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研究生: 田宏鈞
Hung-chun Tien
論文名稱: 線上即時合作式電腦輔助設計
Real-time On-line Collaboration for Computer-Aided Design
指導教授: 陳鴻銘
Hung-ming Chen
口試委員: 鄭明淵
none
謝佑明
none
謝尚賢
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 132
中文關鍵詞: 應用層群播即時同儕式電腦輔助設計合作式
外文關鍵詞: CAD, Application Level Multicast, Real-time, Collaboration, Peer-to-peer
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  • 電腦輔助設計(CAD)的發明,改善了費時且精度低的手工製圖方式,設計的工作變得迅速、精確且易於修正;近年來,網際網路(Internet)相關技術的發展革命性地改變了程式系統的運作方式,程式系統間透過網路連線互動與合作已成為趨勢,將網路技術應用於電腦輔助設計,讓多位設計人員同時使用互相連線的電腦輔助設計系統成為合作式的設計環境,亦成為近年來新的研究的課題,然而現有的研究大多使用主從式(Client-Server)架構來開發合作式的設計系統,主從式架構無論在系統之運作與用戶間之溝通均仰賴中央伺服器,於系統的硬體要求上或使用的便利性上,都無法滿足合作設計組成團隊所需之機動性與彈性,以致無法普及。
    本研究引進了同儕式架構(Peer to Peer based, P2P)的概念開發原型系統-ROCCAD,讓設計人員間不需如主從式架構需透過與中央伺服器的連線來達成共同設計,而是設計人員間能夠機動地自行相互連線來形成合作設計團隊,且設計人員可彈性地隨時加入或退出團隊,本系統並配合應用層群播(Application Level Multicast, ALM)中樹狀結構式(Tree First)疊加網路(overlay network)的方式來有效地降低連線程式間的訊息傳輸量,此原型系統不但改善了主從式架構中中央伺服器在網路傳輸上的極大負擔,亦避免了IP群播的低延展性與低可靠度,且本研究亦考量實際應用之需要提出搜尋使用者、連線修復、模型傳遞及模型使用權等機制,以提昇系統之使用性與穩定性,以期能對網路合作式電腦輔助設計之實際應用與普及有所貢獻。


    The Internet has revolutionized the way software systems work. Recently, some researchers have utilized the web-related technologies in Computer–Aided Design to fulfill real-time collaboration between users over the web. All these systems are based on the client-server model. In this kind of distributed design environment, the system grouping, operation and communication all have to rely on the central server. In order to improve the accessibility and flexibility in collaborative design and provide a more load-balancing environment, this paper presents a prototype implementation on collaborative design based on the Peer-to-peer (P2P) model. The users can conveniently form the design group by connecting directly to each other without the presence of the central server. All peers are equal in functionality and computing load. In addition, the Application Level Multicast (ALM) technology is adopted in the proposed system to improve the efficiency in Internet communication. Based on the P2P network model and ALM communication scheme, several mechanisms are proposed in this research to form the working model of this system. Then the object model design and implementation of this P2P system is presented.

