毕业论文轮廓仪测量表面粗糙度实验教学平台

江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 学生姓名 杨武俊 班级学号 0840206126 指导教师 沈泽洪 二零一二年六月江苏科技大学本科毕业论文轮廓仪测量表面粗糙度实验教学平台Virtual experiment platform of surface roughness measured by profilometer江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：机械工程学院 专 业：机械电子工程 学生姓名：杨武俊 学 号：0840206126 指导教师： 沈泽洪 职 称： 高工 毕业设计（论文）题目：轮廓仪测量表面粗糙度实验教学平台一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）为了提高学生轮廓仪的操作技能及教学效果，轮廓仪测量表面粗糙度计算机辅助教学软件需要一个连续开发的过程.本毕业设计涉及如下内容和要求:1.轮廓仪测量表面粗糙度实验课的作用及现状分析;2.运用计算机技术,提高轮廓仪测量表面粗糙度虚拟实验平台实验教学的可行性分析;3.计算机辅助实验教学系统的开发:(1)开发思想 (2)系统的组成 (3)典型实验课的辅助教学程序设计及实验;4.进一步扩展设计功能.途径与思路,并为后续开发留下接口二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1.毕业设计报告(1)系统开发及使用说明书;(2)程序设计框图及清单;(3)要求的外文资料翻译;2.总结报告.三、完成日期及进度1.1到3周调研,开题报告;2.4到9周虚拟实验平台制作;3.10到11周编写说明书和翻译;4.12周答辩四、同组设计者（若无则留空）： 四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1景旭文.互换性与测量技术基础.北京：中国标准出版社，2002.122董敬知.正确理解应用表面粗糙度.机电技术.北京：机电技术出版社，20103高晓康.几何精度设计与检测.上海：上海交通大学出版社，20024陈隆德，赵福令.机械精度设计与检测技术.北京：机械工业出版社，20005赵永彪，毛雅丽.表面粗糙度的测量分析.上海：制造业自动化，20116李富荣，刘晓悦.Authorware 7实用教程.北京：清华大学出版社，20067卫东，郝用兴.Pro/Engineer5.0实用教程.北京：北京大学出版社，20118二代龙震工作室.Pro/Engineer5.0 进阶提高.北京：人民邮电出版社，2010 系(教研室)主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日江苏科技大学本科毕业设计（论文）摘 要表面粗糙度是指零件表面上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征。机械加工过程中形成，直接影响零件的配合性质，表面的耐磨性，抗腐蚀性，疲劳强度，密封性，导热性及使用寿命。根据粗糙度的几何定义，使用轮廓仪可以对测量出被侧面的Ra，Ry等参数。本次毕业设计使用了三维设计软件Pro/E、视频制作软件电影魔方、音效处理软件Goldwave、图像处理软件isee和多媒体动画制作软件Authorware。引用多媒体技术，从而使实验教学更具有互动性和趣味性，增进了学生对轮廓仪的了解和对于实验原理的掌握理解。关键词：粗糙度；轮廓仪；Authorware；AbstractThe surface roughness refers to the parts on the surface with small spacing and tiny peak and valley of geometric shape micro characteristics. It develops in the process of mechanical processing, directly affecting the parts with nature, the surface of the wear resistance, corrosion resistance, fatigue strength, sealing, thermal conductivity and service life. According to the roughness of the geometry of the definition,we can measure the Ra, Ry parameters by profilometer.3D design software Pro/E, video production software movie rubiks cube, sound processing software Goldwave, image processing software Isee and multimedia animation Authorware software. Quoting the multimedia technology, the experiment teaching