江蘇* 劉會霞 梁佳洪 王霄

摘要：建立了基于B/S模式的鈑金展開CAD/CAM系統。論述了基于ASP理念鈑金展開/切割CAD/CAM系統的計算模型和編程原理、用戶身份認證機制、零件信息輸入與處理，NC指令生成及瀏覽器端的動態加工模擬、系統管理機制等關鍵技術及實現方法。
關鍵詞：鈑金展開；CAD/CAM；ASP；B/S模式

1　引言

近年來，出現一種新的軟件部署模式，即所謂的應用服務供應商ASP。根據美國信息技術協會的定義，ASP是指那些通過因特網或者私人局域網向定購者/客戶遠程提供并管理應用與計算機服務的企業。通俗地說，ASP是一種業務租賃模式，是一種將應用系統通過互聯網發布、管理和使用的商業模式，一種企業外包IT業務的租賃模式。企業用戶可以直接租用ASP的計算機及軟件系統進行自己的業務管理，任何用戶只要有網絡瀏覽器，就可以向ASP租用所需軟件，而不必在本地的機器上安裝該軟件。客戶再也不必購買軟件或者為取得授權而支付昂貴的費用；相反，他們只須在需要的時候使用某些服務，并且相應地付少量的費用，從而節省一大筆用于IT產品技術的資金。因此，ASP被認為是繼ISP、ICP后，IT領域的又一場革命。

本文根據Internet/Web分布式網絡計算與網絡安全支持技術，開發了”基于ASP理念的鈑金展開CAD/CAM系統”。這不僅僅是一個基于ASP理念的、基于B/S分布計算模式的、支持多用戶的鈑金展開CAD/CAM的原型系統，而且是一種服務，一種客戶無需購買專門的軟件，只需為他所需要的功能付費的服務。通過這種系統，客戶花很少的錢就可以得到專業的服務，不必再為不需要的功能承當額外的費用，體現了ASP理念的核心和本質。

基于ASP理念的鈑金展開CAD/CAM系統結構如圖1所示：

圖1　鈑金展開CAD/CAM系統結構圖

其中，身份認證模塊包括：用戶注冊、用戶登錄、用戶注銷、用戶查看使用日志、用戶查看和修改個人信息等功能；而系統管理模塊包括：用戶本身信息管理，系統管理員登錄、查看用戶意見、管理所有的帳戶等功能。

2　計算模型和編程原理

在網絡平臺上要實現應用系統的開發，計算模式的選擇是一件至關重要的事。傳統的客戶機/服務器計算模式一般都是“胖客戶端”模式，客戶機上除負責圖形顯示和事件輸入外，應用邏輯和業務處理規則可能一并(或部分)置于客戶機上，造成客戶機越來越“胖”，也使得開發的著力點主要落在客戶機端。由于客戶機端配置了大量的應用邏輯和業務處理規則、軟件以及開發工具軟件，使得軟件的變動與版本升級以及硬件平臺的適應能力，牽動著系統中所有的客戶機，勢必造成資金開銷的增加與管理維護的難度。90年代中期，逐漸形成一種新的基于瀏覽器、WWW服務器和應用服務器的計算模式—B/S計算模式。這種新型的計算模式繼承和共融了原來傳統的C/S(客戶機/服務器)計算模式的網絡軟、硬件平臺和應用，但它具有傳統的C/S模式所不具有的很多特點：更加開放，與軟、硬件無關，開發速度快、生命周期長，應用擴充和系統維護升級方便等。B/S模式的主流語言是Java、HTML等。由于瀏覽器、Java、HTML以及數據庫資源都可以做到與軟、硬件平臺無關，因此，B/S模式真正實現與平臺無關性。兩種計算模式的比較如表1所示。

表1　C/S模式和B/S模式的比較

B/S模式下，把應用邏輯和業務處理規則放在服務器一側，這樣的結構，客戶機可以做得盡可能的“瘦”，其功能可能只是一個多媒體瀏覽器和Java虛擬機。

本系統就是采用B/S模式，結構如圖2所示：

圖2　B/S計算模式結構圖

客戶端開發語言選擇的正確與否對減輕服務器端負荷、真正實現B/S模式有重要的影響。Java語言是一種適用于網絡編程的語言，它采用先編譯成中間碼(字節碼)，然后裝載與校驗，再解釋成機器碼來執行，即“JVM”(Java虛擬機)的思想。它“屏蔽”了具體的“平臺環境”特性要求：只要能支持JVM的機器，就可運行各種Java程序。可以說，Java不僅僅是一種語言，更重要是一種區別于傳統系統，遵循“網絡就是計算機”信條的平臺技術。Java平臺將面向對象系統擴展成包括程序和數據的網絡計算機，而這個平臺的核心就是JVM，許多使Java成為萬能開發平臺的屬性都源于JVM的概念和實現。由于Java是跨平臺的，用Java開發出來的軟件，只需編譯一次，無需做任何修改，就可以在所有的支持JVM的操作系統上運行。因此，開發者就不必為每一種操作系統單獨開發相應的軟件。軟件升級時，只需對服務提供者的那一份升級即可，大大地降低了軟件開發和維護的成本。