    論文摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 3 1.3研究範圍 3 1.4研究方法 4 1.5論文架構 5 第二章 研究背景 6 2.1文獻回顧 6 2.2系統開發技術 8 2.2.1物件導向 8 2.2.1.1封裝(Encapsulation) 9 2.2.1.2繼承(Inheritance) 9 2.2.1.3多型(Polymophism) 9 2.2.2電腦繪圖 10 2.2.2.1當前轉換矩陣(Current Transformation Matrix,CTM) 10 2.2.2.2觀點轉換(Viewing Transformations) 10 2.2.2.3投射矩陣(Projection Matrix) 11 2.2.2.4修飾(Render) 12 2.2.3網路傳輸 13 2.2.3.1多執行緒(multithread) 13 2.2.3.2傳輸控制協定/網際協定(TCP/IP) 14 2.2.3.3使用者資料段協定(UDP) 15 2.2.3.4群播(multicast) 15 2.3系統開發工具 16 2.3.1 Java程式語言 16 2.3.2 OpenGL 17 第三章 系統功能需求分析與運作機制規劃 18 3.1系統功能需求分析 18 3.1.1連線模式 18 3.1.2傳輸效率 20 3.1.3資料管理與一致性 22 3.1.4工作模式 23 3.1.4.1查詢服務 23 3.1.4.2連線修復 23 3.1.4.3使用權衝突管理 23 3.1.4.4即時更新 24 3.1.4.5同步處理 24 3.1.4.6使用者權限 24 3.1.5溝通協定 25 3.1.6使用平台 25 3.1.7繪圖介面 26 3.1.8通訊介面 26 3.2系統運作機制規劃 27 3.2.1網路連線型態 27 3.2.2繪圖及溝通介面 29 3.2.3連線機制 29 3.2.4模型元件使用權機制 32 3.2.5使用者權限機制 36 3.2.6資料傳遞機制 36 3.2.7資料儲存格式 38 第四章 系統架構 40 4.1前言 40 4.2主系統類別 40 4.2.1 WebCadSystem Class 41 4.2.2 CadSystem Class 41 4.2.3 WebSystem Class 43 4.2.4 CadFrame Class 46 4.2.5 CommunicateFrame Class 47 4.3對話框類別 48 4.3.1 FindServerDialog Class 49 4.3.2 LoginDialog Class 50 4.4三維繪圖系統類別 51 4.4.1 CADJPanel Class 51 4.4.2 ModelLight Class 53 4.4.3 ModelDefault Class 54 4.4.4模型元件類別 56 第五章 系統功能探討 62 5.1前言 62 5.2主視窗功能 62 5.2.1開啟視窗 62 5.2.2載入檔案 63 5.2.3儲存檔案 64 5.2.4網路連線 65 5.2.5網路斷線 67 5.2.6接收訊息 68 5.3 CAD視窗功能 71 5.3.1滑鼠功能 71 5.3.1.1移動視點 71 5.3.1.2點選模型元件 72 5.3.1.3改變模型元件狀態 74 5.3.1.4滑鼠事件程式流程 75 5.3.2彈出式選單 81 5.3.3環境面板 84 5.3.3.1使用者屬性面板 85 5.3.3.2光源屬性面板 86 5.3.3.3環境屬性面板 87 5.3.3.4投影屬性面板 87 5.3.3.5新增模型面板 88 5.3.3.6圖層面板 89 5.3.3.7環境面板事件程式流程 89 5.3.4模型面板 90 5.3.4.1模型元件屬性面板 91 5.3.4.2模型清單面板 91 5.3.5命令列 92 5.4會議視窗功能 93 5.4.1傳送訊息 93 5.4.2網路白板 94 5.4.3使用者名單 95 第六章 使用範例 97 6.1前言 97 6.2與其他使用者連線 97 6.3與其他使用者對話 99 6.4操作模型元件 99 6.5新使用者加入 102 6.6模型元件使用權衝突 103 6.7變更連線 103 6.8使用者離線 104 第七章 結論 106 7.1總結 106 7.2未來展望 108 參考文獻 110 附錄 112 附錄A系統成員列表 112 附錄A.1 WebCadSystem 112 附錄A.2 CadSystem 112 附錄A.3 WebSystem 114 附錄A.4 UserFile 116 附錄A.5 LoginDialog 117 附錄A.6 FindServerDialog 118 附錄A.7 CadFrame 119 附錄A.8 CommunicateFrame 120 附錄A.9 DrawCanvas 121 附錄A.10 CADJPanel 122 附錄A.11 ModelLight 123 附錄A.12 ModelDefault 125 附錄A.13 SomePoint 127 附錄A.14模型物件 127 附錄A.15 ModelTriangle 128 附錄A.16 ModelSphere 129 附錄A.17 ModelLine 129 附錄A.18 ModelColumn 129 附錄A.19 ModelCone 130 附錄A.20 ModelWord 130 附錄A.21 ModelPolygon 130 附錄A.22 Model3DsMAX 131 作者簡介 132

    [1] www.acm.org/cscw2004/index.html
    [2] Kao, Y.C. and Lin, G.C.I. (1996), “CAD/CAM collaboration and remote machining”, The Journal of Computer-Integrated Manufacturing Systems 9 (3), p.149–160.
    [3] Abdel-Wahab, H.M., Guan, Sheng-Uei and Nievergelt, J. (1988), “Shared workspaces for group collaboration: an experiment using Internet and UNIX interprocess communications”, IEEE Co&m Magazine, Vol 26 No 11 November, p.10–16.
    [4] Mitchell, W.J. (1997), “CAD as a social process, CAD futures 1997”, Proceedings of the 7th International Conference on Computer-Aided Architectural Design Futures, Munich, Germany, p.7–9.
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    [6] Nam, T.-J. and Wright, D. (2001), “The development and evaluation of Syco3D: A real-time collaborative 3D CAD system”, Design Studies, v 22, n 6, November, p.57–582.
    [7] dlab.nus.edu.sg/cybercad/index.html
    [8] Roy, A. (2000), “CyberCAD—a JavaTM-based synchronized collaborative CAD system”, Master of Engineering thesis, National University of Singapore
    [9] Tay, F.E.H. and Roy, A. (2000), “3D solid modeling techniques using CyberCAD for Web-based CAD application”, Proceedings of the 5th International Conference on Computer Integrated Manufacturing, Singapore, p.1072–1083.
    [10] Tay, F.E.H. and Roy, A. (2003), “CyberCAD: A collaborative approach in 3D-CAD technology in a multimedia-supported environment”, Computers in Industry, v 52, n 2, October, p.127–145.
    [11] Chu, Y., Rao, S.G., Seshan, S. and Zhang, H. (2001), “A case for end system multicast”, IEEE Journal on Selected Areas in Communication
    [12] Pendarakis, D., Shi, S., Verma, D. and Waldvogel, M. (2001),“Almi: An application level multicast infrastructure”, USITS.
    [13] www.GameTutorials.com

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