計算機輔助設(shè)計論文要求

1、計算機輔助設(shè)計課程結(jié)業(yè)論文要求一 論文題目根據(jù)本門課程的教學(xué)要求，內(nèi)容分為六部分內(nèi)容，每個內(nèi)容相對可以成為一個研究熱點，為了使學(xué)生可集中在某個熱點學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，或探討熱點研究問題，把該課程的論文題目分為六類專向論文題目，以供學(xué)生選擇。該六類專題如下： 1.幾何和特征造型技術(shù)及應(yīng)用 2. AutoCAD三維實體繪圖及應(yīng)用3. AutoLISP編程技術(shù)應(yīng)用4.參數(shù)化設(shè)計技術(shù)及應(yīng)用 5. PDM技術(shù)及其應(yīng)用 6. DXF文件交換應(yīng)用二 論文內(nèi)容論文可以分為兩部分，一是專向科技論文，二是課程內(nèi)容總結(jié)論文?？萍颊撐牡膬?nèi)容分為三部分，即摘要、正文和參考文獻。1摘要部分 摘要部分內(nèi)容分為摘要和關(guān)鍵字兩部分

2、摘要內(nèi)容宜在200字左右，不要超過400字，主要介紹本論文研究的問題、采用的方法或模型、取得的結(jié)果、該結(jié)果有何應(yīng)用價值。關(guān)鍵字主要列出與本論文研究相關(guān)的熱點詞語或關(guān)鍵詞語，至少列出3個。摘要部分采用為中文和英文兩種形式，分別書寫。2正文部分 正文部分的內(nèi)容分為三部分，即問題提出、分析解決問題和結(jié)論。問題提出（或叫引言）主要是分析論文所涉及問題的當(dāng)前研究現(xiàn)狀、存在的現(xiàn)實意義，本論文擬采用的方法或模型。正文主要是在分析論文所涉及問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和研究成果的基礎(chǔ)上，分析問題的關(guān)鍵因素或條件，提出解決該問題的模型和方法，詳細(xì)介紹模型或方法具體實現(xiàn)的過程，然后把該論文的研究方法和一個具體工程實例相結(jié)

3、合，對結(jié)果（或過程）進行分析評價或數(shù)據(jù)測試，最后進行優(yōu)缺點分析。結(jié)論部分內(nèi)容表達本研究問題（或論文）有何意義或使用價值。3參考文獻 該部分內(nèi)容須列出所參考的出版物。具體格式為：5陳建春編著.Visual C+開發(fā)GIS系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出版社，2004.9三 論文格式 論文封面格式，如下圖。封面內(nèi)容包括論文題目、班級學(xué)號、姓名和日期。論文內(nèi)容格式按科技論文的格式進行內(nèi)容安排。論文排版格式題目：三號宋體一級標(biāo)題：四號宋體，加黑二級標(biāo)題：小四宋體，加黑正文等：五號宋體，行距16磅計算機輔助設(shè)計課程論文工作面地質(zhì)構(gòu)造三維可視化模擬研究班級： 計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)01級2班 學(xué)號： 32070901

4、0308 姓名： 唐 天 超 日期： 2004年5月8日 工作面地質(zhì)構(gòu)造三維可視化模擬研究唐天超 （河南理工大學(xué)計算機系 河南焦作 454000）摘要：本文結(jié)合工程實踐中開發(fā)采掘工程平面圖設(shè)計系統(tǒng)中的一些經(jīng)驗,提出了一種基于層次柱狀結(jié)構(gòu)的面向?qū)ο蟮娜S建模方法, 用于幫助煤炭生產(chǎn)工程技術(shù)人員了解有關(guān)煤層的空間分布和影響煤礦安全生產(chǎn)的各種因素等。利用該方法，作者在+6.0環(huán)境下,實現(xiàn)了煤礦地層柱狀圖的三維可視化。Abstract: This paper presents an method of 3D model, based on hierarchic columnar structure a

5、nd object-orientation, with the experience of developing system for designing excavate-engineering drawing .The method was developed to help Coal engineering and technical personnel to know space distribution of coal bed and factors which influence safety in production of coal. Using the method, the

6、 author makes histogram of coal bed visual in three dimension, in the condition of vc+6.0 . 關(guān)鍵詞: 等值線離散點網(wǎng)絡(luò)模型,表面紋理, 煤礦地層柱狀圖1引言科學(xué)可視化是計算機技術(shù)的又一個新興應(yīng)用領(lǐng)域。各種具體的或抽象的模型,可以通過可視化技術(shù),實時、形象地展現(xiàn)出來。在煤礦生產(chǎn)中，通常利用采掘工程平面圖反映生產(chǎn)的所需要的各種技術(shù)信息，由于采掘工程平面圖是二維的圖形,對三維的地層構(gòu)造情況反映得很不直觀的,缺乏三維的可視化效果，工程技術(shù)人員需要進行大量的分析推理來了解地層的構(gòu)造。本文作者根據(jù)煤礦的實際需要，在

