文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于OpenGL和Visual C++的交互式虚拟实验系统的研究
姓名:夏俊力
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:冯清秀
2011-01-14
华中科技大学硕士学位论文
摘要
在机电传动控制的教学过程中,实验是一个很重要的环节,但传统的实验设备由
于会受到费用、体积、维护等各种因素的限制使其难以完全发挥实验教学的功能。而
虚拟实验技术是目前快速发展的一种新型实验技术,由于其相对于传统实验的巨大优
势,目前已经在教学领域得到了广泛的应用。
本文以机电传动控制课程虚拟实验作为开发对象,重点研究了其中两个典型实验,
在 Visual C++平台上利用 OpenGL 技术建立了真实可控的三维模型,还开发了一套软
PLC 系统,并将二者结合起来形成了完整的虚拟实验系统。同时还实现了虚拟实验系
统的网络化,建立了网上虚拟实验室。
首先,利用 OpenGL 技术并结合外部建模工具快速的实现了虚拟三维模型的建模,
并利用 OpenGL 的拾取机制实现了与用户之间良好的交互,并最终完成了虚拟拆装系
统;同时还分析了模型运动的特点,在 OpenGL 中实现了对模型的虚拟运动控制,并
利用面向对象技术对模型数据进行了封装,对外提供了统一的控制接口。
其次,开发了一套软 PLC 系统,该系统在 PC 机上很好的模拟了硬 PLC 的基本功
能,可以进行 PLC 程序的编辑,并实现了对程序的解释运行,建立了 PLC 运行系统;
在此基础上,利用该软 PLC 系统和模型的控制接口实现了 PLC 对仿真模型的控制,并
最终完成了 PLC 对机械手的控制虚拟实验。
最后,研究并实现了将虚拟实验系统发布到网上的方法,利用向 ActiveX 控件中
引入单文档框架的方式将虚拟实验编译为 ActiveX 控件版本,随后分析了 ActiveX 控件
在 web 中的运行模型,并将虚拟实验系统成功的嵌入了网上虚拟实验支撑平台,建立
了完整的网上虚拟实验室。
经过在网上虚拟实验支撑平台上的反复测试,目前该虚拟实验系统运行状况良好,
达到了课题的预期目标。
关键词:虚拟实验软 PLC OpenGL Visual C++ ActiveX 控件

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
In the teaching process of Mechanical & Electrical Transmission Control, experiment is
a very important step. But the traditional experiment equipments can not perform all the
experiment teaching functions, as a result of the various restrictions such as the expenses, the
room, the maintenance and so on. The virtual experiment is a new technology for the
experiment teaching and because of its big advantages over the traditional equipment, the
virtual experiment technology has been widely used in the teaching area.
While chosen the virtual experiments of Mechanical & Electrical Transmission Control
as the research object and mainly researched on two experiments of them, this paper
developed a virtual experiment system using OpenGL interface on Visual C++ platform.
This system included the real and controllable three-dimensional environment and the
softPLC platform and realized the connection of these two items, also realized on the
. Fin