玩具汽車(chē)外殼造型與渲染

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目 玩具汽車(chē)外殼造型與渲染 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 【摘要】本文詳細(xì)敘述了運(yùn)用UG軟件實(shí)現(xiàn)玩具汽車(chē)外殼三維模型設(shè)計(jì)及虛擬造型的方法。現(xiàn)在UG軟件的CAD建模中，通過(guò)拉伸實(shí)體、布爾運(yùn)算、加厚和實(shí)體導(dǎo)圓等功能繪制出玩具汽車(chē)外殼的三維模型，然后利用專(zhuān)業(yè)渲染軟件進(jìn)行外殼的渲染?！娟P(guān)鍵字】: UG、CAD、Keyshot、拉伸、渲染 目錄 目錄3前言4一 、選題背景與意義51.1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)51.2.產(chǎn)品渲染5二 、玩具汽車(chē)外殼模型測(cè)繪62.1測(cè)繪方法62.2 測(cè)繪過(guò)程6三 、實(shí)體建模73.1 曲線(xiàn)繪制73.2曲面造型27四 、渲染34五、總結(jié)37參考文獻(xiàn)38

2、 前言 通CADCAM是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助制造的簡(jiǎn)稱(chēng)。其核心是利用計(jì)算機(jī)快速高效的處理這種信息，進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，它徹底改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的圖形處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把各種圖形數(shù)據(jù)、工藝信息，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)集成在一起，供大家共享。信息處理的高度一體化，支撐著各種現(xiàn)代制造理念，是現(xiàn)代工業(yè)制造的基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）以計(jì)算機(jī)圖形處理學(xué)為基礎(chǔ)，幫助設(shè)計(jì)人員完成數(shù)值計(jì)算，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)輔助繪圖，進(jìn)行圖形尺寸、面積、體積、應(yīng)力、應(yīng)變等分析，即高效、優(yōu)化地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 Unigraphics（簡(jiǎn)稱(chēng)UG）軟件是美國(guó)EDS公司著名的3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，利用UG軟件可以更好地提高

3、設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率，由于其強(qiáng)大的功能，已逐漸成為當(dāng)今世界最為流行的CADCAECAM軟件之一。 KeyShot 意為“The Key to Amazing Shots”，是一個(gè)互動(dòng)性的光線(xiàn)追蹤與全域光渲染程序，無(wú)需復(fù)雜的設(shè)定即可產(chǎn)生相片般真實(shí)的 3D 渲染影像。KeyShot 3.3采用了一種還尚未申請(qǐng)專(zhuān)利的全新技術(shù)，可在網(wǎng)頁(yè)上展示產(chǎn)品。KeyShotVRTM能夠?qū)a(chǎn)品以互動(dòng)3D的形式展示出來(lái)，任何網(wǎng)頁(yè)瀏覽器只要安裝了HTML5就可以觀(guān)看到，這也包括移動(dòng)設(shè)備，不需要再安裝任何特殊插件。KeyShotVR是一個(gè)可選的擴(kuò)展軟件，可以引進(jìn)一個(gè)額外的渲染選項(xiàng)，它的設(shè)置能夠創(chuàng)建四種不同的VR類(lèi)型，產(chǎn)生可

4、移植在任何一個(gè)網(wǎng)頁(yè)的觸控3D體驗(yàn)。 本課題就是基于UG玩具汽車(chē)外殼模型的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。利用UG軟件的強(qiáng)大功能完成玩具車(chē)外殼模型三維造型設(shè)計(jì)，目的是研究和掌握UG在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。課題主要任務(wù)是：1,、學(xué)習(xí)UG軟件，用UG軟件繪制出玩具汽車(chē)外殼模型的三維造型。2、利用keyshot軟件對(duì)三維造型就行渲染。一 、選題背景與意義 近年來(lái)三維造型技術(shù)快速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)制造設(shè)計(jì)業(yè)的更新?lián)Q代，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用CAD技術(shù)，提高了產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率，縮短了設(shè)計(jì)周期，不斷提高我國(guó)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于已經(jīng)加入世貿(mào)組織的我國(guó)，積極推廣CAD技術(shù)，有利于我國(guó)企業(yè)加速融入全球的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。1.1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)

