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三維圖范文第1篇

關鍵詞：裸眼三維，三維圖形，顯示技術

1. 概述

平板顯示材料領域技術的不斷進步促進了平板顯示技術的發展，三維顯示技術的運用和推動使三維顯示技術正離我們越來越近。在三維圖形圖像顯示技術領域中，我們正經歷從眼鏡式三維顯示到裸眼三維圖形圖像顯示的跨越。

早期的三維圖形都是借助眼鏡式三維顯示，需要佩戴專門的三維顯示眼鏡，通過讓眼睛分別觀察到有視差的圖像而形成三維效果，是目前電影院和三維電視常采用的三維顯示技術。眼鏡式三維顯示的優點是技術門檻要求較低、實現也相對簡單，但其缺點也是非常明顯的，需要改變用戶觀看方式，會造成顯示亮度答復下降、顯示色彩也會有所偏差、并且不適合應用在移動設備上。因此，不借助任何外部設備就能夠擁有三維圖像顯示體驗的裸眼三維圖形顯示技術正得到廣泛的研究。

2. 立體視覺

裸眼三維圖形的顯示首先要依賴人眼的立體視覺，立體視覺的關鍵在于深度，大腦會很恰當地為我們處理深度，但前提是眼睛要獲得正確的信息。與大多數其他生物一樣，人類也有一雙并排且距離較近的眼睛。這樣的位置使得每只眼睛查看同一個區域時的角度稍有不同。這樣可以將視線聚焦到遠處某個物體上并用每只眼睛輪流觀察該物體來驗證一下，大腦將每只眼睛的信息結合并形成一幅圖像，并將每個視野之間輕微的不同解釋為深度。這樣就產生了一幅有高度、寬度和深度的三維圖像。由于增加了深度知覺，才會形成如此重要的三維或立體視覺。利用這種視覺，我們能夠準確看到周圍事物相對于我們身體的位置，而且通常都相當精確。我們特別擅長定位正在靠近或離開我們的物體。眼睛的位置使我們無需轉動腦袋就能看到實體四周的一部分。這樣看來，一些人相信立體視覺已逐漸成為人類的一種生存手段就不足為奇了。當然，像扔球、接球或擊球、駕車或停車甚至穿針引線等看似簡單的運動也都離不開立體視覺。但這并不是說，沒有了三維視覺，諸如此類的任務就無法完成了，而是說一旦缺少了深度知覺，完成這些日常任務將會變得困難重重。

圖1.人眼立體視覺

3. 裸眼三維圖形顯示

 　裸眼三維圖形顯示是指通過視差障礙或者柱狀透鏡陣列技術把經過專門設計的視差障礙或者透鏡陣列放置在顯示面板上，通過它們的分光使得有視差的圖像分別進入不同的眼睛來形成三維效果。裸眼三維圖形顯示技術復雜，除硬件外，還需要專門的圖像處理算法配合才能形成三維效果。

3.1 視差屏障技術

“裸眼式3D”是 最近研究出的一種新型的三維顯示技術，觀察者不需要佩戴任何觀察儀器就可以直接看見三維圖像。這種技術按實現方法分主要有透鏡法和光柵法兩種。在兩種方法 中都用了一種合成的圖像，包含豎直的交替排列圖像條紋，這些條紋由具有位差的左圖像和右圖像構成。 在透鏡法或光柵法中都有一個液晶顯示屏，通過排列一種普通的顏色過濾器來顯示合成圖像， 該圖像由許多豎直的一個像素寬(比如說顯示RGB的3個點)的條紋狀圖像組成，但是即使是在觀測區 域中也會引起色彩分離現象，為了防止色彩分離現象，合成圖像中必須用1個點寬的圖像條紋，這 樣就需要一個額外的信號轉換電路。而且，這種合成圖像不適合現在廣泛應用于三維顯示的順序區 域立體顯示方法。

這種技術不需要佩戴任何輔助工具的自由立體顯示方式，又稱“裸眼式三維技術”，由于其個方 面的有點，必然成為立體顯示的發展趨勢。當今歐美等國和國際大公司的研究方向也主要集中這個方向。 液晶顯示器的自由立體顯示技術如下：

