第十三章三維繪圖基礎(chǔ)

1、重點內(nèi)容： 三維建模概述 視窗管理 創(chuàng)建表面模型 創(chuàng)建實體模型 渲染 第十三章第十三章 三維繪圖基礎(chǔ)三維繪圖基礎(chǔ) 13.1 三維幾何建模 定義：采用計算機繪制三維圖形的技術(shù)稱為三維幾何建模。 優(yōu)點： 在三維空間觀察實體，能感覺到它的真實形狀和構(gòu)造。 有助于形成設(shè)計概念及設(shè)計決策。 有助于設(shè)計人員之間的交流。 分類：根據(jù)建模方法及其在計算機中存儲方式的不同分。 線框建模 表面模型 實體模型 線框模型 用直線和曲線表示對象邊界的對象表示方法。 線框模型沒有表面，是由描述輪廓的點、直線和曲線構(gòu)成 的。 組成輪廓的每一個點和每一條直線都是單獨繪制出來的。 線框模型建模是最費時的。 不能進行消隱和渲染處

2、理。 表面模型 具有邊界和表面，比線框模型更為復雜。 其表面是由多個平面的多邊形組成的。對于曲面來說，表面模型是由 表面多邊形網(wǎng)格組成的近似曲面。多邊形網(wǎng)格越密，曲面越光滑。 可以直接編輯構(gòu)成表面模型的多邊形網(wǎng)格。 可以對其計算面積、著色、消隱、渲染、求兩表面交線等操作。 實體模型 具有實體的特征，如體積、重心和慣性矩等。 可以建立基本的三維實體，并進行布爾運算，得到復雜實 體。 可通過二維實體產(chǎn)生三維實體。 是最容易建立的一種模型。 13.2 視窗管理 世界坐標系（WCS）：二維繪圖中，通常使用的是世界 坐標系。它是固定的。 用戶坐標系（UCS）：用戶根據(jù)需要自己定義的坐標系。 命令：UCS

3、 命令UCS中的選項 新建：新建一個UCS。 移動：通過平移當前UCS的原點或修改其Z軸深度來重新定義UCS，但保留 其XY平面的方向不變。 正交：指定AutoCAD提供的6個正交UCS之一。 上一個：恢復上一個UCS。 恢復：恢復已保存的UCS，使其成為當前UCS。 保存：把當前UCS按指定名稱保存。 刪除：從已保存的用戶坐標系列表中刪除指定的UCS。 應(yīng)用：當其他視口保存有不同的UCS時，將當前UCS設(shè)置應(yīng)用到指定的視口 或所有活動視口。 ？：列出用戶定義坐標系的名稱。 世界：將當前用戶坐標系設(shè)置為世界坐標系。 俯視圖俯視圖 左視圖左視圖 西南軸等測圖西南軸等測圖 東南等軸測東南等軸測 I

4、SOLINES=4 ISOLINES=32 。 DISPSILH=0 DISPSILH=1 FACETRES=0.5 FACETRES=10 13.3 繪制三維網(wǎng)格面及表面 13.3.1 設(shè)置標高和厚度 命令：Elev 可以通過該命令設(shè)置或者調(diào)整標高和厚度 在繪制某個圖形前預(yù)先設(shè)置標高，也就是Z軸的坐標值， 以后繪制的所有對象，當需要輸入三維點時，即使只輸入 了X、Y坐標值，系統(tǒng)同樣會把當前的標高值作為該點的Z 坐標值。 同樣，如果用戶在繪制某個圖形前預(yù)先設(shè)置厚度值，那么 繪制的圖形將帶有厚度。 13.3.2 創(chuàng)建面域 定義：面域是使用形成閉合環(huán)的對象創(chuàng)建的二維閉合區(qū)域。 環(huán)可以是直線、多段線

