玩具汽車外殼造型與渲染(朱配祥)

1、開封大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書題 目 玩具汽車外殼造型與渲染 學(xué) 院 機械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 11模具一班 學(xué) 號 2011061466 學(xué)生姓名 朱配祥 指導(dǎo)教師 李 輝 【摘要】本文詳細(xì)敘述了運用UG軟件實現(xiàn)玩具汽車外殼三維模型設(shè)計及虛擬造型的方法?，F(xiàn)在UG軟件的CAD建模中，通過拉伸實體、布爾運算、加厚和實體導(dǎo)圓等功能繪制出玩具汽車外殼的三維模型，然后利用專業(yè)渲染軟件進行外殼的渲染?！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51.2.產(chǎn)品渲染5二 、玩具汽車外殼模型測繪62.1測繪方法62.2 測繪

2、過程6三 、實體建模73.1 曲線繪制73.2曲面造型27四 、渲染34五、總結(jié)37參考文獻38 前言 通CADCAM是計算機輔助設(shè)計計算機輔助制造的簡稱。其核心是利用計算機快速高效的處理這種信息，進行產(chǎn)品的設(shè)計，它徹底改變了傳統(tǒng)的設(shè)計模式，利用現(xiàn)代計算機的圖形處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把各種圖形數(shù)據(jù)、工藝信息，通過數(shù)據(jù)庫集成在一起，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)。 計算機輔助設(shè)計（CAD）以計算機圖形處理學(xué)為基礎(chǔ)，幫助設(shè)計人員完成數(shù)值計算，實驗數(shù)據(jù)處理，計算機輔助繪圖，進行圖形尺寸、面積、體積、應(yīng)力、應(yīng)變等分析，即高效、優(yōu)化地進行產(chǎn)品設(shè)計。 Unig

3、raphics（簡稱UG）軟件是美國EDS公司著名的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，利用UG軟件可以更好地提高設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率，由于其強大的功能，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”，是一個互動性的光線追蹤與全域光渲染程序，無需復(fù)雜的設(shè)定即可產(chǎn)生相片般真實的 3D 渲染影像。KeyShot 3.3采用了一種還尚未申請專利的全新技術(shù)，可在網(wǎng)頁上展示產(chǎn)品。KeyShotVRTM能夠?qū)a(chǎn)品以互動3D的形式展示出來，任何網(wǎng)頁瀏覽器只要安裝了HTML5就可以觀看到，這也包括移動設(shè)備，不需要再安裝任何特殊插件。KeyShot

4、VR是一個可選的擴展軟件，可以引進一個額外的渲染選項，它的設(shè)置能夠創(chuàng)建四種不同的VR類型，產(chǎn)生可移植在任何一個網(wǎng)頁的觸控3D體驗。 本課題就是基于UG玩具汽車外殼模型的計算機輔助設(shè)計。利用UG軟件的強大功能完成玩具車外殼模型三維造型設(shè)計，目的是研究和掌握UG在模具設(shè)計中的應(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外殼模型的三維造型。2、利用keyshot軟件對三維造型就行渲染。一 、選題背景與意義 近年來三維造型技術(shù)快速發(fā)展，促進了我國制造設(shè)計業(yè)的更新?lián)Q代，在產(chǎn)品設(shè)計中使用CAD技術(shù)，提高了產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率，縮短了設(shè)計周期，不斷提高我國產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。對于已

5、經(jīng)加入世貿(mào)組織的我國，積極推廣CAD技術(shù)，有利于我國企業(yè)加速融入全球的競爭機制。1.1.產(chǎn)品設(shè)計玩具汽車外殼的模型三維造型分為測繪、繪制草圖、曲面造型、加厚等。1.2.產(chǎn)品渲染根據(jù)市場實際車型的材質(zhì)和顏色對三維模型進行渲染，調(diào)整光線和背景，使其猶如在現(xiàn)實生活中做到最貼近實物的效果。 二 、玩具汽車外殼模型測繪2.1測繪方法當(dāng)只有一個實物樣品模型，沒有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案時，我們可以通過以下兩種方法進行樣點獲取：一種是通過手工測繪，借助簡單的測量工具對被測物進行數(shù)據(jù)采集，從而大致繪出實體外形;另一種是逆向工程技術(shù)，即由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進行高速、準(zhǔn)確地掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，

6、配合反求工程軟件進行曲面重構(gòu)，最終生成IGES數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Keyshot中進行環(huán)境模擬渲染。本課題采用手工測繪實體外形。2.2 測繪過程 測繪中所需測量工具是直尺、三角尺、游標(biāo)卡尺。主要是測出汽車的特征輪廓線。測繪：俯視圖邊輪廓、正視圖的邊輪廓特征點等，由于不是精確采集點的數(shù)據(jù)，需要運用UG軟件對玩具汽車外殼三維造型進行優(yōu)化設(shè)計。三 、實體建模 3.1 曲線繪制 1）打開UG將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-1。 圖3-1 其中各點(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

7、（53,218） 10（11.5,272） 11（5.5,313） 12（0,315） 2）將1-12的點依次用藝術(shù)樣條命令連接如圖3-2。 圖3-23）選擇工具欄的鏡像曲線命令，將曲線沿Y軸鏡像如圖3-3 圖3-3 4）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到UG草圖中，如圖3-4。 圖3-4其中各點(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的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-5。 圖3-56）

8、將曲線沿x軸拉伸，距離選擇對稱，距離為200，設(shè)置為片體，如圖3-6。 圖3-6 7）將xy上的曲線沿z軸拉伸，距離選擇對稱值，距離為200，設(shè)置為片體，如圖3-7。 圖3-78）相交曲線，點擊插入-相交曲線命令，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，如圖3-9。 圖3-910）隱藏片體，點擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點擊確定，如圖3-10。 圖3-1011）隱藏后如圖3-11所示。 圖3-1112）點擊N邊曲面命令，選擇相交曲線，選擇設(shè)置為修剪到邊界，其它為默認(rèn)，點擊確定，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，如圖3

