第七章三维绘图基础

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章三维绘图基础,三维图形的表达按描述方式可分为线框模型、表面模型和实体模型。,线框模型是以物体的轮廓线架来表达立体的。该模型结构简单，易于处理，可以方便地生成物体的三视图和透视图。但由于其不具有面和体的信息，因此不能进行消隐、着色和渲染处理。,表面模型是用面来描述三维物体，不光有棱边，而且由有序的棱边和内环构成了面，由多个面围成封闭的体。表面模型在,CAD,和计算机图形学中是一种重要的三维描述形式，如工业造型、服装款式、飞机轮廓设计和地形模拟等三维造型中，大多使用的是表面模型。表面模型可以进行消隐、着色和渲染处理。但其没有实体的信息，如空心的气球和实心的铅球在表面模型描述下是相同的。,实体模型是三种模型中最高级的一种，除具有上述线框模型和表面模型的所有特性外，还具有体的信息，因而可以对三维形体进行各种物性计算如质量、重心、惯性矩等。要想完整表达三维物体的各类信息，必须使用实体模型。实体模型也可以用线框模型或表面模型方式显示。,三维点的坐标,若要绘制三维图形，则构成图形的每一个顶点均应是三维空间中的点，即每一点均应有,X、Y、Z,三个坐标或其它三维坐标值。,AutoCAD,的,POINT,LINE,命令等都接受三维点的输入，三维点坐标的给定形式主要有：直角坐标、柱面坐标 和球面坐标。,X,Y,Z,绝对的直角坐标,X,Y,Z,相对的直角坐标,dA,Z,绝对的柱面坐标（见左图,）,dA,Z,相对的柱面坐标,dAB,绝对的球面坐标（见右图,）,三维多段线,1命令,命令名：3,DPOLY（,缩写名：3,P）,菜单：绘图 三维多段线,2格式,命令：,3,DPOLY,指定多段线的起点:,（输入起点）,指定直线的端点或 放弃(,U):,（,输入下一点）,指定直线的端点或 放弃(,U):,（,输入下一点）,指定直线的端点或 闭合(,C)/,放弃(,U):,（,输入下一点，或,C,闭合）,3说明,三维多段线由空间的直线段连成，直线端点的坐标应为三维点的输入，如左图；用,PEDIT,命令可以进行修改，包括三维多段线的闭合、打开、顶点编辑和拟合为空间样条拟合多段线等，如右图,。,螺旋线,1,命令,命令名：,HELIX,菜单：绘图 螺旋,图标：“建模”工具栏,2,格式,命令：,HELIX,圈数,=3.0000,扭曲,=CCW,指定底面的中心点,:,指定底面半径或,直径,(D):,指定顶面半径或,直径,(D):,指定螺旋高度或,轴端点,(A)/,圈数,(T)/,圈高,(H)/,扭曲,(W):,3,说明,创建螺旋线时，可以指定其底面半径、顶面半径、高度、圈数、圈高、扭曲方向等参数。如果指定一个值来同时作为底面半径和顶面半径，将创建圆柱形螺旋，如左图；如果指定不同的值来作为顶面半径和底面半径，将创建圆锥形螺旋线，如中图；如果指定的高度值为,0,，则将创建平面螺旋线，如右图。,基面,基面指画图的基准平面，系统缺省设置为当前,UCS,下的,XOY,平面，即画图平面始终和当前,UCS,下的,XOY,平面平行。通过,ELEV,命令，可以用二维绘图命令绘制出具有一定厚度的三维图形。,1.命令,命令名：,ELEV,2.,格式,命令：,ELEV,指定新的默认标高：,（给出基面标高）,指定新的默认厚度,：（给出沿,Z,轴的延伸厚度）,3.说明,利用基面命令，定义当前,UCS,下的标高与厚度，可以使后续画出的二维图形画在三维空间（即画在标高非零的基面上），如左图,，,并可具有厚度，如右图,。,三维面,1命令,命令名：3,DFACE（,缩写名：3,F）,菜单：绘图 表面 三维面,图标：“表面”工具栏,2格式及示例,命令：,3,DFACE,指定第一点或 不可见(,I):,（,输入1点）,指定第二点或 不可见(,I):,（,输入2点）,指定第三点或 不可见(,I):,（输入3点）,指定第四点或 不可见(,I):,（输入4点）,指定第三点或 不可见(,I):,（输入下一个面的第三点，5点）,指定第四点或 不可见(,I):,（输入下一个面的第四点，6点）,指定第三点或 不可见(,I):,（回车，结束命令）,3.