Solid Edge使用技巧整理

1、定制Solid Edge工程圖模板文件方法的探索 Solid Edge有四個模板文件：零件、裝配、鈑金和工程圖。在生成新文件時應(yīng)采用相應(yīng)的模板文件。模板可以用戶化，用戶可根據(jù)需要定制自己的模板文件。Solid Edge初始的模板文件不便于生成符合我國機械制圖國家標準的工程圖樣。本文將介紹適合于我國用戶使用的工程圖模板文件的定制方法和內(nèi)容。1 邊框標題欄的繪制（1） 啟動Solid Edge進入工程圖模塊，選取下拉菜單“視圖”中的背景頁，可看到已存在四種背景頁：A4-Sheet、A3-Sheet、A2-Sheet、A1-Sheet，分別設(shè)定了A4、A3、A2、A1四種圖幅的幅面大小。顯然，我們應(yīng)

2、增加適合于A0幅面的背景頁，方法為：選取下拉菜單“文件”中的“圖頁設(shè)定”選項后，在隨之出現(xiàn)的對話框中的“大小”欄中選擇A0幅面、在“名稱”欄中鍵入背景頁名稱：A0-Sheet。（2） 點取繪圖區(qū)域右下角的背景頁名稱如A3-Sheet，進入某一幅面的背景頁環(huán)境，在該環(huán)境下繪制所選邊框標題欄格式中的圖線，并將其中的文字寫入。在制作完畢一種圖幅的邊框標題欄后，再進入其它圖幅的背景頁環(huán)境，利用粘貼板生成各圖幅的邊框標題欄。2 投影角度及螺紋顯示方式的設(shè)定Solid Edge支持第一角畫法和第三角畫法，有兩種螺紋顯示方式：ANSI和ISO。設(shè)置方法為：點取下拉菜單“工具”中的“選項”菜單選項后，出現(xiàn)“選

3、項”對話框，選擇“第一角”和“ISO”。3 尺寸標注式樣的設(shè)置Solid Edge允許用戶修改或建立自己的尺寸風(fēng)格，以符合國家標準及用戶習(xí)慣。設(shè)置方法為：點取下拉菜單“格式”中的“風(fēng)格”菜單選項后，將彈出一個對話框，在其“風(fēng)格”類型組框中選擇“尺寸”，然后單擊“新建”按鈕，出現(xiàn)“新尺寸風(fēng)格”對話框，以進行新尺寸式樣的設(shè)置。在該對話框中需設(shè)置各選項的如下內(nèi)容：1）“名稱”選項：“名稱”欄：鍵入“GB1”“基于”欄：選擇“ANSI（毫米）”項2）“單位”選項：“線性 單位”欄：選擇“毫米”項其余取默認值。3）“單位”選項：“文本 字體”欄：選擇“RomanS“項“文本 字體大小”欄：鍵入“3.5“

4、文本 方向”欄：選擇“平行”項“文本 位置”欄：選擇“在上”項“公差文本 大小”欄：鍵入“0.67“其余取默認值4）“間距”選項：在“文本間距”欄、“字符間距”欄、“符號間距”欄、“前綴/后綴間距”欄、“水平框間距”欄中分別鍵入“3.5“其余取默認值對于其余各選項，在一般情況下使用默認值即可，但在特殊情況下也需進行設(shè)置，如在標注螺紋直徑時，應(yīng)選中“端部圖形和符號”選項中的“抑制直徑”。4 線型設(shè)置在繪制機械圖樣的過程中，將用到各種線型，在Solid Edge中的設(shè)置方法 ：點取下拉菜單“格式”中的“風(fēng)格”菜單選項后，將彈出一個對話框，在其“風(fēng)格（T）”類型組框中選擇“線”后，在“風(fēng)格（S）”類

5、型組框中將顯示出Solid Edge已設(shè)置的各種線型，單擊“修改”按鈕，利用隨后出現(xiàn)的“修改直線風(fēng)格”對話框，對各線型的“顏色”、“寬度”、“類型”加以修改，即可得到所需要的各種線型。5 注寫漢字的設(shè)置在寫漢字之前，必須對文本格式進行設(shè)置。設(shè)置方法為：點取下拉菜單“格式”中的“風(fēng)格”菜單選項后，將彈出一個對話框，在其“風(fēng)格（T）”類型組框中選擇“文本”，單擊“新建”按鈕，利用隨后出現(xiàn)的“新文本屬性”對話框，設(shè)置漢字格式。設(shè)置內(nèi)容如下：1）“名稱”選項：“名稱”欄：鍵入“漢字A”“基于”欄：選擇“Normal”項2）“段落”選項：“字體（F）”欄：選擇“仿宋”項“文本大小”欄：鍵入“3.5”“文

