塑胶模具：注射模CAE远程应用系统研究

1、塑胶模具：注射模塑胶模具：注射模 CAECAE 远程应用系统研究远程应用系统研究摘要：研究了注射模 CAE 远程应用系统的实现方法。围绕建立最优系统模型，探讨了数据压缩算法和 FTP 文件服务，并采用主从服务器分离法提高系统性能。为进一步优化系统，运用了多线程、套接字、ADO 和 RAS 远程拨号等技术。关键词：注射模；CAE；远程应用；文件传送1. 引言近年来，塑料注射成型 CAE 技术取得了长足进展，应用 CAE 技术可替代传统的试模方法，缩短模具设计制造周期，降低生产成本，提高产品质量，因此，注射模 CAE 软件在模具行业中受到普遍欢迎。目前商品化的注射模 CAE 软件价格较高，许多中小

2、型模具厂尚未购买。随着 Internet 的发展，借助互联网提供的远程应用功能，这些用户只要花费很低的费用，就能通过互联网借助于 CAE 软件完成对注射模设计方案的分析与优化，从而降低其模具设计制造的成本。本文在注射模 CAE 系统(HsCAE3DRF)基础上，开发出 1 个性能优良的注射模 CAE 远程应用服务系统。2. 系统模型系统模型如图 1 所示。该模型的特点是，基于 TCP/IP 协议，以 C/S 模式为主，B/S 模式为辅1，可以实现多用户操作，并对拨号用户提供 RAS 服务。C/S 和 B/S 共享服务器和数据库，浏览器首先要通过 WEB 服务器下载客户端控件。系统工作流程为：客

3、户在主服务器上登录，成功后进行方案设计；客户将设计好的方案上传到 FTP 服务器，同时向主服务器提交 CAE 分析定单；主服务器接到定单后立即通知方案分析服务器，后者根据通知要求对收到的方案进行分析，分析完毕给主服务器 1 个反馈信息；主服务器通知客户，客户再从 FTP 服务器上下载分析结果方案，并在自己的工作站上观察和使用该结果方案。图 1 远程应用系统模型系统模型中的数据库主要对用户(含注册信息、邮件收发)、定单(含定单收发时间、地点、级别)、材料(含塑料材质、工艺参数、性能指标)和任务(含方案信息、日志记录)等 4 类数据进行管理。为了提高数据的读写效率，减少系统资源占用，优化服务器性能

4、，本系统在数据库编程方面采用了先进的 ADO(ActiveX Data Object)技术2。3. FTP 服务器注射模 CAE 方案的远程提交和返回以文件传输方式进行。系统模型中，FTP 服务器主要是在客户端和方案分析服务器之间起到 1 个桥梁作用，以实现分析方案的高效稳定互传3。FTP 客户端实现是基于套接字接口的。客户端和服务器通过五元组全相关(客户机网络地址、客户端口号、协议号、服务器网络地址和服务器端口号)建立 TCP 的控制虚电路(即第1 次握手)。一旦第 1 次握手成功，双方便进入交互式会话状态。此时，如果客户端用户向远程服务器提出 1 个 FTP 请求，系统就会在客户机与服务器

5、之间临时建立 1 个数据连接，用于客户方案文件的传送。这种接口方式也适用于多个方案文件的同时传送(借助多条数据链路实现)，其结果是有效减少了系统延迟，提高了数据传输效率。另外，本文还把超过5M 的方案文件拆分成多个小文件进行多线程同时传送，从而进一步提高数据传输效率。为了保证用户合法使用 FTP 服务器传送自己的方案文件，本系统要求用户提供注册名和口令。同时，为了确保 FTP 服务器的安全，将用户注册名和口令副本隐含在客户端程序中。目前高性能的 FTP 服务器软件很多，不必另行开发。因此，本系统的关键是在客户端正确嵌入 FTP 客户程序。WinInet 是 windows Internet 扩

6、展应用程序的接口，使用 WinInet 可以方便地给应用程序添加连接 Internet 服务器的功能，而无须考虑基本通讯协议和底层数据传输实现。WinInet 支持文件传输协议(FTP)，并提供相应的 FTP 客户端系列函数和方便编程的 MFCWinInet 类。4. 文件压缩对于客户端提交或服务器返回的每套分析方案，由于含有图形，所以，文件大小一般在10M 以上，对于复杂的注射模分析方案，其文件大小甚至可达 100M 以上。如此巨大的数据量在网上传输，尽管采用了 FTP 技术，但数据的传输效率和稳定性并不理想。在网络硬件不变的情况下，较好的解决办法就是压缩文件，以减少数据传输量。本系统借助

7、Huffman算法4实现了数据的压缩和解压缩。字符是数据存储和传送的基本单位，计算机系统采用定长编码(如 ASCII)表示字符。由于各字符的使用频率不同，因此，以定长码的方式存储和传送字符集往往会造成空间和时间的浪费。根据字符的使用频率进行不等长编码是解决空间和时间浪费的有效途径之一。用不等长编码压缩的原理是：以最短的二进制位串表示使用频率最高的字符，较长的二进制位串表示使用频率低的字符，从而使字符的平均码长缩短，数据的存储和传送量得以减少(压缩)；解压缩过程与之相反，将二进制位串表示的“字符”按压缩的相反方向还原，即可得到原始编码的字符。应用 Huffman 算法和 Huffman 树可以较