圖2. 視差屏障技術

視差屏障式原理也被稱為光屏障式三維技術或視差障柵技術，其原理和偏振式三維較為類似， 視差屏障技術的實現方法是使用一個開關液晶屏、一個偏振膜和一個高分子液晶層，利用一個液晶層 和一層偏振膜制造出一系列的旋光方向成90°的垂直條紋。這些條紋寬幾十微米，通過這些條紋的 光就形成了垂直的細條柵模式， 被稱之為“視差障柵”。 在立體顯示模式時，哪只眼睛能看到液晶顯示屏上的哪些像素就由這些視差障柵來控制。應該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應該由右眼看到的圖像顯 示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼。如果把液晶開關關掉，顯示器就能成為普通的二維顯示器。

3.2柱狀透鏡陣列技術

 柱狀透鏡陣列技術是由一組柱狀透鏡構成的屏幕，當從略有不同的角度來看會有不同的圖像放大。如圖3為具有深度的柱狀透鏡陣列鏡片，在這種情況下，鏡頭集中跟多的水平光束形成的形狀有微小的彎曲反射，允許觀察者從不同的角度觀看圖像會出現更改或移動。

圖3.柱狀透鏡陣列

柱狀透鏡陣列裸眼三維圖形顯示技術不降低顯示亮度，也不需改變用戶的觀看習慣，因此特別適合在移動設備上實現。但為使3D圖形圖像處理負載均衡并保留在未來完全獨立的薩內顯示圖形處理發展空間，需要設計專門的芯片。

4. 結論

裸眼三維圖形顯示技術是一個整體全面的解決方案，涉及在光學與材料研發、工藝研發、芯片和電子工程、圖像工程、三維視覺及3D應用等多方面都進行了深度的研發。

三維圖范文第2篇

【關鍵詞】三維圖形技術；電影；應用；相互影響

現在提及三維圖形技術和電影想必人們都不陌生。而《變形金剛》、《阿凡達》這些叫好又叫座的影片也很好的詮釋了三維技術給電影產業帶來的無窮的魅力及巨大的商業價值。而《功夫熊貓》、《冰河世紀》這類全三維動畫影片更使電影的想象力得到了空前的發揮。

一、三維圖形技術與電影的發展

三維動畫的是基于計算機圖形（CG）技術的研發而來的。隨著科學技術的進步和計算機的出現，20世紀中葉計算機圖形技術出現在歷史的舞臺，它是一種使用數學算法將二維或三維圖形轉化為計算機顯示器的柵格形式的科學，隨后這種技術被廣泛得應用到視覺設計當中。而三維技術就是它最具魅力最有影響力的表現形式。

三維圖形技術是利用計算機圖形技術制作出一個具有立體感和空間感的畫面。具體來講，它是設計師使用軟件在虛擬的三維空間中建立三維對象模型，并調整其位置、大小和樣式，賦予它相應的顏色和材質，同時加入虛擬的照明燈光和攝像機，然后設置對象的運動與變化，最后通過渲染生成最后的動態畫面。全電腦三維動畫主要是指整個影片都是由計算機生成的三維動畫。讓我們的視覺張力有了無限的擴張。

三維動畫電影的發展也時刻代表著三維技術的進步，上世紀90年代中期到90年代末，三維動畫電影剛剛起步，只有皮克斯是這個市場的主要參與者。這時也是三維圖形技術發展的起步階段。

2000年至2004年，三維動畫電影從皮克斯的“獨角戲”變成了皮克斯和夢工廠的決斗。好萊塢的三維動畫電影以平均每年兩部的速度平穩發展。中國三維動畫電影也開始逐步興起。而此階段正是三維動畫技術的迅猛發展時期，制作平臺不斷大眾化，普及化，各類三維軟件頻頻亮相，國內的院校也紛紛開設相關課程。

2005年前后，三維動畫電影層出不窮，呈現百花齊放的局面，福克斯、華納兄弟等都成功推出三維動畫電影，而皮克斯、迪斯尼和夢工場也都先后推出了自己的第一部獨立制作的三維動畫影片。這時，三維技術及產品已經普遍應用在各種商業領域，三維圖形技術發展到了全盛時期。

二、三維動畫技術在電影中的應用

可能有人會問，為什么三維動畫的發展都是同電影聯系在一起呢？這是因為三維技術發展飛快，最新的技術往往首先應用在軍事和電影行業，而且三維動畫技術在電影中的應用比在其他任何領域都更加廣泛，包括特效合成、模型制作、動作捕捉、圖形渲染等等，電影將這些新的技術發揮的淋漓盡致。

