基于命令流的云端CAD文件存储方法

doi:10.11996/JG.j.2095-302X.2025061216

图学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6): 1216-1223.DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2025061216

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基于命令流的云端CAD文件存储方法

薛顺聪¹(), 杜晓兵², 邵鑫¹, 高朵花², 王添³, 杨炯¹()

¹ 郑州大学机械与动力工程学院，河南郑州 450001
² 厦门卡伦特科技有限公司，福建厦门 361023
³ 中车工业研究院有限公司，北京 100070

收稿日期:2025-08-14 接受日期:2025-10-10 出版日期:2025-12-30 发布日期:2025-12-27
通讯作者:杨炯(1990-)，男，教授，博士。主要研究方向为CAD软件开发、曲线曲面基本理论等。E-mail：yangjiong@zzu.edu.cn
第一作者:薛顺聪(1999-)，男，博士研究生。主要研究方向为CAD工业软件开发。E-mail：xuesc972@163.com
基金资助:
国家重点研发工业软件项目(2023YFB3306600)

Cloud-based CAD file storage method based on command stream

XUE Shuncong¹(), DU Xiaobing², SHAO Xin¹, GAO Duohua², WANG Tian³, YANG Jiong¹()

¹ School of Mechanical and Power Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450001, China
² Xiamen Current Technology Corporation Limited, Xiamen Fujian 361023, China
³ CRRC Industrial Institute Corporation Limited, Beijing 100070, China

Received:2025-08-14 Accepted:2025-10-10 Published:2025-12-30 Online:2025-12-27
First author：XUE Shuncong (1999-), PhD candidate. His main research interest covers CAD industrial software development. E-mail：xuesc972@163.com
Supported by:
National Key Research and Development Industrial Software Project(2023YFB3306600)

摘要/Abstract

摘要：

为实现云端CAD文件的快速存储，提出一种基于命令流的云端CAD文件存储方法。构建命令流数据存储模型，将客户端操作命令分类表示为命令流，并以键值对的形式进行增量传输存储；构建命令流日志模型，以命令作为最小事务单元，将用户建模操作表示为可记录、可重放和可验证的操作日志序列，实现命令流原子性写入、命令重放、版本追踪与状态恢复。同时，搭建云端CAD文件存储架构，包括交互模块、命令流处理模块和数据存储模块，采用双层存储模式分别存储命令流、几何和拓扑数据。经实例测试，表明该方法能够快速且准确对云端三维CAD文件进行传输，验证了该方法的有效性。

关键词: CAD, 命令流, 增量传输, 日志模型, 双层存储

Abstract:

To enable rapid storage of 3D CAD files in the cloud, a cloud CAD file storage method based on command streams was proposed. A command-stream data-storage model was constructed; client operation commands ware classified and represented as command streams, and incrementally transmitted and stored as key-value pairs. A command stream log model was also built, taking commands as the smallest transaction unit, representing user modeling operations as recordable, replayable, and verifiable operation-log sequences, to enable atomic writes of command streams, command replay, version tracking, and state recovery. Meanwhile, a cloud-CAD file storage architecture was established, including an interaction module, a command-stream processing module, and a data-storage module; a two-layer storage mode was adopted to store command streams, geometric and topological data, respectively. Through case testing, the method was demonstrated to enable rapid and accurate transfer 3D CAD files in the cloud, verifying its effectiveness.

Key words: CAD, command stream, incremental transmission, log model, dual-tier storage

中图分类号:

薛顺聪, 杜晓兵, 邵鑫, 高朵花, 王添, 杨炯. 基于命令流的云端CAD文件存储方法[J]. 图学学报, 2025, 46(6): 1216-1223.

XUE Shuncong, DU Xiaobing, SHAO Xin, GAO Duohua, WANG Tian, YANG Jiong. Cloud-based CAD file storage method based on command stream[J]. Journal of Graphics, 2025, 46(6): 1216-1223.