说明,每面由四点组成，形成四边形，也可以有两点重合，形成三角形，四点应按顺时针，或逆时针顺序输入；,输入第一个四边形后，提示继续第三点，第四点，即可连续组成第二个四边形,如左图,用回车可结束命令；,在一边的起点处，先输入,I，,则该边将成为不可见，如图8.4,b,中，在输入3点前输入,I，,则34边不可见；,用命令,EDGE（,边）可以控制边的可见性。用系统变量,SPLFRAME,可以控制不可见边的可见性（让不可见边显示可见）；,用命令3,DMESH,可构成由3,DFACE,组成的三维网格面；,用命令,PFACE,可以构成由多边形（大于四边）组成的多边形网格面。,旋转曲面,1命令,命令名：,REVSURF,菜单：绘图 曲面 旋转曲面,图标：“曲面”工具栏,2功能,指定路径曲线与轴线，创建旋转曲面。,3格式,命令：,REVSURF,选择要旋转的对象：,（可选直线，圆弧，圆，二维或三维多段线）,选择定义旋转轴的对象：,（可选直线，开式二维或三维多段线）,指定起点角度：,（相对于路径曲线的起始角，逆时针为正）,指定包含角(+=逆时针，-=顺时针)：,（输入旋转曲面所张圆心角）,4说明,旋转轴为有向线段，靠拾取点处为线段起点。对开式多段线只取起点到终点的直线段；,系统变量,SURFTAB1,控制旋转方向的分段数，缺省值为6；,系统变量,SURFTAB2,控制路径曲线的分段数，缺省值为6，路径曲线为直线，圆弧，圆，样条拟合多段线时，分段数按,SURFTAB2；,当路径曲线为多段线时，直线段不再分段，圆弧段按,SURFTAB2,分段；,操作时，应先设定,SURFTAB1、SURFTAB2,的值，并画出路径曲线和轴线；必要时，可利用,UCS,命令调整作图平面。左图为用多段线作路径曲线，右图为用样条拟合多段线作路径曲线。,平移曲面,1命令,命令名：,TABSURF,菜单：绘图 曲面 平移曲面,图标：“曲面”工具栏,2功能,指定路径曲线与方向矢量，沿方向矢量平移路径曲线创建平移曲面。,3格式,命令：,TABSURF,选择用作轮廓曲线的对象：,（可选直线，圆弧，圆，椭圆，二维或三维多段线）,选择用作方向矢量的对象：,（可选直线或开式多段线）,直纹曲面,1命令,命令名：,RULESURF,菜单：绘图 曲面 直纹曲面,图标：“曲面”工具栏,2功能,指定第一和第二定义曲线，创建直纹曲面。定义曲线可以是点、直线、样条曲线、圆、圆弧或多段线，如一条定义曲线为闭合曲线，则另一条必须闭合。二条定义曲线中只允许一条曲线用点代替。,3格式,命令：,RULESURF,选择第一条定义曲线：,选择第二条定义曲线：,4说明,分段线由系统变量,SURFTAB1,确定，缺省值为6；,(2)对开式定义曲线，定义曲线的起点靠近拾取点，对于圆，起点为0象限点，分点逆时针排列。对于闭合多段线起点为多段线终点，分点反向排列到多段线起点。如图所示。,边界曲面,1,命令,命令名：,EDGESURF,菜单：绘图 曲面 边界曲面,图标：“曲面”工具栏,2功能,指定首尾相连的四条边界，创建双三次孔斯（,COONS）,曲面片。边界可以是直线段、圆弧、样条曲线、开式二维或三维多段线。,3格式,命令：,EDGESURF,选择用作曲面边界的对象1:：,（靠近拾取点的边界顶点为起点，边1的方向为,M,方向，从起点出发的另一边方向为,N,方向。,选择用作曲面边界的对象2：,选择用作曲面边界的对象3：,选择用作曲面边界的对象4：,4说明,沿,M,方向的分段线由系统变量,SURFTAB1,控制，缺省值为6；,沿,N,方向的分段线由系统变量,SURFTAB2,控制，缺省值为6。,如图所示，为了便于绘制边界曲线，可以调用3,D,命令中的长方体作为参照，并利用,UCS,命令在长方体表面上绘制。