6、本顏色”欄：選擇“藍色”項“語言（G）”欄：選擇“中文（中國）“項其余取默認值6 表面粗糙度代號的設(shè)置單擊“表面粗糙度符號”按鈕后，出現(xiàn)其設(shè)置工具條，然后單擊“屬性”按鈕，利用出現(xiàn)的“表面紋理符號屬性”對話框，設(shè)置常用的表面粗糙度代號中的“符號類型（M）”、“表面位置（L）”及數(shù)值，若表面粗糙度代號中無數(shù)值，應(yīng)用“空格”代替數(shù)值的輸入。對每一種表面粗糙度代號應(yīng)在“保存設(shè)定（S）”欄中鍵入相應(yīng)的名稱，加以保存，以便于選擇使用。7 形位公差代號的設(shè)置單擊“特性控制框”按鈕，將出現(xiàn)其設(shè)置工具條，然后單擊“屬性”按鈕，利用出現(xiàn)的“公差框格屬性”對話框，設(shè)置常用的形位公差代號中的各種符號及數(shù)值。對生一種

7、形位公差代號應(yīng)在“保存設(shè)定（S）”欄中鍵入相應(yīng)的名稱，并保存。8 焊接代號的設(shè)置單擊“焊接符號”按鈕，將出現(xiàn)其設(shè)置工具條，然后單擊“屬性”按鈕，利用“焊接符號屬性”對話框，設(shè)置常用的焊接代號中的各種符號及數(shù)值。對每一種焊接代號應(yīng)在“保存設(shè)定（S）”欄中鍵入相應(yīng)的名稱，并保存。9 明細表格式的設(shè)置單擊“明細表”按鈕后，出現(xiàn)其設(shè)置工具條，然后單擊“屬性”按鈕，利用“零件列表屬性”對話框，設(shè)置明細表的格式。在該對話框中，需設(shè)置各項目的如下內(nèi)容：1）“總體”選項：“保存設(shè)定（S）”欄：鍵入“MXB1”“文字樣式”欄：選擇“GB1”項“字型”欄：選擇“仿宋”項其余取默認值。2）“大小/位置”選項：“文本

8、區(qū)”欄：選擇“頁腳”項“X原點（X）”欄及“Y原點（Y）”欄：根據(jù)所用標題欄格式鍵入明細表坐下角坐標值“清單最大高度”欄：根據(jù)明細表的內(nèi)容鍵入最大高度值其余取默認值。3）“列表”選項：根據(jù)所用明細表格式，將所列表項用“增加”按鈕由“可用欄”加入“所用欄”；用“向上移動”及“向下移動”按鈕調(diào)整各表項在“所用欄”中的上下位置，以適應(yīng)各表項在明細表中的左右位置；在“列表寬度”欄中鍵入各表項對應(yīng)的表寬度數(shù)值；在“題頭”欄中鍵入各表項的題目名稱；在“題頭安排”欄及“數(shù)據(jù)排列”欄中選擇各表項的題目及表項數(shù)據(jù)的對齊方式。4）“查詢”選項：選中“更改實體順序（從底到上）”欄，其余取默認值。10 剖切符號樣式的

9、位置11 單擊所繪制的剖面分割線，然后單擊“屬性”按鈕，出現(xiàn)了“切割平面屬性”對話框，選中“總體”選項中的“遠離”項，即可使剖切符號的式樣符合我國國家標準。按照上述方法將模板文件的內(nèi)容定制完畢后，以模板文件的格式保存至“Solid EdgeProgramTemplate”文件夾中：文件名由用戶確定，擴展名為.dft，如GB.dft。這樣在以后進入工程圖模塊時，選擇GB.dft模板文件，即可方便地繪制出符合我國國家標準的工程圖樣。Solid Edge自定義鈑金展開補償量應(yīng)用研究【摘 要】在Solid Edge的幫助中，對自定義鈑金展開補償量敘述得比較簡單。本文分析了欲使此功能達到工程實用必須注意

