三維可視化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

初期三維可視化方式及存在問題初期的三維可視化主假如將原始設(shè)計(jì)文件經(jīng)過CAD/CAM軟件來進(jìn)行讀取，可是公司中所使用的軟件又各不相同，各CAD/CAM軟件鑒于歷史原由及不一樣的開發(fā)目的，內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄方式和辦理方式不盡相同，開發(fā)軟件的語言也不完好一致，致使原始設(shè)計(jì)文件在不一樣的CAD/CAM軟件中不可以被互換與共享。圖一為了改良此問題，國際上出現(xiàn)了一批擁有代表性的數(shù)據(jù)互換標(biāo)準(zhǔn)格式，如的美國的IGES，ISO的STEP，德國的VDAIS、VDAFS，法國的SET等等。產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖檔能夠在不一樣CAD/CAM軟件中進(jìn)行閱讀（見圖一）。針對IGES和STEP格式，德國ProSTEP做了一個(gè)對于曲面模型變換的對照測試能夠很直觀的反響目前兩種格式所存在的問題。此中有六個(gè)CAD軟件系統(tǒng)參加了測試，測試結(jié)果以下：99.8%的曲面模型能夠成功地采納STEP進(jìn)行變換92.6%能夠成功地采納IGES進(jìn)行變換圖二此項(xiàng)對照測試能夠更明顯的看到，兩種格式固然對于三維可視化起到必定的協(xié)助作用，但不論STEP和IGES格式中隨意一個(gè)都沒法正確的達(dá)成曲面模型的數(shù)據(jù)變換。此外兩種格式的文件大小顯得較為肥胖，而且需要大型的CAD/CAM軟件系統(tǒng)的讀取支持等，不利于進(jìn)行流傳溝通。這些不利要素使得我們對改變傳統(tǒng)的三維可視化方案需求急迫。跟著技術(shù)的不停進(jìn)步，信息化廠商紛繁推出各種新的三維數(shù)據(jù)溝通及可視化方案，目的是在保存基本三維模型信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)文件輕量化以及與三維軟件沒關(guān)系性,來知足公司需求。眾廠商踴躍推出輕量級三維可視化解決方案2.1主流實(shí)行輕量化格式軟件廠商一覽各廠商都推出了能夠進(jìn)行三維可視化的輕量級CAD數(shù)據(jù)格式，擁有典型代表性的見表一。目前幾乎全部的鑒于產(chǎn)品生命周期管理的軟件廠商都有自己的三維可視化解決方案，可見其重要性，這些廠商是依據(jù)自己的輕量化格式推出一系列解決方案。表一：主流廠商推出的三維可視化工具2.2主流三維可視化解決方案特色功能對照各三維可視化的解決方案好多，所具備的功能與特色也各不相同（見表二）。有的廠商不過針對自己推出的格式來進(jìn)行解決方案的睜開，此外還有個(gè)別廠家推出了支持海量格式讀取的閱讀器，而且為其裝備了其余閱讀器所不具備的強(qiáng)盛功能。表二2.3主流廠商主要優(yōu)勢剖析利用CAD供給商的輕量級格式和閱讀技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢在于：它能夠與原CAD軟件集成，并調(diào)出豐富的產(chǎn)品信息，增強(qiáng)圖像功能。因此，對于那些別無選擇需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中與各式CAD軟件協(xié)作的用戶群而言，CAD供給商的格式所帶來的工作成效是最正確的。另一方面，在營銷或銷售目的的協(xié)作方面，經(jīng)過利器具備寬泛接收功能的格式，公司能夠供給最正確服務(wù)。表三目前，輕量化三維可視化解決方案種類好多，軟件廠商經(jīng)過不一樣的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)也不經(jīng)相同，有鑒于功能強(qiáng)盛的直接閱讀器，有經(jīng)過格式變換后進(jìn)行三維可視化，有經(jīng)過為系統(tǒng)安裝插件來解決可視化需求等，下邊就針對這些解決方案進(jìn)行逐個(gè)介紹。3三維可視化CAD圖檔的輕量化格式帶路跟著產(chǎn)品復(fù)雜程度的日趨提高，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原始圖檔也變得較為宏大，動(dòng)輒上百兆，很不利于文件的傳閱。這就需要我們對原始設(shè)計(jì)CAD文檔進(jìn)行變換，將其變成輕量化文件格式。