becomes more interactive and interesting meanwhile enhancing students to master the experimental principle and get much more about the principle of profilometer.Keywords: surface roughness; Authorware; profilometer目 录第一章 绪论11.1 概述11.2 研究现状及存在的问题1第二章 计算机辅助教学技术概述32.1计算机辅助教学的概念及意义32.2多媒体程序的开发过程42.2.1需求分析42.2.2教学设计52.2.3编写脚本52.2.4素材的准备62.2.5程序的生成、测试与打包62.2.6多媒体程序制作需要注意的问题6第三章 设计思路73.1 总体设计73.2多媒体程序的设计73.2.1文字的设计73.2.2声音的设计83.2.3图形、图像、动画、视频的设计83.2.4按钮、热字及热键的设计93.2.5颜色的设计9第四章 软件学习104.1概述104.2 Authorware104.3 Pro/E134.4电影魔方154.5 Goldwave和Isee15第五章 素材制作165.1 Pro/E三维建模165.1.1零件建模165.1.2组件225.1.3动画235.2 Isee 图片制作和Goldwave声音处理245.3电影魔方视频制作24第六章 多媒体程序编写266.1程序流程图266.2脚本编写296.3声音文件的引入296.4图片引入306.5视频文件引入306.6特效及交互的实现316.7多媒体程序调试打包326.8多媒体程序使用说明的编写33第七章 程序运行过程说明34第八章 实验原理说明378.1测量原理378.2轮廓仪的使用38结 论40致 谢41参 考 文 献4242第一章 绪论1.1 概述由于学校实验教学教学资金有限，实验教学仪器相对落后，导致了实验教学内容陈旧，互换性测量实验、实训设备价格昂贵，资金投入大。多媒体虚拟实验平台的制作与使用，能极大地降低验室建设成本，缓解由于财政压力给实验实训教学环节带来的不利影响，有利于学生实践操作能力的培养。本次毕业设计主要使用的编程软件为Authorware软件，这是一款强大的多媒体程序制作软件，其制作的多媒体程序有很强的交互性，趣味性和实用性。表面粗糙度是零件表面的微观几何特征，是影响零件的配合性质，导热性质，摩擦性质等的重要参数，也是评定零件质量的重要指标。实验使用的是JB1C型轮廓粗糙度测量仪，具有使用方便，测量准确等优点。1.2 研究现状及存在的问题 随着计算机多媒体技术的迅速发展，信息时代的学习、生活方式都发生了重大变革。作为计算机辅助教学重要分支的虚拟实验教学技术也在蓬勃发展。这也促成了作为培养和提高学生动手实践能力、观察能力、分析问题和解决问题能力等方面有着先天优势的高校进行实验教学改革。目前，我国传统实验教学环节不足、实验资源不均衡，实验教学多采取教师讲授，学生模仿实践，导致了学生创新能力不足，缺乏交互性。虚拟实验教学环境的研究与建设有利于解决当前实验教学中存在的问题。在虚拟实验平台中，学生既可以在虚拟实验台上动手操作，又可自主实验，有利于培养的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。学生更易获得相关的知识，科学的指导和敏捷的反馈。虚拟实验平台是未来实验室建设的发展方向。 随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高，易维护等诸多优点。近年来，,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。我国是制造业大国，在生产领域，质量检验是重要的一环，作为零件质量指标之一的表面粗糙度检测尤为重要。目前的测量方法主要有轮廓仪测量法，样板比较法，光切测量法，干涉显微镜测量法等，各测量方法都能测量一定范围的粗糙度值，已被广泛用于产品表面质量检测，但高校学生特别是机械、材料专业学生对粗糙度测量方法知之甚少。第二章 计算机辅助教学技术概述2.1计算机辅助教学的概念及意义随着现代科学技术的发展，计算机在教育领域得到了空前的发展。计算机不仅是一门学科，而且正逐渐成为有效的教学媒体和教育管理的重要工具。计算机辅助教学(ComputerAssisted Instruction,简称CAI)。计算机辅助教学的重要分支多媒体教学的应用给课堂教学带来了无限的生机与活力，它使当今的教学手段、教学方法、教学观念、教学形式、教学结构，以致教育思想与教学理论都发生了变革。多媒体教学的优越性 (1)多媒体教学改变了传统教学手段。它以巧妙的构思、生动的画面、形象的演示，引领课堂教学进入一个全新的境界。计算机辅助教学不仅能替代许多传统教学的手段，而且能实现传统教学手段无法达到的教学效果。利用计算机的动态画面展示事物发展或推理的全过程、利用它的图画特性将抽象的、理论的东西形象化、将空间的、难以想象的内容具体化 (2)多媒体教学除了能表现传统教学无法实现的一些生动的效果外，还可以增加课堂容量，提高学生感知新知识的速度，加深学生对知识的理解程度。由于利用计算机辅助教学手段，使讲解更直观、更清晰、更具吸引力，更容易建立新旧知识之间的联系，学生学得更快且印象更深。