自定义特征图形建模的研究与应用

论文摘要

随着工程应用的范围和复杂度日益增大,人们对可视化的要求也越来越高,无论是电力系统、热力系统还是工作流管理系统,都习惯使用模型图来表示系统的组成结构或特定的工作流程。在航天可靠性研究领域中也不例外,为更好地完成整个可靠性评估计算过程,首先需要对航天产品进行可靠性分析,建立可靠性模型。目前流行的图形化建模软件很多,在可靠性分析软件中也都提供了图形化建模的功能。但是,大部分可靠性分析计算软件采用的是购买并嵌入三方绘图软件的方式.导致主体软件对三方软件的依赖性强,软件成本增大,且图形化建模方法单一,局限性强.甚至直接影响到建模效率及可视化效果。因此,研究并实现一个高效、便捷、智能的图形建模系统具有十分重大的意义。为了实现这一目标,本文引用特征设计的思想,采用特征建模的新方法,提出了针对复杂模型结构的特征分配策略和管理机制,即为用户提供自定义特征的设计模式,方便用户快速灵活的完成建模。特征设计是建模的前提,每个模型都是由特征矢量图元和其他基本图元组合而成的。系统为每个自定义特征赋予特定的工程涵义,如与具体的航天产品部件相对应。当部件数量增多,模型结构复杂时,特征的分配管理方式直接关系到建模效率,于是本文设计了特征库模块,特征库中的特征都具有可重用、可编辑、可修改的特点。本文分析了图形建模的国内外研究现状及发展趋势,找出传统建模方式中存在的问题；论述了图形化建模的相关基础理论,对图元的概念、属性、交互技术,基本图元的生成算法等进行了研究；重点分析了自定义特征矢量图元的设计实现过程,对特征的定义、参数化设计、特征矢量的实现技术及功能要求等进行了深入的分析；提山了自定义特征图形建模系统的设计框架、数据结构及用户界面设计方案,对系统进行详细的模块划分,对各模块的功能实现及模块间的组织关系进行了深入的研究；阐述了系统中涉及的核心技术和疑难点,并结合航天可靠性模型建立的实验,对系统功能及性能进行了分析和检验；最后总结了整个系统的设计开发过程,指出了系统设计的特点及仍需改进的地方。本文实现的图形化建模系统,除了满足选题背景提出的需求外,还要求能扩展至其他类似的工程领域中,服务于更多的图形化建模应用。系统中涵盖大量的编程技术,如GDI+图形编程、控件开发、序列化、属性定制、双缓冲、橡皮线等。这些技术都是在VS2005中C#.NET平台下自主开发实现的,不借助任何三方商用软件,既节约了研发成本,也增强了软件的灵活度和独立知识产权。实验表明,此系统达到了预期目标,并具备一定的开放性、实用性、通用性及可扩展性。

论文目录

• 作者简介
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 图形化建模系统的发展
• 1.2.2 图形化建模系统的研究现状
• 1.2.3 图形化建模系统现存的一些问题
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 图形建模的概述
• 2.1 图形建模的理论基础
• 2.1.1 矢量图元
• 2.1.2 坐标系统
• 2.1.3 图形变换
• 2.2 GDI+图形系统
• 2.3 面向对象与特征建模
• 2.3.1 面向对象设计方法
• 2.3.2 面向对象的特征建模方法
• 2.4 基本图形的生成算法
• 2.4.1 点生成算法
• 2.4.2 直线生成算法
• 2.4.3 曲线生成算法
• 2.5 图元及其交互技术
• 2.5.1 图元及其属性
• 2.5.2 图元的操作
• 2.5.3 其它交互技术
• 第三章 用户自定义特征的矢量图元
• 3.1 特征与特征建模
• 3.1.1 特征的概念
• 3.1.2 自定义特征的图形化建模
• 3.1.3 特征的参数化设计
• 3.2 矢量图元的设计与实现
• 3.2.1 矢量图元的数据结构
• 3.2.2 矢量图元的实现技术
• 3.2.3 矢量图元的基本功能
• 3.3 用户自定义特征的矢量图元
• 3.3.1 矢量图元的自定义特征
• 3.3.2 矢量图元的编辑与修改
• 3.3.3 矢量图元的存储与恢复
• 3.4 可靠性建模中特征矢量图元的设计方式
• 第四章 基于特征的航天可靠性图形建模
• 4.1 航天可靠性图形建模系统的构建
• 4.1.1 可靠性建模系统的框架
• 4.1.2 可靠性图形建模系统的主体界面
• 4.1.3 可靠性图形建模系统的数据结构
• 4.1.4 系统的实施环境
• 4.2 可靠性建模系统的主要功能模块
• 4.2.1 特征编辑子模块
• 4.2.2 特征库管理子模块
• 4.2.3 模型建立子模块
• 4.3 可靠性建模系统辅助功能的实现
• 4.3.1 颜色选择器
• 4.3.2 撤销与重做
• 4.3.3 图元的块操作
• 4.3.4 文件管理功能
• 4.4 可靠性图形建模检测
• 4.4.1 模型的有效性检验
• 4.4.2 可靠性建模的步骤
• 4.4.3 可靠性建模的实例
• 4.5 可靠性建模系统的几个特点
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献