（二）逼真的模型制作

在計算機圖像技術出現之前，影視中的角色塑造、場景構建的范圍是非常有限的，有些甚至根本無法實現。角色都是真人扮演或者是實物模型，比如要塑造一個外星人形象，一般是由真人化妝或穿上厚重的“皮囊”來扮演，不但造型的局限性很大，而且難以表現出表情等細節。當然也有直接用實物類或者機械類的道具來解決造型的不足，但其動態表現又成為了一個大難題，而且如果遇到動物類的角色則更讓人頭疼。同樣，場景的搭建也存在同樣的問題，要么不夠真實要么費錢費力。三維技術的應用使得這一切都不再是問題，逼真的模型可以讓電影隨心所欲的創造出各種各樣的角色和場景。是三維技術讓電影為觀眾描繪了一個神奇莫測的世界

（三）流暢的動態表現

角色和模型的運動效果不但關乎電影的表現是否到位，也決定著對象是否真實可信。而調整動態絕對是對動畫設計師能力和耐心的考驗，還記得《怪物史萊克》中那個憨厚可愛的綠色怪物么，設計師花費了大量的時間一幀一幀地去調整他的每一個動作，這不但要求設計師有較高的軟件操作水平，更要求他對人體結構、運動規律等知識有全面的掌握。同時，軟件的不斷開發、新技術的使用也為動態表現提供了更好的保障。

（四）奇異震撼的特效制作

大到煙波浩渺的宇宙，小到肉眼無法察覺的細菌，電影特效的制作是三維動畫技術在電影中一種最常見的應用，它將現實世界中我們無法觸及甚至無法想象的畫面帶到了我們眼前。例如《海底總動員》中栩栩如生的魚類和海水，《星球大戰》中絕地武士的激光劍，這些都依賴三維動畫技術將它們幻化的無比真實。2009年上映的《2012》不但帶走了全球7億多票房，也帶來了無比的震撼。在《2012》逃離洛杉磯的場景中，一切都是數字制作的，完全沒有任何的微模或者真實物體。雖然場面看起來很混亂，但其實每一個元素都經過精心的設計，都是在特定的時間范圍內沿著一定的方向運動的，碎片的總量都是設定好的。經過一系列初始的嘗試，一些元素通過了審核，然后再對初始通過的對象進行爆炸和倒塌反應的模擬，這顯然不是一項簡單的任務。那些建筑不僅僅是你看到的那么簡單，為了精確的模擬出倒塌的破壞性，那些建筑的模型都包含了內部結構，有地面、承重墻、橫梁等，不僅僅是一個殼，這樣倒塌時才能更合理更真實。通過這些大量的復雜制作，終于，一場世界級的超級災難走近觀眾。以致《2012》影響了很多人，并信以為真。

三、三維技術與電影的相互影響

三維技術進入電影市場后，把不可能變成了可能，把有限變成了無限，電影從劇情結構到角色定位，從視覺效果到思想觀念都發生了巨大的改變。得益于三維動畫的完全自由化的制作方式，電影從表現真實社會背景的傳統題材，轉向選自于神話傳說、童話或非人類參與的故事，劇情結構更加夸張，表現方式更加多樣化。最終使觀眾在真實成分的引導下融入到虛擬的藝術幻想中，獲得審美的樂趣。只有想不到沒有拍不出，電影成了幫助人們展開想象實現夢想的平臺。三維技術給電影產業帶來了新的生機。這一切從票房成績就可以看出，1995年《玩具總動員》上映后即拿下全球3.62憶美元票房，其第二部也拿到了4。85億美元的全球票房，07年的《變形金剛》和09年的《2012》均拿下了7億多的票房收入。而《阿凡達》則創下了全球27.16億的票房紀錄。

不僅僅是三維動畫技術對電影有著巨大的貢獻，反過來電影行業的激烈競爭和不斷發展也推動了三維技術和計算機圖形技術的飛快進步。那些個動畫公司不僅僅使用主流的三維軟件來制作電影，他們也都有自己的技術開發團隊，為了更加具有競爭力，他們都會研發自己的制作軟件，隨著每一部電影的推出，也都會有新的技術被研發和應用其中。促使了3D電影和IMAX的出現。所以新的三維動畫電影不僅代表了電影制作發展的水平，同時也代表著整個三維動畫行業的技術水平。

