網絡支持的協同設計(Network Supported Collaborative Design，NSCD)是計算機支持的協同工作(Computer Supported Co-operative Work，CSCW)研究的一個分支，它融合通信技術、計算機技術和網絡技術，采用并行工程的思想方法，使處于分散的一個群體借助相關技術，共同協調和協作來完成一項任務，從而大大提高生產效率，在制造業中有著廣泛的發展前景。

　　當前協同系統有兩類協作框架，即透明協作Collaboration-transparent)和明確協作(Collaboration-aware)。

　　針對目前大多數企業使用AutoCAD作為設計軟件。以Au-toCAD2002為原型，以Teamcenter為協同設計平臺，提出了一種基于AutoCAD圖形數據交換的協同設計思想，并開發出了SCADS(Synchronization Collaborative AutoCAD Design System)協同設計系統。

　　1 SCADS協同設計系統的總體結構

　　SCADS協同設計系統由CAD系統模塊、數據處理模塊、網絡處理模塊和輔助模塊組成。CAD系統模塊由數據庫監視模塊、編輯功能監視模塊、對數據庫執行操作模塊和執行編輯功能模塊組成，數據處理模塊由編碼模塊和解碼模塊組成，網絡處理模塊由發送數據模塊和接收數據模塊組成，輔助模塊由文字溝通模塊組成。在SCADS系統中，各協同設計者在AutoCAD環境中進行的操作都會被系統監控，并將其中變化了的增量數據，通過網絡傳遞給其它協同設計者，從而達到實時協同設計的目的。由于采用了動態數據交換機制，SCADS協同設計系統較好地實現了網絡實時協同設計。SCADS協同設計系統總體結構，如圖1所示。協同登陸界面，如圖2所示。

　　圖1 SCADS協同設計系統的總體結構

　　圖2 SCADS協同設計系統登陸界面

　　2 SCADS協同設計系統的工作原理

　　AutoCAD是一個開放的平臺，提供的二次開發工具有Au-toLisp，ObjectARX，VisualLisp等，其中，尤以ObjectARX開發包的功能最為強大。

　　系統實現實時協同方式的原理為：利用ObjectARX提供的數據庫反應器類來監視AutoCAD內部數據庫，并對數據庫的添加、修改、刪除等操作自動做出響應，然后利用vc++6.0的socket編程原理來將本地獲得的數據傳送到異地，并在異地的AutoCAD平臺上還原數據，恢復圖形。

　　將人人交互通訊/協作模塊和原來的應用模塊結合起來，構造所需的協作功能，又能復用單用戶程序的各種應用功能。其方法為CAD內核中增加了通迅/協作編程。其基本原理，如圖3所示。

　　圖3 SCADS協同設計系統實時協同的原理

　　其中，通訊/協作編程是建立在對現有的CAD資源更深層次的操作上，即必須要求能夠通過通訊編程手段直接深入到現有CAD系統的圖形數據庫的內核上。這樣不但使其具有了協作性能，而且保留了原有CAD的強大圖形編輯功能。

　　3 SCADS協同設計系統的實現

　　在SCADS系統中，通過CAD監控模塊完成實時數據提取功能。程序中主要使用了ObjecARX中的兩類反應器：數據庫反應器和編輯反應器。其中數據庫反應器主要負責對AutoCAD數據庫中發生的事件實時監控，例如實體對象的添加、修改、刪除、鏡像、拷貝等。編輯反應器主要負責對其它一些操作監控，如用戶命令事件、數據庫文檔事件、寫塊事件和克隆事件等。實現過程大體歷經觸發、傳輸、和接受三個階段。

　　3.1 觸發

　　這個階段從數據庫反映器對象捕捉到AutoCAD圖形數據庫動作并觸發反應事件開始。先獲取新增實體的結果緩沖區鏈表，然后對結果緩沖區鏈表的每個節點執行編碼操作，生成一種自定義的字符數組結構。觸發要經歷兩個過程：添加數據庫反應器，獲得實體名和實體句柄(圖略)。當AutoCAD成功的添加了數據庫反應器后，再次在AutoCAD進行實體編輯時，則數據庫反應器自動提取出了所做實體編輯的句柄號、ID號及所存數據庫。

　　3.2 傳輸

　　在網絡結構上，SCADS采取的是改進的客戶機/服務器模式。這種模式下服務器并不存儲所有數據，而是只負責實時轉發和智能篩選，避免了傳統C/S模式下數據集中于服務器而造成的服務器負擔過重產生的擁堵現象。數據分布在所有客戶機上，最大限度上避免了讀寫信息的延遲。

