第12-三維圖形繪制基礎(chǔ)

教學(xué)重點與難點三維繪圖術(shù)語和坐標系設(shè)置視點觀察三維圖形的方法繪制簡單三維圖形的方法三維網(wǎng)格和三維基本實體的繪制方法三維實體的布爾運算編輯三維對象的方法標注三維對象的尺寸

12.1

三維繪圖術(shù)語和坐標系

在AutoCAD中，要創(chuàng)建和觀察三維圖形，就一定要使用三維坐標系和三維坐標。因此，了解并掌握三維坐標系，樹立正確的空間觀念，是學(xué)習(xí)三維圖形繪制的基礎(chǔ)。

了解三維繪圖的基本術(shù)語建立用戶坐標系12.1.1了解三維繪圖的基本術(shù)語

三維實體模型需要在三維實體坐標系下進行描述。在三維坐標系下，可以使用直角坐標或極坐標方法來定義點。此外，在繪制三維圖形時，還可使用柱坐標和球坐標來定義點。

在創(chuàng)建三維實體模型前，先了解一些基本術(shù)語。

(1)XY平面

(2)Z軸

(3)高度

(4)厚度

(5)相機位置

(6)目標點

(7)視線

(8)和XY平面的夾角

(9)XY平面角度12.1.2建立用戶坐標系

前面章節(jié)已經(jīng)詳細介紹了平面坐標系的使用方法，其所有變換和使用方法同樣適用于三維坐標系。例如，在三維坐標系下，同樣可以使用直角坐標或極坐標方法來定義點。此外，在繪制三維圖形時，還可使用柱坐標和球坐標來定義點。

柱坐標球坐標

12.2設(shè)置視點

在AutoCAD中，要創(chuàng)建和觀察三維圖形，就一定要使用三維坐標系和三維坐標。因此，了解并掌握三維坐標系，樹立正確的空間觀念，是學(xué)習(xí)三維圖形繪制的基礎(chǔ)。

使用“視點預(yù)置”對話框設(shè)置視點

使用羅盤確定視點

使用“三維視圖”菜單設(shè)置視點

12.3觀察三維圖形

在AutoCAD中，使用“視圖”|“縮放”、“視圖”|“平移”子菜單中的命令可以縮放或平移三維圖形，以觀察圖形的整體或局部。其方法與觀察平面圖形的方法相同。此外，在觀測三維圖形時，還可以通過旋轉(zhuǎn)及消隱等方法來觀察三維圖形。消隱圖形改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線以線框形式顯示實體輪廓改變實體表面的平滑度12.4繪制簡單三維圖形

在AutoCAD中，用戶可以使用點、直線、樣條曲線、三維多段線及三維網(wǎng)格等命令繪制簡單的三維圖形。繪制三維點繪制三維直線和樣條曲線繪制三維多段線繪制三維螺旋線12.4.1繪制三維點

繪制和編輯三維圖形時，不能僅僅靠觀察來確定某一點的位置，這樣會帶來很多誤差。在AutoCAD中提供了一種精確輸入和拾取三維點的方法。與前面內(nèi)容中講述的二維坐標下點的繪制方法一樣，用戶可以選擇“繪圖”|“點”命令，或在“繪圖”工具欄中單擊“點”按鈕，然后在命令行中直接輸入三維坐標即可。由于在三維圖形對象上的一些特殊點，如交點、中點等不能通過輸入坐標的方法來實現(xiàn)，可以采用三維坐標下的目標捕捉法來拾取點。12.4.2繪制三維直線和樣條曲線

兩點決定一條直線。當在三維空間中指定兩個點后，如點(0,0,0)和點(1,1,1)，這兩個點之間的連線即是一條3D直線，該直線與當前UCS不在同一平面內(nèi)。同樣，在三維坐標系下，使用“樣條曲線”命令，可以繪制復(fù)雜3D樣條曲線，這時定義樣條曲線的點不是共面點。

12.4.3繪制三維多段線

如果要繪制三維多段線，可選擇“繪圖”|“三維多段線”命令(3DPOLY)，此時命令行提示依次輸入不同的三維空間的點，而得到一個三維多段線。12.4.4繪制三維螺旋線

選擇“繪圖”|“螺旋”命令，可以繪制三維螺旋線。當分別指定了螺旋線底面的中心點、底面半徑(或直徑)和頂面半徑(或直徑)后，命令行顯示如下提示。指定螺旋高度或[軸端點(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<1.0000>:12.5繪制網(wǎng)格

在AutoCAD中，不僅可以繪制三維曲面，還可以繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格、平移網(wǎng)格、直紋網(wǎng)格和邊界網(wǎng)格。使用“繪圖”|“建模”|“網(wǎng)格”子菜單中的命令繪制這些曲面。繪制平面曲面繪制三維面與多邊三維面繪制三維網(wǎng)格繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格繪制平移網(wǎng)格繪制直紋網(wǎng)格繪制邊界網(wǎng)格12.5.1繪制平面曲面