最后，我想說的是雖然三維動畫技術為電影產業發展提供了巨大的動力，但一個影片真正的生命力在于好的故事情節，形式固然重要但也是為內容服務，不能一味的在技術上求新求高而忽略了對藝術的追求。我相信隨著科技和社會的進步，三維動畫技術和電影會結合的更加緊密，將發揮它最神奇的魔力，帶我們進入一個個新的夢幻世界。

參考文獻：

[1] 陳偉介.《挑戰3D動畫》[M].機械工業出版社2007-7-1

三維圖范文第3篇

【關鍵詞】機床輔具;機床操作件;鉗工工具;數據庫

1.引言

隨著計算機的大規模應用，信息化浪潮不可避免的席卷整個世界，對制造業最突出的影響是制造過程的數字化程度不斷加深，從產品的創意階段到客戶反饋的一系列產品生命周期中都可以依靠計算機完成，從發達國家的相關經驗來看應用數字化協調處理圖庫的一體化解決法案是制造業的未來發展方向。在制造過程中越來越多的工作逐漸由計算機來取代，特別是CAD-CAE-CAM-CAPP系統逐漸走向協調一體化之后這種趨勢愈加明顯。

產品的設計制造以及樣品的測試工作前期大量由計算機取代，通過虛擬樣機的相關參數設計來取代傳統產品生命周期中耗費時間最長的試驗檢測產品階段所耗費的大量時間與測試費用。在數字樣機的創建的過程中，相關三維模型的創建是一個非常重要的工作，因此實現在現代化數字化制造過程的快速更迭的設計要求時就必須達到產品部件的參數化建模。

應用機床輔具三維數字化模型進行參數化修改是一種極其便捷的方式，傳統的設計必須反復進行實驗性設計制造，并且進行多次測試實驗，需要耗費大量時間和人力物力，且效率不高。已經無法滿足現代化制造業提出的敏捷制造、柔性制造、快速制造等新要求，因此傳統的產品研發流程已經不適合現代制造業的快速更新換代，必須改用更為先進的數字參數化設計，基于國家標準建立的數字化模型數據庫進行無疑是一種便捷的手段。

在使用SolidWorks進行產品設計時，常用的符合國家標準的標準件（如螺栓、螺母、墊圈、齒輪等）均可以在安裝SolidWorks Toolbox插件之后調出使用，但國標中的標準件在Toolbox中并不存在，不能從Toolbox插件中直接調用。在設計時需要用到不在Toolbox零件時，就必須為其尺寸、規格不同而進行重復設計，效率低、工作量大。機床輔具系列國家標準在Toolbox中不存在，而在設計中又得到了廣泛的應用。

2.機床工裝標準件分類

機床輔具是指連接機床和刀具的工具如刀桿、刀架、檢具、接桿、卡套、夾頭等。機床輔具我國現行標準為1999版，其中銑床輔具（標準號JB/T3411.101～127）、鉆床輔具（標準號JB/T3411.67～82）、鏜床輔具（標準號JB/T3411.83～100）、普通車床輔具（標準號JB/T3411.1～16）、單軸縱切自動車床輔具（標準號JB/T9159.1～11）、單軸轉塔自動車床輔具（標準號JB/T9160.1～20）、拉床刨床輔具（標準號JB/T3411.17～28）、磨床輔具（標準號JB/T9161.1～10）、齒輪加工機床輔具）標準號JB/T9163.1～20）。

機床操作件包含手柄（標準號JB/T7270.1 ～12，JB/T7271.1～6，JB/T7272.1～4）、手輪（標準號JB/T7273.1～11）、把手（標準號JB/T7274.1～8）等。

鉗工工具包括沖子、扳手、q杠、拔銷器、鉗子、錘頭、劃針、方箱（標準號JB/T3411.29～66）等。

3.機床工裝標準件三維圖庫結構

機床工裝標準件三維圖庫運行界面如圖1所示。該界面主要包括4部分內容：機床工裝標準件分類，二維示意圖和三維渲染圖，標準件技術數據，操作區，有二維放大、三維放大、確定等操作按鈕。

