一、引言
随着制造业的迅速发展，“敏捷制造”及“全球制造”已成为发展趋势，它们都强调一种灵活的生产组织模式，以满足异地制造以及国际协作生产的需要，所以它们以迅捷、高效的信息通讯为基础。Internet是一种高效、迅速、全面的通讯手段，将在制造业中发挥重要的作用。本文提出了以Internet为基础，建立基于WWW服务的客户/服务器方式的CAD/CAM系统的新概念，并针对电加工CAD/CAM系统进行了实际的系统开发，取得较好效果。
二、基于环球网CAD/CAM技术的本质
CAD和CAM是围绕着产品的设计、制造两大部分独立发展起来的，从广义上讲，通常认为CAD包括建立几何模型、工程分析、动态模拟、自动绘图；CAM技术主要集中在数字化控制、过程控制、机器人和工厂管理等领域。在本文中的CAD/CAM则是指用户通过一定图形界面输入数据，最终得到数控加工代码的数控编程系统。
所有CAD/CAM系统都可归结为如图1所示的几个步骤：(1)用户输入加工零件数据；(2)编程系统进行数控编程计算；(3)系统将数控代码输出给用户。
从本质上讲，CAD/CAM系统实际上是一个数据转换系统，即将用户输入的零件数据转换成用于加工控制的数控代码。
在传统的单机单用户系统中，图1中两个部分是系统的两个进程，它们位于同一台计算机上，因而是封闭的。而利用目前已广泛应用的Internet环球网的相关技术，完全可以将图1中的两个进程分别放置于Internet环境中的不同的计算机上，应用相应的通信协议进行数据的输入输出，从而建立基于环球网的开放式CAD/CAM系统，使用户可以进行远程操作及编程。
三、网络服务方式、协议的选择及编程原理
我们选择WWW(World WidG Web)作为系统的服务方式，WWW使用HTTP(Hy Text Trans—fer Protocal)协议。HTTP协议在网络的协议层中属于高层次协议，基于HTTP协议，应用HTML(Hypertext Markup Language)，和Java语言，我们可以较容易地进行系统开发，无需过多地考虑网络层的底层细节。
WWW服务是Internet上增长最快、应用最广泛的服务方式。它是一个分布式的多种信息组合的信息系统。这种信息系统采用客户/服务器(Client/Server)形式和超文本链接(Hyperlink)方式，以统一的方式将网络上的不同数据组合在一个文档中，并且使它们能够方便地被用户所访问。
WWW服务器上存放各种以HTML语言编写的超文本媒体文件，这是一种“开放式”文件，在阅读的同时可以并获取文内提示的相关信息。超媒体是指文件中既可以用文字信息，又可以有图象、声音、影像信息等。客户端是能够处理HTML文件的网络浏览器，其与服务器的通信通过HTTP协议进行。运行浏览器时，用户通过输入一个称为URL(Uniform Resource Locator)的WWW地址来指定想要看的Web网页，然后由浏览器指定数据类型，服务器取出该页并把数据动态地转换成客户指定的格式，并将其以用户指定的方式传给客户，并等待下一个请求。其示意图如图2。
将图2与图1进行比较，其流程有相同之处。基于此原理，可将数控编程的算法程序安装在WWW服务器的相应网页上，应用HTMl语言设计用户图形输入界面。用户使用网络浏览器访问WWW服务器的相应网页，即零件图形输入界面，输入零件图形数据后，可以将其提交给WWW服务器。因为服务器可以将数据按用户指定的格式返回，所以这就构’成了网络CAD/CAM系统的输入输出环节。
因为一个服务器能为多个用户抽取多个Web页面，并且将客户请求排队，而不会被某个特定的用户全时占用，这就保证了基于环球网的CAD/CAM系统可以由多个用户同时使用，这也是其区别于单机系统的显著优点。
从数据类型来说，WWW服务有两种形式：静态访问和动成访问。静态访问是客户方发出请求后，WWW服务器将事先生成的文件直接返回给用户。动态访问是指用户发出请求后，WWW服务器将用户请求通过相应的接口传给后台的其他服务进程，由其处理用户的请求，根据用户请求的参数和要求，动态生成相应的文件，将其返回WWW服务器，再由WWW服务器将文件返回给用户。
而在基于环球网的CAD/CAM系统中，用户提交的零件图形信息，应由数控编程模块接收，进行相应的计算，从而得到加工代码，并将其返回给用户。所以这种访问形式属于动态访问的WWW服务方式。要实现动态访问，就必须建立一个能接收用户浏览器发出的信息以及对其进行处理的程序。目前应用较普遍且比较成熟的是通过CGI(Common Gateway Interface，通用网关接口)来实现，被称之为CGI或CGI程序。
图3显示了WWW服务中，客户方、服务器方与CGI程序之间的关系及数据流向。对于动态WWW服务，用户提交的信息基于HTTP协议传给WWW服务器，服务器方的后台CGI程序被激活，用户提交的信息通过网关接口传给CGI程序，再由CGI程序做相应的处理，并动态生成新的信息文件，并将其返给服务器，由服务器将信息传给用户。这样就实现了交互式WWW服务，这也是基于环球网的CAD/CAM系统实现的基础。