7、繪制采掘工程平面圖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分利用該圖的技術(shù)信息，提出了一種基于層次柱狀結(jié)構(gòu)的面向?qū)ο蟮娜S建模設(shè)計方法,實現(xiàn)了煤礦局部地層柱狀圖的三維可視化。2地層三維實體模型由于地層的信息以地質(zhì)特征為主，而實體的形狀特征具有不確定性，主觀推斷性和空間描述比較困難等特點。因此在構(gòu)建地層模型時，以理想的地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)目紤]一些特殊的地質(zhì)構(gòu)造。在采掘工程平面圖上，地層的構(gòu)造是通過鉆孔符號和鉆孔綜合柱狀圖來反映的，因此，模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)包括鉆孔的基本信息和巖性屬性兩部分。2.1 地層基本信息由于某一地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)是固定的，地層數(shù)為以知值。若設(shè)地層數(shù)為n，該部分的結(jié)構(gòu)如下：鉆孔號XYZ1D1Z2D2Zn

8、Dn在表中，X和Y表示鉆孔的平面坐標(biāo)，Z1Zn表示自煤層向上各個巖層的層高，Z1Zn表示對應(yīng)的巖層代碼。2.2 輔助信息地層的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通常還包含斷層、露頭、無煤帶等突變的信息，因此必須對這些信息加以描述。由于篇幅所限，在此不作討論。2.3 巖性屬性信息該信息主要存放巖層的屬性信息、表示方法、線型定義等。3柱狀位置確定及邊界確定確定柱狀位置可采用交互框選和文本數(shù)據(jù)選擇兩種方式。交互框選方式形象直觀，操作容易，節(jié)省時間，可以快速地展示各個區(qū)域的柱狀地層信息，因此應(yīng)用較多。文本數(shù)據(jù)選擇方式操作精度高，但不夠靈活，多作為交互框選方式的補充。3.1 確定柱狀的平面位置采用矩形橡皮筋技術(shù)選擇區(qū)域，系

9、統(tǒng)將以特殊線型表示出選擇區(qū)域。記錄柱狀體端面矩形的左下角點和右上角點的坐標(biāo)，如圖1所示。圖1 確定柱狀位置示例圖3.2 確定柱狀圖的一條底邊的各個型值點計算矩形左邊界與等值線的交點位置（邏輯坐標(biāo)值），并將其存入數(shù)組ZXi中，同時將矩形右邊界與等值線的交點位置存入數(shù)組ZYj中，并分別記錄與矩形下邊界和右邊界相交的等值線的ID（Identify）號以及其對應(yīng)的高程。根據(jù)數(shù)組ZXi和ZYj的值，以及與矩形相交的等值線的ID號，可生成柱狀邊界輪廓。zLengthX0=zx0.x-zx0.x; zLengthY0=zy0.y-zy0.y;zLengthX1=zx1.x-zx0.x; zLengthY1=

10、zy1.y-zy0.y; zLengthX2=zx2.x-zx0.x; zLengthY2=zy2.y-zy0.y; zLengthX3=zx3.x-zx0.x; zLengthY3=zy3.y-zy0.y;zLengthX4=zx4.x-zx0.x;分別計算點ZX0到ZXi（i=0,1,2,3）的距離zLengthXm，取zLengthXm（m=0,1,2）的相反數(shù)為三維平面坐標(biāo)系中型值點的橫坐標(biāo)，以與ZXi相對應(yīng)的等值線與點ZX0處等值線的高程差作為各型值點的縱坐標(biāo)。然后根據(jù)這些型值點，用B樣條曲線擬合出柱狀圖的一條底邊。3.3柱體邊界的繪制為了便于觀察，將柱狀地層信息圖繞鉛垂方向逆時針旋

11、轉(zhuǎn)一定角度，一般取45°角。從地層信息庫中讀入各個地層的厚度，然后根據(jù)這些地層信息，分別對這些底邊進行向上平移操作，平移的高度與要表示地層的厚度應(yīng)成比例，同時在曲線邊緣處畫出表示柱狀圖棱邊的豎直線段。4柱狀表面紋理生成由于要模擬的三維柱狀圖必須能夠較真實的反映煤礦地層的各種信息，包括斷層，瓦斯氣包等，所以柱狀圖的表面紋理填充是一個十分復(fù)雜的過程。首先，煤礦地下巖層的信息量非常大，為了更形象的表現(xiàn)各地層的信息，我們必須為各個巖層選擇唯一的易于識別的填充線型或圖案。這要求開發(fā)人員必須定義自己的線型或圖案。以下首先介紹一種自定義線型的方法，然后再介紹關(guān)于柱狀體表面紋理的填充方法以及柱狀圖上

12、其它信息的表示方法。 為了實現(xiàn)線型的功能，需要定義一個類來管理線型體的圖形元素組成，并在類中實現(xiàn)線型體的繪制函數(shù)。這里簡單介紹一種管理自定義線型體的類(VC+語言描述)。Class CLineType:public CObjectprotected:DECLARE_SERIAL(CLineType); /聲明串行化Public:CLineType();Virtual CLineType();int m_ID; /自身的唯一標(biāo)識號CString Name；/線型名稱float LineWidth;/線型的實際寬度float m_xBase,m_yBase;/繪制時的基點float m_angle

