基于面向对象的曲面造型系统开发技术研究

摘要

该论文提出了新的面向对象的自由曲面造型系统设计方法,得出有价值的曲面造型系统设计方案.在微型计算机和Windows操作环境下,开发了一个独立运行的、实用、灵活的自由曲面造型软件系统-S_FSMS.该系统可以应用在上述领域内,也可以作为CAD/CAM软件的一个很有价值的曲面造型模块.论文在以下几个方面取得进展:1、分析了曲线曲面的多种基本算法,用VisualC++6.0语言和面向对象的程序设计方法开发出了自己的NURBS算法类库,给出了曲线曲面的插值算法和拟合算法.2、利用模板类,提出了一种动态数据来管理曲线曲面的数据.该数据结构利用了MFC类库的强大功能,用一维动态数组实现二维数组的存储和检索功能,该数组还具有双向链表的功能特性.3、采用面向对象的程序设计方法开发曲面造型系统,分析了曲面造型软件的功能模块设计,开发了相应的类.软件的功能涉及基本曲线曲面的生成、显示、编辑控制以及特殊曲线段的构造:直线段和尖角,而且开发了两个特殊曲面造型功能:构造旋转曲面和扫描曲面.4、在曲面造型软件系统中,采用多种图形交换和显示技术,如平移、旋转、缩放、投影等.采用面向对象的方法组织和实现各部分功能.软件采用多种曲线曲面的编辑和控制方法,并且实现了三维坐标点的拾取,达到了造型过程的可视化.5、采用

目录

文摘

英文文摘

第1章概 述

1.1几何造型基本概念

1.2曲面造型综述

1.2.1造型的数学方法发展历史

1.2.2造型软件现状及评价

1.2.3造型软件发展趋势

1.3论文选题分析

1.3.1选题背景及意义

1.3.2研究内容

第2章自由曲面造型软件系统设计

2.1 S_FSMS系统分析

2.1.1建立S-FSMS的必要性

2.1.2系统开发策略

2.1.3关键技术

2.1.4系统开发环境

2.1.5系统运行环境

2.2 S-FSMS系统结构设计

2.2.1系统的总体结构及各部分的功能

2.2.2系统工作模式

2.3面向对象程序设计方法分析

2.3.1面向对象程序设计概念综述

2.3.2 S-FSMS系统中类及其功能设计

2.4 小结

第3章曲线曲面基本理论方法分析

3.1参数曲面的概念

3.2 Bézier曲线曲面分析

3.2.1 Bézier曲线的定义及性质

3.2.2 Bézier曲面的定义

3.2.3对Bézier曲线曲面的评价

3.3 B样条曲线曲面分析

3.3.1 B样条曲线的定义及性质

3.3.2均匀B样条曲线[10][13]

3.3.3准均匀B样条曲线

3.3.4非均匀B样条曲线

3.3.5 B样条曲面的定义及性质

3.3.6 B样条方法与Bézier方法比较

3.4 NURBS曲线曲面分析

3.4.1 NURBS曲线定义

3.4.2 NURBS曲面定义

3.4.3对NURBS方法的评价

3.5小结

第4章曲线曲面的基础算法分析

4.1节点矢量的算法

4.1.1准均匀节点矢量

4.1.2非均匀节点矢量

4.2 B样条曲线的算法

4.2.1一段曲线的de Boor算法分析

4.2.2一段曲线的B样条递推算法

4.2.3计算整条B样条曲线算法

4.3 B样条曲面的算法

4.4 B样条曲线曲面的反算算法

4.4.1反算曲线

4.4.2反算曲面

4.5 NURBS曲线曲面的算法

4.5.1正算法

4.5.2反算法

4.6曲线曲面实例

4.6.1曲线

4.6.2曲面

4.7 小结

第5章曲线曲面基本数据结构设计

5.1曲线数据结构设计

5.1.1利用模板建立三维坐标点结构

5.1.2节点与顶点重复度的表示

5.1.3曲线数据结构的实现

5.2曲面数据结构

5.3 小结

第6章曲线曲面显示与控制

6.1图形显示技术

6.1.1图形变换与显示流程设计

6.1.2变换类设计

6.1.3类成员函数设计分析

6.2曲线曲面控制点及型值点修改

6.3特殊形状曲线

6.3.1构造尖角

6.3.2构造直线段

6.4构建实体曲面

6.4.1旋转曲面

6.4.2扫描曲面

6.5小结

第7章S-FSMS原型系统简介与运行实例

7.1 S-FSMS系统概况

7.1.1菜单系统

7.1.2 工具栏和对话栏

7.1.3绘图区域

7.1.4文档存储功能

7.1.5坐标系的选择

7.2 NURBS曲线实例

7.2.1拟合曲线

7.2.2修改权值

7.2.3插值曲线

7.2.4构造直线段

7.2.5构造尖角

7.3 NURBS曲面实例

7.3.1拟合曲面

7.3.2修改权值

7.3.3插值曲面

7.4特殊曲面造型实例

7.4.1扫描面

7.4.2旋转面

7.5小结

第8章结论

致谢

参考文献