新型互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)的設(shè)計

張光耀，張團善， 韓士星

（1.西安工程大學協(xié)同創(chuàng)新中心學院，陜西西安 710000；2.西安工程大學機電工程學院，陜西西安 710000）

伴隨著第三次技術(shù)革命，全球的計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了巨大的發(fā)展，這也給CAD技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新提供了良好的解決方案[1]。諸如公路建設(shè)，橋梁搭建以及機械制造等大量的工程領(lǐng)域的CAD技術(shù)得以攜手互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成“互聯(lián)網(wǎng)+CAD”的發(fā)展格局[2]。然而，作為我國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的紡織行業(yè)卻在此潮流中沒有跟上步伐[3]?，F(xiàn)階段，中國的橫機CAD技術(shù)還大多處于單機或者局域網(wǎng)互聯(lián)模式[4-6]，無論是從網(wǎng)絡(luò)兼容性還是設(shè)計生產(chǎn)的便捷性來講都有著極大的局限性[7-10]。

本課題綜合考慮橫機CAD的功能要求，應用新型的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)設(shè)計一款基于互聯(lián)網(wǎng)的橫機CAD系統(tǒng)。應用此系統(tǒng)，不僅擁有單機版的功能優(yōu)點，還可以在極大程度上提高橫機CAD設(shè)計的工作效率，無論身處何地，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對橫機CAD的使用。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

綜合考慮互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)模式，采用比C/S結(jié)構(gòu)適應性更強、共享性更強且維護更簡單的B/S結(jié)構(gòu)作為互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式。B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式）是在互聯(lián)網(wǎng)得以發(fā)展所伴生的新型結(jié)構(gòu)，B/S結(jié)構(gòu)采用將功能實現(xiàn)的核心部分都放置在服務(wù)器中，令系統(tǒng)的開發(fā)和維護都得到了極大的簡化，故在互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)中應用B/S結(jié)構(gòu)中，可以將軟件部分全部加載到Web服務(wù)器中，使用者通過瀏覽器進行對軟件的操作。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)中，最后針對的機械設(shè)備為電腦橫機，這個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為三部分：網(wǎng)絡(luò)層，設(shè)計層和終端層。

2.1 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是令用戶在設(shè)計的過程中實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的云端提取和云端存儲功能，包括對于使用者的登錄信息的檢測、已存儲信息的調(diào)用以及設(shè)計完成后的數(shù)據(jù)上傳功能。而本系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)層主要由 Web 服務(wù)器的硬件、Windows Server 2008 操作系統(tǒng)以及SQL Server2008數(shù)據(jù)庫所構(gòu)成。

2.2 設(shè)計層

設(shè)計層的主要功能是讓用戶在客戶端就可以對互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)進行操作。使用者只要在具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的客戶終端上應用瀏覽器就可以訪問到互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)的設(shè)計頁面。

2.3 終端層

終端層的重要功能是將完成的設(shè)計內(nèi)容傳輸給終端生產(chǎn)設(shè)備以實現(xiàn)按照預期紡織的最終目的。由于設(shè)計信息是存儲在網(wǎng)絡(luò)層的，經(jīng)由計算機來控制電腦橫機，可以實現(xiàn)遠距離控制生產(chǎn)的操作。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計與開發(fā)

3.1 多種視圖模塊

為了能夠直觀地體現(xiàn)想要表達的織物結(jié)構(gòu)形態(tài)，在互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)中將利用互相獨立的三個界面對花型設(shè)計的不同表示方法進行描述。

3.1.1 編織工藝圖

編織工藝圖所描述的對象是織物的橫斷面，描述的內(nèi)容是成圈的順序和織針編織情況。在系統(tǒng)中，

會顯示每一個工藝行的信息（包括前針床和后針床）、應用點來對應設(shè)備中的針、圖形符號對應設(shè)定的編織動作。圖形符號的顏色表示不同的紗線原料，允許用戶利用鼠標對各種信息進行編輯修改。

3.1.2 花型意匠圖

花型意匠圖是把織物內(nèi)線圈組合的規(guī)律和使用紗線的顏色用指定的符號或者形象圖元在小方格紙上表示出來的一種方法。在系統(tǒng)中，可以利用切換功能對其進行修改編輯，底色表征紗線的顏色，方便對提花的顏色和結(jié)構(gòu)進行分析。

