近年來(lái)，企業(yè)中普遍采用三維CAD行設(shè)計(jì)，特別是中端CAD系統(tǒng)SolidWorks在企業(yè)中的大量應(yīng)用，極大地提高了企業(yè)的創(chuàng)新能力。但企業(yè)仍然面臨著如何充分利用企業(yè)的人力資源，提高設(shè)計(jì)效率，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的問(wèn)題。對(duì)于異地協(xié)同設(shè)計(jì)一系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)最直接的思想是將三維模型直接傳給處在異地的計(jì)算機(jī)，但這種方法由于傳輸數(shù)據(jù)量太大，在實(shí)時(shí)交互方面總不盡人意，為此采用基于Windows消息機(jī)制實(shí)現(xiàn)協(xié)同的方法，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合SolidWorks的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)SolidWorks的異地協(xié)同。

　　1系統(tǒng)構(gòu)架

　　1.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思想

　　SolidWorks是一套具有特征的變量式實(shí)體模型機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，它具有Windows界面，是真正基于Windows開發(fā)的軟件。Windows是一種面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)，W indows環(huán)境和應(yīng)用程序都是通過(guò)消息來(lái)交互的。所謂消息，就是指Windows發(fā)出的一個(gè)通知，告訴應(yīng)用程序某個(gè)事情發(fā)生了。應(yīng)用程序要實(shí)現(xiàn)的功能由消息來(lái)觸發(fā)，并靠對(duì)消息的響應(yīng)和處理來(lái)完成閉。

　　Windows系統(tǒng)提供了一組功能強(qiáng)大的被稱作鉤子的API函數(shù)，利用這組函數(shù)可以輕松地截獲系統(tǒng)的各種消息。使用者可以用在系統(tǒng)注冊(cè)鉤子函數(shù)的方法來(lái)截獲發(fā)往本地SolidWorks的消息，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作信息的判斷和識(shí)別。因此，本文提出系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思想:利用Windows消息機(jī)制，通過(guò)截獲驅(qū)動(dòng)本地SolidWorks的操作信息，并將其進(jìn)行格式化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到其他參與協(xié)同的成員，其他成員在接收到信息后，經(jīng)解析驅(qū)動(dòng)異地的SolidWorks作出相應(yīng)的反應(yīng)，其效果就如同在本地對(duì)SolidWorks中的模型進(jìn)行操作一樣。因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)中傳遞的是格式化后的操作信息，而不是模型數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)的傳輸量變得很小，從而達(dá)到實(shí)時(shí)的目的。該系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)器端兩大部分組成，其協(xié)作模型如圖1所示。

　　1.2客戶端

　　客戶端是用戶實(shí)現(xiàn)異地SolidWorks互操作的主要模塊，它又分為主控客戶端和被控客戶端。客戶端主要是由以下幾部分組成:(1)操作信息捕捉;(2)信息處理;(3)網(wǎng)絡(luò)通信;(4)模型生成。其中主控客戶端實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)模型的維護(hù)。

　　1.3服務(wù)器端

　　對(duì)系統(tǒng)的控制主要在服務(wù)器端完成。服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)用戶角色管理、用戶發(fā)言權(quán)控制、共享沖突消解功能。用戶角色管理主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶權(quán)限的管理，防止非法用戶的登錄。對(duì)于用戶發(fā)言權(quán)控制，本文采用基于令牌和集中控制相結(jié)合的用戶發(fā)言權(quán)控制模式，當(dāng)需要發(fā)言的協(xié)同用戶提出請(qǐng)求，在當(dāng)前發(fā)言者主動(dòng)釋放令牌之后，即可獲得發(fā)言權(quán)，同時(shí)管理員在服務(wù)器端可以直接中斷當(dāng)前發(fā)言者的發(fā)言權(quán)，并將發(fā)一言權(quán)授予另一個(gè)協(xié)同用戶。共享沖突消解主要是通過(guò)對(duì)主控用戶加鎖的機(jī)制減少?zèng)_突的產(chǎn)生。

　　2關(guān)鍵技術(shù)

　　該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是對(duì)SolidWorks有用操作信息的捕捉、處理以及模型的重生成、維護(hù)部分。

　　2.1操作信息的捕捉、處理技術(shù)

　　2.1.1信息捕捉

　　操作信息的捕捉是通過(guò)鉤子函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在Windows操作系統(tǒng)中，是一種能在事件(消息、鼠標(biāo)點(diǎn)擊、鍵盤響應(yīng)等)到達(dá)應(yīng)用程序前中途截獲事件的機(jī)制，它可以通過(guò)修改、丟棄等手段來(lái)對(duì)事件起作用。Windows系統(tǒng)提供了API函數(shù)Set Windows HookEx()實(shí)現(xiàn)鉤子的安裝，并通過(guò)UnhookWindowsHookEx() 函數(shù)實(shí)現(xiàn)鉤子的釋放。Windows有2種鉤子，一種是特定線程鉤子，一種是全局系統(tǒng)鉤子。特定線程鉤子只是監(jiān)視指定的線程，而全局系統(tǒng)鉤子則可以監(jiān)視系統(tǒng)中所有的線程。全局系統(tǒng)鉤子因?yàn)橐獙?duì)整個(gè)系統(tǒng)所有線程進(jìn)行監(jiān)視，會(huì)嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。為提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，本系統(tǒng)采用特定線程鉤子。

