图学学报

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2010年第3期目录

2010, 31(3): 0.

摘要 ( 56 )

PDF(290KB) ( 178 )

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隐式曲面在三维植物建模中的应用研究综述

温维亮，郭新宇，陆声链，赵春江

2010, 31(3): 1-10.

摘要 ( 123 )

PDF(713KB) ( 269 )

分别从BlobTree结构、融合、精确接触造型、具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面和植物表面纹理等方面，介绍并分析了隐式曲面在三维植物建模中的基本思想和关键技术，并对应用隐式曲面得到三维模型的可视化方法进行了总结。最后对这一研究课题进一步的发展趋势进行了讨论。

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行星轮点轨迹的图形分类与应用研究

王洪欣，李爱军

2010, 31(3): 11-14.

摘要 ( 106 )

PDF(574KB) ( 177 )

行星轮上点的轨迹图形存在规则与无规则之分，各有对应的应用价值。通过建立行星轮上点的轨迹方程，令一个坐标在一个位置上的一至三阶导数同时等于零，得到了图形分类的基本关系，提出了规则正多边形、规则正多角形、多圈回归螺旋形与环状相邻缠绕形的设计条件，为设计规则图形、在一个行程单极限位置或双极限位置作高阶停歇的机构、多个行程单极限位置或双极限位置作高阶停歇的机构提供了理论基础。

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创新推理中的物元网络表示法

唐益明，刘晓平

2010, 31(3): 15-21.

摘要 ( 109 )

PDF(513KB) ( 160 )

：如何进行恰当地功能表示与创新推理是当前概念设计中的关键问题。融合语义网络法与物元表示法，提出物元网络的概念，在此基础上给出了物元网络表示法及其创新推理机制。通过与物元表示法、语义网络法的实验对比表明：物元网络法能更有效地进行功能表示、扩充与联想，从而更加有利于创新推理的开展。

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碰撞检测技术及在桥梁视景仿真中的应用

袁丽娜，赵贵斌

2010, 31(3): 21-26.

摘要 ( 113 )

PDF(426KB) ( 186 )

碰撞检测(Collision Detection)及优化是视景仿真技术中一项非常重要的技术，文中通过对碰撞检测理论的论述，概要介绍了碰撞检测算法关于时间域与空间域的不同分类方法，并讨论如何优化碰撞检测的方法，以减少运算时间与复杂度。通过视景仿真中桥梁碰撞检测的实例对碰撞检测理论及优化算法进行了验证。

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基于AutoCAD的阿基米德蜗杆参数化造型程序设计

昂雪野，管莉娜，丁建梅

2010, 31(3): 27-31.

摘要 ( 124 )

PDF(641KB) ( 235 )

：以AutoCAD为开发平台，以阿基米德蜗杆（ZA）为研究对象，利用AutoCAD所提供的绘图命令绘制出蜗杆毛坯和刀具实体，用坐标的平移、旋转和布尔运算命令模仿机床上工件和刀具之间的范成切削运动来创建蜗杆实体。并以Autolisp为开发工具，进行蜗杆的三维参数化造型程序设计。用户只需加载wlwg程序，输入模数、蜗杆头数等相关参数，便可自动快速地生成蜗杆三维实体模型，操作简单快捷，造型精度较高，大大缩短了产品的设计绘图周期，提高了设计效率。

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基于Pro/ENGINEER的注塑模电极工程图模块设计

刘斌，赵春振，刘荣亮

2010, 31(3): 32-39.

摘要 ( 99 )

PDF(551KB) ( 182 )

针对所开发的注塑模电极CAD系统，利用Pro/E提供的二次开发工具Pro/TOOLKIT和MFC对话框技术，在Visual C++ 6.0编译环境下，对Pro/E的工程图模块进行二次开发，实现了注塑模电极工程图的自动生成，提高了注塑模电极工程图的设计效率。

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几何约束求解的去并拟合方法

赵辰，林强，吴娟，罗秋科

2010, 31(3): 40-46.