5、、圓、圓弧、橢圓、橢圓弧和樣條 曲線的組合。 組成環(huán)的對象必須閉合或通過與其他對象共享端點而形成 閉合的區(qū)域。 不能通過非閉合對象內(nèi)部相交構(gòu)成的閉合區(qū)域構(gòu)造面域。 創(chuàng)建面預(yù)后，可以使用“拉伸”命令拉伸面域生成三維實 體，還可以通過兩個圖形的并集、差集和交集創(chuàng)建復合的 面域。 可以通過邊界定義面域。 創(chuàng)建面域命令：region 13.3.3 創(chuàng)建三維網(wǎng)格曲面 三維網(wǎng)格面是單一的圖形對象，是用平面鑲嵌面表示對象 的曲面。 每一個網(wǎng)格由一系列橫線和豎線組成，可以定義行間距與 列間距。 通過定義曲面的邊界可以創(chuàng)建平直的或彎曲的曲面。 創(chuàng)建網(wǎng)格曲面的方法： 建立平移曲面 建立旋轉(zhuǎn)曲面 建立直紋曲面 13

6、.3.4 利用“三維對象”對話框繪制曲面 “三維對象三維對象”對話框?qū)υ捒?AutoCAD提供3dface命令，使用戶可以構(gòu)造空間任意 位置的平面，平面的頂點可以有不同的X、Y、Z坐標，但 不超過4個頂點。 繪制三維面繪制三維面 繪制三維面 繪制三維網(wǎng)格曲面 3dmesh命令可以構(gòu)造三維多邊形網(wǎng)格，廣泛 應(yīng)用于繪制地形等不規(guī)則表面 三維網(wǎng)格曲面三維網(wǎng)格曲面 繪制直紋曲面 直紋曲面直紋曲面 Rulesurf命令可以在兩個對象之間建立網(wǎng)格空間曲面， 可以使用以下對象定義直紋曲面的邊界：直線、點、圓 弧、圓、橢圓、橢圓弧、二維多段線、三維多段線或樣 條曲線。 繪制邊界曲面 Edgesurf命令將4個

7、相連接的對象作為邊界來構(gòu)造新的曲面， 這些邊界對象可以是圓弧、直線、多段線、樣條曲線和橢圓 弧，并且必須形成閉合環(huán)和共享端點，插在四個邊界間的雙 三次曲面。 繪制邊界曲面繪制邊界曲面 繪制拉伸平移曲面 Tabsurf命令可以將某個對象沿著方向矢量拉伸，從而形 成一個新的曲面。 平移曲面平移曲面 Revsurf命令可以構(gòu)造旋轉(zhuǎn)曲面，該命令將某一個對象(稱 為輪廓線)繞軸旋轉(zhuǎn)一個角度，從而建立一個新的曲面。 待旋轉(zhuǎn)對象和旋轉(zhuǎn)軸待旋轉(zhuǎn)對象和旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)后的效果旋轉(zhuǎn)后的效果 繪制旋轉(zhuǎn)曲面 13.4 繪制三維實體 “實體實體”工具欄工具欄 繪制基本體 可以通過“實體”工具欄中的一些按鈕繪制一些基本 的三

8、維實體圖形，例如長方體、球體、圓錐體、圓環(huán) 體、圓柱體和鍥體。 繪制拉伸實體 AutoCAD的Extrude命令可以將一些二維對象拉伸成三維 實體。拉伸過程中不但可以指定高度，而且還可以使對 象截面沿著拉伸方向變化。 二維平面圖二維平面圖 拉伸繪制完成的樓梯拉伸繪制完成的樓梯 繪制旋轉(zhuǎn)實體 旋轉(zhuǎn)實體是指是使用Revolve命令將一些二維圖 形繞指定的軸旋轉(zhuǎn)而形成的三維實體。 二維旋轉(zhuǎn)對象二維旋轉(zhuǎn)對象 旋轉(zhuǎn)后效果圖旋轉(zhuǎn)后效果圖 剖切Slice命令 剖切命令可以切開現(xiàn)有實體并移去指定部分，從而創(chuàng)建新 的實體。用戶可以選擇保留剖切實體的一半或全部，剖切實體 保留原實體的圖層和顏色特性。 待剖切的實體

