基于轻量化模型的三维装配动画研究

基于轻量化模型的三维装配动画研究

华中科技大学 硕士学位论文 PDF可复制版

摘  要
CAD技术从上世纪50年代出现以来，得到了迅速的发展和广泛的应用，并从绘图发展到三维造型，目前已经成为各个设计行业中不可或缺的辅助工具。传统的产品设计通常采用平面图形表示机械零件及其装配关系，设计结果是机械模型在某一位置的静态平面图形。这种方法难以反映机械模型在运行过程中各零件的运动状态及其相对位置关系，无法直观地判断运动是否合理，各零件之间是否存在干涉等。随着CAD技术的发展，三维造型及计算机动画技术逐步得到应用，这些技术生成产品的三维实体动画和运动仿真动画，可有效地解决上述问题
本文首先对计算机动画发展进行了概述，针对目前主流的三维造型软件在产品模型数据浏览中存在的问题，特别是若模型仅用于显示，当前的三维模型中存在大量的冗余信息，采用了一种集三维显示模型和几何模型为一体的轻量化文件解决方案，既可实现对模型的快速浏览，又可实现对几何模型信息进行精确查询。轻量化模型通过数据压缩和删减大幅度减少文件大小，可方便三维产品数据在网上进行数据发布和交流，并且给出了实现产品三维数据浏览整体解决方案，并以此理论为基础实现了三维产品数据浏览系统和从当前流行的三维设计平台中生成轻量化文件的接口。
本文的另一重点在于利用产品轻量化模型实现三维模型装配动画，动画实现主要采用关键帧动画思想，本文还对产品自动装配动画相关的关键技术进行了讨论，在分析现有的序列规划方案后采用交互式规划方法进行序列规划，在装配路径规划方面提出了基于A*搜索算法的动态步长扩展算法，减少了扩展次数，提高了算法效率。并对整个装配过程用关键帧动画进行动态显示，在系统实现里面给出了一个车架模型的装配动画工程实例，并对几种路径规划的算法进行了比较。
最后部分对全文工作进行了总结，根据自己在研究中碰到的问题，对未来的工作进行了展望。  

关键词：轻量化模型，自动装配，路径规划，关键帧，A*算法