摘要 ( 139 )

PDF(466KB) ( 243 )

依据有向图理论提出了去并拟合方法，由此导出了对于几何约束求解问题的去并拟合的并行处理及串行处理策略，进而得到了一套求解几何约束问题的完备算法。通过将该理论引入到参数化CAD的设计中，使得在算法复杂度增加不大的情况下，几何自动作图的范围大大拓宽。还将其应用于智能动态几何软件的设计中，取得了较好的结果。

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搅拌混合设备三维参数化CAD系统的研制

李玉林，吴伟中，吴群雄，刘德波

2010, 31(3): 47-51.

摘要 ( 105 )

PDF(369KB) ( 184 )

为实现搅拌混合设备工艺计算、选型、设计流程化和规范化，对该设备的CAD系统进行了研究，分析了系统的功能需求，规划了系统的设计流程，以知识库和三维参数化技术相结合的方式构建了CAD系统，给出了实例数据库的模型结构，并讨论了系统具体的实现方法。

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非圆齿轮三维造型设计系统的开发

高雪强，崔振勇，向其兴

2010, 31(3): 52-56.

摘要 ( 132 )

PDF(762KB) ( 312 )

：基于非圆形节曲线的非圆齿轮设计和计算要比圆齿轮复杂得多。由于非圆齿轮各轮齿的形状不尽相同，因此无法使用阵列、镜像等方法进行建模。目前的三维机械CAD软件还不能直接进行非圆齿轮实体建模。文章利用Visual Basic语言对三维软件SolidEdge进行二次开发，实现了齿轮的根切校验、凸性校验、压力角计算等功能，建立了非圆齿轮的三维建模系统，为非圆齿轮三维建模参数化设计提供了一种方法。生成的齿轮三维实体可用于装配设计、运动仿真及计算机辅助教学中。

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裁剪面的一类参数变换

杨胜，雍俊海

2010, 31(3): 57-61.

摘要 ( 93 )

PDF(393KB) ( 161 )

：给出了一类可以保持几何与拓扑信息一致性的裁剪面的参数变换定理及其算法。首先，确定了参数变换对裁剪面表示信息的影响。然后，根据参数变换后几何与拓扑信息的一致性要求，给出了对裁剪面表示信息进行调整的方法。最后，通过建立参数变换的关系，以裁剪球面为例阐述了这类参数变换的具体实现方法。

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基于屏幕背景色的彩色直线反走样算法

康凤娥，孔令德

2010, 31(3): 62-67.

摘要 ( 140 )

PDF(797KB) ( 244 )

在真实感图形的绘制中，常需要在相机拍摄的自然背景上，对彩色直线进行反走样处理。彩色直线的反走样效果，不仅与前景色有关，而且受到背景色的影响。彩色直线上每一个像素点的反走样过程是由前景色向背景色的渐变融合，相邻像素的颜色分量的计算公式包含了背景色颜色分量。提出了彩色直线反走样算法将Wu反走样算法扩展到前景色和背景色的层面上去研究，深化了反走样理论。

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云图数据驱动的三维云景可视化

徐江斌，赵健，杨超，吴玲达

2010, 31(3): 68-75.

摘要 ( 199 )

PDF(532KB) ( 238 )

云图是气象应用和研究中最常获取的资源，包含了丰富的气象信息，在天气预测中起到了关键的作用。将云图数据作为驱动，利用灰度共生矩阵和分形理论进行纹理特征提取，划分出基本云型，得到云景的分布特征。将这个粗糙分布，映射到地球上，得到基本的大气参数估计，在此基础上利用CML的方法生成三维云场并实现可视化。实现了对风云二号卫星云图的自动化分析，以及数字地球上的三维云景可视化。

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3D非均匀直线网格GPU体绘制方法研究

袁斌

2010, 31(3): 76-83.

