您还认为轻量级三维可视化技术不重要？

    场景一：某铁路企业，在PDM系统中在线浏览一个由2万个零件组成的三维模型装配图，但打开该模型需花费1个多小时。

 

    场景二：某航天企业，对拥有8万个零部件的12G火箭整箭数模进行浏览，通过三维CAD软件打开需要1.5小时，通过国内某三维轻量化浏览器打开仅需10分钟，并可实现15帧以上高性能浏览。

 

    场景三：某模具企业，已在其钳工车间广泛应用三维轻量化浏览器，钳工可以在电脑上直接浏览含有注释的三维数据及技术指导，确定各个组件之间的三维位置关系，直观区分加工面、非加工面，加工精度不同的面，并主动在数模上进行简单的测量，大大提高了钳工的工作效率。

 

    近年来，随着三维CAD软件的普及应用，越来越多的制造企业以3D模型为数据基础，作为设计、工艺、制造、售后与管理人员以及供应商、合作伙伴或客户等企业内外的沟通与交流媒介。

 

    但是，三维模型源数据复杂程度高、数据规模庞大，受限于本地网络带宽的限制，在上传数据或者进行浏览的时候，不可避免的会出现延迟甚至无法上传以及所传文件几何信息缺失，或打开文件需要花费较长时间等情况（如场景一）。

 

    另外，除了设计部门，工艺、生产、销售等部门也不需要对三维模型进行编辑修改，只是浏览批注即可，因此也没有必要去打开三维CAD/PDM软件或占用一个软件的许可证。也许仅仅一个三维浏览器，便可以解决三维下厂的问题（如场景三）。

 

    最后，不同企业往往根据自身需求选用不同的三维设计平台，甚至部分企业内部也会选用不同三维设计软件。但是CAD软件所生成的产品三维模型文件各不相同，数据不能兼容，模型无法打开，导致数据交流与共享困难。尽管为了解决CAD系统的兼容问题，国际上出具了一系列有代表性的数据交换格式，如美国的IGES，德国的VDAIS、VDAFS，法国的SET等，但仍然会出现三维系统打开文件时间长，模型特征及标注信息在转制换过程信息丢失，不同系统生成的中性文件格式不能在其他系统中正确打开等问题。

 

    因此，如何对大规模的数据模型进行高性能的浏览、传输、共享，并使三维模型的可视化与三维CAD软件无关，一度成为了制造企业关注的焦点问题。这其中涉及到对三维模型的轻量化处理和可视化的浏览两方面的技术。

 

何谓三维模型轻量化技术？

    三维模型轻量化是指通过去除三维模型的非几何信息，仅保留产品的结构和几何拓扑关系，以大量减少三维文件所占用的存储空间，轻量化后的文件可以通过浏览器软件或其它方式实现对原始产品三维造型图形进行查看、添加标注和注释等便利性交互操作。

 

    从CAD模型到轻量化模型(来源于网络)

 

何谓三维可视化技术？

    三维可视化主要是指通过读取三维CAD格式文件来对产品设计模型进行查看。这里的三维CAD格式文件分为两种，一种是原始CAD软件生成的数据格式，另一种就是轻量化文件格式。

 

相关解决方案盘点

 

    当前，无论是针对三维可视化还是三维模型的轻量化方面，都有相关的解决方案。例如，应用得比较广泛的企业级可视化解决方案AutoVue，这一款由Oracle推出的产品，最大的特点是能够读取超过450种不同格式的文件。当前大部分的国产PDM产品里都通过集成AutoVue浏览器，以帮助企业可以在PDM系统里不调用三维CAD软件的情况下，直接查看零件或装配的三维模型。

 

    另外，还有一部分厂商推出了轻量级的三维可视化解决方案，包括轻量化格式和可视化的方案。即能够在保留三维模型基本信息前提下，将原始的三维模型文件进行压缩，变为只有原格式1/10~1/70大小的文件格式，并且可以通过浏览器软件对轻量化的文件格式实现流畅浏览与操作。

 

