计算机辅助设计论文要求.doc

计算机辅助设计课程结业论文要求一 论文题目根据本门课程的教学要求，内容分为六部分内容，每个内容相对可以成为一个研究热点，为了使学生可集中在某个热点学习相关的知识，或探讨热点研究问题，把该课程的论文题目分为六类专向论文题目，以供学生选择。该六类专题如下： 1.几何和特征造型技术及应用 2. AutoCAD三维实体绘图及应用3. AutoLISP编程技术应用4.参数化设计技术及应用 5. PDM技术及其应用 6. DXF文件交换应用二 论文内容论文可以分为两部分，一是专向科技论文，二是课程内容总结论文。科技论文的内容分为三部分，即摘要、正文和参考文献。1摘要部分 摘要部分内容分为摘要和关键字两部分摘要内容宜在200字左右，不要超过400字，主要介绍本论文研究的问题、采用的方法或模型、取得的结果、该结果有何应用价值。关键字主要列出与本论文研究相关的热点词语或关键词语，至少列出3个。摘要部分采用为中文和英文两种形式，分别书写。2正文部分 正文部分的内容分为三部分，即问题提出、分析解决问题和结论。问题提出（或叫引言）主要是分析论文所涉及问题的当前研究现状、存在的现实意义，本论文拟采用的方法或模型。正文主要是在分析论文所涉及问题的国内外研究现状和研究成果的基础上，分析问题的关键因素或条件，提出解决该问题的模型和方法，详细介绍模型或方法具体实现的过程，然后把该论文的研究方法和一个具体工程实例相结合，对结果（或过程）进行分析评价或数据测试，最后进行优缺点分析。结论部分内容表达本研究问题（或论文）有何意义或使用价值。3参考文献 该部分内容须列出所参考的出版物。具体格式为：5陈建春编著.Visual C+开发GIS系统.北京：电子工业出版社，2004.9三 论文格式 论文封面格式，如下图。封面内容包括论文题目、班级学号、姓名和日期。论文内容格式按科技论文的格式进行内容安排。论文排版格式题目：三号宋体一级标题：四号宋体，加黑二级标题：小四宋体，加黑正文等：五号宋体，行距16磅计算机辅助设计课程论文工作面地质构造三维可视化模拟研究班级： 计算机科学与技术专业01级2班 学号： 320709010308 姓名： 唐 天 超 日期： 2004年5月8日 工作面地质构造三维可视化模拟研究唐天超 （河南理工大学计算机系 河南焦作 454000）摘要：本文结合工程实践中开发采掘工程平面图设计系统中的一些经验,提出了一种基于层次柱状结构的面向对象的三维建模方法, 用于帮助煤炭生产工程技术人员了解有关煤层的空间分布和影响煤矿安全生产的各种因素等。利用该方法，作者在+6.0环境下,实现了煤矿地层柱状图的三维可视化。Abstract: This paper presents an method of 3D model, based on hierarchic columnar structure and 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 author makes histogram of coal bed visual in three dimension, in the condition of vc+6.0 . 关键词: 等值线离散点网络模型,表面纹理, 煤矿地层柱状图1引言科学可视化是计算机技术的又一个新兴应用领域。各种具体的或抽象的模型,可以通过可视化技术,实时、形象地展现出来。在煤矿生产中，通常利用采掘工程平面图反映生产的所需要的各种技术信息，由于采掘工程平面图是二维的图形,对三维的地层构造情况反映得很不直观的,缺乏三维的可视化效果，工程技术人员需要进行大量的分析推理来了解地层的构造。本文作者根据煤矿的实际需要，在绘制采掘工程平面图系统的基础上，充分利用该图的技术信息，提出了一种基于层次柱状结构的面向对象的三维建模设计方法,实现了煤矿局部地层柱状图的三维可视化。2地层三维实体模型由于地层的信息以地质特征为主，而实体的形状特征具有不确定性，主观推断性和空间描述比较困难等特点。因此在构建地层模型时，以理想的地质条件为基础，适当的考虑一些特殊的地质构造。在采掘工程平面图上，地层的构造是通过钻孔符号和钻孔综合柱状图来反映的，因此，模型的数据结构应包括钻孔的基本信息和岩性属性两部分。2.1 地层基本信息由于某一地区的地层结构是固定的，地层数为以知值。若设地层数为n，该部分的结构如下：钻孔号XYZ1D1Z2D2ZnDn在表中，X和Y表示钻孔的平面坐标，Z1Zn表示自煤层向上各个岩层的层高，Z1Zn表示对应的岩层代码。2.2 辅助信息地层的结构比较复杂，通常还包含断层、露头、无煤带等突变的信息，因此必须对这些信息加以描述。由于篇幅所限，在此不作讨论。2.3 岩性属性信息该信息主要存放岩层的属性信息、表示方法、线型定义等。3柱状位置确定及边界确定确定柱状位置可采用交互框选和文本数据选择两种方式。交互框选方式形象直观，操作容易，节省时间，可以快速地展示各个区域的柱状地层信息，因此应用较多。文本数据选择方式操作精度高，但不够灵活，多作为交互框选方式的补充。3.1 确定柱状的平面位置采用矩形橡皮筋技术选择区域，系统将以特殊线型表示出选择区域。记录柱状体端面矩形的左下角点和右上角点的坐标，如图1所示。图1 确定柱状位置示例图3.2 确定柱状图的一条底边的各个型值点计算矩形左边界与等值线的交点位置（逻辑坐标值），并将其存入数组ZXi中，同时将矩形右边界与等值线的交点位置存入数组ZYj中，并分别记录与矩形下边界和右边界相交的等值线的ID（Identify）号以及其对应的高程。根据数组ZXi和ZYj的值，以及与矩形相交的等值线的ID号，可生成柱状边界轮廓。