三维基础与绘制三维网格及实体.ppt

第七章 三维基础与绘制三维网格及实体,建立用户坐标系 设立视图观测点 动态观察 使用相机 漫游与飞行 观察三维图形 绘制简单的图形 绘制三维网格及实体,线框模型：没有面，只有描绘对象边界的点、直线和曲线，可创建二维对象以生成线框模型。 曲面模型：不仅定义了三维模型的边界还定义了表面，相当于在框架上覆盖一层薄膜。 实体模型：是构造三维模型最高级的方式，信息最完整，创建方式最直接。,不要混合使用建模方法，不同的模型类型之间只能进行有限的转换，即从实体-曲面或曲面-线框，但不能从线框-曲面或曲面-实体。,可参见P205+219,本章知识点,建立用户坐标系 设立视图观测点 动态观察 使用相机 漫游与飞行 观察三维图形 绘制简单的图形 绘制三维网格及实体,7.1 建立用户坐标系,在AutoCAD中，用户可以根据需要定制坐标系统，利用适当的坐标系可以很容易地绘制出各个平面内的三维面、体，从而组合成三维立体图。 选择“工具”“|“新建UCS”可新建坐标系，具体各项说明参见P208 选择“工具”“|“命名UCS”可管理已定义的UCS,7.2 设立视图观测点,视点是指观察图形的方向。例如，绘制三维零件图时，如果使用平面坐标系即Z轴垂直于屏幕，此时仅能看到物体在XY平面上的投影。如果调整视点至当前坐标系的左上方，将看到一个三维物体。 使用“视点预置”对话框设置视点 使用罗盘确定视点 使用“三维视图”菜单设置视点,使用“视点预置”对话框设置视点,选择“视图”|“三维视图”|“视点预置”命令(DDVPOINT)，打开“视点预置”对话框，为当前视口设置视点。 对话框中的左图用于设置原点和视点之间的连线在XY平面的投影与X轴正向的夹角；右面的半圆形图用于设置该连线与投影线之间的夹角，在图上直接拾取即可。也可以在“X轴”、“XY平面”两个文本框内输入相应的角度。 单击“设置为平面视图”按钮，可以将坐标系设置为平面视图。默认情况下，观察角度是相对于WCS坐标系的。选择“相对于UCS”单选按钮，可相对于UCS坐标系定义角度。,使用罗盘确定视点,选择“视图”|“三维视图”|“视点”命令(VPOINT)，可以为当前视口设置视点。该视点均是相对于WCS坐标系的。这时可通过屏幕上显示的罗盘定义视点。 三轴架的3个轴分别代表X轴、Y轴和Z轴的正方向。当光标在坐标球范围内移动的时候，三维坐标系通过绕Z轴旋转可调整X、Y轴的方向。坐标球中心及两个同心圆可定义视点和目标点连线与X、Y、Z平面的角度。,使用罗盘确定视点,可参见P210,使用“三维视图”菜单设置视点,选择“视图”|“三维视图”子菜单中的“俯视”、“仰视”、“左视”、“右视”、“主视”、“后视”、“西南等轴测”、“东南等轴测”、“东北等轴测”和“西北等轴测”命令，从多个方向来观察图形 。,6个标准视图： 1、俯视图：由上向下投射 2、仰视图：由下向上 3、主视图：由前向后 4、后视图：有后向前 5、左视图：由左向右 6、右视图：由右向左,如下图,4个轴测视图： 1、西南 2、东南 3、东北 4、西北,主视图 左视图 右视图,俯视图 仰视图 后视图,想象正在俯视盒子的顶部，如果朝盒子的左下角移动，可从西南等轴测视图观察，见右图。,可参见书第五章,7.3 动态观察,在AutoCAD 中，选择“视图”|“动态观察”命令中的子命令，可以动态观察视图 。,7.4 使用相机,在AutoCAD 2008中，相机是新引入的一个对象，用户可以在模型空间放置一台或多台相机来定义3D透视图。 创建相机 相机预览,创建相机,选择“视图”|“创建相机”命令，可以在视图中创建相机，当指定了相机位置和目标位置后，命令行显示如下提示信息。 输入选项 ?/名称(N)/位置(LO)/高度(H)/目标(T)/镜头(LE)/剪裁(C)/视图(V)/退出(X) : 在该命令提示下，可以指定创建的相机名称、相机位置、高度、目标位置、镜头长度、剪裁方式以及是否切换到相机视图。,相机预览,在视图中创建了相机后，当选中相机时，将打开“相机预览”窗口。其中，在预览框中显示了使用相机观察到的视图效果。在“视觉样式”下拉列表框中，可以设置预览窗口中图形的三维隐藏、三维线框、概念、真实等视觉样式 。