本发明专利技术提供了一种基于云原生的工程图形交互系统，其包括如下单元：前端图形交互系统和后端数据服务系统；前段图形交互系统运行于浏览器中，并调用浏览器提供的标准WebGL图形接口，所述前端系统和后端数据服务系统通过Websocket保持长连接，分布式的后端数据服务每一个端口均维护了一个Websocket连接池；所述协同服务在接收到数据包后，向消息队列发送广播消息，所述广播消息包括JSON数据包和图形空间UUID；以及所述图形服务用于在接收到广播消息后，根据广播消息中的图形空间UUID查找与所述图形服务的所有Websocket连接，并向满足匹配相同的图形空间UUID推送所述广播消息中的JSON数据包。的JSON数据包。的JSON数据包。
【技术实现步骤摘要】
一种基于云原生的工程图形交互系统
[0001]本专利技术涉及图形
，具体来说，涉及一种基于云原生的工程图形交互系统。
技术介绍
[0002]在建筑结构行业领域中，三维建筑结构模型一直是工程师、运维、客户在设计计算和沟通时的核心载体。由于建筑从建筑规划、结构设计、模拟、施工到运维这一整个生命周期中，都是由不同的企事业单位主导完成的，各个阶段都有各自配套的辅助图形系统。例如建筑规划有犀牛Rhino3D、SketchUp等；结构设计有AutoCAD、Midas、YJK、SAP2000等；施工阶段有Tekla、广联达及一些辅助管理平台，没有专业的结构分析平台；运维阶段更是只有一小部分建筑结构针对性的完成了图形信息管控平台，其作用也仅限于该建筑本身，无法形成行业通用的、可复制和推广的平台系统。各个阶段图形平台的信息完全独立，没有统一的数据接口和标准，各阶段形成的信息数据也无法有效的传递和延续，导致建筑结构信息模型数据的割裂和孤岛现状。
[0003]建筑结构行业的主题对象永远是建筑物或构筑物，与设备制造业最大的不同在于，其单体体量巨大，独一无二，无法试制样品，目前也没有完全标准化的结构部件。每一栋建筑的参与工程师和管理人员数以千计，因此，协同工作也成为了建筑结构行业的巨大痛点。与此同时，所有的上述客户端软件都是以本地化客户端的方式运行，其图形、计算等分析或测量数据都是以本地文件的形式存储，继而无法实现多用户协同工作的诉求。
[0004]随着互联网应用技术的不断发展，WebGL技术和标准日趋成熟，在Web平台上高效的渲染图形成为了可能。为了解决图形系统的上述问题，众多企业开始从互联网Web平台上寻求新的解决方案。Tekla软件可以导出一个网页预览版图形包，可以直接在浏览器中打开预览图形，但是无法编辑。Unity3D支持向WebGL发布，但是更偏向于游戏引擎的平台与工程应用格格不入，没有面向工程的交互和展示模式，且始终存在大量的兼容性问题。于此同时，也不断有人开始尝试在WebGL上构建模型，但仅仅停留在本地模型的导入和展示、针对特定模型的创建，例如：
[0005]CN104933753A一种基于互联网的三维虚拟漫游场景构建平台；
[0006]CN105095323A一种基于BIM和WebGL的物联网三维建筑物网页展示和控制系统；
[0007]CN105912655A基于WebGL的三维模型显示方法及相应的Web
‑
BIM工程信息集成管理系统；
[0008]CN103021023A一种基于浏览器的三维场景构建方法；
[0009]CN107239266A一种在WEB前端无插件展示CAD图纸的方法；
[0010]CN105512364A一种基于webGL的三维仓库模型建立方法；
[0011]CN102012906B基于SaaS架构的三维场景管理平台及编辑浏览方法；
[0012]CN103324475A基于IFC标准的BIM模型渲染优化系统及方法；
[0013]CN103942388B一种大规模建筑信息模型与三维数字城市集成方法；
[0014]现阶段的互联网Web平台下的图形展示平台更多的是作为本地客户端软件的延
伸，并没有利用互联网日新月异的前沿技术打造一款完全云原生的工程图形信息系统。
[0015]本文提供的背景描述用于总体上呈现本公开的上下文的目的。除非本文另外指示，在该章节中描述的资料不是该申请的权利要求的现有技术并且不要通过包括在该章节内来承认其成为现有技术。
技术实现思路
[0016]针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种基于云原生的工程图形交互系统，其包括如下单元：
[0017]前端图形交互系统和后端数据服务系统；
[0018]前段图形交互系统运行于浏览器中，并调用浏览器提供的标准WebGL图形接口，包括：调度器，视口层，一级控制器，二级控制器，模型层，着色器层，全局事件驱动器；
[0019]其中调度器用于初始化一级调度器，管理系统变量，协调一级控制器之间的配合；
[0020]全局事件驱动器用于在一级控制器和二级控制器之间进行信号传递和资源的调度；
[0021]一级调度器用于控制图形系统中从初始到结束全过程均需要参与的功能，包括命令控制器，选择控制器，视图控制器，夹点控制器，极轴追踪控制器，正交控制器，光标控制器，历史控制器，捕捉控制器；
[0022]二级调度器用于随用户点击按钮或输入命令后临时启用并用完即关闭的功能，包括创建图元，编辑图元等；
[0023]视口层用于控制图形视口的渲染；
