泵水力设计软件CAD图形支撑平台开发

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随着计算机科学技术的发展,计算机辅助制图技术已经广泛应用于机械、建筑、电子等各大领域。在泵行业中,由于基于通用CAD软件进行水力设计和建模过程中存在大量的重复计算和繁琐步骤。国内泵科研单位先后开发了诸多优秀的泵水力设计CAD软件,并得到了广泛应用。但它们基本都是基于国外商用CAD软件提供的图形支撑进行的二次开发,这不仅增加了软件使用和升级的难度,同时也加大了用户成本,而且始终无法掌握核心技术,一旦版权受限,基于这种开发方式的研究必然受到颠覆性的影响,因此,开发具有自主知识版权的CAD图形支撑平台已然迫在眉睫。本文基于这一背景展开研究,阐述了一套同时具备二维与三维CAD图形支撑应用于泵水力设计的平台开发过程,其主要研究内容和具体工作如下:1.研究了计算机图形学的基础理论并总结了国内外CAD支撑平台的发展研究现状,掌握了计算机图形系统的结构与功能以及计算机辅助制图技术的相关应用。2.根据常用的二维三维CAD平台优缺点与泵设计人员的功能需求,总结规划了平台整体设计方案并拟定了平台架构;在研究了Qt界面库的使用方法后,结合C++面向对象的编程特性实现了二维三维视窗解耦的平台主界面设计。3.二维CAD图形支撑平台的搭建过程中,根据支撑泵水力设计的具体要求,研究了ASCII编码格式的DXF文件数据组织结构,实现了对DXF文件的加载、解析、读/写等功能,解决了泵水力设计过程中数据管理的问题;基于QGraphicsview绘图框架,根据松耦合、高内聚的设计理念,实现了二维视窗的搭建及泵水力设计相关基本图元(点、直线、圆弧、多义线、样条曲线等)的绘制功能。4.将XML标记语言应用于泵数据交换领域,构建了既可应用于本平台二维三维之间数据传输又适用于泵数据共享的泵图形标记语言(markup language for pump,PUMPML)。创建过程中,研究了XML标记语言的基本特征与基本语法,总结了定义一套完整的基于XML标记语言的文件格式的一般步骤并掌握了应用XML的相关技术。5.三维CAD图形支撑平台的搭建过程中,通过研究通用三维CAD软件的组织架构,总结基础三维平台主要包括图形用户界面、显示引擎、几何内核三大组件,其中图形用户界面同样使用Qt界面库实现。此外还分别研究测试了常用的三维显示引擎与几何内核,并利用Open Scene Graph显示引擎与Open CASCADE几何内核搭建了三维平台。在此基础上,研究测试了Open CASCADE建模算法,以泵造型中最常用的圆柱叶片和扭曲叶片建模过程为例演示了三维支撑平台的使用方法,验证了平台的可行性。
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