У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ
Заказать диплом, курсовую, диссертацию


Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Понравилось
Не понравилось





Книга жалоб
и предложений

 





Название Проектирование программно-аппаратного комплекса 3D-моделирования геометрических объектов
Количество страниц 107
ВУЗ ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Год сдачи 2012
Содержание УДК 681.3.082
Современные промышленные САПР типа CAD/CAM/CAE представляют собой сложные и функционально развитые инструментальные средства решения инженерных задач. Пользователи этих систем должны иметь развитое и специфическое («машинное») пространственное воображение. Задача первичного обучения таких пользователей должна решаться еще в школе, на базе соответствующих тренировочных средств и специализированных систем, однородных по принципам с САПР.
Целью данного комплексного проекта является повышение уровня знаний учащихся школ и студентов младших курсов высших образовательных учреждений в области трехмерного моделирования путём использования автоматизированного комплекса 3D-моделирования.
Задачей дипломного проекта является разработка программно-аппаратного комплекса 3D-моделирования геометрических объектов в наибольшей степени отвечающего поставленной цели.
Задачей разработанной части проекта является создание программы, обеспечивающей реализацию функций 3D-моделирования. Кроме того, в исследовательской части описаны некоторые альтернативные способы создания подобных программ, что служит цели дальнейшего развития исследований в этой области.
Анализ современных методов визуализации трехмерных объектов в САПР позволил создать алгоритм ускоренного отображения твердотельных моделей сложной формы. Для этого созданы методы геометрического задания типовых объектов, и осуществления булевых операций над ними. Разработан высокоэффективный алгоритм визуализации, основанный на распараллеливании вычислений. Все программы написаны на языке C++ и ассемблере.
Разработанная часть проекта содержит 10 графических листов формата А1, объем пояснительной записки составляет 100 листов и 24 листа приложений. К дипломной работе прилагается дискета с исходными текстами разработанной программы.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СРЕДСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ 3D-ОБЪЕКТОВ 7
1.1. АНАЛИЗ ГОТОВЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ 7
1.2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ В СФЕРЕ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ШКОЛ ГОРОДА ТОЛЬЯТТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ 8
1.3. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В МАШИННОЙ 3D-ГРАФИКЕ 8
1.4. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ 3D-ОБЕКТОВ 12
2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ЗАДАНИЯ ФОРМ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ 15
2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ЗАДАНИЯ ФОРМ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ 15
2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПИСАНИЯ ПРИМИТИВОВ 17
2.3. МЕТОД ЗАДАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 22
3. СИНТЕЗ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЕТОДОМ ОБРАТНОГО ТРАССИРОВАНИЯ ЛУЧЕЙ 24
3.1. МЕТОД ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРАССИРОВАНИЕМ ЛУЧЕЙ 24
3.2. МОДЕЛИ ТРЕХМЕРНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К МЕТОДУ ОБРАТНОГО ТРАССИРОВАНИЯ ЛУЧЕЙ 25
3.3. МОДЕЛЬ ПРИЁМНИКА СВЕТА И ЕГО РАЗМЕЩЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ 27
3.4. МЕТОД РАСЧЁТА КООРДИНАТ ТОЧЕК ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ЛУЧА ЗРЕНИЯ И КВАДРАТИЧНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 35
3.5. АЛГОРИТМ РАСЧЁТА ТОЧЕК ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ЛУЧА ЗРЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРИМИТИВА 37
3.6. АЛГОРИТМ ПОИСКА КООРДИНАТ ВИДИМОЙ ТОЧКИ ОБЪЕКТА С УЧЁТОМ БУЛЕВОГО ВЫРАЖЕНИЯ 39
3.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТА И ЯРКОСТИ ВИДИМЫХ ТОЧЕК ПОВЕРХНОСТЕЙ 43
4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ 48
4.1. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ GRTYPES.H 48
4.2. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ SVGA.H 51
4.3. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ BOOLEAN.H 52
4.4. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ MATH.H 53
4.5. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ OBJECTS.H 54
4.6. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ POINT.H 56
4.7. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ RENDER.H 56
4.8. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ SCREEN.H 57
4.9. ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ EXCHANGE.H 57
5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ ПРОГРАММИСТОВ ПРИ НАПИСАНИИ ПРОГРАММ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ЦЕНТРЕ 59
5.1. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ ПРИ НАПИСАНИИ ПРОГРАММ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ЦЕНТРЕ. 59
5.2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ОПЕРАТОРА-ПРОГРАММИСТА 63
5.3. ОПТИМАЛЬНЫЕ РАБОЧИЕ ПОЗЫ ОПЕРАТОРА-ПРОГРАММИСТА 64
5.4. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА. 68
5.5. ДЕЙСТВИЯ ПЕРСОНАЛА В СЛУЧАЕ ПОЖАРА 69
5.6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА РАБОТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА 70
5.7. МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА СНИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА 71
6. ПОИСК ИНФОРМАЦИИ ОБ ИЗВЕСТНЫХ РЕШЕНИЯХ В ОБЛАСТИ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРАВОВОЙ ОХРАНЫ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ 75
6.1. ЦЕЛЬ РАЗДЕЛА 75
6.2. ОПИСАНИЕ ПРОВЕДЕННОЙ РАБОТЫ 76
6.3. ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОНКУРЕНТНОГО ППО 76
6.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЛАСТИ ТЕХНИКИ, В КОТОРОЙ МОЖЕТ БЫТЬ ПРИМЕНЕНА РАЗРАБОТКА. 78
6.5. ПЕРЕЧЕНЬ ОБЪЕКТОВ, РАЗРАБОТАННЫХ В ХОДЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 79
6.6. ВЫБОР ОХРАНОСПОСОБНОГО ОБЪЕКТА 79
6.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА ОХРАНОСПОСОБНОГО ОБЪЕКТА 80
6.8. НОРМАТИВНАЯ БАЗА В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ПРАВ РАЗРАБОТЧИКОВ ППО 80
6.9. ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ 82
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ 84
7.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЁМКОСТИ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКСА 84
7.2. ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕВОГО ГРАФИКА РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКСА 89
7.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАНОВОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ КОМПЛЕКСА 91
7.4. ОЦЕНКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ И СОЦИАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 94
7.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИБЫЛИ И ДОГОВОРНОЙ ЦЕНЫ КОМПЛЕКСА 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
ВЫВОДЫ 98
ПРЕДЛОЖЕНИЯ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 100
ПРИЛОЖЕНИЯ 101
Приложение 1 102
Приложение 2 104

