基于Authorware三視圖模擬識(shí)圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

王林玉

摘要

通過(guò)Authorware的圖標(biāo)化的編程方式，在Authorware中采用堆疊小立方體的方式，將15個(gè)小立方體隨機(jī)填充到一個(gè)3*3*3的矩陣樣式中，模擬空間的三維立體圖形。在生成的模擬三維立體圖形中，任選一個(gè)生成三視圖，用熱區(qū)響應(yīng)的方式，選擇與三視圖對(duì)應(yīng)的三維立體圖形。實(shí)現(xiàn)三視圖的模擬識(shí)圖系統(tǒng)的制作，從而達(dá)到強(qiáng)化三視圖識(shí)圖的目的。

【關(guān)鍵詞】Authorware 變量 函數(shù) 三視圖

在機(jī)械零件圖形繪制中，通常是用三視圖來(lái)表達(dá)一個(gè)機(jī)械零件在各個(gè)面上的投影的輪廓形狀。三視圖一般指對(duì)象的主視圖、左視圖和俯視圖，將機(jī)械零件用正投影法在三個(gè)相互垂直的投影面上產(chǎn)生的投影輪廓形狀作為各自不同的投影圖形，這種投影關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)的。CAD繪制三維圖形時(shí)，常用的方法是將簡(jiǎn)單的二維圖形，通過(guò)拉伸旋轉(zhuǎn)和布爾運(yùn)算之后，生成復(fù)雜的三維圖形。對(duì)三視圖的投影方法的理解以及三視圖與三維圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在工程繪圖或CAD三維繪圖都是很重要的一部分基礎(chǔ)知識(shí)。在Authorware中用小立方體的方式構(gòu)造空間立體，用堆疊立方體的方式構(gòu)造空間物體。實(shí)現(xiàn)三視圖識(shí)圖系統(tǒng)的制作，通過(guò)使用此系統(tǒng)可以加強(qiáng)三視圖識(shí)圖能力的練習(xí)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

此練習(xí)系統(tǒng)中，采用小立方體單元堆疊的方式來(lái)構(gòu)造網(wǎng)格式的空間立體對(duì)象，就象魔方玩具一樣，空間立體對(duì)象是由3*3*3矩陣樣式排列的小立體構(gòu)成。系統(tǒng)中，用15個(gè)小立方體隨機(jī)填充到不同的位置，就能構(gòu)造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜又變化多樣的空間立體，在系統(tǒng)界面中，每次構(gòu)造6個(gè)立體對(duì)象，處于不同的位置而且每組隨機(jī)取出一個(gè)立體構(gòu)造其三視圖。

用堆疊小立方體的方式構(gòu)造空間立體時(shí)，從不可見(jiàn)的面向可見(jiàn)面堆疊。對(duì)于空間小立方體的繪制，建立一個(gè)用戶坐標(biāo)系，確定基點(diǎn)坐標(biāo)及各個(gè)坐標(biāo)軸方法（圖1繪制小立方體坐標(biāo)）。根據(jù)坐標(biāo)軸的方向，在繪制空間立體各個(gè)小立方體單元，繪制時(shí)要按照從下向上（z坐標(biāo)）、從右向左（y坐標(biāo)）、從后到前（x坐標(biāo)）的順序來(lái)繪制，這樣使空間位置靠前的小立方體能夠遮住后面的小立方體。其中靠前的小立方體遮住后面的小立方體部位不可見(jiàn)的線，用白色的線條繪制。

在垂直于投影面的一列網(wǎng)格單元中，只要有一個(gè)位置被填充了小立方體，這列網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的投影位置就應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)小矩形。

制作此系統(tǒng)，首先建立基本的程序結(jié)構(gòu)和界面，如圖2所示。

在初始化中，設(shè)置變量stop和分組變量item設(shè)置初始值，設(shè)置stop：=0，item：=l。在決策圖標(biāo)的屬性窗口，選擇循環(huán)屬性為直到判斷值為真，并定義退出的條件為item>20|stop=1，這樣，當(dāng)分組變量item達(dá)到20或者停止標(biāo)志變量stop被置為1，都將結(jié)束這個(gè)決策循環(huán)，如圖3所示。