變換生成CAD圖檔的輕量化格式，其方法主要分為兩種，一種是經(jīng)過安裝特定插件經(jīng)過大型CAD軟件系統(tǒng)進(jìn)行變換，另一種則是經(jīng)過廠商推出的第三方變換軟件進(jìn)行變換。圖三有了這些經(jīng)過辦理后的輕量化格式后，我們就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行便利的傳閱，針對格式變換后文件的閱讀方式相同也分為兩種：第一種是經(jīng)過三維可視化閱讀器，第二種是經(jīng)過安裝系統(tǒng)插件來實(shí)現(xiàn)，下邊就對這兩種不一樣的方式進(jìn)行介紹。鑒于輕量化格式變換的三維可視化閱讀器是指將變換后的格式文件以特定的閱讀器為載體進(jìn)行讀取。比以下列圖中的U3D與JT格式，從其閱讀方式能夠看到近似這些格式的文件是依靠特定的閱讀器進(jìn)行讀取。下邊就主要介紹下Adobe和SiemensPLM兩家公司的三維可視化方案。圖四3.1AdobePDF閱讀功能連續(xù)拓展Adobe公司推出的Acrobat3D供給了一個(gè)主動(dòng)性的應(yīng)用環(huán)境以及好多通用的數(shù)據(jù)格式支持，利用它能夠從多種工具中導(dǎo)入CAD文件，并變換成Universal3D（U3D）格式，這樣就能將各家能夠經(jīng)過AdobeReader（PDF閱讀器）來翻開和使用這些文件，且對產(chǎn)品能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放或斷面等式各種主流CAD格式的3D圖像變換匯入AdobePDF檔案中，大相對復(fù)雜的辦理（見圖五）。固然

圖五：使用AdobeReader閱讀三維圖形U3D格式需要配合閱讀器使用，但這對其其實(shí)不造成影響，

Acrobat3D以及U3D最大的優(yōu)勢就在于，使用者不用下載特別閱讀軟件，因?yàn)锳dobeReader（PDF閱讀器）的擁有十分宏大的客戶群，人們能夠直接經(jīng)過該軟件直接進(jìn)行查看。跟著Adobe公司三維可視化領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，使得旗下軟件AdobeReader的閱讀功能又獲得了進(jìn)一步的拓展增強(qiáng)。3.2SiemensPLMJT2GO閱讀器流傳JT格式由JT驅(qū)動(dòng)的一組產(chǎn)品和過程范圍較寬泛，涵蓋三維數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)的整個(gè)生命周期，從產(chǎn)品觀點(diǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造向來到生命周期結(jié)束。經(jīng)優(yōu)化后的JT能夠履行全部可視化任務(wù)。SiemensPLM還供給了JT2GO三維可視化器為JT供給支持（如圖六），為JT格式的流傳起到了很大的協(xié)助作用。圖六：使用JT2GO閱讀三維圖形自然，幾乎每個(gè)廠商都會(huì)供給相應(yīng)格式的閱讀器，其實(shí)不單限于上述的兩個(gè)廠商，這些閱讀器只好讀取單調(diào)的或許很少許的文件格式，擁有很大的限制性。但不可否定，為輕量化格式量身打造的可視化閱讀器對格式的推行起到的很大的輔助作用。目前，廣泛軟件廠商推出的格式都能夠使用微軟的WEB閱讀器進(jìn)行閱讀，明顯其流傳性又獲得了極大的提高，進(jìn)而撬開了三維可視化的一個(gè)新的便利領(lǐng)域。經(jīng)過為系統(tǒng)安裝特定插件后，使這些輕量級格式變換文件能夠經(jīng)過Web閱讀器直接翻開進(jìn)行閱讀。為了更好的進(jìn)行公司間的溝通，還能夠把格式文件嵌入到OFFICE等辦公軟件中去，充分利用了WORD、EXCEL和郵件的可編寫性和傳閱性。此外軟件廠商為配合不一樣人群使用，也推出了配套三維可視化閱讀器進(jìn)行讀取查察(如圖七)。如達(dá)索系統(tǒng)、Autodesk等軟件廠商。圖七3.3達(dá)索系統(tǒng)掙脫CATIA系統(tǒng)來查閱三維模型3DXML是一種通用的、輕量的、鑒于XML的格式。該格式能夠與Web密切集成，使其具備了寬泛的流傳性。3DXML高度壓縮復(fù)雜數(shù)據(jù)，供給迅速的文件傳輸和縮短加載時(shí)間，同時(shí)保持互換文件的精準(zhǔn)幾何圖形。公司能夠經(jīng)過這個(gè)技術(shù)在網(wǎng)上成立三維的零零件庫，以便公司宣傳，用來和供給商溝通。提高了信息溝通以及共同工作的能力，人們不需要再安裝宏大的CATIA系統(tǒng)來閱讀數(shù)據(jù)文件，WORD、EXCEL、WEB都成了它便利的閱讀載體。