ВВЕДЕНИЕ
Быстрое развитие вычислительных средств, расширение их функциональных возможностей являются главным фактором все более широкого внедрения их в различные сферы научной и практической деятельности. Исключительно интенсивно развивается направление компьютерного синтеза изображений, что связано с его высокой информативностью. Информация, содержащаяся в изображении, представлена в наиболее концентрированной форме, и эта информация, как правило, более доступна для анализа: для ее восприятия получателю достаточно иметь относительно небольшой объем специальных знаний.
Современные промышленные САПР типа CAD/CAM/CAE представляют собой сложные и функционально развитые инструментальные средства решения инженерных задач. Пользователи этих систем должны иметь развитое и специфическое пространственное воображение. Задача первичного обучения таких пользователей должна решаться еще в школе, на базе соответствующих тренировочных средств и специализированных систем, однородных по принципам с САПР.
Таким образом, целью данного проекта является повышение уровня знаний учащихся школ и студентов младших курсов высших образовательных учреждений в области трехмерного моделирования путём использования автоматизированного комплекса 3D-моделирования. Кроме того, в исследовательской части проекта описаны некоторые альтернативные способы решения задач визуализации трехмерных объектов, что служит цели дальнейшего развития исследований в области трехмерного моделирования.
Список литературы ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы
1) Из анализа состояния рынка готовых программных продуктов принято решение о разработке собственной программы.
2) Выбран метод задания сложных объектов на основе булевых операций с примитивами.
3) На основе анализа методов геометрического задания примитивов, создан метод их описания на основе ограничения совокупностью поверхностей второго порядка.
4) Разработана эффективная структура получения доступа к геометрической и логической информации на разных стадиях выполнения программы.
5) Исследована применимость методов описания объектов и примитивов к методу обратного трассирования лучей, выбран оптимальный метод.
6) Исследована модель приёмника света, разработаны методы проецирования и переориентации.
7) Разработаны скоростные алгоритмы поиска координат видимой точки объекта, с учётом булевых операций.
8) Разработан алгоритм определения цвета и яркости видимых точек поверхности.
9) Определены опасные и вредные факторы при работе оператора-программиста, приведены мероприятия по снижению их воздействия.
10) Проведены исследования методов правовой охраны программ для ЭВМ.
11) Определена трудоёмкость разработки комплекса и построен сетевой графика разработки.
12) Произведённая оценка научной и научно-технической результативности показали их высокий уровень. Достигнут положительный социальный эффект.
13) Определена плановая себестоимость разработки программной части комплекса. Она составила 5 200р.
14) Экономический эффект от внедрения комплекса в его программной части составил 62 000р.
15) Цель разработки программного обеспечения комплекса 3D-моделирования геометрических объектов и исследование альтернативных методов визуализации и задания графических объектов достигнута.
16) Определено решение, нуждающееся в правовой охране с целью недопущения его несанкционированного использования третьим лицами. Сделан вывод об охраноспособности разработанного объекта – программы для ЭВМ. Составлена заявка на государственную регистрацию программы.
