实验一 数表的文件化处理、图形变换.

实验一数表的文件化处理、图形变换

一、实验目的

1．了解和掌握工程数据文件化的处理过程和方法；

2．掌握数据文件的查询方法；

3．熟悉C语言编程并掌握基本的绘图指令；

4．了解和掌握二维图形、三维图形的基本变换技术

5．掌握二维图形复合变换的原理并熟练应用。

二、实验内容

1. 教师讲解工程数据文件化的处理过程和方法；

2. 通过示例演示固定支承钉的文件化处理；

3. 编写、试运行程序完成开槽螺钉数表的文件化；

4. 讲解二维图形、三维图形的基本变换技术、二维图形复合变换的原理；

5．示例演示△ABC的图形变换编程过程；

6. 编写、试运行程序完成图形绕任意点、任意角度的图形变换。

三、实验设备

1．硬件：海信图形工作站（或486以上计算机）；

2．软件：操作系统Windows XP或Windows 2000；

Turbo C 2.0编程环境；

四、实验概述

1．数表的文件化处理

1）数表的文件化处理概述

工程数据的计算机处理，可以采用程序化或文件化的方法。所谓程序化，就

是直接将数表以数组的形式编到程序中去；而文件化则是将数表以文件形式保存

在磁盘中。

在需要处理的数表较小或所处理的数表个数较少的情况下，用数组赋值的方

法进行程序化是完全可行的。如果数表很大或涉及的数表很多，若仍采用程序化

的方法，程序将显得非常的庞大、累赘，有时甚至不能实现，这就需要将数表进

行文件化处理。早期的CAD系统很多是采用数据文件来存储数据的。

为便于说明，下面以固定支承钉的数据表的文件化处理来说明：

2）实例：

固定支承钉的数据表的文件化，产品尺寸及参数如实验图1-1，数据表见试验表1-1：

实验图1-1 固定支承钉GB2226-1980

实验表1-1 固定支承钉数据表格

d d1h1d2L

686515

8128720

10161O924

1220121130

1625161540

2030181850

3）建立数据文件(GB2226.TXT)的程序清单：GB2226A.C如下：#include "stdio.h"

#define SIZE 6

struct GB TYPE

{int d; int dl; int hl; int d2; int l;}

GB2226[SIZE];

void save()

{FILE *fp;

int i;

if((fp＝fope n(”GB2226.TXT","wb”))==NULL)

{ print("cannot open file\\n:);

return;

}

for(i=0;i

if(fwrite(&GB2226[i],sizeof(struct GB_TYPE),1,fp)!=1)

printf('file write error\n")；

}

main()

{int i;

printf(" d, dl, hi, d2, L (PLEASE INPUT ...)ha");

for (i=0;i

scanf("%d,%d,%d,%d,%d",&GB2226[i].d,&GB2226[i].d 1, &GB2226[i].h1, &GB2226[i].d2,&GB2226[i].l);

save();

4）从数据文件中读出数据并绘图，程序清单： GB2226B.C如下：

# include "stdio.h"

# include "graphics.h"

# define SIZE 6

struct GB TYPE

{ int d; int dl; int hl; int d2; int 1; }GB2226[SIZE];

main()

{ int i,dd,scale;

int d,d 1,h 1,r, d2,1,gdriver, gmode;

float p0x=300.0,p0y=200.0;

FILE *fp;

gdriver=VGA;gmode=VGAHI;

printf("\n Please input the diameter ");

scanf("%d",&dd);

printf("\n Input the scale of graph:");

scanf("%d",&scale);

fp=fopen("GBZZZ6.TXT","rb");

for (i=0;i

{ fread(&GB2226[i],sizeof(struct GB_TYPE),1,fp);

printf("%4d %4d %4d %4d %4d \n",GB2226[i].d, GB2226[i].dl,GB2226[i].hl,

GB2226[i].d2, GB2226[i].1);

if (GB2226[i].d==dd)

{ printf(" HA VE FOUND!!");

d=GB2226[i].d*scale; d 1 =GB2226[i].dl*scale;

hl=GB2226[i].hl*scale; d2=GB2226[i].d2*scale; l=GB2226[i].l*scale;

break;

}

else d=0;

