新型互联网横机CAD系统的设计

张光耀，张团善， 韩士星

（1.西安工程大学协同创新中心学院，陕西西安 710000；2.西安工程大学机电工程学院，陕西西安 710000）

伴随着第三次技术革命，全球的计算机技术和网络技术得到了巨大的发展，这也给CAD技术的发展与创新提供了良好的解决方案[1]。诸如公路建设，桥梁搭建以及机械制造等大量的工程领域的CAD技术得以携手互联网技术形成“互联网+CAD”的发展格局[2]。然而，作为我国的传统产业和支柱产业的纺织行业却在此潮流中没有跟上步伐[3]。现阶段，中国的横机CAD技术还大多处于单机或者局域网互联模式[4-6]，无论是从网络兼容性还是设计生产的便捷性来讲都有着极大的局限性[7-10]。

本课题综合考虑横机CAD的功能要求，应用新型的互联网技术和数据库技术，开发设计一款基于互联网的横机CAD系统。应用此系统，不仅拥有单机版的功能优点，还可以在极大程度上提高横机CAD设计的工作效率，无论身处何地，都可以通过互联网实现对横机CAD的使用。

1 系统网络架构

综合考虑互联网的结构模式，采用比C/S结构适应性更强、共享性更强且维护更简单的B/S结构作为互联网横机CAD系统的网络结构模式。B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式）是在互联网得以发展所伴生的新型结构，B/S结构采用将功能实现的核心部分都放置在服务器中，令系统的开发和维护都得到了极大的简化，故在互联网横机CAD系统中应用B/S结构中，可以将软件部分全部加载到Web服务器中，使用者通过浏览器进行对软件的操作。

2 系统结构设计

在互联网横机CAD系统中，最后针对的机械设备为电脑横机，这个系统结构可以分为三部分：网络层，设计层和终端层。

2.1 网络层

网络层的主要功能是令用户在设计的过程中实现对于数据的云端提取和云端存储功能，包括对于使用者的登录信息的检测、已存储信息的调用以及设计完成后的数据上传功能。而本系统中，网络层主要由 Web 服务器的硬件、Windows Server 2008 操作系统以及SQL Server2008数据库所构成。

2.2 设计层

设计层的主要功能是让用户在客户端就可以对互联网横机CAD系统进行操作。使用者只要在具有网络通讯功能的客户终端上应用浏览器就可以访问到互联网横机CAD系统的设计页面。

2.3 终端层

终端层的重要功能是将完成的设计内容传输给终端生产设备以实现按照预期纺织的最终目的。由于设计信息是存储在网络层的，经由计算机来控制电脑横机，可以实现远距离控制生产的操作。

3 系统功能设计与开发

3.1 多种视图模块

为了能够直观地体现想要表达的织物结构形态，在互联网横机CAD系统中将利用互相独立的三个界面对花型设计的不同表示方法进行描述。

3.1.1 编织工艺图

编织工艺图所描述的对象是织物的横断面，描述的内容是成圈的顺序和织针编织情况。在系统中，

会显示每一个工艺行的信息（包括前针床和后针床）、应用点来对应设备中的针、图形符号对应设定的编织动作。图形符号的颜色表示不同的纱线原料，允许用户利用鼠标对各种信息进行编辑修改。

3.1.2 花型意匠图

花型意匠图是把织物内线圈组合的规律和使用纱线的颜色用指定的符号或者形象图元在小方格纸上表示出来的一种方法。在系统中，可以利用切换功能对其进行修改编辑，底色表征纱线的颜色，方便对提花的颜色和结构进行分析。

3.1.3 线圈结构图

用图形描绘出线圈在织物内的形态称为线圈结构图。从线圈结构图中，可直观地看出横编针织物结构单元的形态及其在织物内的连接与分布情况，在此视图中，同样支持颜色的修改与部分动作的修改。

在本次设计的互联网横机CAD系统中，使用者可以在用户终端的设计页面上使用鼠标来确定当前的编织动作、颜色及线圈密度等信息。为了方便操作和存储，选择使用二维矩阵的方式来表征内容，如式（1）所示：

其中，F—花型信息，Pij—第i个针位在第j行的工艺点信息。Pmn—整个系统共有m个工艺行和n个针位。

此外，Pij并不是单一的数值，其表征这如式（2）所包含的信息。

在式（2）中，a1为前针床动作，a2为后针床动作，并设定不同的数值来代表着不同的动作，以完成整个成圈过程。b1为前针床纱线颜色，b2为后针床纱线颜色，同样设定不同的数值代表不同的颜色，可供用户按照主观意愿来选择。c1为前针床线圈密度，c2为后针床线圈密度。

3.2 成型工艺模块

借助网络的方便性和开放性，可以允许不同的用户在该系统上设计并上传分享成形的款式，以方便更多的用户进行借鉴。

3.3 织物仿真模块

花型设计完成后，将会根据用户的设计数据进行信息的编译，以用于存储到web服务器中。同时，在对其进行实际生产的过程中，将会根据在系统中存储的不同的电脑横机的型号信息进行匹配计算。

3.4 产品数据库模块

用户可以根据自身的要求，建立独立的数据库实现数据导入、数据备份以及数据读取等操作。该模块可以有效地对使用者的设计专利进行保护。用户可以应用独立账户对于数据进行在线编辑、更新、下载和删除操作。

4 系统关键技术

4.1 在线交互技术

基于互联网的横机CAD系统的在线交互技术是设计的关键，令用户可以在设计的同时实时传输数据至Web服务器，而服务器立刻做出响应。在线交互技术的应用极大地提高了用户的设计效率。

客户端利用canvans辅助javascript语言完成交互设计，canvans元素借助其鼠标事件，能够检测和识别鼠标键盘的操作指令，完成选择、拖拽和放大缩小等功能，方便用户的操作。同时，利用CCS3对网页添加多种动态效果，增加用户的浏览美观性。

网络端采用javascript语言实现数据的传输过程，在服务器端应用C#对程序进行编写，保密性较好。

4.2 云计算技术

云计算技术是通过大量的计算机将任务分解再整合，可以给用户提供极高的运算能力，如在对织物仿真时，仅仅数秒就可以实现对织物真实感的仿真。同时，由于云计算技术的虚拟化无需固定有形的实体，可以很好地匹配本系统，随时随地应用电脑和移动终端进行登录系统设计。

5 结语

本课题设计的基于互联网的横机CAD系统，在实际的设计生产中有着极强的辅助性。该系统与单机版横机CAD系统相比，具备以下优势：（1）提高了用户的远程设计体验；（2）减少用户的资金投入；（3）有效管理产品信息；（4）降低开发周期等。