Java語言提供一種新的機制擴充HTML的功能，即通過Applet標記把編譯獲得的Java代碼以文件的形式插入HTML文件中，這些編譯獲得的Java代碼中包括一些只需在客戶端完成的功能，如數據檢查。當用戶瀏覽Applet所在的Web頁面時，Ap plet被下載到用戶客戶端，并啟動執行，用戶像使用本地應用程序一樣進行操作，既減輕了服務器端負荷，又省去了網絡傳輸的時間，提高了網絡的交互性和實時性。

鈑金展開CAD/CAM系統的客戶端是純JavaApplet和一個Java虛擬機，服務器端則是JSP+JavaBean+DBS(數據庫服務器)。客戶只要能夠連入Internet，使用瀏覽器就可以使用此服務，軟件的安裝是自動進行的，軟件的升級是由服務提供者完成的，客戶完全不需擔心。

3　關鍵技術

3.1　用戶身份認證機制

客戶的注冊、登錄對于整個系統的維護是十分重要的。由于此系統是付費系統，它只支持受限的匿名登錄，即匿名登錄者可以瀏覽網頁，但無權使用服務。系統在客戶初次進入系統時，自動為每位客戶建立帳號，并且把客戶的信息載入信息數據庫。客戶以后只需憑帳號和密碼就可以進入系統，這樣方便了客戶進入系統，又方便了對客戶的管理。為防止產生了帳號被盜用的問題，在設計用戶身份認證時，首先要重點考慮的是安全性。

因為安全性關系到整套軟件的信譽，所以在開發本系統時，在安全性方面作了很大的努力。本系統的安全性主要表現在：

(1)選用具有很高安全性的開發語言JAVA，使得系統增強了安全性。
(2)用戶必須輸入正確的帳號及密碼，才能進入鈑金設計頁面。
(3)在用戶登錄期間，任何人都不能再使用這個帳號。
(4)當黑客試圖要破解用戶帳號的密碼時，在四次輸入錯誤密碼后，會自動掛起帳號，防止用戶帳號被竊。用戶可通過聯系系統管理員恢復帳號。
(5)用戶想繞開登錄而直接打開鈑金設計頁面是不行的(即使用戶知道頁面的UＲL地并通過地址欄直接輸入地址也不行)，只有登錄后才能訪問。具體實現是在JSP頁面中加上
圖4　管件類型選擇與參數輸入界面

待用戶選擇了相應的展開類型及輸入相應的參數后，并點擊提交后，Applet檢查用戶輸入的參數是否為合法數據：若非法，則提示用戶輸入的參數不合法；否則，Applet給web服務器發消息請求web服務器計費。web服務器向數據庫服務器請求查詢該用戶的帳戶余額是否足：如果余額不足，給Applet發送消息，提示用戶的帳戶余額不足，請交費后再使用；如果余額足，在用戶的帳戶上扣除相應的費用，并計算出必要的數據返回給Applet。Applet接收到Web服務器的數據后，該系統即可按照用戶的要求，繼續生成相應的展開圖形和進行加工模擬，并以文本方式返回圖形數據文件及數控代碼。

3.3　展開圖形

此功能的實現主要是借助Java語言的類庫中提供的豐富的繪圖方法，其中，絕大部分對圖形、文本、圖像的操作方法都定義在Graphics類中，Graphics類繼承了Object類。關于Graphics類JBuilder的隨機文檔中有詳細的說明；若想進一步了解API和開發文檔，可以訪問SUN公司網頁http：//java.sun.com./prod ucts/jdｋ/1.4/devdocs-v2-specs-html。在使用Graphics類時，要在程序的開頭加上下面的語句：importjava.awt.Graphics

為了將某一圖形在屏幕上繪制出來，還需要知道圖形坐標系統。與大多數其他計算機圖形坐標系統所采用的二維坐標系統一樣，Java的坐標原點(0，0)在屏幕的左上角，水平向右為X軸的正方向，豎直向下為Y軸的正方向；每個坐標點的值表示屏幕上的一個象素點的位置。因此，所有坐標點的值都取整數。將展開圖形在屏幕上繪制出來，主要是調用Graphics類的draw Line(intx1，inty1，intx2，inty2)方法：

publicvoidpaint(Graphicsg，CanvasmyCanvas){
doublestartPointX，startPointY；　//定義繪圖起始點
g=myCanvas.getGraphics()；　//取得畫布對象
·　//這里畫出管的展開圖
·
}

