折纸机构作为机构学的一类新兴重要分支,已引起了人们广泛的研究兴趣,新的折纸构型也随之不断涌现。但在对折纸机构的研究中,由于其构型复杂,折叠不易,建立折纸机构模型这一过程始终是研究中的一个难点。目前大都通过搭建实物或使用三维建模软件来进行建模,这种建模方式耗费时间长,修改难度大。所以,针对该问题,本文以折纸机构为研究对象,通过研究折纸机构的运动过程,使用OpenGL(Open Graphics Library)三维建模技术,建立折纸机构的运动仿真平台。研究工作如下:对折纸机构的运动仿真平台开发流程进行总体规划。通过对折纸机构的运动过程进行分析,提出仿真平台应能实现的功能,并基于此选择平台开发的具体环境。对整个系统进行模块化设计,并按照逻辑关系规划了三个功能模块:数据读取与预处理模块、参数计算模块以及三维模型仿真模块,根据各模块的功能内容设计了平台开发的具体流程。首先,对折纸机构初始构态下的参数进行读取和数据预处理。通过研究折纸机构运动过程中的构态,并根据CAD生成的DXF文件的数据格式,设计出折纸机构在CAD中的绘制方法,并基于此设计了DXF文件数据的接口程序。对读取出的直线信息进行数据预处理,为后续的参数计算提供基础。其次,对折纸机构运动过程中的折痕转角和顶点坐标进行求解。研究了基于四元数法的折纸机构折痕之间的变换方法,通过每个顶点上折痕之间形成的闭环变换,建立以折痕转角为未知数的非线性方程组。使用牛顿迭代法对方程组进行求解,并根据折纸机构的一些特性对牛顿法进行相应的优化。再根据折纸机构的特点,研究顶点坐标的求解算法,求解每个折痕转角下,各个顶点的三维空间坐标。最后,进行折纸机构运动仿真平台的搭建。由于OpenGL中模型的绘制是基于面的,所以研究了折纸机构中面片的顶点组成识别算法。基于OpenGL三维建模技术,建立了折纸机构的运动仿真模型,并研究了模型的绘制、投影、变换及渲染等技术。使用Qt进行了交互式界面的搭建,使用户可以通过点击控件实现对模型的运动控制。最后使用了多种构型进行仿真,验证了平台的可行性。