,7.5 漫游与飞行,在AutoCAD 2008中，用户可以在漫游或飞行模式下，通过键盘和鼠标可以控制视图显示，或创建导航动画。 “定位器”选项板 漫游和飞行设置,“定位器”选项板,选择“视图”|“漫游”或“视图”|“飞行”命令，打开“定位器”选项板和“三维漫游导航映射”对话框。,漫游和飞行设置,选择“视图”|“漫游和飞行”命令，打开“漫游和飞行设置”对话框。可以设置显示指令窗口的时机，窗口显示的时间，以及当前图形设置的步长和每秒步数 。,7.6 观察三维图形,在AutoCAD中，使用“视图”|“缩放”、“视图”|“平移”子菜单中的命令可以缩放或平移三维图形，以观察图形的整体或局部。其方法与观察平面图形的方法相同。此外，在观测三维图形时，还可以通过旋转、消隐及设置视觉样式等方法来观察三维图形。 消隐图形 使用“视觉样式”菜单观察三维图形 改变三维图形的曲面轮廓素线 以线框形式显示实体轮廓 改变实体表面的平滑度,消隐图形,在绘制三维曲面及实体时，为了更好地观察效果，可选择“视图”|“消隐”命令(HIDE)，暂时隐藏位于实体背后而被遮挡的部分。 执行消隐操作之后，绘图窗口将暂时无法使用“缩放”和“平移”命令，直到选择“视图”|“重生成”命令重生成图形为止。,使用“视觉样式”菜单观察三维图形,用户还可以通过选择“视图”|“视觉样式”子命令更加真实的观察三维图形，例如选择“概念”命令观察三维图形。,改变三维图形的曲面轮廓素线,当三维图形中包含弯曲面时(如球体和圆柱体等)，曲面在线框模式下用线条的形式来显示，这些线条称为网线或轮廓素线。使用系统变量ISOLINES可以设置显示曲面所用的网线条数，默认值为4，即使用4条网线来表达每一个曲面。该值为0时，表示曲面没有网线，如果增加网线的条数，则会使图形看起来更接近三维实物。,ISOLINES=4 ISOLINES=16,以线框形式显示实体轮廓,使用系统变量DISPSILH可以以线框形式显示实体轮廓。此时需要将其值设置为1，并用“消隐”命令隐藏曲面的小平面 。,改变实体表面的平滑度,要改变实体表面的平滑度，可通过修改系统变量FACETRES来实现。该变量用于设置曲面的面数，取值范围为0.0110。其值越大，曲面越平滑 。 如果DISPSILH变量值为1，那么在执行“消隐”、“渲染”命令时并不能看到FACETRES设置效果，此时必须将DISPSILH值设置为0。,7.7 绘制简单的图形,选择“绘图”|“点”命令，或在“绘图”工具栏中单击“点”按钮，然后在命令行中直接输入三维坐标即可绘制三维点。 由于三维图形对象上的一些特殊点，如交点、中点等不能通过输入坐标的方法来实现，可以采用三维坐标下的目标捕捉法来拾取点。 二维图形方式下的所有目标捕捉方式在三维图形环境中可以继续使用。不同之处在于，在三维环境下只能捕捉三维对象的顶面和底面的一些特殊点，而不能捕捉柱体等实体侧面的特殊点即在柱状体侧面竖线上无法捕捉目标点，因为主体的侧面上的竖线只是帮助显示的模拟曲线。在三维对象的平面视图中也不能捕捉目标点，因为在顶面上的任意一点都对应着底面上的一点，此时的系统无法辨别所选的点究竟在哪个面上。,绘制三维点,绘制三维直线和样条曲线,两点决定一条直线。当在三维空间中指定两个点后，如点(0,0,0)和点(1,1,1)，这两个点之间的连线即是一条3D直线。 同样，在三维坐标系下，使用“绘图”|“样条曲线”命令，可以绘制复杂3D样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点。例如，经过点(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)绘制的样条曲线。,绘制三维多段线,在二维坐标系下，使用“绘图”|“多段线”命令绘制多段线，尽管各线条可以设置宽度和厚度，但它们必须共面。三维多线段的绘制过程和二维多线段基本相同，但其使用的命令不同，另外在三维多线段中只有直线段，没有圆弧段。选择“绘图”|“三维多段线”命令(3DPOLY)，此时命令行提示依次输入不同的三维空间点，以得到一个三维多段线。,绘制螺旋线,选择“绘图”|“螺旋”命令，可以绘制三维螺旋线。当分别指定了螺旋线底面的中心点、底面半径(或直径)和顶面半径(或直径)后，命令行显示如下提示。 