工程图学综合问题三维分析系统的设计与实现

论文摘要

在传统的工程图学教学过程中,教师在进行点、线、面综合问题的讲授时,往往采用“二维式”教学,即无论是在在黑板上或是在多媒体课件中几乎都是以平面的方式讲授此类问题的解题方法。虽然有部分教学课件实现了三维的解题演示过程,但仅仅是一个制作好了的固定的静态的演示过程,而不是真正的实时的交互的解题过程。这样的结果势必会造成部分同学因为空间想象力差而难以理解,使得整体教学效果较差。为此,本论文在总结前人的理论和研究的基础上,开展了工程图学综合问题三维分析系统的研究。本论文开发了一个动态CAI工程图学教学软件,旨在将传统的二维工程图学点、线、面综合问题转化到AutoCAD环境下,运用三维重建的方法动态地、实时地进行解决。本系统是基于AutoCAD2007平台,运用其内嵌语言VisualLISP进行二次开发而设计,系统开发出来后直接内嵌到AutoCAD环境下,无需设计其他系统界面,避免了使用时的接口转化问题,具有在进行教学演示时教师使用方便、学生易学易用的优点。本论文在分析二维工程图学点、线、面综合问题解题方法的基础上,通过三维重建,把此类综合问题在三维空间中进行分析求解,该三维分析系统继承了传统的解决综合问题的方法,即一般图示图解法和换面法,该系统可将该两种方法进行三维的演示,使得解题过程直观而易懂。该三维分析系统主要用于工程图学教学中,用于辅助学生进行工程图学综合问题空间分析,达到培养学生空间思维和空间想象能力的教学目的。另外该系统还可以解决工程实际中的一些度量与定位问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 工程图学的教学现状
• 1.1.1 工程图学的教学目的、特点
• 1.1.2 工程图学教学中存在的问题
• 1.2 国内外CAI发展现状
• 1.2.1 CAI的概念
• 1.2.2 CAI的发展
• 1.2.3 我国的CAI发展
• 1.3 工程图学CAI课件开发的目的与意义
• 1.3.1 工程图学CAI课件的现状
• 1.3.2 传统CAI课件的缺陷
• 1.3.3 本论文的研究背景
• 1.3.4 本论文的研究内容与研究意义
• 第2章 CAD二次开发
• 2.1 CAD技术
• 2.1.1 CAD技术概述
• 2.1.2 我国CAD技术应用的现状
• 2.1.3 CAD二次开发的意义
• 2.1.4 国内外研究现状
• 2.2 二次开发的基本理论
• 2.2.1 二次开发的概念
• 2.2.2 二次开发的一般原则
• 2.2.3 二次开发的基本过程
• 2.3 AutoCAD二次开发环境
• 2.3.1 AutoCAD的二次开发手段
• 2.3.2 AutoCAD编程接口
• 2.4 二维数据文件格式的统一
• 2.4.1 DXF文件总体结构
• 2.4.2 组代码和跟随值
• 2.4.3 DXF接口程序设计
• 第3章 三维重建技术
• 3.1 三维重建的基本原理
• 3.2 三维重建的重要意义
• 3.3 三维重建技术的应用
• 3.3.1 三维重建技术在CAD/CAM中的应用
• 3.3.2 三维重建技术在人工智能领域中的应用
• 3.3.3 三维重建技术在教学中的应用
• 3.4 三维重建的研究现状及发展
• 3.4.1 自底向上法
• 3.4.2 模型引导法
• 3.4.3 自顶向下法
• 3.4.4 基于专家系统的重建方法
• 第4章 工程图学三维重建过程及设计思想
• 4.1 概述
• 4.2 投影法的基本知识
• 4.2.1 投影法概念
• 4.2.2 多面正投影
• 4.2.3 点的投影
• 4.3 工程图学中几何元素投影的分类
• 4.3.1 由投影图可实现三维重建的情况
• 4.3.2 由投影图不可实现三维重建的情况
• 4.4 工程图学三维重建方法设计
• 4.4.1 建立用户坐标系
• 4.4.2 建立点名表
• 4.4.3 搜索判别可重建的几何元素
• 4.4.4 可三维重建的图素的判别原则
• 4.4.5 三维重建的数据结构
• 4.4.6 三维重建程序框架
• 第5章 工程图学综合问题的三维应用程序
• 5.1 两点之间的距离
• 5.2 点到直线的距离
• 5.3 点到平面的距离
• 5.4 线线交点
• 5.5 线面交点
• 5.6 面面交线
• 5.7 过点作已知平面的垂线
• 5.8 过点作已知直线的垂面
• 5.9 过点作已知平面的平行面
• 5.10 包含一直线作另一直线的平行面
• 5.11 投影变换
• 5.12 第二次投影变换
• 第6章 工程图学综合问题三维分析系统
• 6.1 工程图学综合问题三维分析系统介绍
• 6.2 工程图学综合问题三维分析系统的使用
• 6.3 结论
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况