因此不论从理解或记忆的角度来看，计算机辅助教学都能达到良好的教学效果，它能使课堂容量大大提高，这是传统教学所无法比拟的。 (3)多媒体教学能在学生和教师之间自由调整和控制学习进程。计算机具有很强的交互性，信息反馈速度很快，能够及时在教与学之间作出反映、作出调整，教师对学生的学习状况能够充分把握，甚至对每一个学生的掌握程度都可以及时测试、单独指导，因此，在因材施教方面也有计算机辅助教学(这里更倾向于计算机网络辅助教学)独到的一面。对我们进行分层次教学提供了实施的可能性与理论依据。 (4)多媒体教学以计算机为载体，具有极强的传播性，能让更多的教者与学者从中受到启发，能够反复多次使用，容易被修改和移植。它利用计算机的海量储存功能储存大量的信息，可以随时调用各时期、各阶段、各方面的资料，是信息的收集和传播方式的一次大变革，它还可以记忆学生所有的学习情况，以便学生及时更正思维方式思想方法，学生复习更是方便快捷。同时，好的教学软件，还能推动教学改革的发展，好的教学方法也可随着软件迅速推广全国各地，这就促进了教学方法的更新。因此，计算机辅助教学，作为信息化工程的一部分，也展现了它独特的魅力。目前，主要使用的多媒体程序制作程序为Microsoft公司的powerpoit软件，Adobe公司的AUthorware软件。前者主要用于演示文稿的创建，即幻灯片的制作。可有效帮助演讲、教学，产品演示等。后者是一种解释型、基于流程的图形编程语言。Authorware重要用于创建互动的程序，其中整合了声音、文本、图形、简单动画，以及数字电影。编制的程序具有强大的交互功能,可任意控制程序流程，在人机对话中，它提供了按键,按鼠标,限时等多种应答方式，它还提供了许多系统变量和函数以根据用户响应的情况,执行特定功能，编制的软件除了能在其集成环境下运行外，还可以编译成扩展名为.EXE的文件，在Windows系统下脱离Authorware制作环境运行。2.2多媒体程序的开发过程多媒体程序的制作开发是多媒体辅助教学的重要环节。工欲善其事必先利其器，有了丰富多样，功能强大的多媒体程序，才能保证多媒体辅助教学收到预期的效果。其制作过程可分为需求分析、教学设计、脚本编写、准备素材、程序编写调试与打包。2.2.1需求分析在开发多媒体程序以前，必须要明确以下几个问题：（1）使用多媒体程序要达到的目的。即要通过深入细致的分析，明确以下三个问题：教学内容的重点和难点是什么哪些问题使用传统的教学方法不能解决如何利用多媒体辅助手段突破教学难点（2）采用何种教学模式。即要根据课程内容和特点，确定本节课是以教师的讲解、演示为主还是以学生的自学、练习为主。教学模式对多媒体程序的风格和表现形式起着决定性的作用。（3）多媒体程序的内容。并非所有的教学内容都适合或有必要使用多媒体来表现。多媒体程序的内容既要根据教学需要来决定，还应注意充分发挥计算机的优点，克服传统教学中的不足。具体到教学中，有些实际操作困难、仪器十分贵重或有危险性的实验，如：物理学中的帕斯卡实验、化学中的接触法制硫酸、催化氧化法制硝酸等，通过视频剪辑或动画模拟，学生很容易看清变化的过程和原理；又如一些散文和小说，通过录音、影视剪辑创设情境，能促进学生对人物、情节和主题思想的理解，是传统教学所无法比拟的。可见，利用多媒体程序的直观、形象、生动的特点可以帮助学生理解那些枯燥、抽象的知识点。（4）教学对象。不同年龄段的学生认知结构差别很大，多媒体程序的设计必须与学生的认知特征相适应。中学生已经逐渐开始由直觉思维向抽象思维过渡，此时，应通过多媒体程序引导学生学习抽象概念，学习用语言符号去解释事物的内在规律，以逐步发展其逻辑思维能力。其它因素，如程序的运行环境、设备的配置、素材的获取等问题也应该认真考虑，做到心中有数。2.2.2教学设计这是多媒体程序开发过程中最重要的一环，应按如下步骤进行：（1）对所选教学内容进行深入细致的分析，了解大纲的要求，分析重点、难点，明确在教学过程中使用传统教学方法难以解决的地方在哪儿。（2）教学需求分析，明确应用多媒体程序要达到的目标及与之相对应的教学模式（课堂教学型、课外自学型、练习辅导型），并以此为依据大体规划所需的媒体表现形式。(3)更深入地规划所涵盖的教学内容，明确多媒体程序由哪些板块组成，并确定各板块所涉及的内容，明确整个教学过程在程序各部分中的表现形式。2.2.3编写脚本脚本设计是多媒体程序制作过程中的又一重要环节，它将多媒体程序的设计和制作紧密地联系在一起，是多媒体程序制作最直接的依据。脚本的设计要按照教学设计的要求，并结合所用软件的特点来进行，要对制作过程进行全面、细致的划分，并以书面形式详细地写出来。即将多媒体程序内容进一步细化，具体到每一屏的显示内容、画面设计、表现形式以及按钮的操控等都要一一罗列清楚，使其成为程序制作的精确的 图纸。为增强多媒体程序的感染力和表现力，在编写脚本时，还应注意艺术设计，如：界面色彩的搭配、背景音乐的选择、图文的排版、文本字体字号、图形、图片的过渡效果、视频、动画的显示位置等。整体风格的确定和对素材的艺术化处理，会对教学过程产生潜移默化的作用。2.2.4素材的准备恰当地选择多媒体程序的素材，能使程序的表现力更加丰富，有利于最大限度地调动学生的学习积极性，能引发学生的学习兴趣，能帮助学生更好地理解有关内容。素材的准备工作一般是指文字的录入、图形、图像、音乐的获取和编辑、视频的截取和动画的制作等，这一阶段涉及面广，除了需要一定外部设备的支持以外，有时还需要相关技术人员的帮助。