10、的幾個問題。 【關(guān)鍵詞】折彎角 補償量   Solid Edge的鈑金模塊提供了鈑金件展開時自定義折彎補償量的功能，調(diào)用方法在幫助中已有說明。但筆者在使用過程中摸索發(fā)現(xiàn)，若要使此功能實用并符合工程實際，有幾個問題必須注意。下面逐一詳述（經(jīng)筆者驗證，對Solid Edge從版本8到11均適用）。折彎角的定義如圖1，在基體薄片AC上做折邊CF。在特征操作過程中，Solid Edge定義的折彎角為ACF。但在補償量文件table.txt中，折彎角的定義為DCF，恰好為"Solid Edge折彎角"的補角。用戶在編輯table.txt時應(yīng)注意。 補償量的補償量 圖1 補償

11、量的補償量 如圖1，用戶一般在特征操作時，定義基體薄片AC長為lAC，折邊CF長為lCF。展開后希望得到總展開長度為l總lAClCF補償量。但由于折彎半徑的存在，Solid Edge生成的實際總展開長度為l總lABlEF補償量 ，比期望值少了lBClCE。因此，用戶在編輯table.txt時，應(yīng)根據(jù)折彎角ACF和折彎半徑r對補償量進行修正，加上2rctg(ACF/2)。筆者稱其為補償量的補償量。 折彎角的正負值 圖2 折彎角的正負值 在特征操作中，給出折彎角數(shù)值時，由于所選棱邊和折邊相對于基體生成方向的不同，會出現(xiàn)折彎角顯示在折邊內(nèi)和折邊外兩種情況，分別如圖2和圖3所示。筆者經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，對于

12、圖2情況，table.txt中的折彎角按正值輸入（補角，64°）。而對于圖3情況，則必須按負值輸入（補角，64°）。不然在展開時將得不到預(yù)期的補償量。 "25行"問題 按照Solid Edge的默認設(shè)置，table.txt中對應(yīng)一種材料厚度，補償量數(shù)據(jù)最多可輸入25行，即最多定義25個折彎角。但在一般工程實際中，特別是考慮到前面所述"正負折彎角"，往往需要修改這一極限值。下面給出修改方法：圖3 折彎角的正負值 · 退出Solid Edge，并安裝Visual Basic（5.0或以上）。· 進入Customshee

13、tmetaltable_iso，可見iso.vbp類型為Visual Basic Project。雙擊之，進入Visual Basic界面，在右上角"工程ISOTable"窗口內(nèi)打開"類模塊"（單擊前面的）。 · 雙擊Tabledef(TableDef.cls)，彈出TableDef的代碼窗口，找到下面5行： Dim m_Radius(25)As Double Dim m_Angle(25)As Double Dim m_FlatLength(25)As Double m_TableCount=25 If m_TableCount<26

14、Then 假設(shè)需要的極限值為n行，則前4行里的25改為n，第5行的26改為(n+1)，存盤。· 單擊主菜單"文件"下的"生成isotable.dll"，路徑不變，覆蓋原文件?，F(xiàn)在，table.txt中就可以輸入n行補償量了。    以前，我公司在生成鈑金展開圖后，由于未注意到以上問題，要花大量時間來手工調(diào)整。有人因此得出"Solid Edge只適合做效果圖"的遺憾結(jié)論。現(xiàn)在，利用編輯好的table.txt，符合本單位補償量規(guī)范的展開圖一次生成。實踐證明，該項成果徹底打破了Solid Edge的應(yīng)用瓶頸，解

15、放了設(shè)計工程師，極大提高了設(shè)計效率。公司因此掀起了新一輪"學(xué)CAD、用CAD"的熱潮。 圖1 補償量的補償量 圖2 折彎角的正負值 圖3 折彎角的正負值 Solid Edge圖形轉(zhuǎn)換的研究【摘 要】本文根據(jù)作者使用Solid Edge教學(xué)的經(jīng)驗，研究了Solid Edge圖形轉(zhuǎn)換的必要性、圖形轉(zhuǎn)換的方法并探索了Parasolid、IGES、STEP等圖形數(shù)據(jù)格式。提倡在機械類專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用Solid Edge、Unigraphics。 【關(guān)鍵詞】Solid Edge Unigraphics I-deas Graphical Conversion Parasolid IGES

