基于opengl的消失模铸造车间虚拟设计系统研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要针对工业生产线传统设计方法中所存在的问题，本文采用现代虚拟设计和计算机三维仿真技术，研究了消失模铸造生产线的三维虚拟设计与仿真，并以OpenGL为图形接口，以STL格式为设备模型的文件格式，开发出一套适用于消失模铸造的生产线虚拟设计软件原型系统。该系统以三维交互的方式对虚拟环境中的设备的位置和姿态进行动态调整，实现了生产线布局规划的三维可视化和生产线虚拟环境的三维漫游。本论文的主要内容为：1）分析和研究传统消失模铸造生产线设计中存在的不足，研究了消失模铸造生产线虚拟设计的设计原则和对象分类，并确定软件的模块层次和体系

2、结构。2）深入研究OpenGL的运行机制，利用VC建立基于MFC和OpenGL的应用程序框架，并采用“向导”方式来提示生产线的设计者完成生产线设计。3）在深入分析计算机图形学原理的基础上，对普通输入输出设备的二维数据进行了三维解释并实现了在虚拟环境中对设备的三维交互操作（移动、旋转、缩放、测距等），实现了生产线布局规划的三维可视化。4）模拟人的观察行为并利用纹理映射实现生产线的三维实时漫游，通过交互设定的方式实现基于关键帧技术的动态仿真动画。5）利用所开发的虚拟设计软件原型系统，完成一条年产5000吨铸件的消失模铸造生产线的黑区部分的三维设计和

3、动态仿真工作，验证了所开发的软件原型系统的有效性。关键词：消失模铸造生产线虚拟设计OpenGL三维布局实时漫游I华中科技大学硕士学位论文AbstractAimingatthelimitationsofthetraditionaldesignmethodoftheindustrialproductionline,thisresearchhasappliedthecomputersimulationtechnologyandvirtualdesigntechnologyintothedesignoftheExpendablePatternCasti

4、ng(EPC)productionline.ByapplyingOpenGLasthegraphicinterfaceandtakingSTLfileastheformatofthethree-dimensionalmodel,avirtualdesignprototypetoolhasbeendeveloped.Usingtheprototypetoolthevirtualequipmentsinthevirtualenvironmentcanbemanipulatedandlaidinteractively,itcanbealsoreali

5、zedthatthegoalofthethreedimensionallayoutandthereal-timewalk-throughinthevirtualproductionline.Themainworksaresummarizedasfollows:Firstly,aframeofthevirtualdesignsoftwarewaspresentedafteranalyzingthedisadvantagesofthetraditionaldesignmethodoftheEPCproductionline.Secondly,aft

6、ertheresearchingthoroughlyontherunningmechanismofOpenGL，itwasbuiltthatanapplicationframeworkbyusingMFCandOpenGL,whichoffereda“step-bystep”designguideforthedesigneroftheEPCproductionline.Thirdly,basedoninvestigatingtheessentialsofthecomputergraphics,thedesignerscouldactualize

7、interactivemanipulationstothreedimensionalequipmentmodelsinthevirtualenvironmentbyusingthetwodimensionalinput-outputdevices,thesemanipulationsincludetranslation,rotation,zoom,measuringdistance,andsoon.Fourthly,theprototypetoolgeneratedtherealisticimagesbyadoptingthetexturema

8、pping.Italsorealizedthereal-timewalk-throughinthevirtualenvironmentandthedy