LabVIEW三维曲面绘制

北京师范大学1基于LabVIEW的三维曲面绘制摘要LabVIEW是一个具有革命性的图形化开发环境，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，从简单的仪器控制、数据采集到过程控制和工业化自动化系统，LabVIEW都得到了广泛的应用。在LabVIEW开发环境下编写的代码就是G语言代码。LabVIEW功能强大、灵活方便。它与C语言、Pascal语言、BASIC语言等传统编程语言有着诸多相似之处，如相似的数据类型、数据流控制结构，程序调试工具，以及模块化的编程特点等，但是二者又有着不同，LabVIEW使用图形语言（即各种图标、节点、结构框图、连线等）编程，界面形象直观，使用的对象都是测试工程师所熟悉的，因此即使是初学者也能够很快的掌握的。本文介绍了LabVIEW技术的发展历程和编程原理，并用该技术完成了三维曲面绘制模块的设计，该模块可以完成任意三维曲面的的绘制，还可以改变透明度等显示参数，使人们从视觉上对该物体有了更加全面的认识。关键词：LabVIEW，三维图形，虚拟仪器北京师范大学2LABVIEW-BASEDTHERR-DIMENSIONALSURFACERENDERINGABSTRACTLabVIEWisarevolutionarygraphicaldevelopmentenvironment,hebuilt-insignalacquisition,measurementanalysisanddatadisplaycapabilities,weaponsofthecomplexityoftraditionaldevelopmenttools,fromsimpleinstrumentcontrol,dataacquisitiontotheprocesscontrolandindustrialautomationsystems,LabVIEWhavebeenwidelyused.IntheLabVIEWdevelopmentenvironmentistheGcodewrittenlanguagecode.LabVIEWpowerful,flexibleandconvenient.ItiswiththeClanguage,Pascallanguage,BASIClanguage,andtherearemanysimilaritiesbetweentraditionalprogramminglanguages,suchassimilardatatypes,dataflowcontrolstructures,debuggingtools,andcharacteristicsofmodularprogramming,buttheybothhavedifferent,LabVIEWgraphicallanguage(node,blockdiagram,connections,etc.)programminginterface,visualimage,testengineersusetheobjectsarefamiliar,soevenbeginnerscanquicklygrasp.ThisarticledescribesthetechnologydevelopmentprocessandLabVIEWprogrammingprinciples,andusethetechnologytocompletethedesignofthree-dimensionalsurfacerenderingmodule,themodulecanbecompletedanythree-dimensionalsurfacerendering,changethetransparencyofdisplayparameterscanbechangedsothatpeoplefromthevisualobjectshaveamorecomprehensiveunderstanding.KEYWORDS:LabVIEW,Three-dimensionalgraphics,VirtualInstruments北京师范大学3目录前言................................................................................................1第1章虚拟仪器及LabVIEW的介绍.............................................21.1虚拟仪器的概述....................................................................21.1.1什么是虚拟仪器..........................................................21.1.2虚拟仪器的特点及发展前景.......................................31.2LabVIEW...............................................................................41.2.1LabVIEW的简介.........................................................41.2.2LabVIEW的功能.........................................................51.3LabVIEW中文版的开发环境...............................................51.3.1创建一个新的VI.........................................................61.3.2LabVIEW前面板窗口.................................................81.3.3LabVIEW程序设计框图窗口.....................................9第2章该设计所涉及到的模板介绍..............................................102.1前面板空间类......................................................................102.2程序框图内的各单元..........................................................102.2.1for结构......................................................................102.2.2数值函数....................................................................112.2.3三角函数....................................................................13第3章三维曲面图形设计.............................................................143.1设计的目的..........................................................................143.2操作步骤..............................................................................143.2.1三维环的设计............................................................143.2.2三维球的设计............................................................16结论..............................................................................................19谢辞..............................................................................................20参考文献..........................................................................................21北京师范大学11前言虚拟仪器是在电子仪器和计算机技术更深层次结合的基础上产生的一种新的仪器模式。随着计算机技术的发展，尤其是数字信号处理技术的进步，实现各种信号处理功能的软件，其精度越来越高，速度越来越快，在虚拟信号部分，用软件来实现更为方便[1]。LabVIEW提供了功能强大的、丰富的控件、函数、VI等，用于对数据表达和显示。合理的表达和显示，在程序设计中起着重要的作用，可以使设计的程序更加人性化。通过对数值型数据的表达与显示和布尔型数据的表达显示的学习，掌握了三维图形和图标的应用。在虚拟仪器系统中，将信号采集到电脑中，利用软件完成复杂的分析和信号处理工作，LabVIEW提供了大量的分析工具，成熟的算法，方便了对信号的检测和分析。目前LabVIEW的最新版本为LabVIEW2009，LabVIEW2009为多线程功能添加了更多特性，增加了早期版本没有的一些功能。本课题使用的是LabVIEW8.5中文试用版。本课题采用了for循环语句，通过数学公式的输入的运用，表达到三维图形的X，Y，Z轴上，在三维图像上表达出了所需要的图形。三维图形相对于二维是立体效果，很直观，大大的方便了人们的生活。北京师范大学22第1章虚拟仪器及LabVIEW的介绍1.1虚拟仪器的概述1.1.1什么是虚拟仪器1.虚拟仪器的发展[2]20多年前，美国国家仪器公司NI（NationalInstruments）提出“软件即是仪器”的虚拟仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW的最新版本为LabVIEW2009，LabVIEW2009为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEWReal-Time工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。专家们指出，在这个计算机和网络时代，利用计算机和网络技术对传统的产业进行改造，已是大势所趋，而虚拟仪器系统正是计算机和网络技术与传统的仪器技术进行融合的产物，因此，在21世纪，虚拟仪器将大行其道，日渐受宠，将会引发传统的仪器产业一场新的革命。2.虚拟仪器的介绍所谓虚拟仪器[3]，实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力