9、待剖切的實體 保留兩側(cè)實體保留兩側(cè)實體 保留一側(cè)實體保留一側(cè)實體 切割 Section命令 切割命令可以創(chuàng)建穿過面域或無名塊等實體的相交截 面，即可獲得該切面形成的面。 切割后實體切割后實體 待切割的實體待切割的實體 注意：剖切與切割的區(qū)別 在于剖切是將實體分開成兩個實體，而切割在于剖切是將實體分開成兩個實體，而切割 只是在指定位置創(chuàng)建通過該位置的一個切面，原只是在指定位置創(chuàng)建通過該位置的一個切面，原 來的實體依然完整。來的實體依然完整。 干涉 Interfere命令 干涉命令是用兩個或者多個實體的公共部分創(chuàng)建三維 組合實體。 13.5 13.5 三維圖形的編輯三維圖形的編輯 類似于二維繪圖，

10、三維繪圖中的編輯功能也是必不 可少的。有許多的二維圖形的編輯方法仍然對三維圖形 仍然適用。但有些命令僅對某些三維類型適用，有些命 令對所有三維對象都適用。 二維命令在三維圖形編輯中的應(yīng)用二維命令在三維圖形編輯中的應(yīng)用 拉伸面拉伸面 已繪制的長方體已繪制的長方體 拉伸效果拉伸效果 拉伸面是指用戶可以沿一條路徑拉伸平面，或者通過指 定一個高度值和傾斜角對平面進行拉伸。 移動面 AutoCAD只移動選定的面而不改變其方向。在三維實體 中，可以輕松地將孔從一個位置移到另一個位置。 偏移面 在一個三維實體上，可以按指定的距離均勻地偏移面。 通過將現(xiàn)有的面從原始位置向內(nèi)或向外偏移指定的距離可 以創(chuàng)建新的面

11、(在面的法線方向上偏移，或向曲面或面的正 側(cè)偏移)。 偏移面效果偏移面效果 戶可以從三維實體對象上刪除面、倒角和圓角。只有 所選的面刪除后不影響實體存在，才能刪除所選面。 壓印 壓印后的三維實體壓印后的三維實體 刪除面 抽殼 旋轉(zhuǎn)面 傾斜面 復制面 復制邊 抽殼抽殼 布爾運算 布爾(BOOLEN)操作用于兩個或兩個以上的實心體，通過 它可以完成并集（union）、差集(subtract)、交集 (intersect)運算。布爾操作能夠使用這三種運算將簡單的 實體組合成為復雜的實體。 并集（union） 用于將兩個或多個相重疊的實體組合成一個新的實體。 差集(subtract)： 用于從選定的實

12、體中刪除與另一個實體的公共部分。 交集(intersect)： 用于繪制兩個實體的公共部分。 其它命令 在三維空間里，比較常用的是3DARRAY、ROTATE3D、 MIRROR3D等通用三維實體編輯命令， MIRROR3D 3DARRAY ROTATE3D 13.6 渲染 在繪制效果圖的時候，經(jīng)常需要將已繪制的 三維模型染色，或者給三維模型設(shè)置場景，或者 給三維模型增加光照效果，是三維模型更加逼真。 “渲染渲染”工具欄工具欄 設(shè)置消隱(hide) 在三維效果圖中，經(jīng)常將不可視的部分消去，即消隱。 消隱效果消隱效果 設(shè)置渲染(render)渲染對話框 設(shè)置場景(scene) 在渲染圖像時，可以將一個視圖與一個或多個光源組合在 一起，稱之為場景。 對于場景，可命名并保存，在需要的時候調(diào)用它。 一個場景雖然可以有多個光源，但只能有一個視圖。 Vpoint和Dview命令用于在模型空間中控制視圖的觀察方 向。 Light命令用于向模型中添加一個或多個光源，并可修改光 源。 Scene命令用于保存任意數(shù)量的場景。 設(shè)置光源(light) 為三維圖形提供光源得到光照下的效果。 光源的類型或