圖1 圖庫軟件界面

（1）查看二維示意圖和三維渲染圖

在“機床工裝標準件分類”列表中按照標準件的標準名稱和標準編號及其子分類查找零件。

（2）查看標準件的型號數據及其三維模型

查找到某元件后，選擇下方標準件型號數據列表中的某行數據，然后單擊“確定”按鈕，系統就會打開Solidworks 軟件，顯示元件的Solidworks三維模型，如圖2所示。

圖2 元件三維模型

（3）元件模型的使用和保存

在使用該圖庫時，可以在圖庫中查詢并打開三維Solidworks模型，模型尺寸可按用戶的要求進行修改，修改后的Solidworks 模型如果下次還要使用，則必須使用菜單欄中的“文件”“另存為”命令，將修改后的文件重新保存。

4.結論

本文基于Solidworks三維設計軟件建立的機床工裝標準件標準元件模型三維圖庫，應用該圖庫，技術人員實現機床工裝標準件三維建模設計時，可以避免繁瑣的建模工作，降低機床工裝設計成本。同時應用該圖庫的人機交互方法能在短時間內找到匹配的機床工裝標準件元件，得到最優的機床工裝設計結果。

參考文獻

[1]姚慧，曹巖，白r等.標準配置驅動的滾動軸承三維標準件圖庫開發[J].西安工業大學學報，2014（06）：465-469.

[2]張建軍.沖壓模具三維圖庫使用詳解[J].CAD/CAM與制造業信息化，2014（Z1）：68-70.

[3]常娟，徐雷，殷國富等.基于SolidWorks的組合夾具標件三維圖庫開發技術[J].工具技術，2009（04）：41-44.

[4]毛文武，鄔國軍. 基于SolidWorks的滾動軸承三維參數化圖庫開發[J].包裝工程，2008，12：143-145.

三維圖范文第4篇

關鍵詞：故障考核系統；三維仿真技術；遮擋剔除；多線程

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2012）012-0085-02

0引言

為了幫助學生鞏固理論知識，提高實際操作能力，激發學生探索未知領域的興趣，培養學生的創新能力，實驗課一直都是教學中不可或缺的環節。然而，由于種種原因導致實驗教學質量的提高速度不盡如人意，如實驗成本過高、時間或空間上的并行性差、實際操作安全性不高等。隨著網絡技術的不斷發展及虛擬現實技術的進步，虛擬仿真軟件逐漸廣泛地應用到教育領域，較好地解決了以上瓶頸問題。本文以設計一個大型工業現場柔性生產線故障考核系統為例，探討虛擬現實技術在教學中的應用。

1系統整體設計

大型工業現場柔性生產線故障考核系統通過虛擬現實技術構建了一個3D的仿真空間，教師可以進行試題編輯，多名學生可以同時在線模擬仿真工業現場的操作考核。系統具有形象逼真的展示功能以及強大的交互功能。

作為傳統課堂教學的補充與延伸，大型工業現場柔性生產線故障考核系統主要用于在缺乏實際操作環境的情況下，通過3D仿真工業現場來考核學生的實際操作能力。因此，系統主要包括針對教師的管理功能和針對學生的考核功能，系統整體框架如圖1所示。登錄模塊主要用于用戶身份識別，教師通過試題管理模塊可以編輯三維場景，在場景中添加設備，并設置設備故障；通過成績管理模塊可以對學生提交的試卷進行批閱。學生登錄系統后可以通過科目選擇模塊選擇考試科目，并通過考核說明模塊了解所選擇試題的相關信息，然后進入考核模塊進行考核。考核模塊實現了三維場景瀏覽和設備操作功能，學生可以在三維場景中自由行走，并判斷設備中存在的故障；或者選擇正確的模型與工具，模擬工業現場進行設備組裝，其中一條生產線的設備組裝界面如圖2所示。

2系統關鍵技術分析

不管是漫游動畫還是虛擬現實，它們的基礎都是三維模型，因此，首先要進行三維模型建模。大型工業現場柔性生產線故障考核系統所包含的廠房結構復雜、儀器設備眾多，涉及到的幾何數據很多。系統除了要對幾何數據進行坐標變換和紋理加載以外，還需要對場景進行光照、反走樣等處理以加強仿真效果，諸如此類的處理都會降低系統的實時仿真質量，因此，系統通過以下方法進行優化。