图/表 12

参考文献 16

[1]	程锦, 叶虎强, 谭建荣, 等. 三维CAD技术研究进展及其发展趋势综述[J]. 机械工程学报, 2023, 59(23): 158-185. DOI
	CEHNG J, YE H Q, TAN J R, et al. Review of research progress and development trends of 3D CAD technology[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2023, 59(23): 158-185 (in Chinese). DOI
[2]	高亮, 李培根, 黄培, 等. 数字化设计类工业软件发展策略研究[J]. 中国工程科学, 2023, 25(2): 254-262. DOI
	GAO L, LI P G, HUANG P, et al. Development strategies of industrial software for digital design[J]. Strategic Study of CAE, 2023, 25(2): 254-262 (in Chinese). DOI
[3]	罗军舟, 金嘉晖, 宋爱波, 等. 云计算: 体系架构与关键技术[J]. 通信学报, 2011, 32(7): 3-21. DOI
	LUO J Z, JIN J H, SONG A B, et al. Cloud computing: architecture and key technologies[J]. Journal on Communications, 2011, 32(7): 3-21 (in Chinese).
[4]	赵飞宇. 云架构CAD软件及其关键技术与应用综述[J]. 计算机集成制造系统, 2022, 28(4): 959-978.
	ZHAO F Y. Key technologies and applications for cloud CAD software[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2022, 28(4): 959-978 (in Chinese).
[5]	潘华, 王淑营, 孙林夫, 等. 面向产业链协同SaaS平台多源信息动态集成安全技术研究[J]. 计算机集成制造系统, 2015, 21(3): 813-821.
	PAN H, WANG S Y, SUN L F, et al. Multi-source dynamic integration security for SaaS collaborative platform of industrial chain[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2015, 21(3): 813-821 (in Chinese).
[6]	TANG H T, ZHOU J X, SHEN X, et al. Research and development on CAD/CAE integration of casting process system based on IGES neutral file[J]. Materials Science Forum, 2013, 762: 230-235. DOI URL
[7]	XIAO W L, LIU Y Z, LI R, et al. Reconsideration of T-spline data models and their exchanges using STEP[J]. Computer-Aided Design, 2016, 79: 36-47. DOI URL
[8]	HALLMANN M, GOETZ S, SCHLEICH B. Mapping of GD&T information and PMI between 3D product models in the STEP and STL format[J]. Computer-Aided Design, 2019, 115: 293-306. DOI URL
[9]	SAORÍN J L, DE LA TORRE-CANTERO J, MELIÁN DÍAZ D, et al. Cloud-based collaborative 3D modeling to train engineers for the industry 4.0[J]. Applied Sciences, 2019, 9(21): 4559. DOI URL
[10]	梅敬成. CrownCAD构建“工业大脑”[J]. 软件和集成电路, 2021(10): 76-81.
	MEI J C. CrownCAD builds an “Industrial brain”[J]. Software and Integrated Circuit, 2021(10): 76-81 (in Chinese).
[11]	WU D Z, TERPENNY J, SCHAEFER D. A survey of cloud-based design and engineering analysis software tools[EB/OL]. [2025-06-14]. https://asmedigitalcollection.asme.org/IDETC-CIE/proceedings-abstract/IDETC-CIE2016/50077/V01AT02A016/256826.
[12]	谢华成, 陈向东. 面向云存储的非结构化数据存取[J]. 计算机应用, 2012, 32(7): 1924-1928, 1942.
	XIE H C, CHEN X D. Cloud storage-oriented unstructured data storage[J]. Journal of Computer Applications, 2012, 32(7): 1924-1928, 1942 (in Chinese). DOI URL
[13]	GUO H X, LIU S L, PAN H, et al. ComplexGen: cad reconstruction by B-Rep chain complex generation[J]. ACM Transactions on Graphics (TOG), 2022, 41(4): 129.
[14]	WU R D, XIAO C, ZHENG C X. DeepCAD: a deep generative network for computer-aided design models[C]// 2021 IEEE/CVF International Conference on Computer Vision. New York: IEEE Press, 2021: 6752-6762.
[15]	孔兰菊, 李庆忠, 史玉良, 等. 面向SaaS应用基于键值对模式的多租户索引研究[J]. 计算机学报, 2010, 33(12): 2239-2247.
	KONG L J, LI Q Z, SHI Y L, et al. Research on index of multi-tenant based on key-values for SaaS application[J]. Chinese Journal of Computers, 2010, 33(12): 2239-2247 (in Chinese). DOI URL
[16]	陈付梅, 韩德志, 毕坤, 等. 大数据环境下的分布式数据流处理关键技术探析[J]. 计算机应用, 2017, 37(3): 620-627. DOI
	CHEN F M, HAN D Z, BI K, et al. Key technologies of distributed data stream processing based on big data[J]. Journal of Computer Applications, 2017, 37(3): 620-627 (in Chinese). DOI

字段	含义
CommandID	命令ID
ModelID	所属模型ID
UserID	用户ID
Timestamp	时间戳
CommandType	命令类型
CommandData	命令流数据
Dependencies	前置命令依赖
Version	版本号
Checksum	命令完整性校验
Status	命令状态