摘要 ( 100 )

PDF(491KB) ( 203 )

计算机图形硬件技术的快速发展可以用来加速可视化过程，为此针对非均匀直线网格，给出了基于均匀辅助网格的CPU光线投射算法、基于辅助纹理的GPU光线投射算法，以及基于切片的3D纹理体绘制算法，并在Nvidia Geforce 6800GT图形卡上对这些算法进行了测试。结果表明，GPU算法远远快于CPU算法，而基于切片的3D纹理体绘制算法则快于GPU光线投射算法。

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线路构造物三维景观仿真方法研究

周小平，吕希奎，刘博航

2010, 31(3): 84-87.

摘要 ( 107 )

PDF(490KB) ( 173 )

线路是由诸多构造物组成，构造物的三维景观仿真是线路整体三维景观仿真的重要组成部分。针对OpenGL建模能力不强的特点，提出了基于外部3DS模型的线路构造物建模方法。基于Visual C++和Oracle数据库建立了构造物模型库，实现了对模型的有效管理。解决了构造物模型与线路三维场景精确匹配与控制问题，实现了构造物模型在线路三维景观仿真中的应用，建立了具有较高真实度的线路三维景观。

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使用三角网的户外增强现实注册方式的研究

黄有群，胡超博，李志鹏

2010, 31(3): 88-93.

摘要 ( 112 )

PDF(526KB) ( 168 )

增强现实的关键技术是进行三维注册，即由真实场景计算虚实结合的参数。为扩大增强现实在户外的应用，提出了在真实场景主要物体上增加表面3D网格的方法来减少虚实结合参数计算的复杂程度。该方法既不需要增强现实室内应用开发所应用的标记，也无需目前户外应用所依赖的传感仪器。以户外地形为例，通过对视线与地形网格交点的计算快速得到以往需要两幅图像联合处理才能得到的三维信息并进行快速的虚实合成。该方法为户外增强现实系统关键技术的研究提供了一个新的思路。

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B样条曲线的等距算法及应用

朱朝艳，陈小雕

2010, 31(3): 94-100.

摘要 ( 125 )

PDF(569KB) ( 318 )

等距曲线的拓扑结构是等距算法中的核心因素之一。该文以B样条曲线为例，给出了一种基于关键点的等距算法。它应用了自适应离散等手段并给出了关键点的求解方法，同时利用关键点确定等距线各个分段的取舍，从而有效地去除自交的情况，使得计算出的等距曲线有着正确的拓扑结构。该文的算法已应用于商业软件OpenCAD中。

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电视机屏幕高次方程曲面的精确绘制

丁广文，吴胜强

2010, 31(3): 101-103.

摘要 ( 121 )

PDF(439KB) ( 203 )

在进行产品设计时，经常要用到曲线、曲面的绘制。高次方程表达的曲面如Z=f (x, y)对于三维绘图软件往往难于实现。介绍了一种快速、精确地绘制高次方程曲面的方法，即使用数学软件MATLAB来进行点阵数据的计算，然后将点阵数据保存到记事本当中，并转化为Pro/E可以接受的*.ibl形式，在Pro/E中生成曲面并进行曲面的优化，从而拓宽了Pro/E软件在曲面设计中的应用。

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一种改进的多方位结构元素形态学和互信息量的图像分割算法

李刚，贺昱曜，赵妍

2010, 31(3): 104-106.

摘要 ( 95 )

PDF(577KB) ( 215 )

：提出了一种改进的基于多结构元素形态学与互信息量相结合的图像分割算法。算法首先利用相邻像素差分运算标记出图像中存在梯度变化的像素点，然后对这些像素点进行多结构元素形态学运算，确定一个初始阈值；然后以互信息量为目标函数，在小范围内计算分割图像与原图像的互信息量，以确定最优阈值。通过对大量路面破损图像进行的实验表明，该改进算法所得到的分割图像目标边缘特征保持完好，具有很强的抗噪能力，且处理速度很快。

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消除零级衍射和循环移位改善计算机合成全息图的再现质量

刘敏，杨光临，谢海燕

2010, 31(3): 109-112.