2.2.5程序的生成、测试与打包在多媒体开发工具的支持下，按照设计脚本的思路，将准备好的素材有机的组合起来，一个多媒体程序便生成了。为保证程序的正常使用，还需要多次测试，以便能够发现程序在运行当中存在的问题，及时修改。测试完毕后，通常还要将制作好的源文件打包，使之生成为可执行文件。至此，整个多媒体程序的制作才算大功告成。2.2.6多媒体程序制作需要注意的问题多媒体教学由于集文字、声音、图像和动画于一体，直观生动，信息量大，不仅能都改善教学环境，还能够优化教学结构，是现代化教学技术的发展趋势。但是，其也存在很多弊端，在多媒体程序的制作中需要注意。（1）要充分重视学生在计算机辅助教学中的能动作用 在多媒体教学中，教师仍起主导作用，学生仍处于主体地位，多媒体教学中，电脑只是一个中介，切不可喧宾夺主以电脑为中心组织教学。（2）因教适用 不要过多地、盲目地使用多媒体手段，并非所有的内容都适合或有必要使用多媒体来表现，多媒体技术作为一种辅助教学手段，应该为促进教学而使用，而不应该为哗众取宠而使用。（3）多媒体程序的要求 在制作多媒体程序时，还应注意知识的科学性、准确性，防止产生误导，同时，在教学中应该充分利程序的多样性、趣味性和可交互性挖掘学生的创造能力、创新思维。第三章 设计思路3.1 总体设计本次毕业设计的主要内容，是使用Authorware软件编写轮廓测试仪测量表面粗糙度实验多媒体程序。实验目的是通过本次实验，是学生能够了解粗糙度各相关参数的定义和测量方法，同时，能够较为深入地了解轮廓测量仪的测量原理，增强动手实践能力和思考能力。基于实验目的，多媒体程序注重于实验原理的分析介绍和测量过程的展示，对于一些扩展知识，有的放矢的进行讲解。多媒体程序基于实际实验流程，以演示实验教学内容为主。通过多媒体程序，图文并茂地解释粗糙度的定义，主要测量方法，并着重解释取样长度c，评定长度Ln，算术平均粗糙度Ra，轮廓最大高度Ry，轮廓围观不平度的平均间距Sm以及轮廓支撑长度率的相关概念以及计算方法。对于GB/T3505-2000已经删除的十点高度Rz ISO以及一些对实验教学作用不大的参数不做详细介绍。在测量原理的介绍中，结合国内外测量技术的现状，有层次，有重点地介绍触针式平面粗糙度测量方法。对于表面粗糙的光学测量方法，对比测量方法只做简要的介绍。在测量仪器原理的介绍学习方面，将重点介绍JB-1C型粗糙度测量仪的传感测量原理，测量系统组成，仪器使用方法以及测量仪器装配的动画展示。测量仪器的测量仿真及装配过程将选择Pro/E5.0版本完成，声音数据的处理使用Goldwave软件处理，图像使用isee软件处理，视频文件通过电影魔方处理。在多媒体程序中，着重与实验教学内容的丰富性和趣味性，同时加强实验教学的交互性。3.2多媒体程序的设计多媒体制作软件Authorware把所有内容有机的集成在一起，整个集成过程使用了交互结构，放置不同的交互热区，使用热区以及菜单栏进行导航，界面的使用很友好、便捷，根据按钮图标即可进入相应的内容，在学习的过程中可以随时根据需要跳转到需呀的页面，更加便于学习者的学习。3.2.1文字的设计程序中包含了大量的文字信息，关系到能否达到实验教学效果。设计时要做到：（1）文字内容要简洁、突出重点。根据对画面形象进行概括和提高以及表现教学内容的要求，文字内容应尽量简明扼要，以提纲式为主。（2）要采用合适的字体形象。字体形象是指字体的风格、字体的大小、字体的修饰、字的位置等。（3）文字内容要逐步引入。对于一屏文字资料，应该随着讲课过程逐步显示，这样有利于学生抓住重点。（4）文字和背景的颜色搭配要合理。文字和背景颜色搭配的原则一是醒目、二是易读，三是长时间看了不累。3.2.2声音的设计CAI程序中的声音主要包括人声、音乐和音响效果等。人声主要用于解说、范读、范唱，在CAI程序中应用较少。多媒体程序中，合理地加入一些音乐和音响效果，可以更好地渲染气氛、烘托环境，更好地表达教学内容，同时吸引学生们的注意力，增加其学习兴趣。音乐和音响效果的设计应注意：（1）音乐的节奏要与教学内容相符。重点内容处要选择舒缓、节奏较慢的音乐，以增加感染力，过渡性内容选择轻快的音乐。（2）音乐和音响效果不能用得过多，用得过度则成为干扰信息，效果适得其反。（3）音乐和音响宜选用学生不熟悉的乐曲，这样有利于集中学生的注意力。（4）背景音乐要舒缓，不能过分地激昂，否则会喧宾夺主。音量不能太大，否则会造成学生去“听”音乐，而不是“感受”音乐。要设定背景音乐的开关按钮或菜单，便于教师控制，需要背景音乐就开，不需要就关。3.2.3图形、图像、动画、视频的设计CAI程序中，图形、图像、动画等视频图像占较大比重，设计得好，可以起到事半功倍的教学效果。反之，也会起到负作用。（1）图的内容要便于观察。图形、图像等画面设计要尽可能大，图的主要内容处在屏幕的视觉中心，便于学生观察。（2）复杂图像要逐步显示。对于较复杂的图，如果一下子显示全貌，会导致学生抓不住重点，也不便于教师讲解。应随着教师讲解，分步显示图形，直到最后显示出全图。（3）对于动画和视频图像，应具有重复演示功能。对于动画和视频图像，学生可能一次没有看清，最好设计重复播放按钮，教师可以根据教学实际，重复播放。（4）图形、图像分为静态和动态两种。运用静态图像表达信息主要应考虑位置、大小、色彩等；动态图像的使用除考虑这一问题外，还要注意画面的组接技巧，即让屏幕画面之自然地过渡，中间没有明显跳跃感。