一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法，旨在解决参数化建模技术的高复杂性，不同层次人群普遍不具备专业的设计技能而不能很好的使用传统的大型建模软件问题。为此目的，本发明专利技术中的方法包括：在线创意设计；基于CSG的支持图形界面自由编辑的参数化建模技术；高易用性图形交互；减少前后端交互次数；在线创意分享；动态负载均衡策略的集群系统。本发明专利技术具有轻量化、跨平台、高易用性，高并发等特点，可以满足不同层次人群对设计的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法
本专利技术属于参数化建模
，具体涉及一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法。
技术介绍
参数化建模是在20世纪80年代末逐渐占据主导地位的一种计算机辅助设计方法，是参数化设计的重要过程。在参数化建模环境里，零件是由特征组成的。特征可以由正空间或负空间构成。正空间特征是指真实存在的块(例如，突出的凸台)，负空间特征是指切除或减去的部分(例如，孔)。参数化建模是参数化设计的重要过程。参数化设计过程是指从功能分析到创建参数化模型的整个过程。在进行参数化建模时需要考虑组成零部件几何形体的基本元素，以及各个元素之间的关系，自由参数与哪些元素有关，确定模型主特征及所有的辅助特征，利用表达式编辑器按照自由参数对部分表达式进行分析，确定特征创建顺序，并进行模型的创建，更改各个自由参数的值，验证模型的变化是否合理等多方面的因素。这些过程极为复杂，技术门槛高，而且需要用到3DMAX，solidworks等专业的大型建模软件。但是不同层次人群普遍不具备专业的设计技能，很难掌握传统大型专业设计软件，所以本专利技术公开了一种基于CSG的支持图形界面自由编辑的参数化建模方法，通过全新的图形交互界面设计降低使用者的门槛，并基于WebGL实现在线跨平台3D创意设计。
技术实现思路
针对现有的参数化建模技术所存在的不足，本专利技术的目的在于设计一种基于WebGL和CSG(ConstructiveSolidGeometry)的支持图形界面自由编辑的参数化建模技术，通过全新的图形交互界面设计降低使用者的门槛，实现轻量化跨平台的在线参数化建模方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法，包括以下步骤：步骤1)使用CSG构造实体几何法造型；使用CSG构造实体几何法造型，构建基本体素，为高易用性图形建立基础；步骤2)采用高易用性的图形交互；利用构建出的基本体素创造出一系列高易用图形，为创意设计界面和创意分享界面的开发做准备；步骤3)开发在线创意设计界面；开发在线创意设计界面，使系统能在多个平台使用，提高系统的可用性，简化用户进行参数化建模的复杂性；步骤4)开发在线创意分享界面；开发在线创意分享界面，传播使用者的建模成果，提高用户对系统的依赖性，进一步提高用户的使用体验；步骤5)优化前后端交互，减少前后端交互次数；减少前后端交互次数能够让参数化建模的过程更加的轻量化；步骤6)搭建动态负载均衡策略的集群系统；对在线创意设计界面和创意分享界面提供后台支撑，负载均衡的集群系统可以增加系统的高可用性和稳定性。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤1)使用CSG构造实体几何法造型：使用三角网格布尔运算算法，先计算两相交模型组合体的最小包围盒，并将其按照X，Y，Z方向分别等分，形成8个子空间；再判断每个子空间中包含来自双方模型的三角形的个数，若超过某设定值，则继续划分，若少于该值，则该子空间停止划分；每划分一次，该八叉树深度加1，当八叉树深度达到某设定值时，则停止划分；然后通过网格细分对三角形进行规范化，最后进行三角形选择。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤2)采用高易用性的图形交互；使用Metro-UI交互界面，提供大量Tooltip作为操作引导，以CSG构造实体几何法造型得到的基本体素为基础创造一系列高易用图形，并在这个基础上开发能够自由拖拽的工具栏。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤3)开发在线创意设计界面；先将鼠标操作输入映射到对应作用域范围内的网格顶点上，然后利用高阶非线性变换进行局部的变形计算；当变形过大的时候，再通过网格细分来提供足够面片数以达到所需的几何表现力，通过拉、捏、挤、推和扭的操作来对三维几何模型进行编辑，生成任意的高度复杂并包含丰富几何细节的三维雕刻模型；再将三维雕刻模型嵌入到原始的设计界面当中；最后通过JavaScript生成绘制信息，绘制包括指定在什么位置绘制三角形、如何绘制三角形、这些三角形的外观长的什么样子；然后将这些信息传递给到GPU端，由GPU进行处理，最后再返回绘制结果到浏览器，由浏览器将数据渲染出来。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤4)开发在线创意分享界面；收集用户兴趣爱好信息并分类，并为有相同爱好的用户分组；当有用户分享自己的建模设计时，通过Redis的set数据结构对用户进行并查集操作，找到具有相同爱好的用户结果集，并将该用户分享的内容在这个结果集中进行传播。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤5)优化前后端交互，减少前后端交互次数；在使用者访问Web端的前端页面时一次性从后端服务器的数据库拉取所有的必要模型数据，并返回到前端使用容器保存在前端。