摘要 ( 127 )

PDF(484KB) ( 186 )

分析了影响计算机合成全息再现像质量的主要因素，提出了一种改善计算机合成全息再现像质量的方法。零级衍射严重降低了再现像的对比度，连续两次离散傅里叶变换的循环移位作用使得再现虚像最后一行和最后一列被分别循环移位到第一行和第一列。采用Burch型合成全息图再现算法消除了零级衍射，调整像素的位置消除了虚像的循环移位，使得全息图能够精确恢复原始图像，实验证明这种方法能改善再现像质量。

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考虑物理特征的避障路径生成算法

罗月童，王晓静，瞿德清，季浩，刘晓平

2010, 31(3): 113-116.

摘要 ( 107 )

PDF(458KB) ( 210 )

自然、逼真的避障路径生成算法在仿真、游戏等领域有广泛应用。避障路径与障碍物的形状尺寸、运动物体的尺寸、转弯半径等物理属性密切相关。在综合考虑上述物理属性后，提出了一种避障路径生成算法。基于三次Hermit样条曲线的优异特性，算法生成的避障路径不仅具备C2连续性，而且还能保证新路径和原路径的连接具备G1连续性。算法被应用于某三维战场仿真系统，效果良好。

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一种新的Multiquadric拟插值

陈荣华，韩旭里，吴宗敏

2010, 31(3): 117-121.

摘要 ( 110 )

PDF(456KB) ( 205 )

Multiquadric(MQ)是由Hardy提出来的一种径向基函数，至今它已在大地测量学、微分方程数值解等许多方面得到了应用。目前已知的multiquadric拟插值有4种，即，Beatson和Powell的LA、LB和LC以及Wu和Schaback的LD，其中，LB是常数再生的， LC和LD是线性再生的。该文首先给出形如LD的拟插值线性再生时其基函数应具有的性质，然后构造了一种具有线性再生性和保单调性的multiquadric拟插值，并对其逼近误差进行了理论分析。最后，通过两个实例进行数值实验，从算例的结果来看，该拟插值具有良好的逼近精度。

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空间二次曲线射影重建计算方法研究

张政武

2010, 31(3): 122-126.

摘要 ( 111 )

PDF(467KB) ( 274 )

：利用二次曲线上点和直线的对应以及利用二次曲线光流对二次曲线进行解释，需要寻求多元方程组的最优解，计算过程较为复杂。将空间二次曲线表示为一个空间二次曲面和一个平面的交线，提出了一对对应二次曲线存在两个独立的多项式条件；利用两个二次曲面的基曲线推导出二次曲线重建的两个对应条件，在此基础上，给出了空间二次曲线射影重建的计算方法和计算步骤。实验验证表明该算法实用和可靠。

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二维轮廓布尔运算干涉标志算法研究

曹文杰，胡德计

2010, 31(3): 127-130.

摘要 ( 104 )

PDF(424KB) ( 351 )

提出了一个基于干涉标志的计算二维几何轮廓布尔运算的新算法。该算法采用干涉标志计算二维几何轮廓的干涉索引，根据干涉索引值拾取不同的轮廓段分别得到二维几何轮廓的交集、差集和并集。此算法只通过一次计算就可以得到不同的布尔运算结果集，具有较高的算法效率。

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类双曲壳的概念及算法

陈述平，汪扬，宋萃娥

2010, 31(3): 131-136.

摘要 ( 96 )

PDF(528KB) ( 144 )

论文提出类双曲壳的概念，类双曲壳是一类通过射影平面无穷远直线的凸壳。运用拓扑同胚来帮助提出射影凸集和类双曲壳的概念。并借助于有向射影几何的正平面上可定向的优势，分析了从经典凸壳到类双曲壳的射影变换。构造出一个在欧氏平面上的实时凸壳算法，用于两个区域中间寻找直线簇。

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正轴测投影的基本方程组及其应用

王伯年，王宏光，葛长清

2010, 31(3): 137-141.