5、玩具汽車(chē)外殼的模型三維造型分為測(cè)繪、繪制草圖、曲面造型、加厚等。1.2.產(chǎn)品渲染根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際車(chē)型的材質(zhì)和顏色對(duì)三維模型進(jìn)行渲染，調(diào)整光線(xiàn)和背景，使其猶如在現(xiàn)實(shí)生活中做到最貼近實(shí)物的效果。 二 、玩具汽車(chē)外殼模型測(cè)繪2.1測(cè)繪方法當(dāng)只有一個(gè)實(shí)物樣品模型，沒(méi)有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案時(shí)，我們可以通過(guò)以下兩種方法進(jìn)行樣點(diǎn)獲?。阂环N是通過(guò)手工測(cè)繪，借助簡(jiǎn)單的測(cè)量工具對(duì)被測(cè)物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而大致繪出實(shí)體外形;另一種是逆向工程技術(shù)，即由高速三維激光掃描機(jī)對(duì)已有的樣品或模型進(jìn)行高速、準(zhǔn)確地掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合反求工程軟件進(jìn)行曲面重構(gòu)，最終生成IGES數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Keyshot中進(jìn)行環(huán)境模擬渲

6、染。本課題采用手工測(cè)繪實(shí)體外形。2.2 測(cè)繪過(guò)程 測(cè)繪中所需測(cè)量工具是直尺、三角尺、游標(biāo)卡尺。主要是測(cè)出汽車(chē)的特征輪廓線(xiàn)。測(cè)繪：俯視圖邊輪廓、正視圖的邊輪廓特征點(diǎn)等，由于不是精確采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)，需要運(yùn)用UG軟件對(duì)玩具汽車(chē)外殼三維造型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。三 、實(shí)體建模 3.1 曲線(xiàn)繪制 1）打開(kāi)UG將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-1。 圖3-1 其中各點(diǎn)(x,y)坐標(biāo)為：1（0,0） 2（23,10）3（25,16）4（36,35）5（32,96）6（35,130）7（39,161） 8（45,190）9（53,218） 10（11.5,272） 11（5.5,313） 12（0,315） 2）將1

7、-12的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接如圖3-2。 圖3-23）選擇工具欄的鏡像曲線(xiàn)命令，將曲線(xiàn)沿Y軸鏡像如圖3-3 圖3-3 4）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到UG草圖中，如圖3-4。 圖3-4其中各點(diǎn)(y,z)坐標(biāo)為：1（0,50） 2（51，10） 3（54，16） 4（57，35） 5（73，96）6（75，130）7（73，161） 8（64，190） 9（53，218） 10（48，272） 11（41，313） 12（40，315）5）將1-12的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-5。 圖3-56）將曲線(xiàn)沿x軸拉伸，距離選擇對(duì)稱(chēng)，距離為200，設(shè)置為片體，如圖3-6。 圖3-6 7）將xy上的

8、曲線(xiàn)沿z軸拉伸，距離選擇對(duì)稱(chēng)值，距離為200，設(shè)置為片體，如圖3-7。 圖3-78）相交曲線(xiàn)，點(diǎn)擊插入-相交曲線(xiàn)命令，第一組面選擇綠色面，第二組面選擇黃色面，如圖3-8。 圖3-79）得到相交曲線(xiàn)，如圖3-9。 圖3-910）隱藏片體，點(diǎn)擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點(diǎn)擊確定，如圖3-10。 圖3-1011）隱藏后如圖3-11所示。 圖3-1112）點(diǎn)擊N邊曲面命令，選擇相交曲線(xiàn)，選擇設(shè)置為修剪到邊界，其它為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-12。 圖3-1213）創(chuàng)建草圖，在xz基準(zhǔn)平面輸入坐標(biāo)點(diǎn)，如圖3-13。 圖3-13 其中各點(diǎn)(x,z)坐標(biāo)為：1（333.4,31.3） 2（315.4,32