2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

打開(kāi)群組圖標(biāo)，在一次測(cè)試流程圖中，設(shè)置分支結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.1隨機(jī)構(gòu)造空間立體

在分支中，六次決策圖標(biāo)和之下的群組圖標(biāo)，用來(lái)在窗口中生成隨機(jī)構(gòu)造空間立體堆。其分支結(jié)構(gòu)中，分別用三個(gè)計(jì)算機(jī)圖標(biāo)，依次為生成“立方體”、“畫(huà)立方堆”、“下一個(gè)立方堆”來(lái)順序執(zhí)行。其后跟一個(gè)決策圖標(biāo)“選擇立方堆”。

其中，“生成立方體”計(jì)算圖標(biāo)中，利用數(shù)組記錄3*3*3矩陣網(wǎng)格各立方體填充情況，先對(duì)數(shù)組初始化，程序代碼為：

Repeat with x：=lto3

Repeat with y：=lto3

Repeat with z：=lto3

E1：=x*100+y*10+z

Arrayset（el，0）

End repeat

End repeat

End repeat

N：=l

Repeat while n<=15；利用變量n控制總數(shù)不超過(guò)15個(gè)

Rx：random（l，3，l）；為變量rx隨機(jī)選擇一個(gè)1-3之間的整數(shù)

Ry：=random（l，3，l）；為變量ry隨機(jī)選擇一個(gè)1-3之間的整數(shù)

If arrayget（rx*100+ry*10+l）=0then

Arrayset（rx*100+ry*l0+1，1）；判斷代表網(wǎng)格單元的數(shù)組元素值是否為0，是則將其值置為1

Else

If arrayget（rx*100+ry*10+2）=0 then

Arrayset（rx*100+ry*10+2，1）

Else

If arrayget（rx*l00+ry*10+3）=0 then Arrayget（rx*100+ry*10+3，1）

Else

N：=n-1

End if

End if

End if

N：=n+1

End repeat

在計(jì)算圖標(biāo)“畫(huà)立方堆”中，輸入如下程序

Sx：=mot（keer，3）*130+80；用變量keer和mod函數(shù)、int函數(shù)確定空間立體的起始點(diǎn)坐標(biāo)

Sy：=int（keer/3）*130+190Repeatwithz：=lto3按照Z(yǔ)坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、X坐標(biāo)的順序繪制前面隨機(jī)確定的小立方體。

Repeat with y：=3 down to 1

Repeat with x：=3 down to 1

If arrayget（x*l00+y*10+z）=l then 如果數(shù)組元素的值為1，該元素對(duì)應(yīng)的空間立體單元位置有一個(gè)小立方體，因此進(jìn)入繪制程序Cx：=sx-（y-x）*17

Cy：=sy-（x+（y-z））*10-（z-l）*30；確定基點(diǎn)坐標(biāo)endprint

Setfame（l，rgb（255，255，255））；使用白色的線條繪制不可見(jiàn)部分

Line（1，cx，cy-20，cx-17，cy-10）

Line（1，cx+17，cy-10，cx，cy-20）

Linet）1，cx，cy-40，cx，cy-20）

Setframe（l，rgb（255，0，0））；用紅色繪制小立方體頂面的4條邊

Line（1，cx，cy-20，cx-17，cy-30）

Line（1，cx，cy-20，cx+17，cy-30）

Line（l，cx-17，cy-30，cx，cy-40）

Line（l，cx+17，cy-30，cx，cy-40）

Setfame（l，rgb（0，255，0））；用綠色繪制左側(cè)面的邊

Line（1，cx，cy，cx-17，cy-10）

Line（1，cx-17，cy-10，cx-17，cy-30）

Line（1，cx，cy，cx，cy-20）

Setframe（l，rgb（0，0，255））；用藍(lán)色繪制前面的邊

Line（1，cx，cy，cx+17，cy-10）

Line（1，cx+17，cy-10，cx+17，cy-30）

End if

End repeat

End repeat

End repeat

在流程線上加一個(gè)計(jì)算圖標(biāo)“下一個(gè)立方體”，將位置變量keer：=keer+l，在下一個(gè)循環(huán)中在下一個(gè)位置繪制另一個(gè)空間立體。