8、好地完成借助不等长编码进行数据的压缩和解压缩工作。假设所需编码的字符集合 D=d1，d2，dn，字符在 D 中出现的频率 W=W1，W2，Wn，则对 D 中字符进行二进制编码的基本要求是：数据编码总长最短；若 di 不等于 dj，则 di 的编码不应是 dj 的开始部分(前缀)。虽然编码时每个字符的码长可变，但译码仍是逐位进行的，故不需另加分隔符。这种编码方式称为前缀编码。为使不等长编码转换成前缀编码，应将字符集中的每个字符作为叶结点生成 1 棵带权的编码二叉树(完全二叉树)，其中的权即为该字符在对应数据中出现的频率。理论上，对于 1棵带权二叉树，运用 Huffman 算法总可以获得最优二叉树

9、(Huffman 树)，该树代表了最短的数据编码。因此，求解不等长编码问题转化成了构造 Huffman 树(di 为结点，Wi 为权值)问题。显然，在生成 Huffman 树之前要扫描一遍数据，以统计各字符的出现频率。Huffman 编码：以 di 为结点，Wi 为权，构造最小 WPL 的二叉树，把每个结点同其左子树相连的边标上位 0，同右子树相连的边标上位 1，从根结点到每个叶结点路径上的位值连接起来的位串，即为该叶结点所代表字符的二进制编码。压缩时，对每个字符输出其在编码表中的二进制码。Huffman 译码：从 Huffman 树的根结点开始，用已压缩数据的二进制位串值(0 或 1)逐个与

10、Huffman 树上所标的位 0、1 相匹配，确定 1 条到达叶结点的路径，到达叶结点则译出 1 个字符，再回到根，从二进制串的下一位开始继续译码，直到译码结束。用上述原理编写的压缩程序对 HsCAE3DRF 远程系统传送的方案文件包的压缩率(压缩后长度原长度100%)达到 50%以上，与 WinZip、WinRar 等软件压缩率相同。5. 主从服务器注射模 CAE 远程应用系统面对的是大容量高密集的计算任务，随着客户并发提交的分析方案数增加，服务器硬件的开销会增大，整个系统的性能也会变差。为提高系统的运算和处理速度，降低服务器的资源开销，采用了面向连接、实时、多进程、多机同时运行的并发式主从

11、服务器结构。主服务器负责网络系统通讯和数据库操作。当若干分析方案并发提交时，主服务器会按照一定的算法将分析任务合理地调度给多台从服务器。主服务器可以对所有正在运行的分析任务进行统一管理，挂起、恢复、终止或删除当前的分析任务。从服务器运行在不同机器上，负责处理数据量大、需要较长时间计算才能完成的方案分析工作。如果整个远程应用系统的负荷不重，则主服务器也可兼作方案分析服务器，以便充分利用现有计算机网络资源。运用多线程技术可以实现对多用户并发请求的支持5。在主服务器端，每接收 1 个客户请求，便会产生 2 个线程，1 个线程处理客户请求，另 1 个线程侦听下 1 个客户请求。在从服务器端，每收到主服

12、务器的 1 个通知，就会产生 3 个线程，1 个线程处理通知，并创建 1个对应的方案分析线程，第 3 个线程侦听下 1 个通知。这种多线程技术构成了形式上的并发处理。客户机和服务器以及主从服务器之间的通讯采用 Socket 方式。WinSockAPI 提供了使用Socket 网络编程的基本函数5。为有效控制服务器死锁，本系统在数据接收和发送时采用了超时处理。6. RAS 拨号功能为了满足个别远程用户的需要，系统增设了 RAS 拨号功能。系统把提供 RAS 服务的服务器称为 RAS 服务器6。客户端可以借助自己的 MODEM 或其它通讯工具拨号进入 RAS 服务器，实现远程登录和远程数据访问。其

13、中，客户端的远程连接是通过 Windows9x/2000 提供的动态连接库文件 rasapi32.dll 实现的，rasapi32.dll 中与拨号相关的函数是 RasDial()和 RasHangUp()。为简化用户操作，系统直接将远程连接的拨号功能嵌入在客户端程序内。此外，系统在RAS 网络拨号服务器设置了一组静态 IP 地址集，供没有固定 IP 的用户自动捕获使用。7. 系统流程本系统投入运行后，因功能齐备和简便易用，而受用户欢迎。图 2、图 3 分别为系统的客户端和服务器端应用界面。图 4 为本系统的典型流程。图 4 应用本系统流程8. 结束语从理论和实践的结合上研究了注射模 CAE

14、系统的远程应用问题。通过对分析方案的压缩和解压缩，以及采用 FTP 文件服务，在一定程度上解决了网络传输效率问题；借助并发、面向连接、实时、多进程、多机同时运行的主从服务器结构，使整个系统性能得以较大幅度的提升；而 ADO 技术的采用，则进一步提高了数据库的读写效率，减少了系统资火火源占用。同时，为满足拨号用户的需要，在系统中嵌入了 RAS 远程拨号连接功能，并成功实现了 IP 地址的自动捕获。参考文献：1黎连业计算机网络工程和网络基础M北京：人民邮电出版社，19982David Sceppa 著，肖等译ADO 编程技术M北京：清华大学出版社，20013周明天，汪文勇TCP/IP 网络原理与技术M北京：清华大学出版社，19944严蔚敏，吴伟民数据结构(C 语言版)M北京：清华大学出版社，19975David J Kruglinsk，ScotWingo，GeorgeShepherd.