摘要 ( 87 )

PDF(426KB) ( 160 )

基于投影、坐标系和向量的基本概念和基本性质，可以十分简明地导出正轴测投影由4个约束方程构成的基本方程组。为确定6个轴测参数，应在合理选定2个参数后，从该方程组求出其他4个待定的参数，从而解决了正轴测投影的基本问题。对于选定2个参数的各种情况，文中都给出了求这些参数的解析解，并通过数值计算验证了这些解析解的正确性。

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型面分析法及其在自由曲面建模教学中的应用研究

冯高华

2010, 31(3): 142-147.

摘要 ( 107 )

PDF(731KB) ( 232 )

自由曲面建模是三维建模软件教学的难点，也是许多三维建模工作者的薄弱点。该文从建模软件应用而非软件开发人员的视角，通过对自由曲面构成规律的总结，介绍了以型面分析法为核心的自由曲面三维建模方法的基本内容和分析方法，指出了三维自由曲面数字建模教学中的关键知识与内容。

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工程图学教学中的美学思想初探

毛昕，黄英，那履弘，刘阳

2010, 31(3): 148-154.

摘要 ( 96 )

PDF(669KB) ( 233 )

：以美学理论和教学艺术理论为指导，结合实际教学经验，提出工程图学教学中图形性和统一性的审美特点，提出了工程图学教学中美的存在形式。详细论述了教学内容中的对称美、简洁美和奇异美，从独特视角论述了教学艺术中的缺憾美、和谐美和素养美。和谐美中提出了现代教育技术环境下应注意的问题，素养美的四个方面内涵了大学教师教学能力的主要素质。

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两面多框可构视图中存在不可构表面的条件

周宗团，曹敏，陈翔鹤

2010, 31(3): 155-160.

摘要 ( 90 )

PDF(829KB) ( 215 )

对两面多框可构视图中存在不可构表面的条件进行了研究，指出当两面多框可构视图中存在有对称同类形图框，则该对称同类形图框分别为形体上两个不可构表面；当两面多框可构视图中存在不含有同面点集的对应同类形图框时，则该对应同类形图框亦为形体上一个不可构表面；当两面多框可构视图中存在含有同面点集的对应多边形图框(非三角形)，且该图框线中至少有一对应边与同面点集同向倾斜或斜交时，则该对应同类形图框亦为形体上一个不可构表面；当一投影直线与一封闭图框对应，且该封闭图框线不与视图中两同面点集出现部分重合时，则该封闭图框亦为不可构表面。

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以创新能力培养为目标的设计图学课程改革的研究与实践

李冬梅，张持重，张耀娟，张云峰

2010, 31(3): 161-164.

摘要 ( 142 )

PDF(426KB) ( 466 )

设计图学是工业设计专业一门重要的技术基础课，该文结合设计图学课程的教学改革，提出了“以设计表达为主线，培养创新能力为最终目标”的设计图学课程的改革思路，探索了新的课程体系、教学模式及考核方式，为学生创新能力的提高，新世纪创新型设计人才的培养提供了有效的途径。

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三维桁架结构图分拆与相贯线数据提取方法研究

曹建福，孙元嘉

2010, 31(3): 165-171.

摘要 ( 119 )

PDF(536KB) ( 162 )

针对多管相贯线切割的需要，提出了一种三维桁架结构设计图分拆和管件数据提取方法。该方法首先将三维曲面表示的整体实体图细分成一系列基本图元，然后通过对基本图元的识别分析获得各管件的参数，并给出了相贯线切割所需要的管件各种相贯参数的计算方法。最后通过在6轴数控管切割机上的试验, 验证了该方法的可行性和有效性。

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采用边界拉伸的干涉检验方法与装配顺序规划

魏锋，段鹏，巩琦

2010, 31(3): 172-175.