生成展開圖和進行加工模擬的界面如圖5所示：

圖5　系統生成展開圖形和數據文件的界面圖

3.4　加工模擬

加工模擬功能主要是為了讓用戶感性地認識生成的數控指令在實際加工時的走刀路徑，實質是一個動畫，其原理是利用人的“視覺暫留”，快速地切換畫面。Java實現動畫有兩種方法：一種是在“繪制”和“清除”間相互切換，另一種是在原有的畫面上逐漸添加東西。此系統實現的加工模擬的圖形是逐漸生成的，因此采用第二種方法。在繪制圖形時，是一點一點繪出來的，并在每兩次繪圖之間讓線程休眠一段時間，這樣就實現加工模擬的動畫。線程休眠的方法如下：

try{
Thread.sleep(5)；//此處指定線程休眠的時間，單位是毫秒
}
catch(InterruptedExceptione){}

3.5　生成數據文件

為了方便放樣的用戶，本系統提供了展開圖形的數據文件，在輸出圖形數據文件的界面里，左邊是對應的展開圖，右邊是圖形數據文件，如圖5所示：

用戶手工地把這些數據復制粘貼下來，保存為文本文件，然后就可以非常方便地根據這些數據進行放樣。

3.6　生成數控指令

數控指令的生成是本系統的一個很重要的模塊，由于鈑金展開比較麻煩，為方便用戶，系統提供自動生成數控指令功能，具體生成激光切割方式下的數控指令的主要過程如下：

publicvoidNCInstrumnetOut(TextAreaNCInstrument){//生成相應類型的鈑金件的數控//指令，并且將生成的數控指令寫在TextAreaNCInstrument中
NCInstrument.append("%NDJZJP1MPF"+‘ ‘)；//輸出文件名
NCInstrument.append("F3000"+‘ ‘)；//確定速度
NCInstrument.append("G91"+‘ ‘)；//相對坐標編程
NCInstrument.append("G64"+‘ ‘)；//平滑過度
NCInstrument.append("G00X"+String.valueOｆ((double)ex).toString()+"Y"+String.valueOf((double)ey).toString()+‘ ‘)；//快速定位到加工曲線部分的起點
NCInstrument.append("MM10"+‘ ‘)；//隨動啟動
NCInstrument.append("SUB1"+‘ ‘)；//打開機械閥打孔{//輸出加工內輪廓曲線部分的數控指令　　
·　　
·　　
·　　}
NCInstrument.append("M21"+‘ ‘)；//關閉電子閥
NCInstrument.append("GOOXOYO"+‘ ‘)；
NCInstrument.append("SUB2"+‘ ‘)；//打開電子閥
{//輸出加工外輪廓的數控指令
·
·
·　　}
NCInstrument.append("M13"+‘ ‘)；//關閉機械光閥
NCInstrument.append("M11"+‘ ‘)；//隨動關
NCInstrument.append("M30"+‘ ‘)；//程序結束
}

3.7　系統管理機制

本系統采用SQlServer作為后臺數據庫管理系統，用來管理所有的客戶的信息和提供客戶個人信息管理。管理員憑管理員帳戶登陸后，實現對所有帳戶的管理：丟失或遺忘密碼時，密碼的返還；查看用戶意見，以便更好地為客戶服務，以及其它的一切日常維護等。用戶登陸后，進入個人信息頁面，可以修改個人信息，然后重新提交服務器，服務器將自動對存儲在數據庫管理系統中的客戶個人信息進行更新，方便而且安全。

4　結束語

基于B/S模式的鈑金展開CAD/CAM系統是采用純Java語言開發出來的軟件，只需編譯一次，無需做任何修改，就可以在所有的支持JVM(Java虛擬機)的操作系統上運行。客戶端采用JavaApplet，客戶連入Internet，使用瀏覽器注冊、登陸系統，軟件即自動安裝，客戶就可以使用系統服務，軟件的升級是由服務提供者完成的。系統通過程序實現將展開圖形自動畫在屏幕上；利用程序計算生成的數據，自動生成數控指令，既快速正確，同時又有很高的精度，大大降低了對操作者的要求。該系統在信息的發布和提供、軟件版本的升級和維護等方面具有很大的優越性，具有廣泛的應用前景。