　　對(duì)于一般操作信息，只需要捕捉鼠標(biāo)、鍵盤以及菜單發(fā)出的WM_COMMAND消息。對(duì)一些特定的窗口，比如繪圖區(qū)，則需要設(shè)置窗口過(guò)程鉤子監(jiān)視所有從系統(tǒng)消息隊(duì)列發(fā)往該窗口的消息。因此，設(shè)置WH_MOUSE HOOK監(jiān)視輸入到消息隊(duì)列中的鼠標(biāo)消息，設(shè)置WH_KEYBOARD HOOK監(jiān)視輸人到消息隊(duì)列中的鍵盤消息，二者主要是實(shí)現(xiàn)操作在異地CAD系統(tǒng)的復(fù)現(xiàn)。因?yàn)閃MCOM_MAND消息有2種類型:一種是通過(guò)SendMessage發(fā)送的;一種是由PeekMessage或PostMessage發(fā)送的。前者是需要系統(tǒng)返回值的，后者是不需要的。對(duì)于前者，采用WH_ CALLWNDYROCHOOK來(lái)捕捉，后者通過(guò)WH_GETMESSAGEHOOK來(lái)捕捉。利用WM_COMMAND消息主要是對(duì)用戶操作進(jìn)行識(shí)別，比如，用戶點(diǎn)擊"文件"菜單，就可以通過(guò)WM_COMMAND消息判斷出用戶是在點(diǎn)擊"文件"菜單。在判斷出用戶的操作，在異地的CAD會(huì)根據(jù)WH_MOUSE捕捉到的鼠標(biāo)信息移動(dòng)鼠標(biāo)到"文件"菜單，然后向主窗口發(fā)送WM_COMMAND消息，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生鼠標(biāo)單擊"文件"菜單的事件。

　　2.1.2信息處理

　　信息處理主要是格式化和解析捕捉到的操作信息，本系統(tǒng)采用XML語(yǔ)言對(duì)操作信息進(jìn)行格式化。

　　例如:用戶ABC在機(jī)器111.111.111.5上點(diǎn)擊了某個(gè)菜單，產(chǎn)生消息WM_COMMAND，對(duì)其進(jìn)行格式化后為:

　　為了保證信息的安全，可以對(duì)傳輸信息進(jìn)行加密。為保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，不采用經(jīng)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的辦法，格式化后的信息向所有的被控客戶端發(fā)送。

　　2.2模型的重生成

　　異地機(jī)在收到發(fā)送過(guò)來(lái)的信息并解析后，并不能直接傳送給本地CAD系統(tǒng)。因?yàn)閃indows消息都是由各窗口接受的，而各窗口是由句柄(Handle)來(lái)標(biāo)識(shí)的，不同機(jī)器上的CAD系統(tǒng)，Windows分配給其各窗口的句柄是不同的，因此要對(duì)窗口的標(biāo)題進(jìn)行識(shí)別，從而保證窗口的惟一性。在Windows系統(tǒng)中，應(yīng)用程序的窗口是按Z Order順序在Desktop窗口(桌面窗口)上放置(Z軸是垂直顯示器向外的假想軸)，因此可以對(duì)當(dāng)前所有的窗口標(biāo)題進(jìn)行查找，找到相符的窗口后，就可以得到它的句柄，然后將解析的消息與窗口的句柄組合，發(fā)往CAD系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)CAD系統(tǒng)做出與本地CAD系統(tǒng)一致的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)模型的重生成以及操作的再現(xiàn)。

　　2.3模型的維護(hù)

　　為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，減少傳輸模型數(shù)據(jù)的次數(shù)，將模型的維護(hù)放在主控客戶端實(shí)現(xiàn)。在被控客戶端出現(xiàn)模型無(wú)法生成或由于各種原因生成模型出現(xiàn)延遲時(shí)，我們采用對(duì)主控客戶端模型進(jìn)行復(fù)制的辦法維持一致性。首先，被控客戶端向主控客戶端發(fā)送請(qǐng)求，主控客戶端在接收到請(qǐng)求后，向被控客戶端發(fā)送一份標(biāo)準(zhǔn)的模型，該模型是由SolidWorks標(biāo)準(zhǔn)格式記錄的。客戶端在收到該模型數(shù)據(jù)后將其重生成，從而維持模型的一致。

　　3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)本文介紹的系統(tǒng)框架，在SolidWorks2005上用VC++2005開發(fā)了異地協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了SolidWork、的異地協(xié)同設(shè)計(jì)。圖2為本地機(jī)上生成的模型，圖3為異地機(jī)在接收本地機(jī)的操作信息，并對(duì)其進(jìn)行處理后重生成的模型。從圖中可以看出二者的模型保持了高度的一致性。圖4為客戶端在用戶獲得發(fā)言權(quán)后開始協(xié)同時(shí)的界面。圖5是服務(wù)器端的界面，服務(wù)器端可以自動(dòng)生成系統(tǒng)日志，以便于發(fā)生問(wèn)題時(shí)分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因。目前該系統(tǒng)在lOM帶寬的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行正常。

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　　4結(jié)束語(yǔ).

　　本文所介紹的系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)、快速、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，很適合于使用SolidWorks的企業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，可極大地利用企業(yè)的人力資源，解決一些企業(yè)資源分散的問(wèn)題。但該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)Windows消息機(jī)制比較熟悉，以保證將有用的操作信息都捕捉到，而且捕捉到的消息向異地系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換也是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。此外在協(xié)同設(shè)計(jì)中共享沖突的消解本系統(tǒng)沒(méi)有過(guò)多涉及，也是該系統(tǒng)今后需要完善的地方。