指定螺旋高度或 轴端点(A)/圈数(T)/圈高(H)/扭曲(W) :,7.8 绘制三维网格和实体,绘制平面曲面 绘制三维面 隐藏边 绘制三维网格 绘制旋转网格 绘制平移网格 绘制直纹网格 绘制边界网格 绘制多实体 绘制长方体,绘制楔体 绘制圆柱体 绘制圆锥体 绘制球体 绘制圆环体 棱锥面 拉伸 旋转 扫掠 放样,7.8.1 绘制平面曲面,在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“平面曲面”命令(PLANESURF)，可以创建平面曲面或将对象转换为平面对象。 绘制平面曲面时，命令行显示如下提示信息。 指定第一个角点或 对象(O) : 在该提示信息下，如果直接指定点可绘制平面曲面，此时还需要在命令行的“指定其他角点:”提示信息下输入其他角点坐标。 如果要将对象转换为平面曲面，可以选择“对象(O)”选项，然后在绘图窗口中选择对象即可。,7.8.2 绘制三维面,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“三维面”命令(3DFACE)，可以绘制三维面。三维面是三维空间的表面，它没有厚度，也没有质量属性。由“三维面”命令创建的每个面的各顶点可以有不同的Z坐标，但构成各个面的顶点最多不能超过4个。如果构成面的4个顶点共面，消隐命令认为该面是不透明的可以消隐。反之，消隐命令对其无效。,可参见P224绘制右图的三维面,7.8.3 隐藏边,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“边”命令(EDGE)，可以修改三维面的边的可见性。,7.8.4 绘制三维网格,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“三维网格”命令(3DMESH)，可以根据指定的M行N列个顶点和每一顶点的位置生成三维空间多边形网格。M和N的最小值为2，表明定义多边形网格至少要4个点，其最大值为256。,可参见P225绘制,7.8.5 绘制旋转网格,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“旋转网格”命令(REVSURF)，可以将曲线绕旋转轴旋转一定的角度，形成旋转网格。旋转方向的分段数由系统变量SURFTAB1确定，旋转轴方向的分段数由系统变量SURFTAB2确定。,7.8.6 绘制平移网格,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“平移网格”命令(TABSURF)，可以将路径曲线沿方向矢量进行平移后构成平移曲面。这时可在命令行的“选择用作轮廓曲线的对象:”提示下选择曲线对象，在“选择用作方向矢量的对象:”提示信息下选择方向矢量。当确定了拾取点后，系统将向方向矢量对象上远离拾取点的端点方向创建平移曲面。平移曲面的分段数由系统变量SURFTAB1确定。,7.8.7 绘制直纹网格,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“直纹网格”命令(RULESURF)，可以在两条曲线之间用直线连接从而形成直纹网格。这时可在命令行的“选择第一条定义曲线:”提示信息下选择第一条曲线，在命令行的“选择第二条定义曲线:”提示信息下选择第二条曲线。,7.8.8 绘制边界网格,选择“绘图”|“建模”|“网格”|“边界网格”命令(EDGESURF)，可以使用4条首尾连接的边创建三维多边形网格。这时可在命令行的“选择用作曲面边界的对象 1:”提示信息下选择第一条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象 2:”提示信息下选择第二条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象 3:”提示信息下选择第三条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象4:”提示信息下选择第四条曲线。