}

if (d==0) printf("the value does not find.\n");

if(d>l) { getch0;

initgraph(&gdriver,&gmode,""); setbkcolor(YELLOW); setcolor(BLUE);

rectangle(p0x-(d 1/2),p0y-h 1,p0x+(d 1/2),p0y); rectangle(p0x-(d2/2),p0y, p0x+(d2/2),p0y+2* scale); rectangle(p0x-(d/2),p0y+2 *347 scale,p0x+(d/2),p0y+2* scale+l-h 1 );

getch();

closegraph(); } }

2．二维图形、三维图形的基本变换技术 1）图形变换概述

在计算机绘图中，常常要进行诸如比例、对称、旋转、平移等各种变换，而任何工程图形都可视为点的集合，因而图形变换的实质就是对组成图形的各项点进行坐标变换。为了便于图形的变换计算，需要引用齐次坐标的概念。所谓齐次坐标即将一个n 维向量用n+1维向量表示，如：二维的点坐标(x ，y)可简单地表示为(x ，y ，1)。这样，一个几何图形则可用一齐次坐标矩阵进行表示，图形的变换就可以通过矩阵的运算来实现。根据矩阵运算法则可知，二维图形变换矩阵为：

????

?

?????=s m l q d

c p b a T T 是3×3阶齐次矩阵，各元素取值不同，实现不同的图形变换，其中，左上角的

4个元素(a 、b 、c 、d)实现比例变换、对称变换、旋转变换、错切变换等，右上角的2个元素(p 、q)实现透视变换，左下角的2个元素(l 、m)实现平移变换，右下角的1个元素(s)实现全图的等比例变换。

为了方便读者学习参考，现将二维图形最常见的四种基本变换矩阵列于实验表1-2中。

试验表1-2 二维图形基本变换

实际CAD／CAM系统所要完成的图形变换往往是多种多样的。（如要求图形绕任意坐标点（非坐标原点)旋转、图形对任意直线(直线不通过坐标原点)做对称变换等）。必须采用两种或两种以上的基本变换组合起来才能实现，即组合变换，即将一个复杂的变换，分解为几个基本变换，给出各个基本变换矩阵，然后将这些基本变换矩阵按照分解顺序相乘得到相应的变换矩阵，称之为组合变换矩阵。不管多么复杂的变换，都可以分解为多个基本变换的组合来完成。

2）实例

若有△ABC各项点坐标为A(40，40)、B(90，40)、C(40，60)，画出该三角形绕任一点X(20，30)逆时针旋转角度90°的图形。则程序编写如下：

#include

#include

#include

#define PI 3.1415926

void initgr(void)

{int gd=DETECT, gm=0;

initgraph(&gd,&gm,"");

}

void point(int x,int y)

{

line(x-3,y,x+3,y);

line(x,y-3,x,y+3);

｝

main()

{

float degree=90,x[3]={40,90,40},y[3]={40,40,60};

float xl [3],yl [3];

int i,xa=2OO,ya=300;

degree=degree*PI/180;

for(i=O;i<3;i++)

{

xl[i]=x[i]*cos(degree)-y[i]*sin(degree)-xa*cos(degree)+ya*sin(degree)+xa; y1[i]=x[i]*sin(degree)+y[i]*cos(degree)-xa*sin(degree)-ya*cos(degree)+ya;

}

initgrO;

point(xa,ya);

line(x[O],y[O],x[1],y[1]);

line(x[O],y[O],x[2],y[2]);

line(x[1],y[1],x[2],y[2]);

line(x 1 [O],y 1 [O],x 1 [1],y 1[1]);

line(x 1 [O],y 1 [O],xl [2],y 1 [2]);

line(xl [1],yl [1],xl[2],yl [2]);

getch();

closegraph();

}

五、实验操作步骤:

1.有开槽螺钉如实验图1-2所示，试用C语言编程，将试验表1-3中的螺钉的

数据以数据文件的形式存入磁盘；通过主参数直径d，从数据文件中调出相应的系列尺寸，并按此比例绘制对应的图形：

实验图1-2 开槽螺钉（GB/T65-2000）

实验表1-3 开槽螺钉数据表格

2.若有△ABC各项点坐标为A(50，50)、B(65，70)、C(80，60)，旋转中心与

旋转角度由用户输入，并画出该三角形绕任该点旋转后的图形。

六、思考题:

1．工程数据文件化，主要解决了什么问题，有何用处？

2．相对二维图形变换，三维图形的图形变换编程，在程序编写及数据处理中有什么区别与联系？

七、实验报告

实验名称班级姓名学号

1．实验目的

2．实验内容

3．数表的文件化处理的作用与原理；

4．二、三维图形变换的基本原理与方法；

5．工件图纸、初始数据（表）、C语言源程序

6．实验步骤

7．思考题