Предложения
1) Кроме задач собственно 3D-моделирования, разработанная программа позволяет упростить обучение студентов младших курсов основам инженерной графики и начертательной геометрии, путём визуального показа изучаемых концепций при помощи комплекса.
2) Полученный в результате разработок модуль визуализации можно использовать для изучения пространственных функций второго порядка, на занятиях по высшей математике. Для этого необходимо ввести функцию задания произвольных параметров поверхностей.
3) Исследованные методы параметрического и полигонального задания объектов позволяют расширить сферу применения комплекса моделированием графических объектов, которые невозможно задать при помощи булевых операций.
4) При помощи дополнительных модулей программу можно использовать для визуализации физических и технологических процессов.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Александров П.С. Лекции по аналитической геометрии.- М.: Наука, 1968.-912с.
2. Бегунов Б.Н., Заказнов Н.П. Теория оптических систем.-М.:Машиностроение, 1973.-431 с.
3. Выгодский В.М. Справочник по высшей математике.-М.: Наука, 1980.-680с.
4. Демидович Б.П. Марон И.А. Основы вычислительной математики.- М.: ГИФМЛ, 1963.-659с.
5. Иванов В.П. Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика /Под. ред. Г.М. Полищука.- М.: Радио и связь, 1995.-224с.
6. Иванов В.П., Батраков А.С. Синтез изображений объектов сложной формы методом трассирования лучей //Программирование.-1989.-№2.-С 70-75.
7. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике: Пер. с англ.- М.: Наука, 1984.-831 с.
8. Котов Ю.С. Как рисует машина .-М.: Наука. 1988.-224 с.
9. Машинная графика и вычислительная геометрия в задачах машиностроения .Под.ред. О.М. Белоцерковского.-М.:Кибернетика, 1989.-178 с.
10. Моденов П.С. Аналитическая геометрия.-М.:Московский университет, 1969.-698 с.
11. Законодательная охрана прав разработчиков программного обеспечения.- Internet: http://www.rcinfo.sip.ru/info/norm/soft. 1998.-350 kb.
12. Проектирование оптических систем: Пер. с анг. /Под. ред. Р. Шенона.-М.:Мир, 1983.-430 с.
13. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ.-М.:Мир, 1989.-504 с.
14. Уилтон Р. Видеоподсистемы персональных компьютеров IBM PC и PS/2. Руководство по программированию. Пер. с англ. К.Г. Смирнова; Под. ред. В.Л. Григорьева.- М.: Радио и связь, 1994.-384 с.
15. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия: Пер. с англ.-М.: Мир, 1982.-304 с.
16. Фролов А.В. Фролов Г.В. Программирование видеоадаптеров.- М.: Диалог-МИФИ, 1995.- 272 с.
17. Savchenko S. Graphics base library and tutorial for game programmers.- Internet:http://www.cs.mcgill.ca/~savs, 1.05.1995.-360 kb.
18. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учебное пособие для вузов/ Под.ред. В.К. Беклешова.- М.:Высшая школа, 1991.-176с.
19. Васильев А.В., Рябов В.М., Васильева Л.А. Экономика и эстетика рабочего места оператора ЭВМ. Организация режима труда и отдыха.-Тольятти: Изд-во Волжской Академии Бизнеса и Менеджмента,1997.
Цена, в рублях:

(при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)		 3000





Найти готовую работу


ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:


Связаться

Доставка любой диссертации из России и Украины

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ


Ссылки:

Выполнение и продажа диссертаций, бесплатный каталог статей и авторефератов

Счетчики:

Besucherzahler
счетчик посещений

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.