2.1混合建模

以往采用的基于幾何圖形繪制的建模方法交互性強，但計算量大、對硬件的要求較高；而基于圖像繪制的方法雖然計算簡單、真實感強，但交互性不好。因此，采用混合建模方法。首先采用基于幾何圖形繪制的建模方法，繪制出具有深度和幾何拓撲關系的圖像，然后對其進行修正，最終得到基于圖像繪制的幾何模型。

2.2三維模型整體塌陷

對三維場景中每一個模型的修改都需要加載一定的內存來對其進行記錄，當場景中的模型數量較多時就會加大計算機的計算量，從而影響速度。而系統中包括多條生產線的多種儀器設備，因此，采取三維模型整體塌陷操作達到優化目的。但塌陷后的模型將會丟失原始的修改參數，因此，這種處理方式只適用于那些不需要再次使用原始參數的模型。

2.3貼圖優化

儀器設備上需要增加相應的貼圖來顯示控制元件的狀態及相關信息，隨著設備數量的增加，貼圖數量也會迅速增加，對于貼圖的計算和渲染將會影響實時運算的流暢性。因此，需要對系統中的貼圖進行優化以提高系統工作效率。優化思想就是將場景中包含的多張小貼圖制作成一張大貼圖，利用貼圖分割共享一張貼圖的方法分別做出不同的材質。因為較復雜的角色或者是形狀與大小差異性較大的物體共享某些貼圖時難以覺察，因此，采用在不同的復雜角色對象上重復使用貼圖的方法來達到節省內存、加快運行速度的目的。

2.4遮擋剔除技術

在模型數據盡量優化的前提下，可以在讀取模型數據的過程中選擇性地剔除一些不必要的數據以增加場景加載的流暢性。遮擋剔除（Occlusion Culling）技術主要用于繪制過程中的性能優化，這里將其基本思想應用于數據調度。大規模的三維場景加載必然涉及到大量空間數據的調度，但計算機的內存容量是有限的，因此，使用遮擋剔除技術來剔除一些調度數據。剔除技術通常分為視景體剔除（View Frustum Culling）與遮擋剔除（Occlusion Culling）。

視景體剔除只將那些至少部分落入視景體內的空間對象的數據調入到內存中，該方法直接依賴于當前系統所返回的觀察參數。遮擋剔除主要用于三維場景實時交互可視化處理，它將視景體剔除得到的數據集合根據對象之間的遮擋關系再一次進行刪減。

遮擋剔除的計算既要考慮系統返回的視點參數，還要考慮對象的幾何形狀以及彼此之間的位置關系，計算過程比較復雜，因此不適合在數據調度期間完成，而是在系統建立階段針對每個子場景中不同的觀察位置進行預處理并保存結果，供數據調度程序查詢。預處理的方法是將場景空間分割為許多單元，假設視點落在每個單元中時，計算出可見對象數據以供后期使用。預處理過程中需要注意以下兩點：首先，單元是三維的，因為場景漫游中通常要支持用戶將視點升高或降低，而在不同高度觀察時對象之間的遮擋關系會發生變化；其次，每個單元在水平方向上尺寸要適當，如果分割的尺寸過大，則計算結果可能是沒有遮擋現象出現，不能起到優化的作用，如果尺寸過小，則可能會出現剔除數據過多，當視點發生微小移動時，可見的數據集合就會發生劇烈變化而造成場景停滯現象。因此，單元尺寸的確定應該在有效剔除的前提下，使得調入的數據集合略大于繪制當前實際可見場景的需要。

2.5多線程技術

為了保證場景繪制的流暢性不受數據調度過程的影響，這里采用多線程機制，即將數據I/O線程與場景繪制線程彼此獨立、協同工作。在大規模三維場景實時交互繪制中，通過設置子場景的覆蓋范圍和觀察者的可視域半徑，能夠限制任一時刻最多只有規定數量的子場景與視景體部分相交。當觀察者的移動使得相交的子場景發生變化，則需要進行數據調度，讀入新數據，釋放舊數據占用的內存空間。因為場景繪制比數據調度更復雜，花費的時間更多，因此在系統中使用了一個數據I/O線程和多個繪制線程，線程之間通過數組指針和標志變量進行通訊。

