高精度非球面测量运动仿真系统软件技术研究

论文摘要

在非球面工件加工中,精度是关键,高精度必然要求高效的非球面测量系统。与非球面测量系统比较而言,使用软件对该系统的运动进行模拟,虽然在测量数据的精度方面还有待提高,但已能够模拟出其各项运动控制功能,还具有使用简便,经济实用的优点。根据测量运动仿真系统的开发要求,通过对几种常见的面向对象编程语言的对比,以及对几种常见的3D图形开发工具的对比,找出了适合开发测量运动仿真系统的技术平台。并完成了控制界面框架和OpenGL编程框架搭建。对3D模型的规范化和显示问题进行了探讨,其中3DS MAX法是在本测量运动仿真系统的开发过程中,总结出来的一种较为简捷方便的3D模型规范化方法;阐述了3DS文件导入OpenGL框架的一般方法,并着重研究了如何综合使用OpenGL中模型、视点和投影变换,来正确的显示3D模型。OpenGL中3D模型的控制方法常见的有三种:层次化控制、基本控制函数以及运动间隔控制。通过对这三种控制方法的研究,解决了如何对模型的各部分进行分别控制的问题,如何达到各种各样的控制效果的问题,以及如何进行运动时间控制的问题。并且,文中对各个控制功能块的开发实现,进行了详细的阐述。通过对测量运动仿真系统进行的测试和结果分析,可以看到该系统的设计目标已基本达到,实现了对非球面测量系统设置原点坐标的模拟、对非球面测量系统所有运动控制功能的模拟和对非球面测量系统的实时同步模拟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 非球面及其测量技术
• 1.1.1 非球面简介
• 1.1.2 非球面测量
• 1.2 运动仿真技术
• 1.2.1 计算机仿真简介
• 1.2.2 运动仿真简介
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 高精度非球面测量系统结构
• 2.1 高精度非球面测量系统硬件结构
• 2.2 高精度非球面测量系统软件结构
• 2.3 高精度非球面测量系统研究内容
• 2.4 本章小结
• 第三章 测量运动仿真系统控制界面设计
• 3.1 技术平台选定
• 3.1.1 开发条件
• 3.1.2 编程语言选择
• 3.1.3 3D图形开发工具比较
• 3.2 基于 MFC编程的控制界面设计
• 3.2.1 控制面板建立
• 3.2.2 静态分割单文档窗口
• 3.3 OpenGL编程框架设计
• 3.3.1 OpenGL库函数
• 3.3.2 构造功能函数
• 3.4 本章小结
• 第四章 测量运动仿真系统3D建模及数据处理
• 4.1 3D模型的处理
• 4.1.1 3D模型的存储格式
• 4.1.2 3D模型的规范化
• 4.2 3D模型的导入
• 4.2.1 3DS文件的读入
• 4.2.2 存储3DS模型的数据结构
• 4.2.3 纹理贴图
• 4.2.4 完善功能函数
• 4.3 OpenGL中模型、视点和投影变换
• 4.3.1 OpenGL中的模型变换
• 4.3.2 OpenGL中的视点变换
• 4.3.3 OpenGL中的投影变换
• 4.3.4 正确模型显示
• 4.4 本章小结
• 第五章 测量运动仿真系统模型控制技术
• 5.1 OpenGL中3D模型的控制方法
• 5.1.1 层次化控制
• 5.1.2 基本控制函数
• 5.1.3 运动间隔控制
• 5.2 控制功能块的开发实现
• 5.2.1 缩放旋转控制块
• 5.2.2 步长速度选择运动控制块
• 5.2.3 输入运动控制块
• 5.2.4 原点设置控制块
• 5.2.5 实时模拟控制块
• 5.3 本章小结
• 第六章 测量运动仿真系统测试及结果分析
• 6.1 测量运动仿真系统运行情况分析
• 6.1.1 测试平台及功能实现
• 6.1.2 运行结果
• 6.1.3 误差来源分析
• 6.2 进一步完善方向
• 6.3 本章小结
• 第七章 展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文
• 附录