16、 STEP研究圖形轉(zhuǎn)換的必要性為配合中國加入WTO后制造業(yè)適應(yīng)世界經(jīng)濟高速發(fā)展的要求，美國EDS公司愿意協(xié)助中國解決制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新能力問題。這一能力的培養(yǎng)應(yīng)從大學(xué)階段開始，使學(xué)生在一個完整的三維CAD的教學(xué)環(huán)境中學(xué)習(xí)與實踐。2000年8月EDS公司向中國教育部贈送20,000套Solid Edge最新三維CAD軟件，支持具備一定條件的中國高等學(xué)校，建立三維CAD的教學(xué)環(huán)境，培養(yǎng)大學(xué)生在制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計方面的創(chuàng)新能力。二年來，師資培訓(xùn)、組織編寫教材、頒發(fā)培訓(xùn)證書等方面的工作推動了我國高等教育機械學(xué)科在CAD/ CAE / CAM領(lǐng)域的教學(xué)改革。 在我國第八、第九個五年計劃期間，高等教育機械學(xué)

17、科的制圖、機械設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)經(jīng)歷了從圖板到二維設(shè)計軟件的一次革命。三維建模程序在設(shè)計領(lǐng)域中邁出了革命性的一步，徹底改變了傳統(tǒng)的設(shè)計理念-從設(shè)計人員依靠想象力繪制各種視圖到直接繪制三維模型，再由計算機自動生成詳細的視圖。這使設(shè)計人員從想象各種視圖的困境中解放出來，從容地設(shè)計、分析零件，并自動生成工程圖。完成設(shè)計工作后，可以使用其中的應(yīng)用模塊Manufacturing選擇描述零件的幾何圖形，輸入制造信息，并生成刀具位置源文件（CLSF），用于驅(qū)動大多數(shù)NC機器。這樣一來，就產(chǎn)生了從一種CAD軟件到另一種CAD軟件之間的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的研究課題。 CAD/CAM技術(shù)在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用，越

18、來越多的用戶需要把他們的數(shù)據(jù)在不同的CAD/CAM系統(tǒng)之間進行交換。CAD軟件發(fā)展到今天，形成了兩種核心技術(shù)，即EDS的Parasolid核心技術(shù)以及PTC公司的ACIS核心技術(shù)兩種核心的發(fā)展必然導(dǎo)致一些企業(yè)用戶用Unigraphics，另一些用戶用PRO/E還有一部分用戶用其他一些軟件。這樣在產(chǎn)品更新?lián)Q代、企業(yè)協(xié)作的圖形文件數(shù)據(jù)交換中，必然形成一個圖形文件轉(zhuǎn)換的問題。為此，本文著重討論了這些圖形文件的圖形轉(zhuǎn)換（Graphical Conversion）等技術(shù)問題。 *.dwg，*.dxf格式圖形的轉(zhuǎn)換   DWG是AutoCAD圖形文件使用格式，以緊縮格式存放，

19、可與其他CAD系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享和交換。圖1為在Solid Edge V9中建立的機械零件三維圖形、插入到工程圖中生成三視圖、保存為*.dwg文件格式、在AutoCAD2000中打開的情形。圖形轉(zhuǎn)換后必須進行文本格式的變換。DXF是由Autodesk公司建立的一種用于精確描述AutoCAD圖形的ASC格式的內(nèi)部文件轉(zhuǎn)換格式。目前大多數(shù)CAD軟件都支持DXF格式。DXF格式已經(jīng)成為一種工業(yè)標準。圖2是在AutoCAD中繪制的建筑平面圖、保存為DXF格式、在Solid Edge V9中打開 House.dxf二維圖形。用Parasolid圖形文件轉(zhuǎn)換三維圖形參數(shù)化三維實體（Parasolid）是一種

20、廣泛應(yīng)用于CAD/CAM/CAE軟件中的幾何核心。EDS在Parasolid軟件開發(fā)上的投資已經(jīng)超過了400個程序員年。目前它是世界上最強大和最快速的核心模式。Parasolid可用于全部MCAD軟件，是中端MCAD市場成功的媒體，是加入用于高端系統(tǒng)（Unigraphics）的唯一核心模式。 由于Solid Edge與Unigraphics都是以Parasolid為幾何核心，因此Unigraphics可直接打開Solid Edge圖形文件。但Unigraphics不接受中文文件名、文件夾及文件名中間有空格的文件。    在Solid Edge環(huán)境中創(chuàng)建的

