基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研究

提出了一個基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，分析了基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，提出了該系統(tǒng)的面向?qū)ο竽Ｐ?，就系統(tǒng)的硬件與軟件環(huán)境進(jìn)行了分析與討論，用一個試驗性的接觸式空間三坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)對基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)概念與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了驗證。
???? 關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，坐標(biāo)測量機(jī)，面向?qū)ο竽Ｐ?

1 引 言
　　信息時代，工業(yè)和科技領(lǐng)域主要通過測量獲取信息〔1〕。而信息時代的標(biāo)志，是高速度大容量計算機(jī)的發(fā)展，其關(guān)鍵是大規(guī)模集成電路制作技術(shù)?，F(xiàn)代工程技術(shù)越來越多地利用到測試，使用先進(jìn)的測試技術(shù)和工具是經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展和科技現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。
1．1　空間坐標(biāo)測量機(jī)的發(fā)展概況及趨勢
　　現(xiàn)代空間坐標(biāo)測量機(jī)是集光學(xué)、機(jī)械、電子技術(shù)為一體的大型精密智能化儀器，可以對任何復(fù)雜形狀的空間尺寸進(jìn)行測量〔2〕?？稍谥圃爝^程中控制中間測量，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床或柔性生產(chǎn)線在線測量，尤其是可將CAD／CAM技術(shù)應(yīng)用到空間坐標(biāo)測量機(jī)和加工中心的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，使空間坐標(biāo)測量機(jī)－計算機(jī)工作站－數(shù)控機(jī)床的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)得到進(jìn)一步推廣，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和促進(jìn)新產(chǎn)品開發(fā)起保證作用?？臻g坐標(biāo)測量機(jī)已成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的大型萬能測量儀。
1．2　空間坐標(biāo)測量機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)
??? 隨著微型計算機(jī)技術(shù)、空間坐標(biāo)測量機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也有了進(jìn)一步的發(fā)展，基本形成了一個成形的結(jié)構(gòu)。它由空間坐標(biāo)測量機(jī)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)基本輸出輸入（I／O）子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)五大部分組成〔3〕。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．3　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)
　　數(shù)據(jù)庫技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它支持整個應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行。新一代Web－DB（Web－Data base）則運(yùn)用B／S（Browser／Server）模型，把C／S（Client／Server）模型的服務(wù)器端進(jìn)一步分解成一個應(yīng)用服務(wù)器（Web服務(wù)器）和一個或多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從而成為三層的C／S模型〔4〕，如圖2所示。數(shù)據(jù)庫接入Web的方法有公共網(wǎng)關(guān)模式，ODBC（Open DatabaseConnectivity）模式，JDBC（Java DatabaseConnectivity）模式和CORBA（Common ObjectRequest Broker Architecture）模式，共四種。
1．4　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)
　　筆者根據(jù)以上的分析，設(shè)計一個以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)為核心，空間坐標(biāo)測量與CAD技術(shù)相融合的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)框架〔5〕，允許用戶通過處理數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)距離地處理數(shù)據(jù)，也就是說用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)去改造原有的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，形成一個以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)為核心的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，或稱基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)概念如圖3所示。