3.4Autodesk宏大軟件擁有群支撐DWF文件推行為了能夠在Internet上顯示AutoCAD圖形，Autodesk采納了一種稱為DWFDrawingWebFormat）的新文件格式。DWF文件格式支持圖層、超級鏈接、背景顏色、距離丈量、線寬、比率等圖形特征。用戶能夠在不損失原始圖形文件數(shù)據(jù)特征的前提下經(jīng)過DWF文件格式共享其數(shù)據(jù)和文件。其寬泛推行需依靠Autodesk所擁有的宏大的客戶集體。自然，其實(shí)不不過達(dá)索系統(tǒng)的3DXML和Autodesk的DWF格式能夠鑒于WEB瀏覽器進(jìn)行查察，好多軟件廠商都涉及此地。廠商的競爭，產(chǎn)生了各式種類的3D圖形文件格式與相應(yīng)的閱讀器插件的雜亂場面。結(jié)束這些最好方法是微軟在它的WEB閱讀器中預(yù)裝一個(gè)或幾個(gè)及時(shí)襯著插件，以致于互聯(lián)網(wǎng)3D圖形的觀看者不用花銷時(shí)間去下載插件。但是，微軟并未選中任何一家公司作為其合作伙伴，也許在某一天微軟會(huì)推出它自己的一整套解決方案，進(jìn)而保持它在互聯(lián)網(wǎng)3D圖形領(lǐng)域中的霸權(quán)地位。鑒于輕量化格式的三維可視化擁有好多長處，但大多都是針對各自的輕量化格式睜開解決方案，這樣就造成了使用者的一些限制性。眾多的軟件廠商意味著擺在人們眼前的格式不會(huì)是單調(diào)的，為認(rèn)識決此問題，出現(xiàn)了一些支持海量格式讀取的可視化閱讀器。4三維可視化支持多種文件格式的直接閱讀器這種閱讀器廣泛擁有的特色是能夠讀取多種數(shù)據(jù)格式，而且具備一些一般閱讀器所不具備的功能（見表二）。依據(jù)使用特色它們能夠分為兩種：第一種就是直接能夠?qū)Ω鞣N文件格式進(jìn)行直接讀取閱讀，第二種就是先經(jīng)過變換而后再進(jìn)行讀取，同時(shí)支持多種文件格式的變換（見圖八）。下邊就對這種閱讀方式的主要幾個(gè)供給廠商進(jìn)行簡單的介紹。圖八4.1ORECL任何格式文件都能夠來AutoVue體驗(yàn)在公司可視化方案這一新興市場中，ORECL公司推出了公司可視化解決方案AutoVue，它的最大特色就是能夠讀取寬泛的三維格式的文件，而無需經(jīng)過專業(yè)軟件。它所供給的一致的獨(dú)立界面以及應(yīng)用工具包，能夠閱讀、標(biāo)明、打印和變換各種電子文檔，并完好保存原始文檔的完好性和安全性。還供給了鑒于網(wǎng)頁的閱讀功能。除此之外，AutoVue產(chǎn)品也可與文檔管理(PDM)、產(chǎn)品生命周期管理(PLM)、公司資源計(jì)劃(ERP)等系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)公司應(yīng)用軟件系統(tǒng)的可視化，目前好多PLM/PDM的廠商都經(jīng)過集成了AutoVue來實(shí)現(xiàn)其三維可視化解決方案（見表一），此外AutoVue的可視化解決方案的應(yīng)用領(lǐng)域也很寬泛，如鋼鐵,石化,電力,基礎(chǔ)設(shè)備等非PLM的領(lǐng)域都實(shí)用它來實(shí)現(xiàn)三維可視化。與ORECL的AutoVue不一樣的是，也就是我們提到的第二種三維可視化閱讀解決方案，經(jīng)過支持多格式變換后進(jìn)行讀取的軟件產(chǎn)品，下邊就介紹幾個(gè)比較有代表性的TransMagic、天喻的InteVue和的eDrawings，他們都是鑒于多格式變換的直接閱讀。4.2TransMagic支持多格式變換與讀取TransMagic也是解決制造業(yè)互通操作之間所面對問題。供給多種格式變換功能，使得模型能夠在3DCAD/CAM/CAE系統(tǒng)之間迅速變換。支持多種三維CAD模型文件格式的種類，并能夠閱讀、修復(fù)、互換3DCAD數(shù)據(jù)。4.3InteVue三維輕量化遠(yuǎn)程閱讀器因?yàn)槟壳癐nternet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境帶寬的限制，鑒于三維數(shù)模的數(shù)據(jù)共同存在傳輸效率低下的問題。為了提高共享共同效率，天喻公司供給了鑒于三維輕量化模型的可視化共同解決方案（以下列圖），支持對Pro/E、UG、CATIA、、SolidEdge、Inventor等三維模型的輕量化和可視化，并以通用接口支持與PDM的集成。InteVue第一將三維CAD模型轉(zhuǎn)變成一致的、大小僅為原模型二十分之一的輕量化模型，鑒于輕量化模型可實(shí)現(xiàn)三維可視化閱讀與標(biāo)注、三維虛構(gòu)裝置、三維裝置動(dòng)畫、三維爆炸視圖生成等。圖九