21、零件、鈑金、裝配體可保存為Parasolid文本格式（*.x_t），然后在以Parasolid為內(nèi)核的圖形軟件中導(dǎo)入。 轉(zhuǎn)換方法：· 把Solid Edge的三維裝配體保存為Parasolid文本格式（*.x_t）。如圖3所示。 · 打開Unigraphics新零件文件。完成Parasolid文件的產(chǎn)生后，將Solid Edge關(guān)閉。接下來打開Unigraphics V18程序。首先點擊"文件（File）->新文件(New)"選項，系統(tǒng)將顯示新零件文件對話框。然后將對話框中的單位（Units）欄設(shè)定為毫米（Millimeters），輸入新文件名稱，

22、按下OK鈕，即可完成打開新零件文件的操作。 · 導(dǎo)入Parasolid文件。首先點擊"文件（File）->導(dǎo)入(Import)->導(dǎo)入Parasolid"選項，系統(tǒng)將出現(xiàn)導(dǎo)入?yún)?shù)化三維實體(Import Parasolid) 的對話框，輸入由Solid Edge所調(diào)出的Parasolid文件，點擊OK鈕，即可完成導(dǎo)入的，如圖4所示。 基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范（IGES）IGES基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范是一套表示CAD/CAM系統(tǒng)中常用的幾何和非幾何數(shù)據(jù)格式以及相應(yīng)的文件結(jié)構(gòu)，用于解決數(shù)據(jù)在不同的CAD/CAM系統(tǒng)間進行傳送的問題。 產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準（ST

23、EP） （1）STEP的誕生為了克服IGES存在的問題，擴大CAD/CAM系統(tǒng)中幾何、拓撲數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換范圍，ISO/IEC JTC1的一個分支技術(shù)委員會（SC4）開發(fā)了產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準STEP。STEP的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)是覆蓋產(chǎn)品整個生命周期的應(yīng)用而全面定義的產(chǎn)品所有數(shù)據(jù)元。產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)包括進行設(shè)計、分析、制造、測試、檢驗零部件或機構(gòu)所需的幾何、拓撲、公差、關(guān)系、屬性和性能等數(shù)據(jù)。另外還包括一些與處理有關(guān)的數(shù)據(jù)。但不包括熱處理等方面的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品模型對于生產(chǎn)制造、直接質(zhì)量控制測試和支持產(chǎn)品新功能的開發(fā)提供了全面的信息。 （2）用STEP轉(zhuǎn)換圖形     &#

24、160;    首先在Solid Edge零件環(huán)境中建立連桿模型，保存為*.stp格式，如圖8所示。然后打開Unigraphics新零件文件。完成STEP文件的產(chǎn)生后，將Solid Edge關(guān)閉。接下來打開Unigraphics V18程序。首先點擊"文件（File）->新文件(New)"選項，系統(tǒng)將顯示新零件文件對話框。將對話框中的單位（Units）欄設(shè)定為毫米（Millimeters），輸入新文件名稱，按下OK鈕，即可完成打開新零件文件的操作。最后，導(dǎo)入STEP文件。首先點擊"文件（File）->導(dǎo)入(Imp

25、ort->TEP203)"選項，系統(tǒng)將出現(xiàn)導(dǎo)入產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準（Import STEP203）對話框，再選擇由Solid Edge所調(diào)出的STEP203文件，點擊OK鈕，即可完成導(dǎo)入的操作，如圖9所示。（3）STEP的三層結(jié)構(gòu)概念模式 在STEP中采用了形狀特征信息模型進行各種產(chǎn)品模型定義數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，建立能存入數(shù)據(jù)庫中的一個產(chǎn)品模型的完整表示，而不僅是產(chǎn)品的圖形或可視表示。STEP中產(chǎn)品模型信息分為應(yīng)用層、邏輯層和物理層三層結(jié)構(gòu)，如圖10所示。 （4）STEP的基本組成    產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準STEP為CAD/CAM/系統(tǒng)提供中性

26、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的公共資源和應(yīng)用模型，它涉及到建筑、機械、結(jié)構(gòu)、電氣、電子工程以及船舶機構(gòu)等領(lǐng)域。具體組成如圖11。 總 結(jié) 據(jù)EDS公司報道，密根大學(xué)工程學(xué)院已增加了Solid Edge課程作為它的學(xué)生必需學(xué)習(xí)的計算機輔助設(shè)計軟件。Solid Edge（以易學(xué)易用而聞名于世的CAD中檔系統(tǒng)）將被用于連接另外兩個功能強大的EDS公司的CAD/CAM應(yīng)用軟件Unigraphics和I-deas，使得學(xué)生在整個學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯中發(fā)展他們的技能。 目前我國大學(xué)、高職高專學(xué)校的教學(xué)設(shè)備與國際上先進國家和地區(qū)相比還有一定的差距，很少有圖形工作站。因此在推廣應(yīng)用CAD三維設(shè)計教學(xué)中應(yīng)盡量選擇微機級的三維軟件。 對于

