geometry”(线框几何)、“face_geometry”(面几何)、“shell_geometry”(壳几何)、“solid_geometry”(复合几何)6个成员的JSON对象。“vertex_geometry”中存放点的三维坐标等几何数据信息，其它成员中存放其与点的映射信息。读取云数据库中模型的几何数据，并按照几何数据中的“type”将数据分类存储到geometry结构中。处理Geometry结构中的6个成员的几何数据，作为6组Mesh数据定义在GLTF结构中。以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型。利用Geometry结构可快速读取生成GLTF文件供前端加载模型。
本发明在CAD软件生成STEP文件的基础上，对STEP文件先进行几何信息提取，通过几何运算生成民机模型的拓扑结构，通过规则将拓扑结构转化为JSON对象存入云数据库，生成可识别加载的GLTF文件格式。从而有效提高民机CAD图的二次加载速度，提高效率。
上述架构可采用一下方式对民机CAD图像进行解析与存储：
S1：利用OpenCasCade引擎解析CAD文件中数据的拓扑几何关系。
S2：获得模型的网格数据并用流处理框架解析。
S3：将解析后的数据分类，数据间存在层次关系。
S4：将数据存储为树型结构。
S5：创建数据的云存储结构。
S6：从树型结构中提取Entity实体对象的几何信息。
S7：将数据的几何信息存入自定义的云存储结构。
S8：读取云数据库中的数据并处理，生成GLTF格式的文件。
上述实施例中的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统及方法具备如下优点：
云数据库上可以查询到step文件中实体的数据结构，包括在原民机CAD模型的位置空间信息等，实现对数据文件的有效管理。
利用云数据库将CAD文件(step格式)的数据转换为GLTF格式的数据文件，实现数据的高效提取和模型高效加载。
减少了二次导入CAD文件和解析数据的等待时间，降低了后端文件读取和解析的压力，提高了CAD文件的处理效率。
加载民机CAD模型不再需要安装复杂的工业软件，降低资源的占用率，实现自主可控。
本领域技术人员可以明白的是，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤能够以电子硬件、或者软件和电子硬件的结合来实现。这些功能是以硬件还是软件方式来实现，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以针对每个特定的应用，使用不同的方式来实现所描述的功能，但是这种实现并不应认为超出本申请的范围。
在本申请实施例中，所公开的系统、装置和方法可以通过其它方式来实现。例如，单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，在实际实现时还可以有另外的划分方式。例如，多个单元或组件可以进行组合或者可以集成到另一个系统中。另外，各个单元之间的耦合可以是直接耦合或间接耦合。另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是单独的物理存在等等。
应理解，在本申请的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在机器可读存储介质中。因此，本申请的技术方案可以以软件产品的形式来体现，该软件产品可以存储在机器可读存储介质中，其可以包括若干指令用以使得电子设备执行本申请实施例所描述的技术方案的全部或部分过程。上述存储介质可以包括ROM、RAM、可移动盘、硬盘、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (16)
1.一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述系统包括：
数据解析模块，用于对获取到的原始CAD模型进行解析，提取所述原始CAD模型中的几何对象的关键信息，其中，所述几何对象的关键信息包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息；
数据提取模块，用于对所述几何对象的关键信息按拓扑关系进行分类及遍历，并按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息；
数据存储模块，并按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储；
数据显示模块，对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型。
2.根据权利要求1所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述数据解析模块包括：
特征提取单元，用于加载所述原始CAD模型，并获取所述原始CAD模型的拓扑形状和几何形状特性信息，以生成拓扑几何信息；
网格划分单元，基于所述拓扑几何信息，采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据；
流处理框架单元，利用流处理框架对所述具备拓扑关系的网格数据进行解析，以生成所述几何对象的关键信息。
3.根据权利要求2所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述特征提取单元与所述网格划分单元均可由几何引擎构成，所述几何引擎对所述原始CAD模型进行加载，并获取所述原始CAD模型中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状特征信息，基于所述拓扑几何信息，几何引擎采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据。
4.根据权利要求2所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述几何引擎可由OpenCasCade引擎或Steptools引擎构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述原始CAD模型为STEP格式文件。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述拓扑关系包括依次以复合对象、复合体、壳、面、线框、边、顶点为分层依据进行层级划分的关系。
7.根据权利要求1所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述数据提取模块包括：
数据分类单元，用于按所述拓扑关系对所述几何对象的关键信息进行遍历，并按所述拓扑关系对所述几何对象的关键信息进行分类；
树型结构数据生成单元，按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息。
8.根据权利要求1所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述数据存储模块包括云数据库，通过云存储结构按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，其中，所述云存储结构以JSON对象的形式组织，所述标识标记包括层级信息及索引信息。
9.根据权利要求1所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成系统，其特征在于，所述数据显示模块按所述拓扑关系层级对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，并生成对应层级的几何结构，根据各所述几何结构生成所述具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
10.一种基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：对获取到的原始CAD模型进行解析，提取所述原始CAD模型中的几何对象的关键信息，其中，所述几何对象的关键信息包括几何对象中具备坐标信息、方向信息及边界信息的具备拓扑结构的几何信息；
步骤2：对所述几何对象的关键信息按拓扑关系进行分类及遍历，并按拓扑关系层级对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息；
步骤3：按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储；
步骤4：对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，以生成具备几何对象的关键信息的轻量化图像模型。
11.根据权利要求10所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11：利用几何引擎对所述原始CAD模型进行加载，并获取所述原始CAD模型中利用express语言定义的模型的拓扑形状和几何形状特征信息，基于所述拓扑几何信息，几何引擎采用网格对几何对象进行划分，以生成具备拓扑关系的网格数据；
步骤12：利用流处理框架对所述具备拓扑关系的网格数据进行解析，以生成所述几何对象的关键信息。
12.根据权利要求10所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，其特征在于，所述步骤2包括：
依次以复合对象、复合体、壳、面、线框、边、顶点为分层依据进行层级划分的关系，对所述几何对象的关键信息进行分类及遍历，并对所述几何对象的关键信息按树型结构生成树型结构的几何信息。
13.根据权利要求10所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，其特征在于，所述步骤3包括：
通过云存储结构按所述拓扑关系层级对所述树型结构的几何信息中的各级数据分别标记对应的标识标记，以生成带标识标记的树型结构的几何信息，并进行存储，其中，所述云存储结构以JSON对象的形式组织，所述标识标记包括层级信息及索引信息。
14.根据权利要求10所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，其特征在于，所述步骤4包括：
所述数据显示模块按所述拓扑关系层级对所述带标识标记的树型结构的几何信息进行映射，并生成对应层级的几何结构，根据各所述几何结构生成所述具备几何对象的关键信息的GLTF的轻量化图像模型。
15.根据权利要求10所述的基于数据库的CAD文件轻量化模型生成方法，其特征在于，所述方法还包括：
若获取到的原始CAD模型的格式非STEP格式，需先将原始CAD模型转换为STEP格式。
16.一种芯片，其特征在于，包括处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片的设备执行：如权利要求10至15中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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