　　利用visualC++6.0的Socket來編程實現通訊協議的。在數據通信中，不管客戶端還是服務器端，發送數據是主動的，而接收數據總是被動的。在Visual C++6.0中提供了Socket類：提供了監聽函數Listen()，服務器端建立一個監聽Socket，即自動創建一個監聽線程，隨時監聽是否有客戶端的連接請求，在監聽Socket上建立消息相應函數OnAccept()，接收客戶端的連接請求。服務器為每一個客戶端請求建立一個Socket，以便并行處理客戶端的數據通訊請求。服務器端為了接收客戶端的數據，在為客戶端建立的Socket上建立消息響應函數OnReceive()，用來接收數據。客戶端為了接收服務器端的數據，則在連接的Socket上，建立一個消息響應函數OnReceive()，用來接收數據。

　　3.3 接收

　　接收是觸發的逆過程，執行的是解碼。我們主要定義了ChatUneAdd()，ChatLineEdit ()，ChatLineDel()，等函數來接受發送過來的數據。

　　3.4 SCADS系統與AutoCAD的融合

　　將我們所開發的SCADS系統融合到AutoCAD中。此時AutoCAD可以作為傳統的CAD使用。當需要協同設計時，則點擊菜單欄中河北工業大學SCADS系統或工具欄按鈕進入協同設計界面，開始協同設計。還可通過聊天交流模塊進行文字交流達到協同設計。SCADS融合到AutoCAD后的界面(圖略)。

　　3.5 SCADS系統的實時通訊模塊

　　系統采用面向對象的系統模型，采用VC++6.0這個可視化開發工具進行編碼，使整個軟件系統的結構變得更加靈活。實時通訊模塊采用聊天的形式來實現(圖略)。

　　3.6 系統的軟件實現

　　系統的程序框圖，如圖4所示。

　　圖4 系統程序框圖

　　下面以添加橢圓(ellipse)為例來說明上面這個過程。本代碼省略了變量定義、指針定義及指針關閉等輔助代碼。

　　if(TYPE-ELLIPSE EQ nType)

　　{AcDbEllipse *pEllipse=static cast(pEnt);

　　message.Add(TYPEesELLIPSE);

　　AddPoint(message，pEllipse->center());

　　Add Vector(message，pEllipse->normal());

　　AddVector(message，pEllipse->majorAxis());

　　message.Add(pEllipse->radiusRatio());

　　message.Add(pEll ipse->startAngle());

　　message.Add(pEllipse->endAngle());}

　　message.SetAt(0，nReaICount);

　　g_client.SendMessageToServer( message);

　　if(TYPE_ELLIPSE EQ nType) {

　　GetPoint(message，center,index);

　　GetVector(message，normal, index);

　　GetVector(message，majorAxis, index);

　　message.GetAt(index++，radiusRatio);

　　message.GetAt(index++，startAngle);

　　message.GetAt (index++，endAngle);

　　pEntityAdd=new AcDbEllipe(center，normal，majorAxis，radiusRatio，

　　startAngle, endAngle ); }

　　es=aeDocManagerPtr()一>lockDocument(g-pDoc);

　　es=pBlockTable->getAt(ACDB_MODEL-SPACE, pBlockTableRecord,

　　ACDb：： kForWrite);

　　es--pBlockTableRecord->appendAeDbEntity(1 ineId, pEntityAdd) ;

　　es=acDocManagerPtr()一>unlockDocument(g-pDoc);

　　pEntityAdd->getAcDbHandle(localHand 1e);

　　arrayLocal.Add(localHandle);

　　arrayRemote.Add(remoteHhandle);}

　　4 應用實例

　　設計者甲和乙使用SCADS系統進行直角坐標壓蓋機器人的

　　協同設計和并發控制情況，如圖5，圖6所示。

　　圖5 設計者甲端的顯示

　　圖6 設計者乙端的顯示

　　5 結論

　　提出的SCADS協同設計系統，提出了一種協作性能與應用功能相結合的協作框架。

　　將當前CSCW系統在協作性能方面的長處和傳統CAD系統在圖形處理方面的優勢有機地統一起來，直接支持事實上的工業標準的矢量圖形的協同設計。通過直角坐標壓蓋機器人的協同設計實例驗證了SCADS系統的正確性和可行性。

　　SCADS協同設計系統是一個開放性的協作框架，有很好的商業和工程應用前景。為中小企業實現異地設計和異地制造提供了很好的技術支持。