吴梦强, 李福秋, 张树森[1]2001年在《OpenGL在齿轮三维造型中的应用》文中提出OpenGL是一种应用广泛的三维制作软件。本文详细论述了OpenGL的发展、特点、功能及其与流行软件AUTOCAD、3DMAX的比较。并以直齿轮为例具体地介绍了它在实体三维造型中的应用。
刘邦文[2]2005年在《基于布尔运算数控车削加工仿真研究》文中进行了进一步梳理随着现代机械制造业向自动化、集成化、智能化的先进制造模式发展,加工过程仿真成为先进制造模式中十分关键的技术手段。本文主要通过计算机仿真技术和布尔运算的方法来实现数控车削加工过程仿真。 本文中的数控车削仿真系统(SSINCT)对工件和刀具进行了三维实体造型,通过实体间的布尔减运算,来实现整个数控车削加工过程的仿真。该系统对用来存储仿真数据的数据结构进行了优化,避免了令人头疼的坐标变换问题,同时改进了布尔运算算法,简化了多边形的构造,最终达到了较好的仿真效果。 该系统以功能强大的VC++作为主开发语言,采用目前使用最广泛,被普遍公认的三维图形标准OpenGL作为图形开发引擎。它特有的双缓存功能,加速了图形的显示,避免了画面的闪烁,使动态仿真过程变得流畅。 该系统界面友好,操作方便,具有较好的实时性。程序代码实现了模块化,具有较好的可移植性和可重用性,为系统功能的扩展奠定了基础,具有广泛的应用前景。
库祥臣[3]2007年在《异形弹簧数字化制造关键技术研究》文中研究指明随着工业的发展，作为基础零部件的弹簧的应用日益广泛，对弹簧空间形状和成形精度的要求也在不断的提高。应对这种变化，适宜于加工具有复杂形状的异形弹簧的数控卷簧设备在弹簧的生产制造中发挥着越来越重要的作用。但由于各种条件的限制，我国在弹簧卷制设备制造方面与工业发达国家之间存在很大的差距，该领域主要被进口产品所占领，因此，开发具有自主知识产权的先进弹簧卷制设备对全面提升我国弹簧制造业水平显得尤为迫切和十分必要。另一方面，弹簧作为一种常见产品，人们往往忽视对其先进制造方法的研究，造成对弹簧数控卷制的研究比较薄弱。而实际上，由于弹簧卷绕成形的特点和卷绕设备工作方式的特殊性，数控卷簧设备在使用过程中存在自动化程度低、对经验的依赖性强、操作不方便等缺陷。因此，对弹簧制造过程进行深入研究具有重要的理论意义和应用价值。鉴于此，本文在教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目和洛阳市科技攻关项目的支持下，通过对国内外的弹簧卷绕设备生产现状和发展趋势的调查与总结，概括了弹簧卷绕制造的特点和规律，分析了弹簧卷绕过程中存在的问题和制约因素，并将数字化制造、基于知识工程等先进制造技术与理念应用于弹簧卷制领域，建立了以CAD／CAPP／CAM为核心的弹簧数字化制造系统并将之应用于生产实践中，期望能在弹簧的数控制造方面有所突破。论文的主要研究内容包括：1．总结了弹簧卷绕成形的原理、过程和特点，并针对传统弹簧卷制过程中缺少精确的数学计算，主要依靠手工试制获取弹簧加工参数的缺陷，计算分析了与弹簧卷绕过程有关的工艺参数和影响因素，分解了弹簧卷制的步骤，提炼整理了典型弹簧的凸轮布局、刀具选择、参数确定等工艺过程，建立了弹簧形状与卷绕方式之间的联系。这些知识和规则可以帮助计算机方便地参与弹簧卷制过程，从而为弹簧的数字化制造作好了技术准备。2．根据弹簧的成形规律和制造特点，提出了以弹簧的CAD／CAPP／CAM为核心的弹簧数字化制造的概念，明确了系统的总体框架和功能结构，并根据面向对象的设计方法对系统的需求和功能进行分析，利用UML建立了系统静态模型和动态模型。数字化制造技术可以实现弹簧的设计、制造一体化，为弹簧的数控加工提供了新的实现方法。3．品种繁杂的异形弹簧由于具有复杂多变的末端结构，很难用一些简单的参数来完整地概括和表达其形状，造成了在弹簧的数控加工时，需要借用电机转角、送线长度等机床的动作参数来间接规定弹簧的样式，给弹簧的数控加工带来了很大的不便。本文将特征技术引入到弹簧的表达过程中，通过对弹簧类零件的形状特点和成形方式的研究，创造性地提取出了四种具有一定工程语义的基本结构特征，通过组合关系的确定和空间位置的解算，使其相互拼接组合从而构成复杂形状的异形弹簧。以形状特征为载体，利用弹簧零件的不同特征分类和层次结构，建立了弹簧零件信息表达模型，为弹簧的数字化制造提供了完整的信息源。4．弹簧的三维显示可以使操作者提前了解弹簧效果，减少试制时间，但目前的卷簧设备大多不具备这样的功能。