    轻量级三维可视化解决方案的思路 

如：山大华天软件的三维轻量化浏览器Sview，不仅可以直接读取主流三维CAD数据，并将这些3D格式的模型文件转换成轻量化的SVL模型；而且提供三维模型的轻量化浏览、轻量化装配、虚拟漫游、协同会议、3D批注及注释、3D装配工艺仿真、CAVE（沉浸式仿真）、交互式电子技术手册制作（IETM）等功能；同时还支持Windows、安卓和iOS等平台，可以实现移动化的应用。
 

    通过Sview进行三维模型标注
 

    Adobe 公司推出的Acrobat 3D能够从word、excel和PowerPoint等工具中导入各种主流CAD文件，转换成U3D格式，并可以通过Adobe Reader（PDF浏览器）来打开和使用这些文件，实现对3D图形进行旋转、缩放、断面等相对复杂的处理。

 

    西门子的轻量化可视解决方案可将三维CAD模型，通过Teamcenter或三维软件的接口直接保存为轻量化的JT文件， 并应用JT浏览器JT2GO实现任意非编辑操作，例如浏览、放大缩小、旋转、剖切、测量、标注甚至打印。

 

    此外，达索、Autodesk、PTC也推出了各自专属的三维轻量化格式，以及Web浏览器或其方式进行浏览。

 

    与Adobe、华天软件等一样，也支持多数据格式读取还包括Solidworks和天喻软件，Solidworks是将格式统一转换为eDrawings格式（一种极度压缩的、可通过电子邮件发送的、自行解压和浏览的特殊文件）；天喻的 InteVue是将三维模型轻量化成统一的数据格式，然后再进行数据浏览。
 

各厂商推出的轻量级三维可视化解决方案

 

轻量级三维可视化技术的应用

    尽管轻量级三维可视化解决方案只是大部分厂商产品线中很小的一部分，基本上是三维CAD或PDM产品的一个免费附属程序或插件，但是对制造企业的作用却不言而喻。

    （1）在协同设计方面，企业管理人员、工艺、制造、销售等部门可在浏览设计模型后将自己的评论或建议以文本或图形的方式放在设计文档中，让设计人员在第一时间发现问题解决问题，缩短研发周期，提高产品品质。特别是当今已是需求为王的时代，销售部门可以更快的将客户需求反映到设计文档中，对于提高客户满意度、产品竞争力具有重要的意义。

    （2）在变更管理和流程审签方面，相关审批人员可快速浏览产品BOM、结构、装配等，并使用3D注释添加意见，有效提高了审签的速度。

    （3）在三维干涉检查方面，能够检查不同专业之间的三维模型是否存在干涉，通过图示化的方式展现装配存在问题的地方，并由相关的设计人员最终确定模型之间是否发生干涉，及时发现产品中存在的问题。

基于InteVue 的轻量化模型的干涉检查

 

    （4）在提导三维装配方面，将含有注释和PMI数据的模型、产品的装配动画等下发给车间，生产人员在车间的电脑上用可视化浏览器即可查看三维数据，有指导性地完成安装调试。
 

    当然，以上只在轻量级的三维可视化技术的部分功能应用，其还被应用于产品销售展示、维修维护、异构系统的轻量化装配、企业间工程图纸和3D模型的信息传递等多个方面。

 

结语

    由于部分三维可视化解决方案只支持少量的三维CAD格式，大部分厂商只支持自己特有文件格式，以及与PDM/PLM、ERP等系统的集成性差等因素，在一定程度上阻碍了轻量级三维可视化技术更广泛的应用。

 

    但是，全三维设计、网络协同设计等已成为主流，轻量级的三维可视化技术可帮助制造企业直接将轻量化三维模型下发到工艺、制造、检验和维护维修部门以及供应商、客户等，并通过可视化的工具实现更好的沟通交流、数据共享。笔者相信，随着轻量级可视化解决方案功能的不断完善与加强，特别是轻量化格式的统一性及浏览器开放性的改善，它必将成为制造企业协同共享的重要工具，实现全三维的必要支撑。

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