數據I/O線程的主要任務是依據當前的觀察點位置與運動參數，預先判斷下一步將要進入可視域的子場景，然后在恰當的時間將與該子場景相對應的數據從硬盤讀入內存，并且釋放暫時不需要繪制的子場景所占用的內存空間。當進入實時漫游狀態的時候，系統啟動數據I/O線程將初始的子場景數據調入，初始場景既可以是固定的，也可以由用戶指定。不同子場景中所包含的對象導致空間數據量不相同，因此系統動態分配存儲空間，然后將指向該存儲空間的指針存放在用于與繪制線程通信的緩沖區中。隨著觀察視點的移動，數據I/O線程根據視點位置、可視域參數、運動方向與速度，預先判定下一步將與可視域發生交叉的子場景，根據判定結果將不在內存中的場景數據讀入內存。

繪制線程的主要任務是讀取緩沖區中的一個數組指針，根據該場景的空間數據計算生成場景表面的多邊形結構，經過一系列的處理完成一個可視化三維場景的繪制。在繪制線程內還可增加可視性選擇與多分辨率模型兩種優化措施。可視性選擇是指對一塊場景內對象的可見性進行判斷，對遠離可視區的對象不進行繪制刷新。多分辨率模型方法是一種動態實時的細節層次（Levels of Detail，簡稱LOD）處理，基本原理就是詳盡描述與視點距離較近的空間信息，而對于遠離視點的空間信息從提高效率的角度實時進行簡化，只給出近似的描述。

3結語

大型工業現場柔性生產線故障考核系統基于三維圖形引擎構建出一個虛擬現實的考核系統。與以往的考核系統的不同之處在于，它利用三維虛擬現實技術模擬仿真工業現場的操作空間，學生通過計算機即可操作各種儀器設備，有一種身臨其境的感覺，這加深了學生對工業現場實際操作的認知與理解。

參考文獻：

[1]張凡，吳燕玲，劉青.基于3D引擎的虛擬實驗室開發與教學應用[J].電化教育研究，2007（7）.

[2]尚建嘎，吳丹.基于微機的三維圖形引擎體系結構研究[J].現代計算機，2002（3）.

[3]李輝，吳建國，游志勝.基于微機的面向對象三維圖形引擎[J].計算機工程，2001（4）.

[4]謝志鵬，陳鍛生.多線程模擬3D射擊類游戲的設計與實現[J].計算機工程，2002（12）.（責任編輯：孫娟）

Design and Implementation of the Fault Checking System

of Large Industrial Field Flexible Production Line Based

on 3D Simulation Technology

三維圖范文第5篇

關鍵詞： AutoCAD 三維實體 三視圖

隨著行業技術的不斷進步，AutoCAD繪圖技術已廣泛應用于建筑、工業、電器、服裝等行業，在石油工業機械領域，要求高技能的操作員工掌握機械制圖原理與應用，如何利用AutoCAD的三維建模技術直接生成所需要的三視圖甚至是機械加工零件圖，更準確的實現物體三視投影以及實體的內部結構，需要通過一定的技巧和三維操作命令的熟練應用，才能實現，下面結合實例進行綜合闡述。

一、在布局空間利用視口命令生成三視圖

在AutoCAD中將三維實體轉換為三視圖，首先要在模型空間里繪制出三維立體圖并選擇等軸測視圖方向，并將立體圖轉換到"二維線框"模式（圖1），這樣能更有效的選擇所有線條，包括因阻擋而無法在真實中顯現的線條。

圖1

選擇下拉菜單"繪圖"-"建模"-"設置"-"視圖"或在命令行中輸入"solview"命令，這個命令在布局里創建每個視圖放置可見線和隱藏線的圖層。界面將自動轉到布局窗口，取消輸入命令，刪除自動生成的布局，方法：點擊的框線，實線變成虛線，使用鍵盤"Delete"就可以刪除了，再使用"Esc"鍵，退出剛才的命令，此時界面變成了完全的空白。輸入"solview"命令，開始設置視圖。在布局里出現彈出輸入選項，選擇UCS，第一選項，選默認（直接回車），第二選項，默認比例1：1直接回車即可，第三選項，指定視圖中心，在布局中大概位置點擊一下，點擊后，如位置不好，還可以進行下一次選擇，點擊第二次。可以根據需要調整視口的大小，然后為該視口的視圖取相應的名字，例如主視圖、左視圖、俯視圖。