本文以开放图形程序库OpenGL作为几何建模工具，研究了弹簧实体表面的三维离散技术和空间点的存贮方式，实现了异形弹簧的实体造型，并提出了一种替代算法对弹簧末端过渡部分进行了光滑处理。这种方式造型逼真，而且便于嵌入到集成系统中。5．弹簧卷绕成形时首先需要确定卷绕的动作顺序并完成对机床的配置，主要包括有关工装的选择、布局、调整和参数选取，这个过程耗时费力，经验性强，成为了弹簧数控加工的瓶颈。本文将人工智能应用到弹簧卷绕过程中，利用基于规则和基于实例的混合推理策略来完成弹簧卷绕工艺设计，并把形状特征编码矩阵作为判断实例相似的依据，规划了三级搜索过程来完成弹簧形状的匹配。基于知识的弹簧卷绕工艺规划方法改变了传统的调机方式，对提高弹簧加工的自动化水平和生产效率具有重要的意义。6．利用上述的有关研究成果，设计了独具特色的弹簧卷制数控指令和编程格式，开发了异形弹簧数字化制造系统，实现了弹簧卷绕过程的信息共享，完成了弹簧零件特征建模、三维造型、工艺设计、自动编程等功能，并将之应用于课题协作方的新产品开发中，较好地满足了弹簧现代化生产的需要。
刘习文[4]2002年在《基于OpenGL的起升机构仿真研究》文中研究表明虚拟现实技术是一门由应用驱动的涉及众多学科的新的实用技术，是集先进的计算机技术、传感与测量技术、微电子技术等为一体的综合集成技术。虚拟现实技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时；同时，它在许多不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。 将虚拟现实技术应用于机械产品的开发，可以保证在产品制造出来之前，就能体验到产品的外观、性能。从而缩短了产品开发周期，减少产品开发成本。因此，基于虚拟现实技术的机械产品设计，必将拥有广阔的应用前景。 模型构造是虚拟现实技术中最基本的也是必不可少的一们技术，OpenGL作为当前最流行的三维图形开发接口，具有强大的三维模型构造功能，并且已经成为事实上的三维图形工业标准，然而，OpenGL只提供了一些底层的函数，构造模型时具有相当大的难度。而Pro／E作为三维CAD设计软件，具有强大三维图形设计功能，操作简单方便，可以十分快速地绘出复杂的三维模型，因此，如果能实现OpenGL与Pro／E之间的接口，虚拟现实就简单的多了。 在我们的研究工作中，间接地实现了OpenGL与Pro／E之间的接口。在本文中，以面向对象语言C++实现了OpenGL与3DS文件之间的接口，可以直接显示以3DSMax构造的3DS模型或以其它三维CAD软件转化而来的3DS模型。大大地降低了虚拟现实系统的开发难度。我们首先采用了面向对象的建模技术，对起重机零部件进行层次化分类。 由于起重机零部件比较多，对于大量的同一类型的零件我们没有必要一一建立模型，因此，在建立模型后要进行标准化，系列化处理，我们采用Pro／E提供的标准零件库样品表编辑功能，利用参数驱动技术，对零件进行系列化处理。 本论文首次以OpenGL和Pro／E作为研究虚拟现实的工具，作了一些初步的探索，还很不完善。但可以肯定，以OpenGL作为研究虚拟现实的工具，具有很大灵活性和相当大的发展空间，随着我们研究的不断深入和发展，本系统将逐步完善，给企业带来巨大的经济效益。
王瑜[5]2000年在《OpenGL在三维造型中的应用》文中指出三维CAD模型能够真实地表达出产品的外部特征和结构特征。随着计算机科学技术的不断发展，使三维造型、渲染、动画技术成为可能，为制造业的发展提供了客观条件。同时广大工程设计人员越来越迫切地要求用三维设计代替原来的二维设计，因而开发一套适合于中国设计人员的三维CAD系统具有重要的意义。自从Miscroft公司将OpenGL图形库封装在VisualC++2.0及以上版本中以后，使广大PC用户可以利用OpenGL快速开发高质量的三维图形。本论文正是在此基础上，利用OpenGL三维图形库，在VC++5.0平台上，采用完全面向对象设计方法，进行三维实体真实感显示的研究。 OpenGL提供了完善的图形变换功能和比较完善的真实感图形和动画功能，但建模比较差，只能绘制和渲染点、线和多边形小平面，在调用时必须作适当的变换和处理。本文在采用类似边界表示法构建实体几何信息的基础上，通过单调链剖分算法对边界模型表示的三维实体的每个面进行剖分，克服了OpenGL不能直接处理内孔及凹多边形平面的不足，实现了OpenGL环境下任意形体的真实感图形显示。