屏幕画面间的连接一般遵循“动接动、静接静”原则，力求自然、流畅，保持相邻画面在构图、色彩、亮度上的顺畅与协调。3.2.4按钮、热字及热键的设计按钮、热字及热键是多媒体程序中常用的交互方式，它们共同构成了多媒体程序生动友好的界面，对按钮、热字及热键的恰当运用与合理设计，对调动学生的非智力因素具有重要作用。按钮是多媒体程序中最常用的实现人机交互的方式之一，它的外观式样如同真实设备的按钮，常被设计得多样，按钮在界面上的呈现是向上凸起的，有一定的立体感，按钮上面应有文字说明或能表达其功能的模拟图示。热字或热键也是多媒体程序中最常用的实现人机交互的方式。热字与热键设计主要是在信息群中突出它的存在。如：与其所在的背景构成反差，与文字群中的其它文字构成反差等。此外也可有加下划线、反白及闪烁等方式来突出它。3.2.5颜色的设计多媒体程序中色彩的合理使用是激发和保持学生学习兴趣的重要因素。在程序设计时，应从心理的、视觉的、美学的、教育的多角度出发，综合考虑程序中颜色的运用。多媒体程序中颜色的设计要考虑全屏幕颜色和字体颜色，通常，全屏幕颜色不宜用饱和度较高、亮度较亮的颜色，因为这样容易引起视觉疲劳，而应使用稍暗的、柔和的色调。文本是程序中的重要信息，文本中文字的颜色要与背景或全屏幕颜色有一定反差，以突出文字。第四章 软件学习4.1概述本次毕业设计使用三维设计软件Pro/E进行轮廓测量仪的建模和测量过程的动画仿真，利用其绘图模块，绘制实验需要使用到的被测表面轮廓图像，使用Isee对多媒体程序需要使用到的背景图片，程序按钮图标，视频制作需要的图像和编写使用说明书时用到的图片进行分辨率，图像饱和度等处理，使用Goldwave对录制的解说录音进行去除杂音，音量增大等处理，使用电影魔方软件，编写视频字幕，剪辑动画视频，整合解说录音以及制作最终需要的演示动画；使用Authorware软件，编写多媒体程序，整合视频，动画，图片和声音等多媒体素材，最终打包为能在Windows环境下执行的EXE可执行程序。4.2 Authorware由于多媒体程序制作的需要，必须系统全面地学习多媒体制作软件Athorware，通过视频教程，网络学习文档，图书馆参考书和随书光盘，学习和掌握了最新Authorware7.0版本的基本使用技能，为编写多媒体程序打下结实的基础。如图4-1所示图4-1：Authorware程序界面Authorware是多媒体工具软件供应商Macromedia公司推出的一款优秀多媒体程序开发工具。它采用基于图标的路程线设计方式，程序结构清晰，并且各种模块的可重复利用性高，用户可以像搭积木一样在设计窗口中用图标组建程序。在Authorware中，14个不同功能的图标就代替了复杂的编程工作，在图标中可以添加文字、图像、音乐、动画和视频等多种媒体格式，这使得Authorware的用户可以不用学习任何编程语言，就能迅速开发出专业水平的多媒体作品。Authorware的主要功能和特点：（1）基于图标的开发方式。Authorware主程序是由流程线和图标构成的。在最新的Authorware7.0中，已经有14种不同功能图标，可以简介清晰地摆放流程线上，是用户可以轻松地制作出功能复杂的多媒体程序。（2）图文处理能力。Authorware虽然不是专业的文字编辑工具，也不是专业的图像处理工具，但是Authorware综合了各种专业工具的许多基本功能，具备一定的文字、图形、动画处理能力，对一款多媒体创作工具而言，显然已经足够了。（3）强大的人机交互功能。人机交互式现代多媒体技术的特点，Authorware提供了11种交互响应的方式，如按钮、热区、热物体、文体、下拉菜单等。利用这些交互方式可以很好地实现交互功能，创作功能完善的多媒体作品。（4）良好的可扩展性。Authorware有着十分良好的可扩展性能。它提供了动态链接功能，使开发者可以将在任何一种编程语言环境下得到的函数动态链接到Authorware中使用。（5）强大的网络支持。新版的Authorware提供了强大的网络支持，用户可以很容易地将作品分段和压缩，并将其发布到网络上。Authorware的菜单栏依次为文件、编辑、查看、插入、修改、文本、调试、其他、窗口和帮助等按钮，使用这些按钮附带子选项便能完成完成程序的开发制作，一般常用的命令为文件菜单下的打包命令，编辑菜单下的返回命令，插入菜单下的插入图片、知识对象命令，修改菜单下的修改文件属性命令，文本菜单下的修改文本大小字体命令和调试菜单下的程序调试按钮命令。如图4-2所示 图4-2：Authorware菜单栏如图4-3所示，为了方便设计者快捷简单地完成程序设计，Authorware在面板左侧设置了图标栏和设计窗口。在图标栏里提供了14个常用图标按钮，便于程序流程设计时使用。 图4-3：Authorware图标栏 显示图标：用于显示文本和图形，制作多媒体程序中的静态画面。移动图标：配合“显示图标”，产生物体移动的动画效果。擦除图标：用来擦除程序中不需要的对象。等待图标：可以使程序暂停一段时间，也可以用来响应用户的操作导航图标：用于控制程序的跳转结构。一般与框架图标配合使用框架图标：用于创建有翻页、导航、查找等交互式功能的框架结构。判断图标：也称为“决策图标”，可以在程序中完成判断功能。交互图标：用来设置具有交互作用的分支结构。计算图标：用于进行变量和函数的赋值及运算。群组图标：其功能类似于编程语言中的子程序。