在AutoCAD2008中，選擇“繪圖”|“建模”|“平面曲面”命令(PLANESURF)，可以創(chuàng)建平面曲面或?qū)ο筠D(zhuǎn)換為平面對象。繪制平面曲面時，命令行顯示如下提示信息。指定第一個角點或[對象(O)]<對象>:12.5.2繪制三維面與多邊三維面

選擇“繪圖”|“建模”|“網(wǎng)格”|“三維面”命令(3DFACE)，可以繪制三維面。三維面是三維空間的表面，它沒有厚度，也沒有質(zhì)量屬性。由“三維面”命令創(chuàng)建的每個面的各頂點可以有不同的Z坐標，但構(gòu)成各個面的頂點最多不能超過4個。如果構(gòu)成面的4個頂點共面，消隱命令認為該面是不透明的可以消隱。反之，消隱命令對其無效。12.5.3繪制三維網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建模”|“網(wǎng)格”|“三維網(wǎng)格”命令(3DMESH)，可以根據(jù)指定的M行N列個頂點和每一頂點的位置生成三維空間多邊形網(wǎng)格。M和N的最小值為2，表明定義多邊形網(wǎng)格至少要4個點，其最大值為256。

12.5.4繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格”命令(REVSURF)，可以將曲線繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，形成旋轉(zhuǎn)曲面。

12.5.5繪制平移網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“平移網(wǎng)格”命令(RULESURF)，可以將路徑曲線沿方向矢量方向平移后構(gòu)成平移曲面。12.5.6繪制直紋網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建模”|“網(wǎng)格”|“直紋網(wǎng)格”命令(RULESURF)，可以在兩條曲線之間用直線連接從而形成直紋曲面。12.5.7繪制邊界網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“邊界網(wǎng)格”命令(EDGESURF)，可以使用4條首尾連接的邊創(chuàng)建三維多邊形網(wǎng)格。這時可在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象1:”提示信息下選擇第一條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象2:”提示信息下選擇第二條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象3:”提示信息下選擇第三條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象4:”提示信息下選擇第四條曲線。12.6繪制基本實體

在AutoCAD中，使用“繪圖”|“建模”子菜單中的命令，或使用“建?！惫ぞ邫?，可以繪制多實體、長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體及棱錐面等基本實體模型。繪制多段體

繪制長方體與楔體繪制圓柱體與圓錐體繪制球體與圓環(huán)體

繪制棱錐面12.6.1繪制多段體

在AutoCAD2008中，選擇“繪圖”|“建?！眧“多段體”命令(POLYSOLID)，可以創(chuàng)建多段體或?qū)ο筠D(zhuǎn)換為多段體。繪制多段體時，命令行顯示如下提示信息。指定起點或[對象(O)/高度(H)/寬度(W)/對正(J)]<對象>:12.6.2繪制長方體與楔體

選擇“繪圖”|“建?！眧“長方體”命令(BOX)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟伴L方體”按鈕

，都可以繪制長方體，此時命令行顯示如下提示。指定第一個角點或[中心(C)]:12.6.3繪制圓柱體與圓錐體

選擇“繪圖”|“建?！眧“圓柱體”命令(CYLINDER)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟皥A柱體”按鈕

，可以繪制圓柱體或橢圓柱體。12.6.4繪制球體與圓環(huán)體

選擇“繪圖”|“建?！眧“球體”命令(SPHERE)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟扒蝮w”按鈕

，都可以繪制球體。選擇“繪圖”|“建模”|“圓環(huán)體”命令(TORUS)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟皥A環(huán)體”按鈕

，都可以繪制圓環(huán)實體。12.6.5繪制棱錐面

選擇“繪圖”|“建?！眧“棱錐面”命令(PYRAMID)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟袄忮F面”按鈕

，即可繪制棱錐面。12.7三維實體的布爾運算

在AutoCAD中，可以對三維基本實體進行并集、差集、交集和干涉4種布爾運算，來創(chuàng)建復(fù)雜實體。并集運算差集運算交集運算干涉運算12.7.1并集運算

選擇“修改”|“實體編輯”|“并集”命令(UNION)，或在“實體編輯”工具欄中單擊“并集”按鈕，就可以通過組合多個實體生成一個新實體。該命令主要用于將多個相交或相接觸的對象組合在一起。當組合一些不相交的實體時，其顯示效果看起來還是多個實體，但實際上卻被當作一個對象。在使用該命令時，只需要依次選擇待合并的對象即可。

12.7.2差集運算

選擇“修改”|“實體編輯”|“差集”命令(SUBTRACT)，或在“實體編輯”工具欄中單擊“差集”按鈕，即可從一些實體中去掉部分實體，從而得到一個新的實體。

12.7.3交集運算

選擇“修改”|“實體編輯”|“交集”命令(INTERSECT)，或在“實體編輯”工具欄中單擊“交集”按鈕，就可以利用各實體的公共部分創(chuàng)建新實體。

12.7.4干涉運算

選擇“修改”|“三維操作”|“干涉檢查”命令(INTERFERE)，就可以對對象進行干涉運算。把原實體保留下來，并用兩個實體的交集生成一個新實體。

12.8編輯三維對象

在AutoCAD2008中，二維圖形編輯中的許多命令(如移動、復(fù)制、刪除等)同樣適用于三維圖形。另外，用戶可以使用“修改”|“三維操作”菜單中的子命令，對三維空間中的對象進行“三維陣列”、“三維鏡像”、“三維旋轉(zhuǎn)”以及對齊位置等操作。三維移動