9、.5） 3（299，44.1） 4（276,47.1） 5（251.3,51）14）將xz面的1-5的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-14。 圖3-1415）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-15。 圖3-15 其中各點(diǎn)(x,y)坐標(biāo)為：1（-3.1,332.5） 2（-43.3,317.3） 3（-59.4,279.3） 4（-61.3,223.3） 16）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-16。 圖3-1617）拉伸：將曲線(xiàn)沿x軸拉伸，距離選擇對(duì)稱(chēng)，距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-17。 圖3-1718） 拉伸：將曲線(xiàn)沿z軸拉伸，距離為0，結(jié)

10、束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-18。 圖3-1819）相交曲線(xiàn)，點(diǎn)擊插入-相交曲線(xiàn)命令，第一組面選擇綠色面，第二組面選擇黃色面，如圖3-19。 圖3-19 20）得到相交曲線(xiàn)，如圖3-20。 圖3-2021）隱藏片體，點(diǎn)擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點(diǎn)擊確定，如圖3-21。 圖3-21 22）隱藏后相交曲線(xiàn)如圖3-22所示。 圖3-22 23）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-23。 圖3-2324）其中各點(diǎn)(z,y)坐標(biāo)為：1（31,320） 2（35,312） 3（40,292） 4（53,218） 將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-24

11、。 圖3-2425）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-25。 圖3-25 其中各點(diǎn)(x,y)坐標(biāo)為：1（-34.7,320.8） 2（-32,296.6） 3（-33.5,291） 4（-41,271） 5(-61.3,223.3)26）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-26。 圖3-2627）拉伸：將曲線(xiàn)沿-x軸拉伸，開(kāi)始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-27。 圖3-2728）拉伸：將曲線(xiàn)沿z軸拉伸，開(kāi)始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-28。 圖3-2829）相交曲線(xiàn)，點(diǎn)擊插入-相交曲線(xiàn)命令

12、，第一組面選擇綠色面，第二組面選擇黃色面，如圖，得到相交曲線(xiàn)，如圖3-29。 圖3-2930）隱藏片體，點(diǎn)擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點(diǎn)擊確定，如圖3-30。 圖3-3031）隱藏后相交曲線(xiàn)如圖3-31所示。 圖3-31將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-32 圖3-32其中各點(diǎn)(y，z)坐標(biāo)為：1（320,31.7） 2（312,42） 3（292,29） 4（218,25） 5（233,34） 6（321,33） 7（213,19） 8（135,32） 9（139,35） 10（157.5,32） 11（114,27）33）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-33。 圖

13、3-3334）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-34。 圖3-34其中各點(diǎn)(x,y)坐標(biāo)為：1（-31.7,320.8） 2（-38,296.6） 3（-30.5228） 4（-41,271） 5(-61.3,223.3) 6（-24.3,203.5） 7（-23.2,196） 8（-24.9,170） 9（-12,159） 10（-32.4,127.3） 11（-43.3,115） 12（-32,97） 13（-12,67）35）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-35。 圖3-3536）拉伸：將曲線(xiàn)沿-x軸拉伸，開(kāi)始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，

14、點(diǎn)擊確定，如圖3-36。 圖3-3637）拉伸：將曲線(xiàn)沿z軸拉伸，開(kāi)始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-37。 圖3-3738）相交曲線(xiàn)，點(diǎn)擊插入-相交曲線(xiàn)命令，第一組面選擇綠色面，第二組面選擇黃色面，如圖，得到相交曲線(xiàn)，如圖3-38。 圖3-3839）隱藏片體，點(diǎn)擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點(diǎn)擊確定，如圖3-39。 圖3-3940）隱藏后相交曲線(xiàn)如圖3-40所示。 圖3-4041）隱藏?zé)o用曲線(xiàn)和點(diǎn)，如圖3-41。 圖3-4142）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-42。 圖3-42其中各點(diǎn)(y，z)坐標(biāo)為：1（10.3,51.1） 2（0.2,33

15、.1） 3（11,0） 4（12,0） 5（14.9,31）43）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-43。 圖3-4344）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-44。 圖3-44 其中各點(diǎn)(x,y)坐標(biāo)為：1（10.1，-23） 2（25，-6.2） 3（49,-4.7） 4（56，-6） 5(19，-34) 6（34，-45） 7（54.6，-56）45）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-45。 圖3-4546）拉伸：將曲線(xiàn)沿-x軸拉伸，開(kāi)始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-46。 圖3-4647）拉伸：將曲線(xiàn)沿z軸