,7.8.9 绘制多段体,在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“多段体”命令(POLYSOLID)，可以将现有直线、二维多线段、圆弧或圆转换为具有矩形轮廓的实体。,7.8.10 绘制长方体,选择“绘图”|“建模”|“长方体”命令(BOX)，或在“建模”工具栏中单击“长方体”按钮，都可以绘制长方体或各边都相等的立方体。,可参见P231,7.8.11 绘制楔体,在AutoCAD 2008中，虽然创建“长方体”和“楔体”的命令不同，但创建方法却相同，因为楔体是长方体沿对角线切成两半后的结果。,7.8.12 绘制圆柱体,选择”绘图”|“建模”|“圆柱体”命令(CYLINDER)，或在”建模”工具栏中单击“圆柱体”按钮，可以绘制圆柱体或椭圆柱体。 注意：线框密度 ISOLINES 的选择。,7.8.13 绘制圆锥体,选择“绘图”|“建模”|“圆锥体”命令(CONE)，或在“建模”工具栏中单击“圆锥体”按钮，即可绘制圆锥体或椭圆形锥体 。 注意：线框密度 ISOLINES 的选择。,7.8.14 绘制球体,选择“绘图”|“建模”|“球体”命令(SPHERE)，或在“建模”工具栏中单击“球体”按钮，都可以绘制球体。这时只需要在命令行的“指定中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T):”提示信息下指定球体的球心位置，在命令行的“指定半径或 直径(D):”提示信息下指定球体的半径或直径就可以了。 绘制球体时可以通过改变 ISOLINES 变量，来确定每个面上的线框密度。,7.8.15 绘制圆环体,选择“绘图”|“建模”|“圆环体”命令(TORUS)，或在“建模”工具栏中单击“圆环体”按钮，都可以绘制圆环实体，此时需要指定圆环的中心位置、圆环的半径或直径，以及圆管的半径或直径。,7.8.16 棱锥面,选择“绘图”|“建模”|“棱锥面”命令(PYRAMID)，或在“建模”工具栏中单击“棱锥面”按钮，即可绘制棱锥面 。,7.8.17 拉伸,在AutoCAD中，选择“绘图”|“建模”|“拉伸”命令(EXTRUDE)，可以将任何二维封闭多段线、圆、椭圆、封闭样条曲线和面域，多段线对象的顶点数不能超过500个且不小于3个。 默认情况下，可以沿Z轴方向拉伸对象，这时需要指定拉伸的高度和倾斜角度。其中，拉伸高度值可以为正或为负，它们表示了拉伸的方向。拉伸角度也可以为正或为负，其绝对值不大于90，默认值为0，表示生成的实体的侧面垂直于XY平面，没有锥度。如果为正，将产生内锥度，生成的侧面向里靠；如果为负，将产生外锥度，生成的侧面向外 。,7.8.18 旋转,在AutoCAD中，可以使用“绘图”|“建模”|“旋转”命令(REVOLVE)，将二维对象绕某一轴旋转生成实体。用于旋转的二维对象可以是封闭多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线、圆环及封闭区域。三维对象、包含在块中的对象、有交叉或自干涉的多段线不能被旋转，而且每次只能旋转一个对象。 选择“绘图”|“建模”|“旋转”命令，并选择需要旋转的二维对象后，通过指定两个端点来确定旋转轴。,7.8.19 扫掠,在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“扫掠”命令(SWEEP)，可以通过沿开放或闭合的二维或三维路径扫掠开放或闭合的平面曲线（轮廓）创建新实体或曲面。如果要扫掠的对象不是封闭的图形，那么使用“扫掠”命令后得到的是网格面，否则得到的是三维实体。,7.8.20 放样,在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“放样”命令(LOFT)，可以通过对包含两条或两条以上横截面曲线的一组曲线进行放样（绘制实体或曲面）来创建三维实体或曲面。,课后作业：,1、请自行练习本课件中涉及到的三维图形； 2、练习 P236 三维图形应用实例中10-8-1绘制凳子、10-8-3绘制轴零件、10-8-5绘制连珠、10-9特殊实体的绘制-绘制室外台阶； 3、尝试练习10-8-2绘制铁饼、10-8-4绘制毛坯。,