轻量化软件对比分析

三维可视化技术的发展与应用

1三维可视化概述

所谓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，是通过压缩原始CAD格式文件，变为只有原格式1/10大小的文件格式。两种类型的数据文件都可以通过使用浏览器软件或其他方式对原始产品三维造型图形进行查看、批注等便利性交互操作。

其使用富于说服力的图像，克服了语言障碍。强大的三维可视化解决方案使协同变得更加容易，企业各环节之间的沟通变得更加直观，对产品开发周期的缩短起到了一定的辅助作用。

1.1缩短产品开发周期

国内一家某设备制造商IT部门的项目经理认为：3D数据的轻量级浏览与先前受到书面文件交换流程的限制相比，大大加快了设计方案审核速度，并为跨部门共享设计方案铺平了道路。

对此，他解释说："事实很简单，每个人看到一种设计方案、对其进行审核，并加入自己的意见--不论他使用的是什么系统，而且不需要IT技术人员帮助他做集成--这加快了流程速度。如今，任何参与到其中的人员都能够对设计方案进行审核并发表意见，设计时间也减少了。

企业可视化应用在这里是非常重要的变更管理和批准流程工具。其他人员通过可视化工具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，另外还能更早更直接的将他们的客户引入到产品的设计定义阶段，同时也将供应链的合作伙伴和其它价值链上的成员引入开发流程中。最终它们希望在第一时间做出正确的设计，压缩整个时间线，缩短业务流程，加快产品投入市场的时间。

显然，目前三维可视化技术为我们带来了许多的利好。但在过去，三维可视化采用的数据转换方式，其不准确和文件格式过大都影响了如IGES、STEP等曾经比较流行的中间数据格式的发展，下面我们就来对这些逐渐走下三维可视化历史舞台的数据格式进行一下简单的回顾。

1.2早期三维可视化方式及存在问题

早期的三维可视化主要是将原始设计文件通过CAD/CAM软件来进行读取，但是企业中所使用的软件又各不相同，各CAD/CAM软件基于历史原因及不同的开发目的，内部数据记录方式和处理方式不尽相同，开发软件的语言也不完全一致，导致原始设计文件在不同的CAD/CAM软件中不能被交换与共享。

图一

为了改善此问题，国际上出现了一批具有代表性的数据交换标准格式，如的美国的IGES，ISO的STEP，德国的VDAIS、VDAFS，法国的SET等等。产品设计图档能够在不同CAD/CAM软件中进行浏览（见图一）。

针对IGES和STEP格式，德国Pro STEP做了一个关于曲面模型转换的对比测试可以很直观的反应目前两种格式所存在的问题。其中有六个CAD软件系统参加了测试，测试结果如下：

● 99.8%的曲面模型可以成功地采用STEP进行转换

● 92.6%可以成功地采用IGES进行转换

图二

此项对比测试可以更明显的看到，两种格式虽然对于三维可视化起到一定的辅助作用，但无论STEP和IGES格式中任意一个都无法准确的完成曲面模型的数据转换。

另外两种格式的文件大小显得较为臃肿，并且需要大型的CAD/CAM软件系统的读取支持等，不利于进行传播交流。这些不利因素使得我们对改变传统的三维可视化方案需求迫切。

随着技术的不断进步，信息化厂商纷纷推出各种新的三维数据交流及可视化方案，目的是在保留基本三维模型信息的基础上，实现文件轻量化以及与三维软件无关联性,来满足企业需求。

2 众厂商积极推出轻量级三维可视化解决方案

2.1主流推行轻量化格式软件厂商一览

各厂商都推出了能够进行三维可视化的轻量级CAD数据格式，具有典型代表性的见表一。目前几乎所有的基于产品生命周期管理的软件厂商都有自己的三维可视化解决方案，可见其重要性，这些厂商是根据自身的轻量化格式推出一系列解决方案。

表一：主流厂商推出的三维可视化工具

2.2主流三维可视化解决方案特征功能对比

各三维可视化的解决方案很多，所具备的功能与特点也各不相同（见表二）。有的厂商只是针对自身推出的格式来进行解决方案的展开，另外还有个别厂家推出了支持海量格式读取的浏览器，并且为其配备了其他浏览器所不具备的强大功能。

表二

2.3主流厂商主要优势分析

利用CAD供应商的轻量级格式和浏览技术的一个优势在于：它可以与原CAD 软件集成，并调出丰富的产品信息，增强图像功能。所以，对于那些别无选择需要在设计环节中与各式CAD软件协作的用户群而言，CAD供应商的格式所带来的工作效果是最佳的。另一方面，在营销或销售目的的协作方面，通过利用具备广泛接收功能的格式，公司可以提供最佳服务。

表三

目前，轻量化三维可视化解决方案种类很多，软件厂商通过不同的技术手段实现也不经相同，有基于功能强大的直接浏览器，有通过格式转换后进行三维可视化，有通过为系统安装插件来解决可视化需求等，下面就针对这些解决方案进行逐一介绍。

3三维可视化CAD图档的轻量化格式引路

随着产品复杂程度的日益提升，产品设计的原始图档也变得较为庞大，动辄上百兆，很不利于文件的传阅。这就需要我们对原始设计CAD文档进行转换，将其变为轻量化文件格式。转换生成CAD图档的轻量化格式，其方法主要分为两种，一种是通过安装特定插件通过大型CAD软件系统进行转换，另一种则是通过厂商推出的第三方转换软件进行转换。

图三

有了这些经过处理后的轻量化格式后，我们就可以对其进行便捷的传阅，针对格式转换后文件的浏览方式同样也分为两种：第一种是通过三维可视化浏览器，第二种是通过安装系统插件来实现，下面就对这两种不同的方式进行介绍。

基于轻量化格式转换的三维可视化浏览器是指将转换后的格式文件以特定的浏览器为载体进行读取。例如下图中的U3D与JT格式，从其浏览方式可以看到类似这些格式的文件是依托特定的浏览器进行读取。下面就主要介绍下Adobe和Siemens PLM两家公司的三维可视化方案。