16、拉伸，開(kāi)始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-47。 圖3-4748）相交曲線(xiàn)，點(diǎn)擊插入-相交曲線(xiàn)命令，第一組面選擇綠色面，第二組面選擇黃色面，如圖，得到相交曲線(xiàn)，如圖3-48。 圖3-4849）隱藏片體，點(diǎn)擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點(diǎn)擊確定，如圖3-49。 圖3-4950）隱藏后相交曲線(xiàn)如圖3-50所示。 圖3-5051）隱藏?zé)o用曲線(xiàn)和點(diǎn)，如圖3-51。 圖3-5152）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-52。 圖3-52其中各點(diǎn)(y，z)坐標(biāo)為：1（272.7,35） 2（232.7,21） 3（95.9,28.8） 4（81.7,16） 5（8

17、7,13.8）53）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-53。 圖3-5354）將測(cè)繪出的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到草圖中如圖3-54。 圖3-54其中各點(diǎn)(x,y)坐標(biāo)為：1（-62.7,242.5） 2（-23,232.7） 3（-60.9,99） 4（-51.9,187.4) 55）將xy面的1-4的點(diǎn)依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-55。 圖3-5556）拉伸：將曲線(xiàn)沿-x軸拉伸，開(kāi)始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-56。 圖3-5657）拉伸：將曲線(xiàn)沿z軸拉伸，開(kāi)始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-57

18、。 圖3-5758）相交曲線(xiàn)，點(diǎn)擊插入-相交曲線(xiàn)命令，第一組面選擇綠色面，第二組面選擇黃色面，如圖，得到相交曲線(xiàn)，如圖3-58。 圖3-5859）隱藏片體，點(diǎn)擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點(diǎn)擊確定，如圖3-59。 圖3-59 60） 隱藏后相交曲線(xiàn)如圖3-60所示。 圖3-6061）隱藏?zé)o用曲線(xiàn)和點(diǎn)，如圖3-61。 圖3-613.2曲面造型 1）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，如圖3-62。 圖3-622） 外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-63。 圖3-633）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-64。 圖3

19、-644）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-65。 圖3-65 5）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-66。 圖3-666）添加曲線(xiàn)，選擇輪廓 命令，如圖3-67。 圖3-66 7）如圖圖3-67。 圖3-678）得到如圖3-68所示的曲線(xiàn)。 圖3-68 9） 點(diǎn)擊工具欄橋接，選擇起始對(duì)象和終止對(duì)象，其它選擇默認(rèn)命令，點(diǎn)擊確定命令，如圖圖3-69。 圖3-6910）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-70。 圖3-7011）

20、點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-71。 圖3-7112）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-72。 圖3-72 13）縫合，點(diǎn)擊縫合命令將上下兩個(gè)片體縫合為一個(gè)整體，如圖3-73。 圖3-7314）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-74。 圖3-7415）點(diǎn)擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線(xiàn)，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè) 為默認(rèn)，點(diǎn)擊確定，如圖3-75。 圖3-75 16）縫合，點(diǎn)擊縫合命令將上下兩個(gè)片體縫合為一個(gè)整體，如圖3-76。 圖3-76 17）鏡像，打開(kāi)鏡像體命令，選擇綠色區(qū)域?yàn)殓R像部分，鏡像平面選擇yz面如圖3-77。 圖3-77 18） 得到模型，如圖3-78。圖3-7819）等到最終的玩具汽車(chē)外殼模型，如圖3-79 圖3-79 20） 將文件導(dǎo)出，格式選擇IGES。四 、渲染1）將IGES格式的文件導(dǎo)入到Keyshot中，如圖1。 圖12）為汽車(chē)頂棚材料選擇為玻璃材料如圖2 圖23）背景選擇，如圖3。 圖34）為外殼選擇顏色和材質(zhì)，如圖4。 圖45）最終渲染，選擇保存途徑和格式，如圖5。 圖56）渲染結(jié)果，如圖6 圖6五