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产品协同设计可视化环境(CDVE:Collaborative Design Visual Environment)是—个异地多用户的三维协同工作空间,可供处于不同地理位置的用户不受物理时空的限制,“在—起”进行交流、讨论,协同完成复杂的产品设计任务。CDVE的研究旨在解决产品设计协同可视化环境建设方面遇到的理论与技术问题,为产品协同可视化环境的构建提供理论和技术依据。 论文综述了产品协同设计可视化环境的系统结构和技术组成,在此基础上,对构建产品协同设计可视化环境的几个关键问题进行了深入地研究和讨论。 在协同设计体系结构方面,为满足协同设计可视化环境对数据集成管理及其共享的需要,提出了—个基于集中数据管理及共享的网络信息系统模型,以模型为出发点,给出了基于WEB的产品协同设计可视化系统结构框架,有效解决了CDVE下产品数据实时共享、数据管理、用户与虚拟环境的接口等分布式系统难以解决的问题。 在产品设计信息可视化共享方面,针对STEP在网络协同设计中存在建模困难、不支持异地协同通信、三维模型无法显示等问题,利用XML在数据识别、异构系统之间信息共享等方面的优势,将二者有机结合,解决了异构系统间三维模型产品信息共享问题;将XML技术和VRML技术紧密结合,解决了三维模型的网络化浏览问题。 在协同设计环境的沉浸感及实时性性能方面,针对光线与实体表面求交和包容性检测十分耗时问题,提出了一维投影判别法和基于右手定则的空间多边形的包容性检测新算法;针对以前的光线跟踪算法算耗时较多无法用于动态场景的实时显示问题,提出了实时场景动态显示及消隐算法、基于辐射度与Phong型的改进光照模型等快速光线跟踪理论模型及其加速算法。 在协同设计可视化场景的建设方面,采用基于图像的预测绘制方法,从而提高了场景的实时响应能力。在图像的交互传输中,提出了—种新的基于小波的压缩算法,提高了图像传输的速率,保证了系统的实时性要求。 在CDVE中用户之间的可视化协同与交互方面,提出了—个基于Agent的用户交互模型,有效地增强了协同环境中用户之间的协同感和交互感;同时,提出了—个协同环境中基于角色的用户权限并发控制策略,有效地控制了协作用户之间对共享对象的协作冲突,保证了协同空间的—致性。 为了对本文所提出的概念和理论进行分析和论证,构建了—个协同设计可视化环境下的原型装配实验系统,对本文所提出的观点进行了验证。 在本文的最后,对全文的主要工作进行了总结;结合本文研究中的体会和不足,对以后需要进一步深入研究的几个方面进行了展望。