zLengthX0=zx0.x-zx0.x; zLengthY0=zy0.y-zy0.y;zLengthX1=zx1.x-zx0.x; zLengthY1=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;分别计算点ZX0到ZXi（i=0,1,2,3）的距离zLengthXm，取zLengthXm（m=0,1,2）的相反数为三维平面坐标系中型值点的横坐标，以与ZXi相对应的等值线与点ZX0处等值线的高程差作为各型值点的纵坐标。然后根据这些型值点，用B样条曲线拟合出柱状图的一条底边。3.3柱体边界的绘制为了便于观察，将柱状地层信息图绕铅垂方向逆时针旋转一定角度，一般取45角。从地层信息库中读入各个地层的厚度，然后根据这些地层信息，分别对这些底边进行向上平移操作，平移的高度与要表示地层的厚度应成比例，同时在曲线边缘处画出表示柱状图棱边的竖直线段。4柱状表面纹理生成由于要模拟的三维柱状图必须能够较真实的反映煤矿地层的各种信息，包括断层，瓦斯气包等，所以柱状图的表面纹理填充是一个十分复杂的过程。首先，煤矿地下岩层的信息量非常大，为了更形象的表现各地层的信息，我们必须为各个岩层选择唯一的易于识别的填充线型或图案。这要求开发人员必须定义自己的线型或图案。以下首先介绍一种自定义线型的方法，然后再介绍关于柱状体表面纹理的填充方法以及柱状图上其它信息的表示方法。 为了实现线型的功能，需要定义一个类来管理线型体的图形元素组成，并在类中实现线型体的绘制函数。这里简单介绍一种管理自定义线型体的类(VC+语言描述)。Class CLineType:public CObjectprotected:DECLARE_SERIAL(CLineType); /声明串行化Public:CLineType();Virtual CLineType();int m_ID; /自身的唯一标识号CString Name；/线型名称float LineWidth;/线型的实际宽度float m_xBase,m_yBase;/绘制时的基点float m_angle;/绘制时的旋转角度float m_xScale;/线型的横向比例因子LT_Line pLine40;/线型中的直线段LT_Circle pCircle40;/线型中的圆LT_Rgn pRgn20;/线型中的多边形区域的结构Short LineNumb,CircleNumb,RgnNumb;/线型中的直线段、圆、多边形/区域的数目PointStruct* pPoint;/存储多边形区域顶点坐标的结构数组 float fUp,fDown;/线型的最大和最小纵坐标public:virtual void Serialize(CArchive& ar); /串行化函数void Copy（CLineType* 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);void GetWidth();CLineType 类所管理的线型体，包括直线、圆、多边形区域等三种图形元素，线型体定义在11坐标单位的区域内，区域中心的坐标为（0.5,0）,线条的基础宽度为0.05单位。LineNumb、CircleNumb、RgnNumb等记录的是直线、圆、多边形区域的数目。直线的坐标存储在LT_Line结构数组pLine中，最大数组项数为40。LT_Line结构定义如下：Typedef structfloat x1;/起点Xfloat y1;/ 起点Yfloat x2; /终点Xfloat y2;/ 终点YLT_Line;圆的坐标存储在LT_Circle结构数组pCircle中，最大数组项数为10，LT_Circle结构定义如下：Typedef structfloat CircleX;/圆心横坐标float CircleY;/圆心纵坐标float CircleR;/圆的半径short kx_blc;/圆的空线比例（空白区域与实线的比例：0-实心，/ 10-最大float Angle1;/圆弧的起点角度float Angle2;/圆弧的终点角度LT_Circle;LT_Circle实际上是一个圆弧定义结构，用它可以定义出各种角度的圆弧。多边形区域通过LT_Rgn结构数组pRgn来组织存储，数组的最大项数为20，LT_Rgn结构定义如下：Typedef structshort pb;short pNumb;/顶点个数short nStart;/顶点所在的存储起点LT_Rgn;/多边形区域的结构在LT_Rgn结构中，只存储了多边形区域的基本信息：多边形区域的顶点数和顶点坐标的存储位置。多边形区域的顶点坐标集中存储在动态分配的PointStruct结构数组pPoint中，LT_Rgn结构中的nStart变量记录的就是这个区域的顶点坐标在pPoint数组中的起点位置。ClineType类中的变量LineWidth,m_xScale用来记录线型的宽度和横向比例因子；变量angle用来记录绘制角度；变量m_xBase和m_yBase用来记录绘制线型体的基点。在线型体的定制过程中，不对这五个参数进行定义，而是在具体绘制过程中，根据要绘制的图形元素的线型参数和绘制位置等传入的。在定义了要填充的线型之后，就要对所生成的柱状图进行逐层填充了。由于各地层已经用封闭曲线确定了边界，所以我们只需找出这些区域的填充点，然后利用VC+提供的区域填充函数CDC;FloodFill(int x,int y,COLORREF crColor)，通过选用各地层对应的画刷，就可以给相应的地层进行区域填色。对于区域填充点的确定，较为简单，横坐标可选用(zx0.x+zx3.x)/2, 纵坐标可根据B样条的拟合曲线方程来计算。图2是系统综合显示效果图，而图3是独立显示的效果图。图2 独立显示图 图3 综合显