[0024]模型层用于进行图元造型的存储以及渲染的方法，并且所述模型层封装了着色器层；
[0025]着色器层是直接与WebGL交互的层级，提供WebGL渲染需要的着色器文本，对上述模型层的操作最后均通过生成不同的着色器文本实现渲染效果；
[0026]后端数据服务系统包括：图形服务，协同服务；所述图形服务实现分布式的图形数据接口服务，用于接收、存储、发送JSON格式图形数据包；所述前端系统和后端数据服务系统通过Websocket保持长连接，分布式的后端数据服务每一个端口均维护了一个Websocket连接池；所述协同服务在接收到数据包后，向消息队列发送广播消息，所述广播消息包括JSON数据包和图形空间UUID；以及所述图形服务用于在接收到广播消息后，根据广播消息中的图形空间UUID查找与所述图形服务的所有Websocket连接，并向满足匹配相同的图形空间UUID推送所述广播消息中的JSON数据包。
[0027]具体的，所述一级调度器包括：视图控制器、选择控制器、捕捉控制器、夹点控制器、历史控制器和命令控制器；
[0028]视图控制器通过矩阵和四元数的变换算法，修改视口相机的位置和视线，实现三维图形空间的视图旋转、平移和缩放控制；
[0029]选择控制器通过记录鼠标在正则化屏幕坐标的角点位置，生成沿视线贯穿图形空间的6面视锥体，并计算视锥体和各类图元的交叉命中判断，从而实现图元的单选、正反框选拾取控制；
[0030]捕捉控制器在正则化屏幕坐标系下判断鼠标位置和空间内所有顶点的欧式距离，
并设置捕捉阈值，当鼠标位置与最近点距离小于该阈值时，将鼠标坐标强制设为捕捉点；
[0031]夹点控制器，用于管理和控制图元选中时显示的编辑夹点，可以对图元进行平移和拉伸操作；
[0032]历史控制器，用于管理历史图形数据更新指令；
[0033]命令控制器采用插件式命令控制器体系实现了CAD命令交互模块。
[0034]具体的，所述后端数据服务系统还包括：文件服务、消息服务、用户服务。
[0035]具体的，所述前端图形交互系统在创建图形空间时，通过WebSocket与后端图形服务建立连接。
[0036]具体的，所述基于云原生的工程图形交互系统还包括图元导入和导出接口，导出为本地文件时采本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于云原生的工程图形交互系统，其包括如下单元：前端图形交互系统和后端数据服务系统；前段图形交互系统运行于浏览器中，并调用浏览器提供的标准WebGL图形接口，包括：调度器，视口层，一级控制器，二级控制器，模型层，着色器层，全局事件驱动器；其中调度器用于初始化一级调度器，管理系统变量，协调一级控制器之间的配合；全局事件驱动器用于在一级控制器和二级控制器之间进行信号传递和资源的调度；一级调度器用于控制图形系统中从初始到结束全过程均需要参与的功能，包括命令控制器，选择控制器，视图控制器，夹点控制器，极轴追踪控制器，正交控制器，光标控制器，历史控制器，捕捉控制器；二级调度器用于随用户点击按钮或输入命令后临时启用并用完即关闭的功能，包括创建图元，编辑图元；视口层用于控制图形视口的渲染；模型层用于进行图元造型的存储以及渲染的方法，并且所述模型层封装了着色器层；着色器层是直接与WebGL交互的层级，提供WebGL渲染需要的着色器文本，对上述模型层的操作最后均通过生成不同的着色器文本实现渲染效果；后端数据服务系统包括：图形服务，协同服务；所述图形服务实现分布式的图形数据接口服务，用于接收、存储、发送JSON格式图形数据包；所述前端系统和后端数据服务系统通过Websocket保持长连接，分布式的后端数据服务每一个端口均维护了一个Websocket连接池；所述协同服务在接收到数据包后，向消息队列发送广播消息，所述广播消息包括JSON数据包和图形空间UUID；以及所述图形服务用于在接收到广播消息后，根据广播消息中的图形空间UUID查找与所述图形服务的所有Websocket连接，并向满足匹配相同的图形空间UUID推送所述广播消息中的JSON数据包。2.根据权利要求1所述的系统，所述一级调度器包括：命令控制器，选择控制器，视图控制器，夹点控制器，极轴追踪控制器，正交控制器，光标控制器，历史控制器，捕捉控制器；视图控制器通过矩阵和四元数的变换算法，修改视口相机的位置和视线，实现三维图形空间的视图旋转、平移和缩放控制；选择控制器通过记录鼠标在正则化屏幕坐标的角点位置，生成沿视线贯穿图形空间的6面视锥体，并计算视锥体和各类图元的交叉命中判断，从而实现图元的单选、正反框选拾取控制；捕捉控制器在正则化屏幕坐标系下判断鼠标位置和空间内所有顶点的欧式距离，并设置捕捉阈值，当鼠标位置与最近点距离小于该阈值时，将鼠标坐标强制设为捕捉点；夹点控制器，用于管理和控制图元选中时显示的编辑夹点，可以对图元进行平移和拉伸操作；历史控制器，用于管理历史图形数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，王磊，李璐，
申请(专利权)人：同恩上海工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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