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AutoCAD2008機械圖形設計實用教程課件第12章 三維圖形繪制基礎.ppt

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第12章 三維圖形繪制基礎 AutoCAD 2008不僅具有強大的二維繪圖功能,而且還具備同樣強大的三維繪圖功能。利用三維繪圖功能可以繪制各種三維的線、平面以及曲面等,直接實現三維實體造型,并且用戶可以對所繪制的三維實體進行修改。本章主要介紹三維圖形的繪制方法,以及編輯三維對象和三維模型的方法。讀者需要熟練掌握常用的編輯操作,如拉伸、旋轉等建模方法,以及編輯模型的三維旋轉、鏡像和陣列、布爾運算、剖切實體等工具的使用。 教學重點與難點 三維繪圖術語和坐標系 設置視點 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 三維繪圖術語和坐標系 在AutoCAD中,要創建和觀察三維圖形,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,是學習三維圖形繪制的基礎。 了解三維繪圖的基本術語 建立用戶坐標系 12.1.1 了解三維繪圖的基本術語 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。 在創建三維實體模型前,先了解一些基本術語。 (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 前面章節已經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 設置視點 在AutoCAD中,要創建和觀察三維圖形,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,是學習三維圖形繪制的基礎。 使用“視點預置”對話框設置視點 使用羅盤確定視點 使用“三維視圖”菜單設置視點 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,還可以通過旋轉及消隱等方法來觀察三維圖形。 消隱圖形 改變三維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,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。 同樣,在三維坐標系下,使用“樣條曲線”命令,可以繪制復雜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(T)/圈高(H)/扭曲(W)] :12.5 繪制網格 在AutoCAD中,不僅可以繪制三維曲面,還可以繪制旋轉網格、平移網格、直紋網格和邊界網格。使用“繪圖”|“建?!眧“網格”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 繪制三維網格 繪制旋轉網格 繪制平移網格 繪制直紋網格 繪制邊界網格 12.5.1 繪制平面曲面 在AutoCAD 2008中,選擇“繪圖”|“建?!眧“平面曲面”命令(PLANESURF),可以創建平面曲面或將對象轉換為平面對象。 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)] :12.5.2 繪制三維面與多邊三維面 選擇“繪圖”|“建?!眧“網格”|“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,也沒有質量屬性。由“三維面”命令創建的每個面的各頂點可以有不同的Z坐標,但構成各個面的頂點最多不能超過4個。如果構成面的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 繪制三維網格 選擇“繪圖”|“建?!眧“網格”|“三維網格”命令(3DMESH),可以根據指定的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格。M和N的最小值為2,表明定義多邊形網格至少要4個點,其最大值為256。 12.5.4 繪制旋轉網格 選擇“繪圖”|“建?!眧“網格”|“旋轉網格”命令(REVSURF),可以將曲線繞旋轉軸旋轉一定的角度,形成旋轉曲面。 12.5.5 繪制平移網格 選擇“繪圖”|“建?!眧“網格”|“平移網格”命令(RULESURF),可以將路徑曲線沿方向矢量方向平移后構成平移曲面。 12.5.6 繪制直紋網格 選擇“繪圖”|“建?!眧“網格”|“直紋網格”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 繪制邊界網格 選擇“繪圖”|“建?!眧“網格”|“邊界網格”命令(EDGESURF),可以使用4條首尾連接的邊創建三維多邊形網格。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。省略部分。。 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AutoCAD 2008中,二維圖形編輯中的許多命令(如移動、復制、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”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 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形陣列或矩形陣列方式復制對象。 矩形陣列 環形陣列 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 選擇“修改”|“三維操作”|“三維旋轉”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,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,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AutoCAD 2008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,實體中的平面被轉換為面域,曲面被轉化為主體。用戶還可以繼續使用該命令,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、傾斜、著色和復制等操作。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”|“復制邊”命令,或在“實體編輯”工具欄中單擊“復制邊”按鈕 ,可以復制三維實體的邊,其方法與復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用視覺樣式時,并不能執行產生亮顯、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,可以使用“視圖”|“渲染”菜單中的子命令或“渲染”工具欄實現。 在渲染窗口中快速渲染對象 設置光源 設置渲染材質 設置貼圖 渲染環境 高級渲染設置12.11.1 在渲染窗口中快速渲染對象 在AutoCAD 2008中,選擇“視圖”|“渲染”|“渲染”命令,可以在打開的渲染窗口中快速渲染當前視口中的圖形。12.11.2 設置光源 在AutoCAD 2008中,選擇“視圖”|“渲染”|“光源”菜單中的子命令,可以創建和管理光源。 創建光源 查看光源列表 設置地理位置12.11.3 設置渲染材質 在渲染對象時,使用材質可以增強模型的真實感。在AutoCAD 2008中,選擇“視圖”|“渲染”|“材質”命令,打開“材質”選項板,可以為對象選擇并附加材質。12.11.4 設置貼圖 在渲染圖形時,可以將材質映射到對象上,稱為貼圖。選擇“視圖”|“渲染”|“貼圖”菜單的子命令,可以創建平面貼圖、長方體貼圖、柱面貼圖和球面貼圖。12.11.5 渲染環境 選擇“視圖”|“渲染”|“渲染環境”命令,可在渲染對象時,對對象進行霧化處理,此時將打開“渲染環境”對話框。在“啟用霧化”下拉列表框中選擇“開”選項后,可以利用該對話框來設置使用霧化背景、顏色、霧化的近距離、遠距離、近處霧化百分率及遠處霧化百分率等霧化格式。12.11.6 高級渲染設置 在AutoCAD 2008中,選擇“視圖”|“渲染”|“高級渲染設置”命令,打開“高級渲染設置”選項板,可以設置渲染高級選項。
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