確認后會彈出圖2的菜單條，選擇"正交"，如沒有彈出菜單條，可以在視圖點擊鼠標右鍵，彈出菜單選擇"正交"。選擇之后鼠標左鍵點擊視圖視口的中點。松開鼠標鍵，將鼠標指針移動到適當位置點擊一下，第二俯視圖就出現了，注意在此項操作中不可以滾動鼠標的滾輪，因為目前出現的兩幅視圖的大小比例是一樣的，如滾動滾輪后第二俯視圖的大小將發生變化。用同樣的方法選擇"正交"用鼠標左鍵點擊主視圖視口的中點。松開鼠標鍵，將鼠標指針移動到圖紙左邊適當位置，將生成左視圖。

如果需要三維立體圖可以再菜單中選擇"UCS"，和放置視圖時一樣默認當前的選項，點擊準備放視圖的中心位置。此后，系統還會提問需作何操作，點擊"Esc"鍵退出結束"設置視圖"的命令操作。接下來，在三維圖形的視口內雙擊鼠標，選擇"西南視圖"的按鈕后，將出現三維線框圖像，滾動滾輪調整大小到合適即可。

圖形設置好以后，將對圖層進行設置。之前設置定位三視圖時，系統自動為每一個視口的視圖分配了圖層，其中每一個視圖分配了"可見線"、"隱藏線"、"標注線"和"剖面線"四個圖層，還有各個圖層公用的"外框線"圖層。一般情況下，只要對"隱藏線"設置為虛線即可。"（圖名）HID"就是各視圖的隱藏線圖層（圖3）。

圖3

如需要修改其它圖層，點擊"線型"，出現"選擇線型"對話框。點擊"加載"，出現"加載或重載線型"，選擇合適的線型后"確定"。回到"選擇線型"對話框，選擇剛才加載的線型，"確定"即可。用同樣的方法，在設置其他兩個視圖圖層的線型作修改。最后進行尺寸標注就完成三視圖了。

二、利用"照相機"命令生成三視圖

以主視圖的方向為基準，打開"正交"命令，用"復制"命令，將三維實體往左邊復制一個。將復制好的這兩個三維實體，還以主視圖方向為基準，往后面的方向，復制兩個。點擊"三維旋轉"命令，選中后面兩個實體，指定旋轉基點，在三維旋轉的旋轉軸上指定軸線，沿軸線方向旋轉，在命令行中輸入"-90"，旋轉90度，回車即可。再對右后面的實體進行三維旋轉，使之左視方向朝上，操作步驟不變（圖4）。右前方的三維實體可作為立體軸測圖也可以不要。點擊俯視圖，將三視圖轉到二維平面的圖形。可以通過"移動"命令，將各個視圖的位置擺放合理。

圖4

如果操作者對于三維旋轉和"UCS"命令不熟悉，也可采用將已經繪制的三維立體圖作為俯視圖，只需要在復制出主視圖和左視圖即可。具體步驟如下：切換至主視，選擇三維實體，用鍵盤"Ctrl+C"復制三維實體，再切換至俯視圖，用鍵盤"Ctrl+V"粘貼到三維實體的上方作為三視圖的主視圖。切換至左視，選擇三維實體，用鍵盤"Ctrl+C"復制三維實體，再切換至俯視圖，用鍵盤"Ctrl+V"粘貼到三維實體的右上方作為三視圖的左視圖，如（圖5）所示。

圖5

進行平面投影，在命令行里輸入平面投影命令"flatshot"，即所謂的給實體照相，回車后出現平面投影的對話框。"暗顯直線"就是三視圖中看不見的，用虛線表示的部分，在"暗顯直線"的"線型"選項里選擇虛線，顏色可根據選擇。之后點擊"創建"，開始三視圖的轉換。轉換的三視圖會隨著鼠標的指針移動，可以便于安放位置，放置位置后命令行里還會提問：比例因子以及旋轉的角度，都直接回車即可，表示不縮放和不旋轉。三視圖創建后，將原來的三個三維實體刪除。

圖6

然后點擊"分解"命令，將三個視圖的塊打散、分解，所有的線型線條都具備了二維的屬性，可以通過圖層管理器、修改工具欄、標注工具欄進行有針對性的操作（圖6）。