一种基于ModelMagic3D的CAD/CAM平台基础部分的研究与开发

摘要

作为CAD/CAM系统的使用者，软件开发商基本上不提供给我们系统源代码，仅提供有限的二次开发功能，不能满足需要，这样就大大限制了使用者的思路。本文介绍了一种具有完全开放源代码的ModelMagic3D系统，并基于此系统的框架特点，对其进行了扩展，最终使之成为适合于我们需要的具有源代码的CAD/CAM实验平台。 在本文中，首先详细地介绍了ModelMagic3D系统的框架和运行流程，通过例举程序，对系统的框架结构及主要程序进行了剖析，为实验平台的开发奠定了基础；其次，通过研究非均匀有理B样条(NURBS)插值曲线/曲面算法，对ModelMagic3D中曲线/曲面插值功能进行了扩展，从而实现了对本实验平台几何造型功能的完善；再次，为了达到本实验研究平台与其它CAD/CAM平台进行数据交换，文中提出了适合本实验平台的基本体素的构建及数据结构设计方案；最后，介绍了虚拟现实技术的发展概况，并在本实验平台中引进了虚拟现实技术，开发了立体显示功能，并把三维鼠标应用到本系统中去，为将来在本实验平台上研究虚拟制造技术作准备。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

原创性声明及版权授权说明

第1章绪论

1.1三种CAD/CAM系统情况

1.1.1 CATIA系统概况

1.1.2 UG系统概况

1.1.3 Pro/ENGINEER系统概况

1.2数据交换技术

1.2.1 IGES文件的图形数据交换

1.2.2 STEP标准

1.3 ModelMagic3D系统简介

1.4本文的选题意义及主要内容

1.4.1选题意义

1.4.2主要内容

1.5本章小结

第2章ModelMagic3D系统的介绍

2.1 ModelMagic3D平台的程序框架

2.1.1 ModelMagic3D系统组成结构

2.1.2 MM3D的运行流程

2.2 MM3D系统平台所采用的技术

2.2.1 VC++ MFC封装与继承

2.2.2虚拟函数和多态性

2.2.3 OpenGL在MM3D的应用

2.3 MM3D系统的图形显示

2.4MM3D系统的数据管理与存储

2.5 MM3D平台编程例子

2.6本章小结

第3章NURBS曲线与曲面造型方法在实验平台中的应用

3.1参数曲线与曲面

3.2贝齐尔曲线/曲面

3.2.1贝齐尔曲线/曲面的定义及性质

3.2.2有理贝齐尔曲线/曲面

3.3 B样条曲线/曲面

3.3.1 B样条的递推定义及性质

3.3.2 B样条曲线形状控制

3.4 NURBS曲线/曲面

3.4.1 NURBS曲线/曲面定义

3.4.2 NURBS曲线/曲面节点矢量的确定

3.4.3NURBS曲线与曲面表示方法及优缺点

3.5 NURBS样条曲线与曲面插值

3.5.1三次NURBS样条曲线节点矢量的确定

3.5.2三次NURBS样条曲线控制点的反算

3.5.3 NURBS样条曲面参数方向的选取

3.5.4 NURBS样条曲面节点矢量的确定

3.5.5双三次NURBS样条曲面控制点的反算

3.6本章小结

第4章实验平台数据结构的研究与设计

4.1 NURBS曲线/曲面进行三维几何造型方案

4.1.1三维几何造型概述

4.1.2几种基本体素的数据结构

4.1.3基本体素在MM3D系统中的构造方法

4.2传统CAD常用的数据结构

4.3实验平台数据结构的研究与设计

4.4本章小结

第5章虚拟现实技术在实验平台上的应用研究

5.1虚拟现实技术的发展历程和研究现状

5.1.1虚拟现实的发展历程

5.1.2国外虚拟现实技术的研究现状

5.1.3国内虚拟现实技术的研究现状

5.2虚拟现实技术在虚拟制造系统中的应用

5.2.1虚拟制造技术

5.2.2虚拟设计与传统CAD/CAM系统的区别

5.3虚拟现实硬件设备的简介

5.3.1三维鼠标

5.3.2立体显示设备

5.3.3数据手套

5.4三维鼠标的研究与应用

5.4.1三维鼠标的数据提取

5.4.2三维鼠标应用中问题分析

5.5立体显示研究与应用

5.5.1立体显示原理

5.5.2立体眼镜的应用

5.5.3立体眼镜应用问题分析

5.6本章小结

结论

附录Ⅰ贝齐尔曲面程序清单

附录Ⅱ三次有理贝齐尔曲线/曲面程序清单

附录Ⅲ插值曲线程序清单

附录Ⅳ插值曲面程序清单

附录Ⅴ圆柱体实体程序清单

附录Ⅵ三维鼠标研究与应用程序清单

附录Ⅶ立体显示程序清单

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文