,1,命令,命令名：,3DMESH,菜单：绘图 建模 网格 三维网格,2,功能,创建自由格式的多边形网格。,3,格式,命令：,3DMESH,输入,M,方向上的网格数量,:,（输入一个方向上的网格数）,输入,N,方向上的网格数量,:,（输入另一垂直方向上的网格数）,指定顶点,(0,0),的位置,:,（依次输入各网格点处的顶点坐标）,指定顶点,(0,1),的位置,:,：,：,三维网格曲面,说明,（,1,）输入,M,方向上的网格数量和,N,方向上的网格数量的取制值范围均应在,2,到,256,之间；,（,2,）多边形网格由矩阵定义，其大小由,M,和,N,的尺寸值决定。,M,乘以,N,等于必须指定的顶点数。,（,3,）该命令主要是为程序员而设计，利用脚本命令或编程实现较为方便。,用户坐标系命令,1命令,命令名：,UCS,菜单：工具 新建,UCS,级联菜单,图标：“,UCS”,工具栏,2功能,设置与管理,UCS。,3,格式,命令：,UCS,输入选项,新建(,N)/,移动(,M)/,正交(,G)/,上一个(,P)/,恢复(,R)/,保存(,S)/,删除(,D)/,应用(,A)/?/,世界(,W),:,N,（,新建一用户坐标系）,指定新,UCS,的原点或,Z,轴(,ZA)/,三点(3)/对象(,OB)/,面(,F)/,视图(,V)/X/Y/Z:,4选项说明,原点：平移,UCS,到新原点；,Z,轴（,ZA）：,指新原点和新,Z,轴指向，,AutoCAD,自动定义一个当前,UCS；,3,点（3,P）：,指定新原点、新,X,轴正向上一点和,XY,平面上,Y,轴正向一侧的一点，用三点定义当前,UCS；,对象（,OB）：,选定一个对象（如圆，圆弧，多段线等），按,AutoCAD,规定对象的局部坐标系定义当前,UCS；,面（,F）：,将,UCS,与实体对象的选定面对齐。,视图（,V）：UCS,原点不变，按,UCS,的,XY,平面与屏幕平行定义当前,UCS；,X/Y/Z：,分别绕,X，Y，Z,轴旋转一指定角度，定义当前,UCS；,移动(,M)：,平移当前,UCS,的原点或修改其,Z,轴深度来重新定义,UCS。,正交(,G)：,指定,AutoCAD,提供的六个正交,UCS（,俯视、仰视、主视、后视、左视、右视）之一。这些,UCS,设置通常用于查看和编辑三维模型。,上一个（,P）：,恢复上一次的,UCS,为当前,UCS；,恢复（,R）：,把命名保存的一个,UCS,恢复为当前,UCS；,保存（,S）：,把当前,UCS,命名保存；,删除（,D）：,删除一个命名保存的,UCS；,应用(,A)：,将当前,UCS,设置应用到指定的视口或所有活动视口。,？：列出保存的,UCS,名表；,世界：把世界坐标系,WCS,定义为当前,UCS。,应用示例,【例】在图示长方体的不同方位绘图和写字。,步骤如下：,利用3,D,命令，画长方体表面；,利用,VPOINT,命令，显示成轴测图，注意,UCS,图标的变化；,利用,UCS,命令，选“视图”（,V），,设置,UCS,的,XOY,平面与屏幕平面平行，,UCS,标显示如前图所示；,画图框，写文字“正轴测图”；,利用,UCS,命令，选“前一个”（,P），,恢复为上一个,UCS；,利用,UCSICON,命令，将,UCS,图标放在原点处；,利用,UCS,命令，选择“原点”（,O），,利用端点捕捉，把,UCS,平移到顶面上的一个顶点处，此时，图标也移到顶点处，如下左图,；,当前作图平面为顶面，在顶面上写文字“顶面”，并画出外框线。（也可以利用,PLAN,命令，转化为平面视图，写字，画线）；,利用,UCS,命令，选择原点（,O），,把,UCS,命令平移到底面上的一个顶点处，此时的,UCS,图标在底面上，再用,UCS,命令，选择“,X”，,把,UCS,坐标系绕,X,轴旋转90，使当前,UCS,处于下中图位置，当前作图平面为正面，在正面上写文字“正面”，并画出外框线；,同理，利用,UCS,命令，把当