桥式起重机在线协同设计系统研究

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在当今工业生产规模扩大和自动化要求高的形势下，国内外销售市场对起重机的需求量越来越大，要求越来越高，起重机设计正在经历着巨大的变革。面对大规模定制生产成为主流的生产模式，起重机的设计制造必须增强产品创新能力、提高用户化程度、缩短开发周期，才能快速响应市场需求。

综合国内外研究现状，我们可以发现国外先进设计方法已经能很好地应用于产品设计制造过程，在起重机设计方面也取得了-定的成果，国内对CAD技术研究和应用比较多，但仍然存在- 些问题：1设计思想局限于参数化和拈化，在线协作设计等先进设计方法没能应用到设计系统，限制了产品的设计范围和设计时长 ，难以实现真正意义上的定制设计生产；2在线协作设计信息冗余、混合数据约束种类较多，目前的企业设计模式难以提供消解冲突的有效方法。

以桥式起重机为研究对象，结合桥式起重机金属结构的特点将其划分为合理的拈，在客户需求的驱动下实现在不同设计地点 、对类型、工作级别、起重量、跨度各异的系列起重机产品进行快速协同设计。

2基于 Web服务的参数化在线协同设计方法2.1在线协同设计的工作模式基于客户机/服务器Client/Server，c/s结构的系统，具有较强的数据操纵和事务处理能力，数据的安全性和完蛰陛较高 ，但协同开发环境中的项目成员是不断变化的，C/S结构不能适应这种变化；而单纯的浏览器朋艮务器Browser/Server，B/S结构虽然大大简化了客户端，只需-个 Web浏览器即可，但它在实现项目分析、任务分工等复杂的工作时又显得非常困难 。

因此，经过分析建立了多客户端，主服务器/多工作站”MC/Ms，Mws网络体系结构，如图1所示。多客户端实现了多用户在线协同设计与实时交流，主服务器负责对客户端的数据进行授权、维护、数据管理，多工作站的主要任务就是对服务器端授权的客户端设计参数进行模型驱动以及工程图纸的生成，除此之外，多工作站还为系统并行设计提供了物质基矗来稿 日期：2012-1 1-24基金项目：山西省自然科学基金资助20O8012007；山西势技攻关计划资助20090321024作者简介：刘超然，1988-，男，黑龙江安达人，硕士，主要研究方向：计算机集成制造；王宗彦，1963-，男，山两太原人，博士，教授，主要研究方向：计算机集成制造第 9期 刘超然等：桥式起重机在线协同设计系统研究 105图 1 MC/MS/MWS协司设计工作模式Fig.1 Working Mode of Collaborative Design Based on MC/MS/MWS22基于 FTP与 PDM技术多工作站并行工作原理文件传输协议File Transfer Protoco1是用于在网络上进行文件传输的-套标准协议131。FTP实现用户与服务器实时通讯，保持数据共享，利用 nrnet控件，以项目为单位，即为下载当前的根目录，用户只能下载当前项目下驱动完毕的设计文档。产品数据管理Product Data Management是将在不同地点分布的信息系统有机地集成起来的-种设计方法 ，PDM是对产品过程和全生命周期数据进行有效管理的具41。由于参数化模型驱动与工程图调整需要-定的运行时间，如果用户过多，在信息进行传递时就会造成用户等待的时间比较长，这样会降低工作效率，基于此可以基于 fTrP技术设立多个工作站，使工作站处于并行工作状态，其工作原理为：在参数化系统初始化登录界面中不同的客户端将工作站 P进行不同的设定，当客户端将数据存到服务器上后，工作站将根据用户设定的 P进行相应的模型驱动与工程图调整，这样就能保证多个工作站同时工作而互不干扰，这为用户的异地在线协作设计提供了硬件基矗平台如图 2所示。

