基于网络的模具CAM系统研究 - 文章

基于网络的模具CAM系统研究

作者：河海大学机电学院孙春华伊登峰林岗

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摘　要：简述了网络的C/S、B/S的体系结构特点以及ASP的工作原理，建立了基于网络的模具 CAM系统框架，并分析了该系统建立和实施过程，实现了模具产品的远程控制和制造。
关键词：Internet；模具CAM；ASP；网络化制造

0　引言

随着互联网的飞速发展，基于Web的网络结构已经深入到社会生活的方方面面，基于Web的应用程序设计也从最初的信息领域应用到产品设计和制造过程，出现了基于Web的产品设计、基于Web的PDM和Web的生产管理等技术。模具是典型的单件生产方式，要对用户的需求能够作出快速的反应，必须改变传统的设计与制造方式，充分利用当前的先进制造技术。采用网络技术，可以提高模具设计的一次成功率，快速反应市场，减少时间和资金的投入；同时增加了模具设计的科学性，对模具制造业的发展和繁荣有着非常重要的意义。在制造网络化的大背景下，笔者开发了模具制造系统。通过Web页面实现模具产品设计制造中涉及的大量基础信息的异地共享，提高产品开发效率，并实现了系统的部分开发。

1　基于Web的系统体系结构

由于Internet上的ＷＷＷ应用是一种基于HTTP(hypertext transfer protocol，超文本传输协议)的客户机/服务器(Client/Server，以下简称C/S)交互式网络系统，因此企业级应用软件的计算模型也由传统的C/S计算模型转向了基于TCP/IP标准协议的三层浏览器/服务器(Browser/Server，以下简称B/S)模型[1]。C/S模式结构如图1所示，分为两个子系统：客户机和数据库服务器。前者主要实现以下功能：提供应用程序的友好界面，建立与服务器的连接，处理数据的输入与输出及提交数据访问请求等；后者主要用来为多用户管理一个独立的数据库，管理与处理接收到的数据访问请求等。

图1　C/S体系结构

B/S模型如图2所示，其三层结构分别为用户服务层、应用服务层和数据服务层，功能如下：

a)用户服务层(UserServiceTier)：也称为表现层(PresentationTier)。该层主要负责在客户端通过图形界面实现与用户的交互，并向应用服务层提交服务请求。该层对应于客户端的Web浏览器。

图2　B/S体系结构

b)应用服务层(ApplicationServiceTier)：也称为商业逻辑层(Business Logic Tier)。该层处理所有来自客户端的服务请求，包括数值计算、数值分析等与用户界面和数据存储无关的工作。同时也能作为中介，进一步向其他的分布式应用系统服务器提交服务请求。该层对应于Web服务器。

c)数据服务层(DataServiceTier)：实际上它是关系数据库系统，负责数据的维护工作，通过该层完成数据的查询、存取等操作。该层对应于数据库服务器。

这两种模式具有各自的特点。C/S模式具有较成熟的设计开发方法，交互性强。而在B/S中，它有逻辑上的三层。这在完成相同任务的情况下，C/S模式要比B/S模式快，有利于大量数据的处理。而B/S相对于C/S，它在客户端只需安装一个通用浏览器软件即可，这不仅简化了系统的开发与维护，使用户在客户端的操作变得更加简单，而且适合于网上信息的发布。

2　ASP原理

目前，Internet用户主要通过访问站点来获取信息，站点信息分为静态页面和动态页面。静态页面是指Web服务器将预先存放的HTML文件原样返回给用户；动态页面则是由数据库+Web服务器来完成。Web服务器接收到用户的请求后，通过中间件(Middleware)向数据库服务器提交处理数据库的请求。数据库服务器处理完毕后，将处理结果返回给Web服务器。Web服务器则借助于HTTP协议，返回给用户[2]。而中间件则是应用程序与数据库之间的接口。负责Web服务器与数据库服务器之间的通信。

ASP(ActiveServerPages，动态服务器网页)是一个服务器端的脚本环境，可以生成和运行动态的、交互的、高性能的Web服务器应用程序。以ASP作为中间件，较之CGE、JSAPI等接口技术有以下优点：

a)ASP文本以.asp为扩展名，代码不需要注册，可以用任何一种文本编辑器来书写，不依赖于编译代码和注册过的ActiveX对象，便于维护和升级。

b)ASP的核心是以HTML文本格式为主的HTMLTAG，使用VBScript、JavaScript等脚本语言作为缺省开发工具，以“<%”和“%>”作为内嵌脚本的定界符，通过内嵌描述语言Script来实现动态主页。

c)ASP包括服务器端脚本，可以直接在服务器端执行，无需手工编译和连接，执行后将生成的HTML动态页面返回客户端，用户端只要使用常规的可执行HTML程序的浏览器，就可以浏览ASP所生成的主页内容，因此与浏览器无关，可有效地保护源程序。

d)ASP本身就是来源于相当数量的标准服务端ActiveX元素，这些组件允许用户依据浏览器能力进行不同的显示以及在浏览器内包含计数器。同时用户还可以用VB、VC、Java等开发工具轻松地创建属于用户自己的附加ActiveX组件，以增强ASP的功能[3，4]。

