基于Authorware三視圖模擬識圖系統(tǒng)的實現(xiàn)

王林玉

摘要

通過Authorware的圖標化的編程方式，在Authorware中采用堆疊小立方體的方式，將15個小立方體隨機填充到一個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，任選一個生成三視圖，用熱區(qū)響應的方式，選擇與三視圖對應的三維立體圖形。實現(xiàn)三視圖的模擬識圖系統(tǒng)的制作，從而達到強化三視圖識圖的目的。

【關鍵詞】Authorware 變量 函數(shù) 三視圖

在機械零件圖形繪制中，通常是用三視圖來表達一個機械零件在各個面上的投影的輪廓形狀。三視圖一般指對象的主視圖、左視圖和俯視圖，將機械零件用正投影法在三個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，這種投影關系是一一對應的。CAD繪制三維圖形時，常用的方法是將簡單的二維圖形，通過拉伸旋轉和布爾運算之后，生成復雜的三維圖形。對三視圖的投影方法的理解以及三視圖與三維圖的對應關系，在工程繪圖或CAD三維繪圖都是很重要的一部分基礎知識。在Authorware中用小立方體的方式構造空間立體，用堆疊立方體的方式構造空間物體。實現(xiàn)三視圖識圖系統(tǒng)的制作，通過使用此系統(tǒng)可以加強三視圖識圖能力的練習。

1系統(tǒng)設計思路

此練習系統(tǒng)中，采用小立方體單元堆疊的方式來構造網(wǎng)格式的空間立體對象，就象魔方玩具一樣，空間立體對象是由3*3*3矩陣樣式排列的小立體構成。系統(tǒng)中，用15個小立方體隨機填充到不同的位置，就能構造出結構復雜又變化多樣的空間立體，在系統(tǒng)界面中，每次構造6個立體對象，處于不同的位置而且每組隨機取出一個立體構造其三視圖。

用堆疊小立方體的方式構造空間立體時，從不可見的面向可見面堆疊。對于空間小立方體的繪制，建立一個用戶坐標系，確定基點坐標及各個坐標軸方法（圖1繪制小立方體坐標）。根據(jù)坐標軸的方向，在繪制空間立體各個小立方體單元，繪制時要按照從下向上（z坐標）、從右向左（y坐標）、從后到前（x坐標）的順序來繪制，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，只要有一個位置被填充了小立方體，這列網(wǎng)格對應的投影位置就應出現(xiàn)一個小矩形。

制作此系統(tǒng)，首先建立基本的程序結構和界面，如圖2所示。

在初始化中，設置變量stop和分組變量item設置初始值，設置stop：=0，item：=l。在決策圖標的屬性窗口，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，當分組變量item達到20或者停止標志變量stop被置為1，都將結束這個決策循環(huán)，如圖3所示。

2系統(tǒng)實現(xiàn)過程

打開群組圖標，在一次測試流程圖中，設置分支結構如圖4所示。

2.1隨機構造空間立體

在分支中，六次決策圖標和之下的群組圖標，用來在窗口中生成隨機構造空間立體堆。其分支結構中，分別用三個計算機圖標，依次為生成“立方體”、“畫立方堆”、“下一個立方堆”來順序執(zhí)行。其后跟一個決策圖標“選擇立方堆”。

其中，“生成立方體”計算圖標中，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15個

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

Ry：=random（l，3，l）；為變量ry隨機選擇一個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

在計算圖標“畫立方堆”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坐標

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

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，該元素對應的空間立體單元位置有一個小立方體，因此進入繪制程序Cx：=sx-（y-x）*17

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

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

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

在流程線上加一個計算圖標“下一個立方體”，將位置變量keer：=keer+l，在下一個循環(huán)中在下一個位置繪制另一個空間立體。

2.2隨機選擇空間立體構造三視圖

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

在群組圖標流程線上，加入三個計算機圖標，分別用來判斷小立方體是否在某一個面上有投影。其中實現(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：將該列三個單元對應的數(shù)組元素的值相加，如果和大于0，說明有小立方體，同時為字符串變量vaz添加字符1，否則添加字符0。其它兩個視圖程序相同。

在第三層流程線上，用一個群組圖標，加入顯示圖標和三個計算圖標，用來設置圖形的顯示和繪制，其實現(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個字符，中間3個字符和最后3個字符，并分別賦值給3個字符串變量，繪制最上面的一排單元格，如果字符為1，說明需要繪制小方塊，邊長設置為15，否則不繪制。繪制中間一排的單元格，小方塊的Y坐標增加15，然后繪制最下面一排單元格，小方塊的Y坐標再增加15。同理，繪制其它兩個視圖。

2.3判斷及統(tǒng)計

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

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

（2）在正確的選擇群組圖標中，設置其分支流向為離開交互，在錯誤的選擇分支中設置其流向為返回。

（3）在每次正確選擇之后，用擦除圖標來擦除正確提示信息。

其流程圖如圖5所示。

系統(tǒng)設計最后效果如圖6所示。

3結論

系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，首先是用數(shù)組記錄空間立體構造情況，隨機為數(shù)組元素賦值。然后根據(jù)數(shù)組元素值，在對應位置繪制小立方體單元，隨機選個空間立體，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)響應判斷用戶選擇是否正確，統(tǒng)計測試情況。

參考文獻

[1]宋一兵，遲潔茶.Authorware6典型應用實例與技巧[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[2]許永年，覃小斌.工程制圖[M].北京：中央廣播電視大學出版社，1999.endprint