机械机构动画的组件化软件构造

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1、机械机构动画的组件化软件构造李娄云2016年1月中图分类号：TP319.9UDC分类号：004.5机械机构动画的组件化软件构造作者姓名李娄云学院名称计算机学院指导教师程成副教授答辩委员会主席赵清杰教授申请学位工学硕士学科专业计算机科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月2日Component-basedsoftwareconstructionofmachineanimationCandidateName：LouyunLiSchoolorDepartment:ComputerScienceFacultyMento

2、r:AssociateProf.ChengChengChair,ThesisCommittee：Prof.ZhaoQingjieDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January2,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学

3、位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要机械机构运动仿真是虚拟装配技术的一个重要组成部分。在虚拟环境中，机械机构的交互式动画，对装配体进行运动仿真，可以很好的展示装配体的运行效果和运动规律，减少设计者的工作量，提高效率。传统的动画一种是基于关键帧的动画，这种动画缺乏实时性和交互能力，不能满足虚拟装配和仿真的需求。另一种

4、就是利用底层图形库，重复复杂的编程来实现，缺少重用性，开发代价大。本文从上述问题出发，重点研究了虚拟环境中机械机构的交互式动画的组件化构造方法。针对虚拟对象的行为进行了分析，给出了虚拟对象的形式化描述方法——踪迹。并以此基础对机械机构动画的构造机制进行研究，提出和实现了组合引擎模型，并进一步提出了基于踪迹解析执行的动画执行算法。基于本文提出的相关理论和方法，在虚拟装配原型系统interaction3D中进行了系统实现。以单缸和多缸曲柄连杆机构以及凸轮机构为实例进行了交互式动画仿真实验。结果表明，系统具有较强的通用性和可扩展性，三维

5、空间中虚拟对象的动画构造高效，具有良好的交互性和复用性，可以大大的减少设计人员的工作量，更好的对机械产品进行设计验证。关键词：人机交互虚拟装配形式化描述踪迹动画引擎I北京理工大学硕士学位论文AbstractKinematicsimulationofmechanismisaimportantpartofvirtualassemblytechnology.KinematicsimulationofMechanism,invirtualenvironments,canwelldisplaytherunningeffectandrules

6、ofthemechanism.Atthesametime,itcanreducetheworkloadandimproveefficiencyfordesigner.Traditionallyanimationisbasedonkeyframeanimation,itisaanimationlackofreal-timeandinteractiveabilitywhichcan’tsatisfytheneedforsimulationofmechanism.Andanothermethodistousethegraphicslib

7、raryandmakerepeatprogrammingtoconstructtheanimationwhichlacksthereuseabilityandtakesalotofdevelopmentcost.Basedonaboveproblems.wemainlystudiedthecomponentconstructionmethodwhichcanconstructinteractiveanimationforobjectsinvirtualenvironment.Weanalyzedthebehaviorofthevi

8、rtualobjectandproposedaformalbehaviorspecificationmethod-Trace.Andthenwedeeplystudiedthemechanismofconstructingsimulationani