孙纲[6]2006年在《三维造型中图像绘制技术的研究及软件开发》文中认为CAD技术作为制造业最核心和关键的技术，它的发展从根本上改变了机械设计自动化的研究方向，大大提高了机械设计的质量和效率，缩短了产品更新换代的周期，在机械设计领域引起了深刻的变革。三维CAD技术以其突出的优越性，迅速成为CAD业的主流，反映出CAD技术的应用向深度和广度发展。 随着对图形真实感要求的提高，CAD三维造型系统中开始使用图像绘制技术。纹理映射技术是CAD三维造型系统中使用最广泛的图像绘制技术，在不增加物体表面几何复杂度的情况下，它可以有效模拟和增强物体表面的细节特征，增加绘制模型的真实感或合成某种特定的视觉效果。 本课题是以开发功能完善、高度可靠、符合我国工程设计人员习惯的三维CAD软件为目的，在Windows平台上以Visual C++为开发工具，OpenGL为图形输出接口，运用面向对象技术、图像显示技术和纹理映射技术，在JhSolid三维软件系统框架的基础上设计并实现了纹理映射功能，造型背景及基于纹理的图像显示、处理及打印功能。 具体完成工作有：实现三维实体的表面纹理贴图，实现的纹理能够旋转，缩放，并能够在造型过程中跟随实体表面的变化；运用浮雕凸凹纹理映射算法，实现具有凸凹感的文本纹理，可以替代真实的文本造型。实现JhSolid系统的造型背景，包括渐变背景和图像背景，使软件界面更加美观。使用纹理映射方法显示光栅图像，克服原有方法显示局部图像困难和无法对图像任意角度旋转的缺点；实现光栅图像的打印功能，能够打印经过旋转的图像而不丢失任何图元信息。 经过程序编制、调试和反复测试，证实该程序成功地完成了上述功能，验证了其方法的正确性和实用性。
孙倩[7]2008年在《全方位三维测量与立体模型开发技术的研究》文中提出本文全面分析了当前光学三维测量领域的发展方向及研究热点,系统地阐述了光学三维测量技术的理论体系,深入研究了基于投影光栅相移法的全方位三维测量与立体模型开发的相关技术。比较分析了基于投影光栅法的频域及空域中两种较为流行的FTP和PSP解调方法的优缺点,采用了解调中抗噪性能好的相移法作为测量手段,研究了适合物理实现的相移步数。全面分析了相移器及图像采集装置的非线性带来的误差,提出了减小误差的方法。为解决光路限制造成的光栅条纹频率变形带来的解调误差,提出了一种自动生成参考栅的方法,并验证了其有效性。探讨了透视成像对三维测量精度的影响,通过理论分析和实验提出了一种有效的补偿方法。针对测量时易形成的盲区情况给出了处理建议,确定了基于多视标志点的全方位三维信息采集策略,引入旋动理论,实现了基于标志点约束的点云拼接算法,提出了一种基于最小二乘法和奇异值矩阵求解相结合的精拼接算法。通过对规则圆柱形物体的精度分析验证了该方法的可行性,继而应用该方法对复杂物体进行了拼接实验,效果良好。采用空间三角剖分曲面重建法,开发了立体模型三维可视化程序,采用IGES数据接口技术,实现了测量数据与CAD软件间的数据交换,从而可方便地进行二次开发和设计等应用。本文的研究工作与成果进一步丰富和发展了三维测量技术,同时对推动该技术的应用具有积极的作用。
邵继涛[8]2008年在《基于ACIS平台的三维CAD系统架构设计与应用》文中研究说明三维CAD系统,由于其具有可视化好、形象直观、设计效率高,大大缩短产品开发周期,给制造业带来根本性变化等优势,可见其取代传统的纯二维CAD系统已成为历史发展的必然。与传统的二维CAD相比较,开发一个三维CAD软件所涉及的知识面较广、更为复杂、开发的难度更大。目前,在三维CAD系统在这一领域中,国外已有技术比较成熟的、完善的、稳定的系统了,如Autodesk Inventor、Solid works、Pro/E、uG(Unigraphics)和CATIA等。而国产的三维CAD系统,与国外相比算是在起步阶段。所以研究、设计和实现三维软件具有重要的意义。本文以先进制造技术架构体系和集成制造制造系统相关概念,引出CAD系统在制造业的地位。比较系统地分析国内、外三维CAD软件的当前状况,来说明研究、设计该系统的重要性。本文首先通过在对几何造型的基本概念介绍,对ACIS几何造型平台进行了详细分析和讨论,主要有:ACIS实体及其继承和层次结构;体的交、并、差的布尔运算;实现复杂曲线/曲面实体的覆盖、蒙面、放样、扫掠和混合等技术。其次站在软件架构的角度上,从需求分析、领域建模,一直到架构设计及实现,来探讨三维CAD系统的设计与实现,整个系统的开发过程。最后,介绍了如何利用ACIS库进行实体造型的建模、基本三维图形的几何变换算法和OpenGL的渲染技术等所涉及的技术,进行实践。本课题是以ACIS为平台,利用Microsoft Visual C++、MFC和COM技术为基础,结合OpenGL渲染技术,完成的三维软件的构架设计及原型的开发。