2.2隨機(jī)選擇空間立體構(gòu)造三視圖

在第四層流程圖中加入一個(gè)決策圖標(biāo)，設(shè)置分支屬性為to calculated path，定義計(jì)算表達(dá)式為“keer=w”，由于變量keer是遞增的，而變量W是前面產(chǎn)生的隨機(jī)值，因此這樣設(shè)置可以隨機(jī)選擇一個(gè)空間立體。

在群組圖標(biāo)流程線上，加入三個(gè)計(jì)算機(jī)圖標(biāo)，分別用來(lái)判斷小立方體是否在某一個(gè)面上有投影。其中實(shí)現(xiàn)程序如下：

Vaz：=””

Repeatwithz：=3downto1

Repeat with x：=l to 3

K：=arrayget（x*100+10+z*l）+arrayget（x*100+20+z*l）+arrayget（x*100+30+z*1）

If k>0 then vaz：=vaz∧l else

vaz：=vaz∧0

End repeat

End repeat

判斷某一列是否有小立方體單元：將該列三個(gè)單元對(duì)應(yīng)的數(shù)組元素的值相加，如果和大于0，說(shuō)明有小立方體，同時(shí)為字符串變量vaz添加字符1，否則添加字符0。其它兩個(gè)視圖程序相同。

在第三層流程線上，用一個(gè)群組圖標(biāo)，加入顯示圖標(biāo)和三個(gè)計(jì)算圖標(biāo)，用來(lái)設(shè)置圖形的顯示和繪制，其實(shí)現(xiàn)程序如下：

在程序中，利用函數(shù)substr從字符串變量vaz中取出前3個(gè)字符，中間3個(gè)字符和最后3個(gè)字符，并分別賦值給3個(gè)字符串變量，繪制最上面的一排單元格，如果字符為1，說(shuō)明需要繪制小方塊，邊長(zhǎng)設(shè)置為15，否則不繪制。繪制中間一排的單元格，小方塊的Y坐標(biāo)增加15，然后繪制最下面一排單元格，小方塊的Y坐標(biāo)再增加15。同理，繪制其它兩個(gè)視圖。

2.3判斷及統(tǒng)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)后期，需要提示用戶要完成的任務(wù)。然后利用熱區(qū)響應(yīng)判斷用戶選擇的是否正確，是則繼續(xù)下組練習(xí)，否則重新選擇，記錄選擇的正誤次數(shù)，結(jié)束程序時(shí)顯示練習(xí)情況。具體的做法為如下：

（1）在流程圖上加入一個(gè)交互圖標(biāo)，其下加入兩個(gè)計(jì)算圖標(biāo)，用按鈕響應(yīng)，分別為返回和下一組練習(xí)。加入兩個(gè)群組圖標(biāo)，分別是正確的選擇和錯(cuò)誤的選擇，用熱區(qū)響應(yīng)。

（2）在正確的選擇群組圖標(biāo)中，設(shè)置其分支流向?yàn)殡x開(kāi)交互，在錯(cuò)誤的選擇分支中設(shè)置其流向?yàn)榉祷亍?/p>

（3）在每次正確選擇之后，用擦除圖標(biāo)來(lái)擦除正確提示信息。

其流程圖如圖5所示。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)最后效果如圖6所示。

3結(jié)論

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，首先是用數(shù)組記錄空間立體構(gòu)造情況，隨機(jī)為數(shù)組元素賦值。然后根據(jù)數(shù)組元素值，在對(duì)應(yīng)位置繪制小立方體單元，隨機(jī)選個(gè)空間立體，用字符串變量記錄其在各投影面的投影情況，根據(jù)字符串變量的值繪制三視圖，利用熱區(qū)響應(yīng)判斷用戶選擇是否正確，統(tǒng)計(jì)測(cè)試情況。

參考文獻(xiàn)

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