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤6)搭建动态负载均衡策略的集群系统：使用多台主机作为服务器，每个服务器作为其中一个节点，从外部扩展服务的性能；在访问服务过程中的域名解析阶段进行DND分流，保证服务器每个节点都能承受当前的访问量；同时对MySQL数据库搭建主从模式，方便使用读写分离，即读从库，写主库，进一步提高系统的并发性能；在MySQL性能达到瓶颈时引入Redis做为缓存，防止MySQL支撑不住导致系统崩溃。本专利技术至少具有如下有益的技术效果：简化了参数化建模技术的高复杂性，解决了不同层次人群普遍不具备专业的设计技能而不能很好的使用传统的大型建模软件问题。本专利技术还具有轻量化、跨平台、高易用性，高并发等特点，可以满足不同层次人群对设计的需求。进一步，CSG构造实体几何法造型生成速度快，处理方便，无冗余信息，而且能够详细地记录构成实体的原始特征参数，甚至在必要时可修改体素参数或附加体素进行重新拼合。数据结构比较简单，数据量较小，修改比较容易，而且可以方便地转换成边界表示。为实现轻量化建模提供了扎实的技术基础。进一步，以大量Tooltip为引导，以及丰富的可自由拖拽的工具栏，改变了传统命令式建模负责的逻辑关系和操作序列。使用者只需要在左侧工具栏中自由拖拽需要的模型，就可以在操作平台进行必要的变换得到使用者想要的模型。进一步，在提供了大量丰富的操作工具和具有高易用性的基础图形后，拥有在线创意设计界面可以使得用户无需添加任何建模成本，只需通过电脑或者手机提供的与本专利技术兼容的浏览器，连上网络，即可在任何地方进行多样化创新的在线建模设计。进一步，用户在在线创意设计界面建立好按自身想法创造的模型后，可以通过分享界面将用户自己的成果展示出来，并且会在具有相同爱好，或者在同一个分组中快速传播。进一步，本专利技术避免了在使用者使用不同模型时反复发送请求到后端服务器，给服务器造成额外的负担，从而影响模型数据的渲染速度，让模型的变化看起来有时延，使得使用者的体验下降。使得前后端交互只发生在模型数据的拉取和保存，极大的减少了前后端的交互次数，使得模型的变化变得极为流畅，可以给使用者更好的参数化建模体验。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)使用CSG构造实体几何法造型；/n使用CSG构造实体几何法造型，构建基本体素，为高易用性图形建立基础；/n步骤2)采用高易用性的图形交互；/n利用构建出的基本体素创造出一系列高易用图形，为创意设计界面和创意分享界面的开发做准备；/n步骤3)开发在线创意设计界面；/n开发在线创意设计界面，使系统能在多个平台使用，提高系统的可用性，简化用户进行参数化建模的复杂性；/n步骤4)开发在线创意分享界面；/n开发在线创意分享界面，传播使用者的建模成果，提高用户对系统的依赖性，进一步提高用户的使用体验；/n步骤5)优化前后端交互，减少前后端交互次数；/n减少前后端交互次数能够让参数化建模的过程更加的轻量化；/n步骤6)搭建动态负载均衡策略的集群系统；/n对在线创意设计界面和创意分享界面提供后台支撑，负载均衡的集群系统可以增加系统的高可用性和稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻量化跨平台的在线参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)使用CSG构造实体几何法造型；
使用CSG构造实体几何法造型，构建基本体素，为高易用性图形建立基础；
步骤2)采用高易用性的图形交互；
利用构建出的基本体素创造出一系列高易用图形，为创意设计界面和创意分享界面的开发做准备；
步骤3)开发在线创意设计界面；
开发在线创意设计界面，使系统能在多个平台使用，提高系统的可用性，简化用户进行参数化建模的复杂性；
步骤4)开发在线创意分享界面；
开发在线创意分享界面，传播使用者的建模成果，提高用户对系统的依赖性，进一步提高用户的使用体验；
步骤5)优化前后端交互，减少前后端交互次数；
减少前后端交互次数能够让参数化建模的过程更加的轻量化；
步骤6)搭建动态负载均衡策略的集群系统；
对在线创意设计界面和创意分享界面提供后台支撑，负载均衡的集群系统可以增加系统的高可用性和稳定性。


2.根据权利要求书1所述的轻量化跨平台的在线参数化建模方法，其特征在于，所述步骤1)使用CSG构造实体几何法造型：
使用三角网格布尔运算算法，先计算两相交模型组合体的最小包围盒，并将其按照X，Y，Z方向分别等分，形成8个子空间；再判断每个子空间中包含来自双方模型的三角形的个数，若超过某设定值，则继续划分，若少于该值，则该子空间停止划分；每划分一次，该八叉树深度加1，当八叉树深度达到某设定值时，则停止划分；然后通过网格细分对三角形进行规范化，最后进行三角形选择。


3.根据权利要求1所述的轻量化跨平台的在线参数化建模方法，其特征在于，所述步骤2)采用高易用性的图形交互；
使用Metro-UI交互界面，提供大量Tooltip作为操作引导，以CSG构造实体几何法造型得到的基本体素为基础创造一系列高易用图形，并在这个基础上开发能够自由拖拽的工具栏。


4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑帅，江齐，王永银，龙华，张译心，洪军，
申请(专利权)人：西安交通大学，遨为上海数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61