三維陣列三維鏡像三維旋轉(zhuǎn)對齊位置

12.8.1三維移動

選擇“修改”|“三維操作”|“三維移動”命令(3DMOVE)，可以移動三維對象。執(zhí)行“三維移動”命令時，首先需要指定一個基點，然后指定第二點即可移動三維對象。

12.8.2三維陣列

選擇“修改”|“三維操作”|“三維陣列”命令(3DARRAY)，可以在三維空間中使用環(huán)形陣列或矩形陣列方式復(fù)制對象。

矩形陣列環(huán)形陣列12.8.3三維鏡像

選擇“修改”|“三維操作”|“三維鏡像”命令(MIRROR3D)，可以在三維空間中將指定對象相對于某一平面鏡像。執(zhí)行該命令并選擇需要進行鏡像的對象，命令行將顯示如下提示信息，要求指定鏡像面。

12.8.4三維旋轉(zhuǎn)

選擇“修改”|“三維操作”|“三維旋轉(zhuǎn)”命令(ROTATE3D)，可以使對象繞三維空間中任意軸(X軸Y軸或Z軸)、視圖、對象或兩點旋轉(zhuǎn)，其方法與三維鏡像圖形的方法相似。12.8.5對齊位置

選擇“修改”|“三維操作”|“對齊”命令(ALIGN)，可以對齊對象。對齊對象時需要確定3對點，每對點都包括一個源點和一個目的點。其中第一對點定義對象的移動，第2對點定義二維或三維變換和對象的旋轉(zhuǎn)，第3對點定義對象的不明確的三維變換

。12.9編輯三維實體對象

在AutoCAD2008中，可以對實體進行“分解”、“圓角”、“倒角”、“剖切”及“切割”等編輯操作。分解實體

對實體修倒角和圓角

剖切實體

加厚

編輯實體面編輯實體邊實體壓印、清除、分割、抽殼與檢查

12.9.1分解實體

選擇“修改”|“分解”命令(EXPLODE)，可以將實體分解為一系列面域和主體。其中，實體中的平面被轉(zhuǎn)換為面域，曲面被轉(zhuǎn)化為主體。用戶還可以繼續(xù)使用該命令，將面域和主體分解為組成它們的基本元素，如直線、圓及圓弧等。12.9.2對實體修倒角和圓角

選擇“修改”|“倒角”命令(CHAMFER)，可以對實體的棱邊修倒角，從而在兩相鄰曲面間生成一個平坦的過渡面。選擇“修改”|“圓角”命令(FILLET)，可以為實體的棱邊修圓角，從而在兩個相鄰面間生成一個圓滑過渡的曲面。在為幾條交于同一個點的棱邊修圓角時，如果圓角半徑相同，則會在該公共點上生成球面的一部分。

12.9.3剖切實體

選擇“修改”|“三維操作”|“剖切”命令(SLICE)，或在“實體”工具欄中單擊“剖切”按鈕

，都可以使用平面剖切一組實體。剖切面可以是對象、Z軸、視圖、XY/YZ/ZX平面或3點定義的面。12.9.4加厚選擇“修改”|“三維操作”|“加厚”命令(THICKEN)，可以為曲面添加厚度，使其成為一個實體。12.9.5編輯實體面

在AutoCAD中，使用“修改”|“實體編輯”子菜單中的命令，可以對實體面進行拉伸、移動、偏移、刪除、旋轉(zhuǎn)、傾斜、著色和復(fù)制等操作。12.9.6編輯實體邊

在AutoCAD中，選擇“修改”|“實體編輯”|“著色邊”命令，或在“實體編輯”工具欄中單擊“著色邊”按鈕

，即可著色實體邊，其方法與著色實體面的方法相同；選擇“修改”|“實體編輯”|“復(fù)制邊”命令，或在“實體編輯”工具欄中單擊“復(fù)制邊”按鈕

，可以復(fù)制三維實體的邊，其方法與復(fù)制實體面的方法相同。12.9.7實體壓印、清除、

分割、抽殼與檢查

在AutoCAD中，還可以使用“修改”|“實體編輯”子菜單中的命令，對實體進行壓印、清除、分割、抽殼與檢查等操作。12.10標注三維對象的尺寸

在AutoCAD中，使用“標注”菜單中的命令或“標注”工具欄中的標注工具，不僅可以標注二維對象的尺寸，還可以標注三維對象的尺寸。由于所有的尺寸標注都只能在當前坐標的XY平面中進行，因此為了準確標注三維對象中各部分的尺寸，需要不斷地變換坐標系。12.11渲染對象

使用“視圖”|“視覺樣式”命令中的子命令為對象應(yīng)用視覺樣式時，并不能執(zhí)行產(chǎn)生亮顯、移動光源或添加光源的操作。要更全面地控制光源，必須使用渲染，可