　　至于系統(tǒng)的可行性，筆者認(rèn)為，一是空間坐標(biāo)測量機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了相當(dāng)大的發(fā)展〔6〕，在各種機(jī)械制造和檢測中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。二是本系統(tǒng)的技術(shù)集成性非常好，它所依賴的計算機(jī)圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)也都是十分成熟的技術(shù)。我們的工作只不過是充分利用這些技術(shù)進(jìn)行集成和優(yōu)化，實現(xiàn)我們的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)的可行性較高。
2　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計
　　J．Rangbough的OMT方法（Object ModelingTechnique），是在實體－關(guān)系模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了類、繼承和行為得到的，它用對象模型、動態(tài)模型和功能模型描述一個系統(tǒng)，是一種發(fā)展比較完善的方法〔7〕〔8〕。筆者用該方法對本系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計。
2．1　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)分析
2．1．1　功能分析
　　具體講，基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個通用的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它允許用戶選擇構(gòu)造系統(tǒng)的空間坐標(biāo)測量機(jī)的類型和型號，將整個系統(tǒng)作為B／S結(jié)構(gòu)中的Web服務(wù)器使用，在系統(tǒng)內(nèi)外選定數(shù)據(jù)的處理方法、存儲格式、存儲方式，設(shè)定數(shù)據(jù)測量控制策略，以及向其他系統(tǒng)傳送測量數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)。
　　針對空間坐標(biāo)測量機(jī)的不同使用目的，必須要有不同的操作過程和數(shù)據(jù)處理方法。用戶通過軟件設(shè)定對具體的應(yīng)用選擇相應(yīng)的測量策略、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)處理方法，基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)對各種不同型號的空間坐標(biāo)測量機(jī)具有兼容性。同時，對誤差比較大的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)能提供誤差軟件補(bǔ)償。
2．1．2　結(jié)構(gòu)分析
　?。?）基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為其功能服務(wù)，為了滿足以上功能要求，系統(tǒng)硬件上要允許各種不同類型空間坐標(biāo)測量機(jī)的接入和擴(kuò)充，對每一個應(yīng)用項目，其空間坐標(biāo)測量機(jī)的個數(shù)、類型各不相同，本系統(tǒng)采用軟件選擇方案來解決，至于系統(tǒng)的測量策略與數(shù)據(jù)處理等方面的柔性，可以在軟件上解決，系統(tǒng)之間的通信問題，由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來完成，所以本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　?。?）基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
　　如前分析，一個空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)測量、測量控制、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)存儲以及與其他設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行通訊的功能；作為基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它必須實現(xiàn)測量策略的可定義、數(shù)據(jù)處理算法的可定義、數(shù)據(jù)庫存儲格式的可定義、顯示方式的可選擇和數(shù)據(jù)的動態(tài)交換，同時，以上定義還可以作為一個測量項目保存下來，以備以后調(diào)用。一般說來，系統(tǒng)功能和軟件模塊相對應(yīng)，有什么功能，相應(yīng)地就有什么模塊。
??? 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2．1．3　系統(tǒng)工作流程
　　要完成上述功能，并保證系統(tǒng)的柔性與可擴(kuò)充性，系統(tǒng)采用圖6所示的工作流程?！　?br>工作流程分三部分。
　　首先進(jìn)行測量方案設(shè)計，由用戶選擇空間坐標(biāo)測量機(jī)的類型和驅(qū)動程序，設(shè)計空間坐標(biāo)測量機(jī)測量路徑和方案，并設(shè)置顯示空間坐標(biāo)系，然后設(shè)計數(shù)據(jù)處理算法。確定結(jié)果顯示方式，定義存儲測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫格式，并將這一系列的參數(shù)作為測量方案存盤。
　　測量方案執(zhí)行，用戶啟動系統(tǒng)，打開一個測量方案，啟動測量。
　　測量流程，操作空間坐標(biāo)測量機(jī)，外部信號通過I／O進(jìn)入數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將根據(jù)測量策略影響測量控制，數(shù)據(jù)處理后送結(jié)果顯示，如果用戶設(shè)定須要寫記錄文件，就進(jìn)行寫信號文件操作，若要寫數(shù)據(jù)庫、就向定義好的數(shù)據(jù)庫表格中添加記錄，如果要求向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，就執(zhí)行發(fā)送文件操作，如果需要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，就進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作。
2．2　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)面向?qū)ο蟮哪Ｐ?br>　　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的面向?qū)ο竽Ｐ陀蓪ο竽Ｐ?、動態(tài)模型和功能模型三部分構(gòu)成。按照Yourdon的面向?qū)ο蠓治鲈瓌t，系統(tǒng)對象可以是：信號測量類、信號顯示器類、信號文件記錄器類、信號數(shù)據(jù)庫類、數(shù)據(jù)Web服務(wù)器類、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器類、系統(tǒng)框架類。
　　用一個抽象的主題框來表述各個類，用箭頭符號來表示各個類之間的消息傳遞，系統(tǒng)的
對象模型，如圖7所示。