数字电影图标：导入数字化电影。 声音图标： 导入背影音乐和配音文件。DVD视频图标：主要用于在多媒体程序中插入各种不同格式的视频文件。知识对象图标：用于插入知识对象，以丰富多媒体程序的内容。开始停止图标：用于调试程序，start设置程序的起点，stop设置程序的终点。4.3 Pro/EPro/Engineer简称Pro/E。在多媒体程序里，需要模拟演示测量过程中的仪器校准，实际测量的过程，故选择三维建模软件Pro/E进行轮廓仪建模，然后对测量校准过程进行仿真模拟，输出仿真视频，用于多媒体程序制作。软件的学习主要通过企业培训视频，图书馆参考书和网络自学教程。Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E是第一个提出了参数化设计的概念的三维设计软件，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。本次毕业设计主要使用其标准模块和动画模块。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。特点之一：参数化设计，相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。 特点之二：基于特征建模 ，Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。特点之三：单一数据库（全相关） Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/E5.0的菜单栏提供了文件、编辑、视图、插入、分析、信息、应用程序、工具、窗口和帮助等按钮，内含Pro/E所有的程序命令。通过相应的下拉菜单即可选取需要的命令。如图4-4图4-4：Pro/E菜单栏在Pro/E的零件模式下，为了方便设计者准确快捷地使用建模命令，程序在操作面板右侧提供了一般设计时需要使用的草绘按钮，基准创建按钮，草绘特征按钮，直接建模特征按钮和部分高级建模按钮。可完成创建基准放置孔，抽壳，倒角，筋特征，拉伸，旋转和阵列等操作。在面板左侧提供了层管理，方便对设计零件的各个特征进行编辑管理。如图4-5所示如图4-5： 建模命令在Pro/E的组件模式下，同样提供了快捷的设计按钮，可以方便快捷地进行组件装配操作，基于Pro/E本身的特性，可以实现在组件装配的过程中可以随时修改零件尺寸参数，并再生到组件中，极大地方便了组件装配的工作。在组件操作面板的左侧，Pro/E提供了零件管理列表，通过对列表的选择操作，可以完成对单个或者多个零件进行删除，重定义，隐藏等编辑操作。如图4-6所示图4-6：组件快捷键在Pro/E的动画模块里，延续了程序快捷方便的设计特点，提供了诸多实用快捷按钮，可以完成新模拟动画文件的创建，定义实体，导入编辑关键帧，加入驱动电机，动画时间编辑，动画模拟过程控制以及文件捕获输出等操作。如图4-7所示图4-7：动画工具栏4.4电影魔方电影魔方是万博软件公司最新推出的全方位数字视频编辑工具软件。作为一款操作简单和功能相对完整的数字视频编辑工具软件，电影魔方(MPEG Video Wizard)以其快速及无编码处理MPEG数字视频文件著称，这包括DVD、VCD、数字电视和各种数字摄像机所记录的数字文件。无论对于初学者或资深用户，电影魔方都可以轻松完成AVI、MPEG素材的剪切、编辑、处理、以及添加字幕和效果合成等工作，通过综合运用影像、声音、动画、图片、文字等素材，创作出各种不同用途的AVI、MPEG数字影片。软件的学习主要通过网络自学视频教程。如图4-8图4-8：电影魔方界面4.5 Goldwave和IseeGoldWave是一个功能强大的数字音乐编辑器，它可以对音频内容进行播放、录制、编辑以及转换格式等处理，软件简单容易上手，主要用于对配音文件进行音量增大，去除背景噪音等处理。Isee是一款功能全面的数字图像浏览处理工具，能够方便快捷地完成对图片的裁剪，美化，水印和格式转换等功能。第五章 素材制作一个成功优秀的多媒体程序需要具备丰富多彩的视频、动画、图片、声音和好的交互体验来充实内容，更好地表达需要传递的信息知识。古语有云，兵马未动粮草先行，在编写多媒体程序之前，需要花足够的时间和精力准备多媒体素材。5.1 Pro/E三维建模经过对三维建模和动画仿真模拟软件进行比较，现选定行业应用较为广泛，能更真实灵活地再现实验测量过程的建模软件Pro/E来进行测量过程的动画模拟演示。其过程可依次归纳为：零件建模，组件装配，模拟动画三个部分5.1.1零件建模零件建模是最为基础的工作，零件建模的好坏关系到能否真实再现测量仪器的三维视觉效果和测量过程。所以，建模的第一步就是要对测量仪器粗糙度轮廓仪进行细致认真的实地测量，在稿纸上预先计算好整部仪器的大致尺寸。其次，将仪器划分为不同的零件，分析每一个关键零件的特征结构，写下初步的建模表达思想，对于一些结构复杂，但对于测量过程演示关系不大的部件，可以适当地简略表达。如仪器的升降装置传动为螺杆齿轮结构，但这部分结构对于动画模拟影响甚微，故在建模过程中可以考虑使用单杆配合滑块的简单机构并限定5个自由度予以替代。首先，在电脑的硬盘里建立Job文件夹，专门用来存放建模文件和模拟动画文件。下面，开始逐一地对测量仪的每个关键零件进行建模。5.1.1.1测量仪底座新建一个零件文件，命名为CLYDZ，存盘。