27、Pentium電腦及Windows2000操作系統(tǒng)，建議在機械制圖課程中選用Solid Edge。在機械原理與機械零件課程設(shè)計時可以用Solid Edge進行三維實體造型及裝配，在機械類專業(yè)課程中可以用Unigraphics。這樣在畢業(yè)設(shè)計或做畢業(yè)論文時學(xué)生可以在老師指導(dǎo)下進行工程分析和數(shù)控編程。三維原型的OpenGL真彩光照方法【摘要】本文介紹了一種功能強大的圖形編程接口OpenGL，介紹了使用OpenGL作三維顯示的多種方法，給出了應(yīng)用OpenGL作三維原型可視化的一般步驟：數(shù)學(xué)描述、空間放置、顏色與光照、光柵化，并就具體實現(xiàn)的每一步指出了相關(guān)的技術(shù)要點。在快速成型原型軟件中采用OpenG

28、L方法作三維真彩光照顯示，增強了快速成型商品的生命力與競爭力，提高了原型件在制造完成前的視覺直觀能力。一、引言快速成型技術(shù)已經(jīng)穩(wěn)步進入了商品化進程，廣大用戶在要求快速成型系統(tǒng)具有更高的精度、更快的速度、更穩(wěn)定的性能和更便宜的價格的同時，也要求系統(tǒng)本身具有漂亮的外觀以及友好而豐富的軟件界面。用戶在進行三維CAD造型時，對CAD系統(tǒng)彩色清晰的三維顯示效果已經(jīng)產(chǎn)生了強烈的印象，通常希望在原型制造過程中也能夠看到同樣真實的零件圖形，這就對三維原型的可視化提出了一定的要求。美觀而真實的三維模型顯示功能，必將提高快速成型商品的生命力和競爭力。計算機圖形學(xué)的發(fā)展使得三維表現(xiàn)技術(shù)日臻完善，人們已經(jīng)能夠在一定程

29、度上再現(xiàn)現(xiàn)實世界中的三維物體。在計算機中顯示三維物體的大致過程如圖1所示，主要由一系列三維坐標變換功能來實現(xiàn)。這是一個相當復(fù)雜、費時的過程，要求軟件設(shè)計人員具有相當深厚的計算機圖形學(xué)功底。圖1 三維圖形顯示流程微軟公司長期研究三維圖形開發(fā)工具之后，在Window NT和新版Windows 95以及后續(xù)的Windows系統(tǒng)中提供了OpenGL，對三維坐標變換過程進行封裝，為一般用戶提供了一個方便、有效的圖形接口。OpenGL一經(jīng)出現(xiàn)，就被認為是高性能圖形和交互式視景處理的標準，在計算機圖形處理中得到了廣泛的應(yīng)用。OpenGL提供了一種直觀的軟件編程環(huán)境，大大簡化了三維圖形程序的開發(fā)過程，性能較為

30、優(yōu)越。用戶在做三維顯示時，省去了大量的投影、透視、消隱、光線處理等算法設(shè)計，軟件編程變得相對簡單，用戶可以更加專注于功能、效果等技術(shù)細節(jié)，深受廣大圖形開發(fā)人員的喜愛。據(jù)考證，UG II、Pro/ENGINEER等三維造型軟件在實現(xiàn)顯示功能時就采用了OpenGL接口，因此，在快速原型軟件界面中，采用OpenGL實現(xiàn)三維顯示功能是切實可行的。本文介紹了OpenGL的基本特征，以及采用OpenGL做三維顯示的方法、步驟，詳細描述了原型顯示編程方法。二、OpenGL簡介OpenGL是輸出到圖形硬件的一個軟件編程接口，大約包括120條不同命令，用來定義3D物體和交互式3D應(yīng)用的各種操作。OpenGL用戶