　　本系統(tǒng)的動態(tài)模型有四個狀態(tài)，在系統(tǒng)的動態(tài)模型由四個子狀態(tài)圖組成，在現(xiàn)場空間坐標(biāo)測量機(jī)端有三個子狀態(tài)圖，一是測量方案設(shè)置子狀態(tài)圖，二是測量執(zhí)行狀態(tài)圖，三是測量子狀態(tài)圖，在上位計算機(jī)端，有一個接收子狀態(tài)圖。本系統(tǒng)的功能模型如圖8所示。
3　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)
　　筆者利用這些技術(shù)和理論來重建一個原有的空間三坐標(biāo)測量機(jī)，并以此為基礎(chǔ)建立一個試驗性的基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的接觸式三坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，具有以下功能：允許用戶定義測量路徑和數(shù)據(jù)處理算法、允許用戶設(shè)置顯示器的顯示模式等，系統(tǒng)有網(wǎng)絡(luò)通信能力等。
　　實現(xiàn)的硬件平臺采用接觸式空間三坐標(biāo)測量機(jī)、IBM兼容PC機(jī)、CPU為賽揚(yáng)300、RAM為128M、網(wǎng)卡為10M、Windows98的局域網(wǎng)；軟件平臺采用Windows95／98，Access，VC＋＋等〔11〕。
3．1　系統(tǒng)界面與命令
　　現(xiàn)場測量系統(tǒng)界面圖略，上級監(jiān)控系統(tǒng)界面圖略。
3．2　測量實例
　　在局域網(wǎng)上聯(lián)接兩臺計算機(jī)，均安裝TCP／IP通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)速度為10Mbase，一臺作為測量計算機(jī)，用PS2308I／O板作為接觸式空間坐標(biāo)測量機(jī)與安裝有現(xiàn)場測量應(yīng)用程序的測量計算機(jī)相連；另一臺作為監(jiān)控計算機(jī)，安裝上級監(jiān)控應(yīng)用程序。實驗現(xiàn)場圖略。
3．3　實驗結(jié)果
　　用本系統(tǒng)對一平板進(jìn)行測量，測得的數(shù)據(jù)（部分）如圖9所示，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換，送到Autocad系統(tǒng)中進(jìn)行處理后所得到的圖形如圖10所示，實物圖片如圖11所示。

4　結(jié)束語
　　基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)將空間坐標(biāo)測量機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上，并作為多層應(yīng)用系統(tǒng)的一層，允許改變系統(tǒng)的測量方案和數(shù)據(jù)處理方法，各數(shù)據(jù)庫之間動態(tài)更新數(shù)據(jù)，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的在線測量和離線分析。而且，通過Internet或Intranet互聯(lián)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及測量路徑和分析方法的更新。它對遠(yuǎn)程測量和FMS制造系統(tǒng)有著重要的意義。
　　本文提出的基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的空間坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的面向?qū)ο竽Ｐ驼_地反映了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能。試驗證明，用本模型開發(fā)的系統(tǒng)具有安全性、易操作性和廣泛的可適應(yīng)性，并可以作為網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程測量和監(jiān)控。
　　本文提出的幾項關(guān)鍵技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用有相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)意義：開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)（ODBC）技術(shù)、動態(tài)設(shè)置ODBC參數(shù)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲與動態(tài)交換技術(shù)、以及實時數(shù)據(jù)庫與大型數(shù)據(jù)庫的連接技術(shù)具有相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性。

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