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四、基于环球网的CAD/CAM系统的实现
基于以上原理，我们开发了基于环球网的电加工CAD/CAM系统，包括电火花和线切割两类。电加工CAD/CAM系统区别于常规机械CAD/CAM系统的一个显著特点是除了几何编程外，其加工参数的编程也十分重要，并且以相应的格式将加工规准直接写入零件加工代码之中。所以基于环球网的电加工系统包括两个方面，即网络数据库编程和网络几何编程。
1．CAD/CAM系统的数据库编程
实现基于Internet的数据库编程的方法很多，我们利用的是CGI网关接口，其流程如图3所示。用户在浏览器上提交了查询信息后，其查询内容基于HTTP协议传到WWW服务器，并以相应的格式形成用户信息文件，这个用户信息文件相当于CGI的输入文件。此时CGI程序被激活，它对用户信息文件进行操作，从中提取用户的查询信息，根据此查询信息形成用于数据库操作的查询语言，并打开数据库文件，根据所形成的查询语言对数据库进行相应的操作，得到数据库的操作结果之后，将结果的内容再写入一个输出文件之中。WWW服务器得到CGI程序的输出文件后，生成相应的包含查询结果的信息文件，将其返回给用户浏览器，用户就得到了其数据库的操作结果。通过这种方式，用户可以远程对服务器数据库进行增添、删除、查询、浏览等各种操作，实现简单，方法可靠。
2．CAD/CAM系统的几何编程
为了实现在浏览器上的图形输入，我们采用了APT(Automatic programming to01)语言格式，这是因为APT自动编程语言应用非常广泛和成熟，并且在WWW服务器上用HTML实现用户零件的输入界面也比较容易，因为APT是文本语言，所以在Web网页上使用文本输入框即可实现用户的零件数据输入。
用户将零件图形用APT语言描述，输入到浏览器上。提交之后，包含图形文件内容在内的用户信息文件基于HTTP协议传输至服务器，同时激活CGI网关程序。这个CGI程序是CAD/CAM系统的核心部分，包含着数控加工编程算法，其结构与流程见图4。它首先对用户信息文件进行译码，从中提取用户的图形文件信息，并将其存储在磁盘存储器的约定位置。CGI程序的各个部分之间可以是通过磁盘存储器进行数据交换，所以CGI程序的核心部分被激活后，它从相应的存储器位置读取用户图形文件，此时的工作流程与常规系统相同，即进行零件的几何编程，最后输出相应的数控程序代码。编程结果还需由CGI程序进行处理，将它转变称为超文本的文件格式，再将其返给WWW服务器，并由服务器返给用户浏览器，这样用户就得到了数控程序的结果。
根据以上分析，我们成功地开发了基于环球网的电加工CAD/CAM系统，包括几何编程和工艺编程两部分，用户只要拥有普通的网络浏览器，无需任何辅助软件便可以进行远程加工自动编程，得到满意的结果。
五、基于环球网CAD/CAM系统的改进
随着计算机网络技术的不断发展，可以采用新的手段和机制来改进此CAD/CAM系统。这主要体现在实现WWW动态访问的方式和用户图形界面两方面。
CGI接口是实现交互式Web较为常用的网关接口，但其存在着速度慢的缺点。WindowsNT上的ISAPI的IDC(Internet Database Connector)提供了另一种实现动态Web的接口机制，其结构如图5，与CGI接口类似。但通过ISAPI编写的动态连接库的Web应用程序，可以提高Web服务器的响应速度，并允许Web服务器对用户请求和响应作特殊处理，所以用ISAPI替代CGI将会提高系统的运行效率。
基于环球网CAD/CAM系统中比较难处理的是用户图形输入界面的设计，我们用HTML语言和APT格式以及Web页面上的文本输入框实现了零件图形输入，但却无法实现图形交互式的输入方式，而这一点又恰恰是一个好的CAD/CAM系统所必须具备的。
Java语言的出现为实现基于环球网的图形交互式用户界面提供了有效的手段。Java语言是随着Internet而发展起来的。一个可以连入Web页中并由Java兼容浏览器执行的Java小程序称为Applet。当用户通过Java兼容浏览器浏览Applet所在的Web页面时，此时APPlet被下载到用户客户端，并启动执行。用户象使用本地程序一样进行操作，待完成零件图形交互输入后，再集中将数据返回服务器端，Java与CGI的不同之处是Java将应用程序下载到本地运行，而CGI则要激活服务器端的程序，所以应用JavaApplet避免了客户与服务器的频繁数据交互，将大大提高系统运行效率。Java本身也具有强大的图形功能，所以它是较为可行的设计网络用户图形界面的手段。
应用以上技术对基于环球网的CAD/CAM系统进行改进，可使之具有友好、方便的用户界面，并且提高其网络运行速度。当然随着网络技术的进一步发展，基于环球网的CAD/CAM系统也将进一步完善。
六、结语
在制造业中，充分利用Internet技术有广泛的应用前景，在信息提供、工艺数据更新、软件版本升级以及系统维护方面将发挥巨大作用。本文具体地分析了通过Internet的相应网络接口实现基于环球网的电加工CAD/CAM系统的机制，详细分析了其建立、实施的过程，并进行了实际的系统开发，取得较好效果。