；- 磊 - ,--- ivcpi项目管珀动 4稠爨运行应用程序参数化模型驱动程序参数化 程图调整程序参数化有限元分析程序- - - - - · - · - - · - 设计结果重重豇臣匿嘲 团圆 曰臣团 开 发工具So1ldwm sAP编程数据库编程图 2基于 Web的工作站并行工作与信息交互平台Fig.2 Work in Parallel and nteractive nformationPlatfolTn Based on Webs Workstation2.3桥式起重机参数化设计路线参数化设计的关键是对已有模板的重用过程，是对其规则的几何关系和拓扑关系进行再开发的过程，通过参数化概念能很好的契合了在线协同设计的思想。根据参数化设计理念，首先，开发对象的选择是最重要的环节，桥式起重机金属结构单-，框架清晰、变形属性易设置参数链接；其次，根据业内规范建立模型模板 ；通过对 Solidworks/AP函数的开发，将设计数据与相应模板参数进行链接 ，进行模型驱动；开发已设计模型的工程图可视程序；统计设计部件的工艺信息；最终将生成的数据文档上传到 flp服务器，供用户下载使用。具体如图 3所示。

图3桥式起重机参数化设计路线Fig,l3 Parametric Design of Bridge Crane3系统的结构框架
. .--.- .-.--.- . 龚圄 圄 厨 圄 圄图4系统的总体结构Fig.4 The Overall Structure of the System基于上述设计思想，针对基于 Web服务的桥式起重机的在线协同设计系统将综合采用标准化和规范化设计、并行化协同设计、拈化设计、参数化设计、产品族技术 、三维设计数据在线交互技术 、数据库技术、网络技术等先进的设计技术进行开发研究。

以Solidworks201 1为三维设计平台，采用面向对象的开发工具Visual Basic 6.0，借助SQL Server 2008强大的数据管理功能，通过nternet信息服务创建ftp站点搭建多客户端/主服务器，多工作站”Mc，Ms ws网络体系结构实现产品数据文档的实时共享和管理下载，利用 Wamp Server 5 Apache2.28PHP5.2.6MySQL5.0.51b集成 Web服务环境开发网站并发布客户端软件，-106 机械 设 计 与 制造No.9Sept.201 3最终实现整个系统的搭建。系统总体结构框架，如图4所示。

4协同设计系统开发过程桥式起重机的接口拈开发阶段，协同设计时，不同用户对同-部件进行设计过程中，常常会出现数据处理混乱、信息交互冲突，本平台通过对rrP接口函数开发，确定多工作站并行工作模式 ，创建了用户开发权限拈，使用户具有对指定部件的设计权限15-61。在平台结构构建中，以行业的设计标准和经验为前提，综合运用建模最大化原则、自顶向下参数化建模技术对桥式起重机进行设计 。桥式起重机的参数化建淖段，在零件的可重用性设计和配置设计原则的基础上，建立零件特征汇总表，将模型的重量、密度、材料 、图号 、数量等属性同三维软件参数表进行匹配，实现全息建模。平台前期开发以 160t通用桥式起重机金属结构为模板，包括桥架和附属结构两个部分，其中桥架有主梁、副主梁、端梁、轨道等 37个零部件，附属结构有司机室、司机室框架、平台、栏杆、电缆滑架等41个零部件，每个零部件均有对应的参数表、参数设置界面、三维模型、工程图以及模型驱动和工程图调整拈。桥式起重机的PDM管理拈的开发，通过构建虚拟电子库，实现设计信息的实时传递，设计模型的下载更新。

桥式起重机基于 PHP服务拈的开发阶段，Web服务器在网络中为实现信息发布、资料查询、数据处理等诸多应用搭建的基本平台。利用 WampServer 5集成环境 ，在 windows下安装Apache、Mysql、PHP集成服务器软件，构建 PHP开发运行环境。

配置htpd.conf、PHP.ini文件，为多客户协同设计搭建客户端下载平台，使在线协同设计网络化。

5结论以桥式起重机为例建立了三维设计数据在线交互系统和零部件的参数化信息模型，整理了部件的拓展参数，由业内准则确定合理的参数关系；依托数据库技术、参数化技术开发参数设置、模型驱动、工程图调整程序；以部件为单位，合理设置权限，实现对用户的访问控制和冲突消解；采用基于消息的协同设计方法，保持多客户端、主服务器、多工作站实时通讯和三方之间混合信息的在线实时交流；创建ftp站点，开发上传下载拈，构建Web服务器开发网站发布客户端软件，采取事务处理机制和锁机制，在数据在线传输的同时保证了客户信息的安全性，实现了在线协同设计。