13、;/繪制時的旋轉(zhuǎn)角度float m_xScale;/線型的橫向比例因子LT_Line pLine40;/線型中的直線段LT_Circle pCircle40;/線型中的圓LT_Rgn pRgn20;/線型中的多邊形區(qū)域的結(jié)構(gòu)Short LineNumb,CircleNumb,RgnNumb;/線型中的直線段、圓、多邊形/區(qū)域的數(shù)目PointStruct* pPoint;/存儲多邊形區(qū)域頂點坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)數(shù)組 float fUp,fDown;/線型的最大和最小縱坐標(biāo)public:virtual void Serialize(CArchive& ar); /串行化函數(shù)void Copy（CLi

14、neType* pLinetype）;void Draw(CDC* pDC,float baseX,float baseY,float angle,short bClip,float pre_clipLong,float nex_clipLong,long color1,long color2);public:BOOL ClipLine(short bClip,float nClip1,float nClip2,float* x1,float *y1,float* x2,float*y2);void toDrawXy(float x1,float y1,float*xx,float* yy);

15、void GetWidth();CLineType 類所管理的線型體，包括直線、圓、多邊形區(qū)域等三種圖形元素，線型體定義在1×1坐標(biāo)單位的區(qū)域內(nèi)，區(qū)域中心的坐標(biāo)為（0.5,0）,線條的基礎(chǔ)寬度為0.05單位。LineNumb、CircleNumb、RgnNumb等記錄的是直線、圓、多邊形區(qū)域的數(shù)目。直線的坐標(biāo)存儲在LT_Line結(jié)構(gòu)數(shù)組pLine中，最大數(shù)組項數(shù)為40。LT_Line結(jié)構(gòu)定義如下：Typedef structfloat x1;/起點Xfloat y1;/ 起點Yfloat x2; /終點Xfloat y2;/ 終點YLT_Line;圓的坐標(biāo)存儲在LT_Circle結(jié)構(gòu)

16、數(shù)組pCircle中，最大數(shù)組項數(shù)為10，LT_Circle結(jié)構(gòu)定義如下：Typedef structfloat CircleX;/圓心橫坐標(biāo)float CircleY;/圓心縱坐標(biāo)float CircleR;/圓的半徑short kx_blc;/圓的空線比例（空白區(qū)域與實線的比例：0-實心，/ 10-最大float Angle1;/圓弧的起點角度float Angle2;/圓弧的終點角度LT_Circle;LT_Circle實際上是一個圓弧定義結(jié)構(gòu)，用它可以定義出各種角度的圓弧。多邊形區(qū)域通過LT_Rgn結(jié)構(gòu)數(shù)組pRgn來組織存儲，數(shù)組的最大項數(shù)為20，LT_Rgn結(jié)構(gòu)定義如下：Typede

17、f structshort pb;short pNumb;/頂點個數(shù)short nStart;/頂點所在的存儲起點LT_Rgn;/多邊形區(qū)域的結(jié)構(gòu)在LT_Rgn結(jié)構(gòu)中，只存儲了多邊形區(qū)域的基本信息：多邊形區(qū)域的頂點數(shù)和頂點坐標(biāo)的存儲位置。多邊形區(qū)域的頂點坐標(biāo)集中存儲在動態(tài)分配的PointStruct結(jié)構(gòu)數(shù)組pPoint中，LT_Rgn結(jié)構(gòu)中的nStart變量記錄的就是這個區(qū)域的頂點坐標(biāo)在pPoint數(shù)組中的起點位置。ClineType類中的變量LineWidth,m_xScale用來記錄線型的寬度和橫向比例因子；變量angle用來記錄繪制角度；變量m_xBase和m_yBase用來記錄繪制線型

18、體的基點。在線型體的定制過程中，不對這五個參數(shù)進行定義，而是在具體繪制過程中，根據(jù)要繪制的圖形元素的線型參數(shù)和繪制位置等傳入的。在定義了要填充的線型之后，就要對所生成的柱狀圖進行逐層填充了。由于各地層已經(jīng)用封閉曲線確定了邊界，所以我們只需找出這些區(qū)域的填充點，然后利用VC+提供的區(qū)域填充函數(shù)CDC;FloodFill(int x,int y,COLORREF crColor)，通過選用各地層對應(yīng)的畫刷，就可以給相應(yīng)的地層進行區(qū)域填色。對于區(qū)域填充點的確定，較為簡單，橫坐標(biāo)可選用(zx0.x+zx3.x)/2, 縱坐標(biāo)可根據(jù)B樣條的擬合曲線方程來計算。圖2是系統(tǒng)綜合顯示效果圖，而圖3是獨立顯示的效果圖。圖2 獨立顯示圖 圖3 綜合