计算机图形学的应用与发展,计算机图形学的发展与应用

计算机图形学的发展

2004年6月第21卷第3期沈阳航空工业学院学报

JournalofShenyangInstituteofAeronauticalEngineeringJun.2004Vol.21 No.3

文章编号:10071385(2004)03003102

基于计算机图形学的仿真系统设计与分析

刘宏军1 王 雷2 赵 红2 翟 斌2

(1.沈阳工程学院,辽宁沈阳 110036;2.沈阳职业技术学院,辽宁沈阳 110043)

摘 要:针对工程中的计算机实体仿真需要,为满足各种工程领域具体仿真对象仿真设计和实验的要求,应用计算机图形学原理,采用高级编程语言提出进行计算机仿真系统软件设计的思想和方法,论述这种仿真系统中几何信息、功能信息、实体模型、特征模型所具有的功能以及各程序模块的作用及建立方法,并给出程序设计的主要流程图。关键词:计算机图形学;实体造型;计算机仿真;程序设计中图分类号:TP391.72 O342.2

文献标识码:A

随着CAD技术的普及以及各种面向对象导向编程软件包的出现,使计算机仿真应用的领域越来越广。特别是在工程设计和实验中,仿真对象往往是具体零件、构件和机器,为了动态仿真显示

它们的实际工作状况和装配干涉等,不仅要预先绘制出实际的二维或三维造型(图形),而且必须在仿真过程中通过一定的图形变换实现仿真的目的要求。所以工程中的动态计算机仿真是应用计算机图形学(ComputerGraphics)对仿真对象进行实体造型和仿真操作的过程。

[2]

特征的基本图元(Figureelement)信息构成。基本图元定义为基本平面图形,如规则四边形、圆、椭圆等,也可以是基本几何体,诸如棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、球、圆环等。先根据各种图元的几何特征和结构特征给每种图元定义几何特征码(Geom-etryfeaturecode),然后建立几何特征库(Geometryfeaturelibrary)模块,随时调用以构成仿真实体模型。几何特征库构成如图2

所示。

1 仿真系统(EmulationSystem)建立

基于计算机图形学的仿真系统由两种信息和两种模型构成,即描写仿真对象图形特征的几何信息和用于仿真操作的功能信息;仿真系统输出的实体模型和用于仿真操作和控制的特征模型,如图1

。

[4]

图2 几何特征库建立示意图

1.2 功能信息(functionInformation)库的建立为实现仿真对象动态仿真的模拟操作,要建立仿真对象的功能特征信息库(Functionfeaturelibrary)[4]。功能信息是以计算机图形学图形处理技术为基础,对仿真模型进行各种图形变换(Figuretransform),所以必须建立基于特征位置和关系的功能信息库。功能信息包括定义图形特征点的坐标,根据特征定义图形变换的数学模型,以及建立对应的功能特征信息库等。图3是功能特征信息库的构成框图

[1][3]

。

图1 仿真系统组成

1.1 几何信息(GeometryInformation)库的建立根据仿真系统中物理模型的组成形式,几何

信息由分解为具有基本几何或基本形体形状结构

收稿日期:20030314

作者简介:刘宏军(1962,男,辽宁沈阳人,副教授

图3 功能信息库模块

1.3 实体模型(EntityModel)的创立模块

实体模型由仿真系统中的几何信息和功能信,