31、必須從幾何圖元(Geometric primitives)的點、線和多邊形開始構(gòu)造所希望的三維模型。它在構(gòu)造三維立體時，從共面性能考慮，特別推薦使用三角形。它具有建模、變換、光線處理、色彩處理、動畫以及其他更先進的高級圖形處理能力，如紋理映射、物體運動模糊效果等，可以制作真實感非常強烈的三維立體圖形。1生成圖形的基本步驟為了滿足不同的三維效果要求，OpenGL提供了多種三維物體繪制方式：如線框，深度，反走樣線框繪圖方式，平面明暗處理方式，光滑明暗處理方式，加陰影和紋理的繪圖方式，運動模糊的繪圖方式，大氣環(huán)境效果以及深度域效果等。雖然這多種方式采用的表現(xiàn)手法不一樣，但它們生成圖像的基本步驟是一樣

32、的。(1)構(gòu)造形狀根據(jù)基本圖形單元建立景物模型，并且對所建立的模型進行數(shù)學(xué)描述(OpenGL把點、線、多邊形、圖像和位圖都作為基本圖形單元)。(2)空間放置把景物模型放在三維空間的合適位置上，并且設(shè)置視點以觀察所感興趣的場景。(3)色彩與光照根據(jù)應(yīng)用要求來確定色彩，同時確定光照條件。(4)光柵化把景物模型的數(shù)學(xué)描述及其色彩信息轉(zhuǎn)換成計算機屏幕上的象素點。在上述步驟中，為了提高繪制速度，改善系統(tǒng)性能，OpenGL也執(zhí)行了消隱等其他操作。從軟件編程角度，最大程度上概括來說，其實只有三個基本繪制操作：清除窗口、繪制幾何模型和繪制光柵物體圖像。2OpenGL庫文件為了提供功能強大的圖元繪制命令，簡化編

33、程工作，Windows提供了四個OpenGL庫文件。(1)OpenGL功能庫(GLU)包含幾個使用低級的OpenGL命令的例程，可以用來創(chuàng)建指定視角的投影模型，執(zhí)行多邊形鑲嵌和表面著色，這里使用glu命令前綴。(2)OpenGL X窗口系統(tǒng)擴展庫(GLX)提供創(chuàng)建OpenGL上下文和相關(guān)的X窗口系統(tǒng)的可畫窗口。它提供了與X窗口系統(tǒng)的相掛接功能，這里使用glx命令前綴。(3)OpenGL編程指南輔助功能庫結(jié)合討論教學(xué)使用，可以通過ftp獲取，使用aux命令前綴。(4)Open Inventor獨立產(chǎn)品提供預(yù)建的對象和用于交互的內(nèi)置事件模型，用于創(chuàng)建和編輯三維場景的高級應(yīng)用部件，以及打印對象和與其

34、他圖形格式交換數(shù)據(jù)的能力。三、三維原型的顯示方法在快速成型系統(tǒng)中，三維原型的顯示同樣遵循以上方法，也要經(jīng)過零件模型的數(shù)學(xué)描述、零件模型的放置、零件模型的顏色和光照以及零件模型的光柵化步驟。1模型的數(shù)學(xué)描述目前，在快速成型系統(tǒng)中存在多種三維(或2維1/2維)模型描述方法，如：STL、CLI、RPI、IGES、HP/GL、CT、LEAF文件格式等，其中，比較常用的還是STL文件格式。STL文件采用表面三角形序列來描述三維物體。每一個三角形，由三個頂點和一個法向量來描述，而三角形又正好能夠保證三點共面，其他格式的數(shù)據(jù)都可以通過三角化來作顯示。以STL格式為例，作顯示時可采用三角形為基本圖元。glBe

35、gin(GL_TRIANGLES);for(m=0;m<3;m+) /每個三角形面的頂點循環(huán)glNormal3dv(normm);/第m頂點的法向矢量glVertex3dv(positionm);/第m頂點的位置坐標glEnd();2模型的空間位置實體零件模型在三維空間中的放置也就是取景，取景之后產(chǎn)生最終所需的畫面。取景過程與照相取景相類似。(1)取景變換取景變換就是將實體模型零件取進畫面。OpenGL使用glTranslate (TYPE x，TYPE y，TYPE z)執(zhí)行取景變換，其中三個參數(shù)表示實體零件在x、y、z三個方向上的放置位置。(2)模式變換指定放置模型和確定模型的方向，