在软件的操作界面上，点选左边的工具条，选取草绘按钮，在Front平面上进行草绘。先做两条相互垂直的对称中心线，选取矩形作图按钮，作出尺寸为1500mm*600mm的矩形，然后确定退出草绘环境。选定拉伸命令，拉成成实体，拉伸厚度为150mm。然后选定长方体的各边，进行10mm*10mm的倒直角。选取长方体外立面作为草绘平面，在草绘环境里做出尺寸为50mm*25mm*12.5mm的八边形，选拉伸切除命令，生成载物台移动槽。依次在底座的正面放置3个尺寸为直径20mm的孔，用于升降装置的定位。在底座的另一侧面，放置两个直径为20mm距侧边40mm*60mm的孔，用于定位电器箱。为了在组件时能区分于其他零件，整体着色为亮棕色。如图5-1所示图5-1：测量仪底座5.1.1.2载物台新建一个零件文件，命名为ZWT，存盘。先使用拉伸实体命令，生成载物台主体。选定载物台各边，作圆角处理。在载物台对称面上创建内基准面，在该基准面是做出尺寸为50mm*25mm*12.5mm的八边形，选拉伸实体命令，拉伸方向选双向拉伸，拉伸到合适的尺寸，生成载物台移动倒块。在载物台相邻两个面上一次拉伸生成可调节千分表。为了更好地反映真实载物台，将可调节千分表着色为白银色。如图5-2所示图5-2：可调节载物台5.1.1.3校准样板新建一个零件文件，命名为BZYB，存盘。在选取草绘面，绘图5-3：校准样板制80mm*50mm的矩形，拉伸实体为15mm厚的长方体。选取长方体上表面，草绘出矩形框，在矩形框里绘制栅格线。为了更真实地反映标准样块，将样块表面渲染为玻璃，透明度调到合适接近玻璃可视度。5.1.1.4被测零件新建一个零件文件，命名为BCLJ，存盘。草绘一个圆，使用拉伸命令生成被测零件。为了模拟动画观察的需要，对零件表面做必要的渲染。如图5-4所示图5-4：被测零件5.1.1.5升降装置新建一个零件文件，命名为SJZZ，存盘。草绘升降台底部图形，使用拉伸实体命令生成升降台底座。在底座的三个位置分别放置一个直径为20mm的孔，便于使升降台和仪器底座固定。选择升降台一表面，草绘升降立柱界面，同样使用拉伸实体命令生成升降立柱。在升降立柱侧面，拉伸出升降手轮安装孔。最后，整体着色为古铜黄。如图5-5所示图5-5：升降装置5.1.1.6驱动装置新建一个零件文件，命名为QDZZ，存盘。使用拉伸命令，生成驱动装置主体。在驱动器主体上再次使用拉伸命令，分别生成运动导轨和传感器安装槽。选取主体的各边，做尺寸为R=3mm的圆倒角。将零件着色为暗铜色。如图5-6所示图5-6：驱动装置5.1.1.7升降手轮新建一个零件文件，命名为SJSL，存盘。使用拉伸命令分别生成升降手轮的轮盘和轴。对轮盘的外沿圆倒角。使用编辑菜单下的混合伸出项生成手柄。将整个手轮着色为蓝色。如图5-7所示图5-7：升降手轮5.1.1.8传感器新建一个零件文件，命名为CGQ，存盘。使用拉伸命令，生成传感器柱形主体。在主体的一端使用拉伸命令，生成测量触针杠杆，在杠杆的自由段建立内部基准面，在该基准面上使用拉伸并完全倒圆角命令生成测量触针。在主体的另一端，使用双向拉伸命令，生成传感器固定轴。将传感器着色为金黄色。如图5-8所示图5-8：传感器5.1.1.9电器箱新建一个零件文件，命名为DQX，存盘。在草会面中草绘电器箱界面矩形，尺寸为400mm*100mm，拉伸为电器箱主体。在电器箱左侧使用拉伸命令生成电源按钮，并着色为红色。在电器箱主体左侧位置，使用拉伸切除命令，生成显示屏。在显示屏左侧使用两次拉伸命令生成调零旋钮，着色为黄色。在显示屏下侧，先拉伸生成一个长方体按钮，着色为蓝色，然后使用阵列命令，生成余下3个按钮。使用扫描伸出项和拉伸命令，生成电器箱一个支架，选择该支架，使用镜像命令生成另外一个支架。在电器箱背面放置直径为20mm的孔和10mm*5mm*5mm的槽，分别用于定位安装电源线和打印卷纸架。其次，才草绘环境里，一次给各个按钮输入文本“启动、选择、打印、复位、调零”。电器箱其余部分着色为棕色。如图5-9所示图5-9：电器箱5.1.1.10打印卷纸架新建一个零件文件，命名为DYJZJ，存盘。使用拉伸命令生成打印卷筒，以此为基准，扫描生成打印卷纸，在卷筒两侧配合使用扫描命令和镜像命令，生成卷筒支架。将卷纸着色为白色，支架着色为蓝色。如图5-10所示图5-10：打印卷纸5.1.2组件Pro/E里的组件是将建好的零件模型加上一定的约束，装配成一个整体的过程。首先新建一个组件文件，命名为SY，存盘。在操作窗口中导入第一个组件零件，仪器的底座，约束方式为完全约束，坐标系与组件坐标系完全重合。导入载物台零件，使其两个表面分别与底座的两个表面配合重合，约束其5个自由度，使其只能在一个方向上做平移。导入电器箱零件，使用插入约束方式，完全约束与底座之上，分别在其背面完全约束安装电源箱和打印卷纸架。导入升降立柱，导入三个螺栓将立柱完全约束在底座之上。导入升降手轮，使用插入约束方式，使其能绕轴旋转。导入升降导块，使其和升降立柱两个面配合重合约束，只能沿着升降立柱上下平移。导入驱动装置，使其和升降导向块两个面配合重合约束，使其只能平行移动。导入传感器零件，使用插入命令约束在驱动器末端，使其只能绕着驱动器末端转动。将载物台，驱动器和升降导块移动到合适的位置，为模拟动画做好准备。如图5-11为组件装配完毕的仪器。如图5-11：轮廓仪组件效果图5.1.3动画动画的模拟过程，就是通过截取快照，作为动画模拟的关键帧，导入到Pro/E的动画模块中，软件通过计算模拟出需要的动画。