字段	含义
CommandID	命令ID
ModelID	所属模型ID
UserID	用户ID
Timestamp	时间戳
CommandType	命令类型
CommandData	命令流数据
Dependencies	前置命令依赖
Version	版本号
Checksum	命令完整性校验
Status	命令状态

对比项	Onshape	本文架构
架构类型	云端SaaS (纯web)	命令流增量存储架构
命令机制	FeatureScript	键值对命令流
数据组织	版本树结构(差分快照)	数据存储模型+日志模型
计算位置	云端计算为主	客户端+云端混合
性能优化	差分存储与压缩	命令流增量传输+异步写入
优势	高度集成、实时协同强	易扩展、高效同步

对比项	Onshape	本文架构
架构类型	云端SaaS (纯web)	命令流增量存储架构
命令机制	FeatureScript	键值对命令流
数据组织	版本树结构(差分快照)	数据存储模型+日志模型
计算位置	云端计算为主	客户端+云端混合
性能优化	差分存储与压缩	命令流增量传输+异步写入
优势	高度集成、实时协同强	易扩展、高效同步

序号	配置项	详细描述
1	处理器	12th Gen Intel(R) Core(TM) i7-12700KF (3.60 GHz)
2	内存	32 G
3	显卡	NVIDIA RTX 5070
4	操作系统	Windows 11 (64位)
5	网络环境	下载带宽：80 Mbps 上传带宽：20 Mbps
6	浏览器	Microsoft Edge v141.0.3537.92

基于命令流的云端CAD文件存储方法

Cloud-based CAD file storage method based on command stream

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图/表 12

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本文评价

测试对象	卡伦特CAD		Onshape
测试对象	平均命令流传输延迟	平均系统响应时间	平均系统响应时间
绘制草图	45	140	367
简单零件建模	52	40	256
绘制曲面	50	44	281
复杂零件修改	56	203	343

[1]	吴浩宇, 杨小超, 王伟, 赵罡. 基于运动学原理的复合材料编织成型工艺仿真技术研究[J]. 图学学报, 2025, 46(5): 1061-1071.
[2]	薛雨彤, 王爱增, 岳怡珂, 何川, 赵罡. 基于等几何法和模拟退火的复杂壳结构分析及优化[J]. 图学学报, 2024, 45(3): 575-584.
[3]	阎光伟, 刘润泽, 焦润海, 何慧. 基于改进Cascade RCNN的输电线路防振锤脱落检测方法[J]. 图学学报, 2023, 44(5): 849-860.
[4]	邹强. 浅谈实体建模：历史、现状与未来[J]. 图学学报, 2022, 43(6): 987-1001.
[5]	冷珏琳, 张哲, 刘田田, 郑澎. 基于几何矩的 CAD 模型形状匹配算法及应用[J]. 图学学报, 2021, 42(4): 608-614.
[6]	张维锦，陈五琴 . 基于 Revit 的桩基承台自动设计算法[J]. 图学学报, 2019, 40(4): 771-777.
[7]	张超 . 基于 4D-BIM 的曲港高速公路质量与安全研究[J]. 图学学报, 2019, 40(4): 778-782.
[8]	叶颖，张琪，苏智勇 . 基于哈希的二维工程 CAD 图纸检索技术[J]. 图学学报, 2018, 39(5): 963-969.
[9]	王业明 . “作业驱动”下 CAD 融入土木工程制图教学的研究与实践[J]. 图学学报, 2018, 39(5): 1009-1013.
[10]	王珉，张宗波，牛文杰，曹清园. 融合云课堂的“机械CAD 基础”课程教学改革研究[J]. 图学学报, 2018, 39(2): 367-372.
[11]	赵燕. 将3D 打印技术融入工程图学课程的教改实践[J]. 图学学报, 2017, 38(增刊): 52-55.
[12]	杜颖，张宇佳，张延华，孙亚明. AutoCAD 工程图册设计流程化管理和标准化模板应用的研究[J]. 图学学报, 2017, 38(增刊): 65-71.
[13]	穆浩志1,王晓菲 1,蔡兵 2,牛兴华 1. 基于“互联网+”的《工程制图》课程 CAD 上机实验教学研究与实践[J]. 图学学报, 2017, 38(5): 772-778.
[14]	马晓斌，叶颖，苏智勇. 基于哈希的二维工程CAD 图拓扑关系认证技术[J]. 图学学报, 2017, 38(4): 476-482.
[15]	王淑侠，荆晓珂，高满屯. 面向三维辅助设计软件SolidWorks 的学生作业防拷贝检测系统开发[J]. 图学学报, 2017, 38(4): 603-609.