9、-13。 圖3-13 其中各點(x,z)坐標(biāo)為：1（333.4,31.3） 2（315.4,32.5） 3（299，44.1） 4（276,47.1） 5（251.3,51）14）將xz面的1-5的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-14。 圖3-1415）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-15。 圖3-15 其中各點(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的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-16。 圖3-1617）拉伸：將曲線沿x軸拉伸，距離選擇對稱，距離為100，設(shè)置為片體

10、，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-17。 圖3-1718） 拉伸：將曲線沿z軸拉伸，距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-18。 圖3-1819）相交曲線，點擊插入-相交曲線命令，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，如圖3-20。 圖3-2021）隱藏片體，點擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點擊確定，如圖3-21。 圖3-21 22）隱藏后相交曲線如圖3-22所示。 圖3-22 23）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-23。 圖3-2324）其中各點(z,y)坐標(biāo)為：1（31,320） 2（35,312）

11、3（40,292） 4（53,218） 將xy面的1-4的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-24。 圖3-2425）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-25。 圖3-25 其中各點(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的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-26。 圖3-2627）拉伸：將曲線沿-x軸拉伸，開始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-27。 圖3-2728）拉伸：將曲線沿z軸拉伸，開始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置

12、為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-28。 圖3-2829）相交曲線，點擊插入-相交曲線命令，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，如圖3-29。 圖3-2930）隱藏片體，點擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點擊確定，如圖3-30。 圖3-3031）隱藏后相交曲線如圖3-31所示。 圖3-31將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-32 圖3-32其中各點(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,

13、32） 11（114,27）33）將xy面的1-4的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-33。 圖3-3334）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-34。 圖3-34其中各點(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的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-35。 圖3-

14、3536）拉伸：將曲線沿-x軸拉伸，開始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-36。 圖3-3637）拉伸：將曲線沿z軸拉伸，開始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-37。 圖3-3738）相交曲線，點擊插入-相交曲線命令，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，如圖3-38。 圖3-3839）隱藏片體，點擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點擊確定，如圖3-39。 圖3-3940）隱藏后相交曲線如圖3-40所示。 圖3-4041）隱藏?zé)o用曲線和點，如圖3-41。 圖3-4142）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖

15、中如圖3-42。 圖3-42其中各點(y，z)坐標(biāo)為：1（10.3,51.1） 2（0.2,33.1） 3（11,0） 4（12,0） 5（14.9,31）43）將xy面的1-4的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-43。 圖3-4344）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-44。 圖3-44 其中各點(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的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-45。 圖3-4546）拉伸：將曲線沿-x軸拉伸，開始距離選擇0，結(jié)束距離

16、為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-46。 圖3-4647）拉伸：將曲線沿z軸拉伸，開始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-47。 圖3-4748）相交曲線，點擊插入-相交曲線命令，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，如圖3-48。 圖3-4849）隱藏片體，點擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點擊確定，如圖3-49。 圖3-4950）隱藏后相交曲線如圖3-50所示。 圖3-5051）隱藏?zé)o用曲線和點，如圖3-51。 圖3-5152）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-52。 圖3-52其中各點(y，z)坐標(biāo)為：1（2

17、72.7,35） 2（232.7,21） 3（95.9,28.8） 4（81.7,16） 5（87,13.8）53）將xy面的1-4的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-53。 圖3-5354）將測繪出的數(shù)據(jù)點輸入到草圖中如圖3-54。 圖3-54其中各點(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的點依次用藝術(shù)樣條命令連接，如圖3-55。 圖3-5556）拉伸：將曲線沿-x軸拉伸，開始距離選擇0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-56。 圖3-5657）拉伸：將

18、曲線沿z軸拉伸，開始距離為0，結(jié)束距離為100，設(shè)置為片體，其它選擇默認(rèn)，點擊確定，如圖3-57。 圖3-5758）相交曲線，點擊插入-相交曲線命令，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，如圖3-58。 圖3-5859）隱藏片體，點擊隱藏命令，選擇黃色區(qū)域的片體，點擊確定，如圖3-59。 圖3-59 60） 隱藏后相交曲線如圖3-60所示。 圖3-6061）隱藏?zé)o用曲線和點，如圖3-61。 圖3-613.2曲面造型 1）點擊曲面-N邊曲面命令，如圖3-62。 圖3-622） 外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-63。 圖3-633）點擊曲面

19、-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-64。 圖3-644）點擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-65。 圖3-65 5）點擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-66。 圖3-666）添加曲線，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。 圖3-68 9） 點擊工具欄橋接，選擇起始對象和終止對象，其它選擇默認(rèn)命令，點擊確定命令，如圖圖3-69。 圖3-6910）點擊曲面-N邊曲面命

20、令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-70。 圖3-7011）點擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-71。 圖3-7112）點擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-72。 圖3-72 13）縫合，點擊縫合命令將上下兩個片體縫合為一個整體，如圖3-73。 圖3-7314）點擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè)為默認(rèn)，點擊確定，如圖3-74。 圖3-7415）點擊曲面-N邊曲面命令，外環(huán)選擇黃色曲線，設(shè)置為修剪到邊界，其它設(shè) 為默認(rèn)

21、，點擊確定，如圖3-75。 圖3-75 16）縫合，點擊縫合命令將上下兩個片體縫合為一個整體，如圖3-76。 圖3-76 17）鏡像，打開鏡像體命令，選擇綠色區(qū)域為鏡像部分，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