36、即旋轉(zhuǎn)、移動、縮放該模型。OpenGL使用glRotate(TYPE angle，TYPE x，TYPE y，TYPE z)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)變換，其中，參數(shù)angle表示旋轉(zhuǎn)角度，x、y、z表示旋轉(zhuǎn)軸的方向矢量；用glTranslate(TYPE x，TYPE y，TYPE z)執(zhí)行縮放變換，其中三個參數(shù)表示x、y、z三個方向上的縮放因子。(3)投影變換投影變換就是要將三維模型在二維平面上顯示出來。投影變換分透視投影和正交投影兩種。透視投影使得遠處的物體顯得細小，其函數(shù)為glFrustum()；正交投影不影響顯示對象的相關(guān)大小，而是直接映射到屏幕上，函數(shù)為glOrtho(TYPE left，TYPE

37、right，TYPE top，TYPE bottom，TYPE near，TYPE far)，其中的參數(shù)指定遠近兩個剪切板的大小和位置，這兩個剪切板構(gòu)成取景盒，也就是包含模型和背景的包容區(qū)間。正交投影廣泛應(yīng)用于建筑和CAD應(yīng)用中。(4)視區(qū)變換視區(qū)是顯示模型的矩形窗口區(qū)域，用窗口坐標來衡量，它決定了圖像在屏幕上的顯示大小。OpenGL中決定視區(qū)的函數(shù)是glViewport(Glint x, Glint y, Glsizei width, Glsizei-height)，其中，參數(shù)(x, y)指定視區(qū)的左下角，width和height指定視區(qū)的大小。一般使視區(qū)和取景盒的寬高比相同。3模型的顏色和

38、光照平滑過渡的顏色和適當?shù)墓庹湛梢越o三維模型帶來強烈的真實感。(1)顏色OpenGL對于顏色顯示提供了RGBA模式和顏色索引模式。對于大多數(shù)系統(tǒng)來說，用RGBA模式可以比用顏色索引模式同時代表更多的顏色。對于諸如濃淡處理、光照、紋理映射、霧化、圖形保真和混合這幾種效果來說，RGBA模式比顏色索引模式提供更大的靈活性，效果更明顯。因此，在快速原型顯示時，為了突出三維效果，推薦使用RGBA模式。(2)光照在OpenGL模型中，光照可采用一個或多個光源來實現(xiàn)，只有模型有表面吸收和反射光線時，光源才會起作用。OpenGL把光照細分為四個獨立組成部分：發(fā)射、環(huán)境、散射和反射，在這四種組分的共同作用下，形

39、成所要求的光照效果。快速原型光照過程如下：1)定義歸一化三角形面法矢量；2)創(chuàng)建光源屬性；3)選擇光照模式；4)定義原材料屬性；4 模型的光柵化實體模型在繪制到畫面上之前，還需要設(shè)置畫面的像素格式。可在Windows系統(tǒng)中，設(shè)置為支持OpenGL方式、雙緩沖區(qū)、RGBA模式、24位色和32位z緩沖區(qū)。至此，三維原型的真彩顯示順利完成，整個工作流程如圖2所示。圖2 快速成型系統(tǒng)中實體模型的三維顯示流程圖四、結(jié)論在快速成型系統(tǒng)中，利用OpenGL制作三維原型的顯示圖形，可以使用戶界面的美觀程度大大提高，提高產(chǎn)品的市場競爭力。在OpenGL三維顯示圖形的幫助下，用戶可以在模型制作完成以前看到它的整體

40、形狀和有關(guān)細節(jié)，符合技術(shù)人員CAD造型后的視覺要求，有極好的直觀效果。需要注意的是，OpenGL圖形要達到極好的三維效果，需要仔細選擇濃淡處理、光照、紋理映射、霧化、圖形保真和混合等多種技術(shù)，采用合適的光源個數(shù)與光源屬性，需要探求許多技術(shù)參數(shù)的滿意值。所有這些要求編程人員采用理論與實踐相結(jié)合的方法來探求，具有很強的經(jīng)驗性。不管怎么說，從目前來看，OpenGL確實是一個討人喜歡的三維顯示工具，它具有旺盛的生命力，適合于快速成型原型顯示功能的要求。Q45.如何計算鈑金展開的中立面?zhèn)S數(shù)?折曲延伸一覽表一般黑鐵版:B1117.522284589V68121625324064125 ir板厚t0.81.322.6456.510201.011       1.2      1.6  1.4      2.0  1.71.85     2.3  1.92   &#