虚拟装配教学系统的开发

论文摘要

论文首先析了《工程图学》教学的现状及《工程图学》CAI的状况，结合图学老师大量的教学经验，有针对性地提出了虚拟装配教学系统的研究与开发课题。论文深入研究了虚拟现实和虚拟装配的概念、特点、组成、分类及其关键技术，讨论了当前虚拟装配技术的发展现状，分析了装配模型的建立和存储方法。在此基础上，本文重点研究了虚拟装配教学系统各个功能模块的实现原理和方法：一、结合Visual C++6.0和OpenGL建立了虚拟装配系统的虚拟现实环境；二、详细研究了3DS文件的格式，开发3DS文件到虚拟环境的格式转换功能模块；三、实现了用户与虚拟环境通过利用鼠标和键盘进行交互的功能。四、运用AABB包围盒分层法实现了装配过程中的碰撞检测功能。最后，本文以阀体装配体为例实现了在虚拟装配环境中的的虚拟装配过程。用户可以从各个角度观察装配的流程，在装配路径不准确的的情况下，系统可以提醒用户，并请求用户的确认，提高了用户对装配操作的感性认识，帮助学生对装配过程的理解更加透彻。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.1.1 《工程图学》课程的教学现状
• 1.1.2 《工程图学》教学的发展趋势
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 课题国内外研究现状
• 1.4 课题研究的内容
• 1.5 小结
• 第2章 虚拟装配教学系统的设计理论
• 2.1 虚拟装配系统的技术基础
• 2.1.1 虚拟装配的概念
• 2.1.2 虚拟装配系统的类型
• 2.1.3 典型的虚拟装配系统
• 2.1.4 虚拟装配的关键技术
• 2.1.5 虚拟装配中装配关系的定义及分类
• 2.1.6 虚拟装配和自动装配
• 2.2 装配建模
• 2.2.1 装配体的数学模型
• 2.2.2 基本装配建模元素
• 2.2.3 虚拟环境下的装配模型
• 2.3 数字模型的存储
• 2.4 OPENGL技术基础
• 2.5 小结
• 第3章 虚拟装配教学系统的总体设计
• 3.1 系统的体系结构
• 3.2 系统的结构划分及功能描述
• 3.2.1 系统结构划分
• 3.2.2 各模块的主要功能
• 3.3 系统的框架结构
• 3.4 系统的运行流程
• 3.5 小结
• 第4章 虚拟装配教学系统中的关键技术的实现
• 4.1 虚拟环境的建立
• 4.1.1 创建用户界面应用程序
• 4.1.2 设置象素格式与创建渲染描述表
• 4.1.3 虚拟环境的基本运行流程
• 4.2 数字建模
• 4.3 虚拟装配系统中三维数字模型的读取与重新绘制
• 4.3.1 3DS文件格式简介
• 4.3.2 系统读取模块的数据结构
• 4.3.3 读取模块中的函数及其实现过程
• 4.4 虚拟装配教学系统中的交互设计
• 4.4.1 选择
• 4.4.2 反馈
• 4.5 装配过程中的碰撞检测
• 4.5.1 碰撞检测的基本概念
• 4.5.2 碰撞检测原理
• 4.5.3 碰撞检测方法
• 4.5.4 AABB包围盒的分层碰撞检测算法
• 4.5.5 碰撞实例
• 4.6 小结
• 第5章 系统实现及应用实例
• 5.1 目的与开发平台
• 5.2 系统的实现过程
• 5.2.1 系统的主界面
• 5.2.2 文件导入的实现过程
• 5.2.3 碰撞检测的实现
• 5.2.4 用户与虚拟环境的交互方式
• 5.2.5 虚拟装配过程的实现
• 5.2.6 装配路径的显示
• 5.3 装配实例
• 5.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表