摘要 ( 94 )

PDF(465KB) ( 196 )

干涉检验及装配顺序规划为虚拟装配中的关键技术和重要研究内容。干涉检验的一般算法是用离散运动轨迹求得动态干涉，但其运动步长很难掌握。提出一种基于边界拉伸的干涉检验方法，将离散干涉检验转化为连续干涉检验，减少了运算量，提高了效率。并在此干涉检验算法基础上，进一步对装配顺序进行规划。实践表明，方法行之有效。

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面向知识工作者的个人信息管理模型

陈明炫，周明骏，田丰，戴国忠

2010, 31(3): 176-186.

摘要 ( 117 )

PDF(648KB) ( 269 )

为满足知识工作者对个人信息管理的灵活分类、时序管理和智能推荐的要求，提出一种个人信息管理系统模型。首先分析了知识工作者的个人信息管理特点，接着提出了模型的框架，描述了框架的层次结构。然后介绍了基于标签的个人信息推荐算法。最后对原型系统进行了评估。评估结果表明，该模型能够满足知识工作者对个人信息管理的要求。

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稳定婚姻匹配问题的一个快速枚举算法

宋旭东，纪秀花

2010, 31(3): 187-192.

摘要 ( 128 )

PDF(407KB) ( 334 )

：稳定匹配问题是算法理论中的典型问题之一，稳定婚姻匹配问题则是一种解决二部图匹配问题的模型。论文对稳定婚姻匹配问题进行了简单的阐述，并介绍了求解典型稳定婚姻问题的Gale-Shapley算法的基本思想及其性质。为了快速求出所有的稳定匹配结果，提出了基于先序遍历森林的快速枚举算法。由Gale-Shapley算法的性质得到一个定理及其推论，利用得到的推论对算法做了进一步改进和优化。在满足推论的特定条件下，提高了算法的执行效率。

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非对称缓和曲线在AutoCAD中的开发与实现

潘晓明，张勇，孔娟

2010, 31(3): 193-196.

摘要 ( 120 )

PDF(361KB) ( 276 )

非对称缓和曲线是构成交通线路中线平面线形的基本要素之一。从非对称缓和曲线的方程式及缓和曲线的主点坐标的计算式出发，运用AutoCAD的AutoLISP语言进行编程，实现了非对称缓和曲线在AutoCAD中的准确绘制。根据非对称缓和曲线的特点，采用先缓和曲线，后圆曲线的绘制方法，避免了用户坐标系转换次数过多，使得研究成果更具有通用性。该程序应用于AutoCAD平台，其绘图精度和效率满足应用要求。

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利用CAD/CAM软件确定数控编程中未知点的坐标

吴胜强，赵晓东，蒲筠果

2010, 31(3): 197-199.

摘要 ( 95 )

PDF(410KB) ( 181 )

针对常用未知点算法繁琐易出错，提出了用 CAD/CAM软件的尺寸标注、测量、目标捕捉等功能确定零件数控编程未知点坐标的方法，并通过实例介绍了这些方法的操作步骤。与常用方法相比较，该方法具有简单、准确、方便、快捷等优点。

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常用绘图工具的改革研究

于习法，邵立康，王静

2010, 31(3): 200-204.

摘要 ( 151 )

PDF(542KB) ( 266 )

：制图技术是工程图学的重要分支之一，其主要任务是：运用当代先进成图技术提高产品的内在和外在质量，研究绘图工具、仪器及绘图方法的改革与发展。文章分析了目前常用的绘图工具，如图板、丁字尺、三角尺和量角器等的缺点，并从材料、安全、人体工学等方面提出了相应的改革方案，无论是从实用性还是从环境保护和可持续发展的角度看，都有其积极的意义。

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