3.1.3 線圈結(jié)構(gòu)圖

用圖形描繪出線圈在織物內(nèi)的形態(tài)稱為線圈結(jié)構(gòu)圖。從線圈結(jié)構(gòu)圖中，可直觀地看出橫編針織物結(jié)構(gòu)單元的形態(tài)及其在織物內(nèi)的連接與分布情況，在此視圖中，同樣支持顏色的修改與部分動作的修改。

在本次設(shè)計的互聯(lián)網(wǎng)橫機CAD系統(tǒng)中，使用者可以在用戶終端的設(shè)計頁面上使用鼠標來確定當前的編織動作、顏色及線圈密度等信息。為了方便操作和存儲，選擇使用二維矩陣的方式來表征內(nèi)容，如式（1）所示：

其中，F(xiàn)—花型信息，Pij—第i個針位在第j行的工藝點信息。Pmn—整個系統(tǒng)共有m個工藝行和n個針位。

此外，Pij并不是單一的數(shù)值，其表征這如式（2）所包含的信息。

在式（2）中，a1為前針床動作，a2為后針床動作，并設(shè)定不同的數(shù)值來代表著不同的動作，以完成整個成圈過程。b1為前針床紗線顏色，b2為后針床紗線顏色，同樣設(shè)定不同的數(shù)值代表不同的顏色，可供用戶按照主觀意愿來選擇。c1為前針床線圈密度，c2為后針床線圈密度。

3.2 成型工藝模塊

借助網(wǎng)絡(luò)的方便性和開放性，可以允許不同的用戶在該系統(tǒng)上設(shè)計并上傳分享成形的款式，以方便更多的用戶進行借鑒。

3.3 織物仿真模塊

花型設(shè)計完成后，將會根據(jù)用戶的設(shè)計數(shù)據(jù)進行信息的編譯，以用于存儲到web服務(wù)器中。同時，在對其進行實際生產(chǎn)的過程中，將會根據(jù)在系統(tǒng)中存儲的不同的電腦橫機的型號信息進行匹配計算。

3.4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫模塊

用戶可以根據(jù)自身的要求，建立獨立的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)備份以及數(shù)據(jù)讀取等操作。該模塊可以有效地對使用者的設(shè)計專利進行保護。用戶可以應用獨立賬戶對于數(shù)據(jù)進行在線編輯、更新、下載和刪除操作。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 在線交互技術(shù)

基于互聯(lián)網(wǎng)的橫機CAD系統(tǒng)的在線交互技術(shù)是設(shè)計的關(guān)鍵，令用戶可以在設(shè)計的同時實時傳輸數(shù)據(jù)至Web服務(wù)器，而服務(wù)器立刻做出響應。在線交互技術(shù)的應用極大地提高了用戶的設(shè)計效率。

客戶端利用canvans輔助javascript語言完成交互設(shè)計，canvans元素借助其鼠標事件，能夠檢測和識別鼠標鍵盤的操作指令，完成選擇、拖拽和放大縮小等功能，方便用戶的操作。同時，利用CCS3對網(wǎng)頁添加多種動態(tài)效果，增加用戶的瀏覽美觀性。

網(wǎng)絡(luò)端采用javascript語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸過程，在服務(wù)器端應用C#對程序進行編寫，保密性較好。

4.2 云計算技術(shù)

云計算技術(shù)是通過大量的計算機將任務(wù)分解再整合，可以給用戶提供極高的運算能力，如在對織物仿真時，僅僅數(shù)秒就可以實現(xiàn)對織物真實感的仿真。同時，由于云計算技術(shù)的虛擬化無需固定有形的實體，可以很好地匹配本系統(tǒng)，隨時隨地應用電腦和移動終端進行登錄系統(tǒng)設(shè)計。

5 結(jié)語

本課題設(shè)計的基于互聯(lián)網(wǎng)的橫機CAD系統(tǒng)，在實際的設(shè)計生產(chǎn)中有著極強的輔助性。該系統(tǒng)與單機版橫機CAD系統(tǒng)相比，具備以下優(yōu)勢：（1）提高了用戶的遠程設(shè)計體驗；（2）減少用戶的資金投入；（3）有效管理產(chǎn)品信息；（4）降低開發(fā)周期等。