我们模拟的动画为两个部分，分别是仪器的校准过程和实际的测量过程，其方法相同，故只讲述校准动画的模拟过程。在Pro/E标准环境的组件文件里导入样块文件，将样块至于在舞台上，此时使用软件的快照功能，截取快照，命名为1。将载物台移动到另一个位置，截取快照，命名为2。将驱动器向下平移到距离样块30mm左右的距离，截取快照，命名为3.将传感器触针至于样块栅格起始端，截取快照，命名为4，将传感器触针移到栅格末端，截取快照，命名为5。切换到动画环境，新建一个动画模拟文件，命名为“YKJZ”，存盘。依次导入5个快照作为模拟动画的关键帧，动画的时间选择为20s，帧率选择为25帧/s，拖动时间线上的关键帧到合适的位置。按下动画模拟按钮，程序开始自动计算模拟动画。选择动画控制按钮，捕获帧率为25帧/s，分辨率为800*600，格式为MPEG的动画文件，命名为仪器校准动画。零件测量过程动画制作过程与测量过程动画制作方法相同，这里不在讲述。如图5-12所示图5-12：动画时域编辑窗口5.2 Isee 图片制作和Goldwave声音处理多媒体程序和视频制作需要使用到很多图片，这些图片都需经过软件处理才能更好的发挥表达效果，方便多媒体程序的开发制作。多媒体程序中需要使用分辨率为800*600的背景图片若干张，背景图片需要进行降燥，羽化和裁剪等操作。使用数码相机拍摄若干张江苏科技大学校园风景照，选取其中的5张，使用isee进行必要的处理。在多媒体程序中，同样需要若干幅插图，分别使用isee绘图功能和截图功能，获得需要的图片，并作必要的裁剪和文字水印。新建一个image文件夹，专门存放设计中需要使用到的图片文件。声音文件的引入为了是多媒体程序内容更加丰富，理论讲解更通俗易懂。使用Goldwave程序对录制的音频文件进行必要的音量增大，去除噪声等处理。新建一个Voice文件夹，专门存放设计中需要使用到的声音文件。5.3电影魔方视频制作利用前面准备的图片，声音和动画视频可开始进行实验过程演示视频的制作。首先是字幕的制作，点击电影魔方的字幕编辑按钮，导入事先编辑好的字幕文本，设置字母字体为仿宋中号字体，位置位下方，运动方式为从右到左慢速通过。依次制作视频多需要的18个字幕文件。然后导入视频图片文件到时间轴上，根据实验需要，进行先后排序。对于实验的重点内容介绍，设置教长的播放时间。在各个图片视频之间加入专场效果，使视频更加生动和具有视觉美感。对应每个图片视频文件，依次导入配音文件和字幕文件，调整好位置。点击播放预览窗口，预览视频效果，及时调整出现的声音字幕不同步，专场效果太华丽，重点内容不突出等问题。选择视频文件的输出格式为Mp4，分辨率为1280*720，命名为“流程”。视频制作结束。如图5-13所示图5-13：电影魔方项目文件第六章 多媒体程序编写多媒体程序的编写是本次毕业设计的重点内容，关系到能否准确、生动地将测量实验进行剖析讲解，以达到设计任务书所提到的提高学生对轮廓仪的操作技能和实验教学结果的设计要求。对于本次编写多媒体程序，很重要的一个工作就是怎么样才能充分利用多媒体素材，全方位，深刻地对实验原理进行讲解和测量过程演示。6.1程序流程图主程序流程图如图6-1所示图6-1：主程序流程图实验目的流程图如图6-2所示图6-2：实验目的流程图实验原理流程图如图6-3、6-4、6-5所示图6-3：实验原理流程图图6-4：实验原理流程图图6-5：实验原理流程图6.2脚本编写多媒体程序中的脚本指的是程序中的文字说明部分，使用windows自带的写字板工具，预先准备好需要的脚本材料，然后使用Ctrl+V快捷键粘贴到相应的显示图标中，在菜单栏的文本选项中进行字体字号的调整，在工具条中进行颜色的调整。文本标题统一采用红色，36号，仿宋字体。文本内容根据背景颜色搭配，选择蓝色、黑色、绿色，字号统一为28号仿宋字体。然后调整文本的位置，使其在最佳的显示位置。如图6-6所示图6-6：脚本编辑界面6.3声音文件的引入在Authorware中，允许使用声音文件，使程序文件更加丰富多彩。点击流程线上的声音图标，在属性窗口中点击导入，然后选择需要导入的声音文件。对于配音文件，设置播放属性为同时播放，播放次数为1次，播放速率为100%。对于背景音乐，播放属性设置为同时播放，播放次数10次, 播放速率为100%。如图6-7、6-8所示图6-7：声音属性窗口图6-8：声音属性窗口6.4图片引入多媒体程序中需要使用许多的背景图片和原理介绍图片，导入设置的大致过程相似。打开一个显示图标，选择工具栏里的导入按钮，选择需要导入的图片，导入后调整图片的位置，设置移动属性和显示效果。如图为程序背景图图片的导入。如图6-9所示图6-9：图片属性窗口6.5视频文件引入在需要放置视频文件的流程线上导入一个数字电影图标，通过调用ActiveX控件，设置相应的播放属性，来实现视频文件的播放、暂停、快进、快退、停止、全屏、声音调节的控制。如图6-10所示图6-10：控件属性窗口6.6特效及交互的实现在Athorware中的特效主要通过显示图标的播放效果，图片的移动，渐显和擦除等实现。双击显示图标，在属性窗口中设置显示效果，点击确定即可，不同的显示图标选择不同的显示效果。在流程线上拖入擦除图标和移动图标配合，即可实现需要的显示特效。多媒体程序的交互性很重要，任何一个交互都具有以下组成部分：交互方法、响应和结果