3　基于Internet的模具CAM系统

3 1　系统的体系结构

图3　WebCAM的总体结构

基于网络的模具CAM系统体系结构如图3所示。本系统采用C/S和B/S相结合的体系结构，以充分发挥C/S和B/S的优点，避免其缺点，有效利用企业现有的资源，实现有效性，经济性和可维护性的统一。采用C/S模式，使用企业自己的高速局域网，将系统的功能合理分配到客户端和服务器端，一方面避免了客户机和服务器之间频繁传输数据而形成瓶颈；另一方面，可以充分利用客户端配置较高的优点，分担服务器的部分计算功能，减轻服务器的负担。B/S模式，由于是采用Internet来实现对系统的操作，而Internet带宽较低，速度较慢，不适于大量传输数据，所以将所有的计算功能都由服务器来承担，客户端只承担界面的交互、参数输入、浏览等功能。

3 2　系统的开发语言

本系统C/S模式采用VisualC++6.0来开发，系统服务器操作系统采用Windows2000Server，WebServer用IIS4.0，数据库采用MSSQLServer7.0，Browser端采用IE5.0以上版本的浏览器。

系统的B/S开发全面采用Java技术，集成开发环境选择流行的JBuilder5.01DE。Java作为一种新的计算机语言和一种移动式的计算平台，具有平台无关性，健壮性和安全性等优点，这些使它已经成为跨平台应用开发的一种规范。由于Java语言本身具有“一次写成，到处运行”的跨平台优势，使得Java语言成为编写网络环境下的移动式构件的最佳选择[5]。通过采用Java语言，客户端的交互都是以下载的JavaApplet的形式进行，可以大大降低系统客户端的配置工作量，并最终是实现客户端的零配置，并且易于与用C++语言开发的C/S模式系统集成。

3 3　系统的基本工作过程

根据Web服务器及数据库的配置，系统工作的基本过程：
a)客户端通过浏览器连上服务器，经过身份验证后通过HTTP协议发送请求至Web服务器端，建立通信。
b)Web服务器接收到客户请求后，首先必须执行ASP中间程序，与后端数据库相连，进行处理，并将生成的结果返回Web服务器。系统将根据客户端不同的请求生成动态响应内容。
c)Web服务器将生成的动态响应内容同样通过HTTP协议返回到客户端，从而完成了一次完整的交互。

3 4　系统的部分实现

在基于网络的模具CAM系统中，我们采用一台由CAM服务器、远程客户和Internet组成的FANUC数控系统。本系统利用Autodesk公司最近推出的VoloViewExpress控件实施.dwg，.dxf和.dwf格式文件的网上浏览于编辑，如果以后需要定制界面和扩充功能，可利用其提供的WhipToolKit，在VC++6.0上进行二次开发。利用VC++6.0开发ActiveX控件Upload实现客户端上传图样或下载浏览(根据权限)。

DWF文件的发布可以采用< Object >标记。以下是在Web页面发布Gear.dwf文件的主要代码：

< object
id=”gear”
classid=”clasid：D2BE75F3-81-21CF-ABF4-070009996E625”
codebase=”/wip.cab#wersion=6，0，45，100”
width=350
height=300
>

4　结束语

本系统采用B/S和C/S模式相结合的方法，充分发挥其各自的优势，实现了模具数控加工的网络化。B/S端可以实现通过Internet查询数据库，进行浏览、察看、生成NC代码及仿真等操作，这对异地工作的人员和企业之间的协作具有重要的意义。C/S端可实现局域网内用户的查询与维护、造型及加工，界面友好，交互性强，可满足系统对安全性和处理速度的要求。今后的工作将是完善CAD与CAM模块功能，并在图形交互关键技术上进行进一步的研究。

参考文献：
[1]李东波，唐敦兵，张世琪.基于Internet技术的新型模具CAD/CAM系统研究[J].锻压技术，1999，(5)：57 58.
[2]罗　娟，方　锐，朱秋萍.Web与数据库技术[J].计算机工程，1998，(8)：42.
[3]张胜霞，谢　让.基于Web的机械设计支持系统的开发[J].现代机械，2002(3)：13 14.
[4]蔡丹媚，纪春姣.利用ASP轻松实现Web的动态交互访问[J].计算机应用研究，1999，(2)：62 63.
[5]陈　俊，周来水.一种基于Web的CAD/CAM系统的开发方案[J].计算机应用，2001，(12)：27 28.
[6]王会燃.基于Internet的计算机辅助设计与制造技术[J].微机发展，1999，(6)：40.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/17/2005)


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