梁香宁[9]2008年在《Delta机器人运动学建模及仿真》文中指出并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、精度高、自重负荷比小、动力性能好等一系列优点,与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系,因而扩大了机器人的应用领域。Delta并联机器人是最典型的空间三自由度移动的并联机构,Delta机构整体结构简单、紧凑,驱动部分均布于固定平台,这些特点使它具有良好的运动学和动力学特性,实验条件下末端控制加速度可高达5.0g(?)(重力加速度)。大量的实践证明,Delta机构是迄今为止设计最成功的并联机构之一。目前,Delta并联机器人已经广泛应用于化妆品、食品和药品的包装和电子产品的装配。机器人的运动学是机器人动力学、机器人控制和规划的基础,在机器人研究中占有重要的地位。运动学研究内容包括正向运动学和反向运动学,对于并联机器人,其反向运动学相对简单而正向运动学复杂。本文对三自由度Delta机器人运动学进行了研究。通过对Delta机器人结构的分析,建立了运动学模型,确定了各个构件的空间位姿。基于动平台与静平台之间的矢量关系以及机构的约束方程,建立了该机构的运动学方程,推导出位置反解公式,同时给出了位置正解的数值解法。在位置反解方程的基础上,分析了Delta机器人的工作空间,推导出该机构的雅可比矩阵,并对速度和加速度进行了求解。最后,在运动学反解模型的基础上,利用VC++和OpenGL开发了基于Windows平台的三自由度Delta机器人运动学可视化仿真软件系统。在VC++环境下,调用OpenGL函数库中的图形函数,建立机器人的三维实体模型。根据空间直线和平面圆弧的轨迹规划,调用OpenGL的双缓冲动画、矩阵变换等功能函数,实现了不同参数下Delta机器人的三维动画仿真,将复杂的空间机构运动直观的表现出来。运动仿真平台的建立,对检验Delta并联机器人的运动过程和提高设计效率提供了一个有效的工具。
周静[10]2005年在《数控仿真三维建模与系统实现》文中研究表明数控机床在制造业中占据着重要地位,数控人才的培养也越来越重要。研究开发一套应用于数控教学培训的仿真系统,具有很好的现实意义。 本文以数控车床和立式加工中心为仿真对象,首先分析了数控仿真系统的功能模型及总体结构,然后对三维仿真模块、NC代码解析模块、串口通信模块、数据库模块、网络通讯模块进行了研究。论文重点探讨了系统的三维建模及其实现技术,具体包括:根据CSG建模思想,采用层次化、结构化的建模方法构建机床本体(包括刀具)模型;采用粒子系统的建模思想,对冷却液模拟仿真,解决了不易描述的不规则物体的物理动画仿真;采用基于三角网格的离散方法,解决了毛坯的变形动画仿真问题,实现车削、铣削加工仿真(包括车削中螺纹加工和铣削中多种刀具加工)。 加工仿真测试表明:系统具有较好的实时性、交互性以及三维图形显示能力,能够有效地验证程序的正确性,较好地满足了数控人才培训的要求。
参考文献：
[1]. OpenGL在齿轮三维造型中的应用[J]. 吴梦强, 李福秋, 张树森. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2001
[2]. 基于布尔运算数控车削加工仿真研究[D]. 刘邦文. 大连交通大学. 2005
[3]. 异形弹簧数字化制造关键技术研究[D]. 库祥臣. 西北工业大学. 2007
[4]. 基于OpenGL的起升机构仿真研究[D]. 刘习文. 武汉科技大学. 2002
[5]. OpenGL在三维造型中的应用[D]. 王瑜. 大连理工大学. 2000
[6]. 三维造型中图像绘制技术的研究及软件开发[D]. 孙纲. 大连理工大学. 2006
[7]. 全方位三维测量与立体模型开发技术的研究[D]. 孙倩. 南昌大学. 2008
[8]. 基于ACIS平台的三维CAD系统架构设计与应用[D]. 邵继涛. 北京邮电大学. 2008
[9]. Delta机器人运动学建模及仿真[D]. 梁香宁. 太原理工大学. 2008
[10]. 数控仿真三维建模与系统实现[D]. 周静. 南京理工大学. 2005
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