三維繪制基礎(chǔ)與簡(jiǎn)單圖形的繪制

1、第13章 三維繪制基礎(chǔ)與簡(jiǎn)單圖形的繪制在工程設(shè)計(jì)和繪圖過程中，三維圖形應(yīng)用越來越廣泛。AutoCAD可以利用3種方式來創(chuàng)建三維圖形，即線架模型方式、曲面模型方式和實(shí)體模型方式。線架模型方式為一種輪廓模型，它由三維的直線和曲線組成，沒有面和體的特征。 教學(xué)目標(biāo) 通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)了解視圖觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)立方法 。并掌握坐標(biāo)系以及簡(jiǎn)單圖形的繪制方法 。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)u 視圖觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)立方法u 掌握坐標(biāo)系u 簡(jiǎn)單圖形的繪制方法 建立用戶坐標(biāo)系在三維坐標(biāo)系下，同樣可以使用直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)方法來定義點(diǎn)。此外，在繪制三維圖形時(shí)，還可使用柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)來定義點(diǎn)。u 柱坐標(biāo)系：使用XY平面的角和沿Z軸的距離來表

2、示，其格式如下。 XY平面距離<XY平面角度，Z坐標(biāo)(絕對(duì)坐標(biāo))XY平面距離<XY平面角度，Z坐標(biāo)(相對(duì)坐標(biāo))u 球坐標(biāo)系：具有點(diǎn)到原點(diǎn)的距離、在XY平面上的角度及和XY平面的夾角3個(gè)參數(shù)，其格式如下。XYZ距離<XY平面角度<和XY平面的夾角(絕對(duì)坐標(biāo))XYZ距離<XY平面角度<和XY平面的夾角(相對(duì)坐標(biāo)) 設(shè)立視圖觀測(cè)點(diǎn)視點(diǎn)是指觀察圖形的方向。例如，繪制三維零件圖時(shí)，如果使用平面坐標(biāo)系即Z軸垂直于屏幕，此時(shí)僅能看到物體在XY平面上的投影。如果調(diào)整視點(diǎn)至當(dāng)前坐標(biāo)系的左上方，將看到一個(gè)三維物體。 使用“視點(diǎn)預(yù)置”對(duì)話框設(shè)置視點(diǎn)選擇“視圖”|“三維視圖”|“視

3、點(diǎn)預(yù)置”命令(DDVPOINT)，打開“視點(diǎn)預(yù)置”對(duì)話框，為當(dāng)前視口設(shè)置視點(diǎn)。 對(duì)話框中的左圖用于設(shè)置原點(diǎn)和視點(diǎn)之間的連線在XY平面的投影與X軸正向的夾角；右面的半圓形圖用于設(shè)置該連線與投影線之間的夾角，在圖上直接拾取即可。也可以在“X軸”、“XY平面”兩個(gè)文本框內(nèi)輸入相應(yīng)的角度。 單擊“設(shè)置為平面視圖”按鈕，可以將坐標(biāo)系設(shè)置為平面視圖。默認(rèn)情況下，觀察角度是相對(duì)于WCS坐標(biāo)系的。選擇“相對(duì)于UCS”單選按鈕，可相對(duì)于UCS坐標(biāo)系定義角度。 使用羅盤確定視點(diǎn)選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點(diǎn)”命令(VPOINT)，可以為當(dāng)前視口設(shè)置視點(diǎn)。該視點(diǎn)均是相對(duì)于WCS坐標(biāo)系的。這時(shí)可通過屏幕上顯示的羅

4、盤定義視點(diǎn)。 三軸架的3個(gè)軸分別代表X軸、Y軸和Z軸的正方向。當(dāng)光標(biāo)在坐標(biāo)球范圍內(nèi)移動(dòng)的時(shí)候，三維坐標(biāo)系通過繞Z軸旋轉(zhuǎn)可調(diào)整X、Y軸的方向。坐標(biāo)球中心及兩個(gè)同心圓可定義視點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)連線與X、Y、Z平面的角度。 使用“三維視圖”菜單設(shè)置視點(diǎn)選擇“視圖”|“三維視圖”子菜單中的“俯視”、“仰視”、“左視”、“右視”、“主視”、“后視”、“西南等軸測(cè)”、“東南等軸測(cè)”、“東北等軸測(cè)”和“西北等軸測(cè)”命令，從多個(gè)方向來觀察圖形 。 動(dòng)態(tài)觀察在AutoCAD 2007中，選擇“視圖”|“動(dòng)態(tài)觀察”命令中的子命令，可以動(dòng)態(tài)觀察視圖 。 使用相機(jī)在AutoCAD 2007中，相機(jī)是新引入的一個(gè)對(duì)象，用戶可以

5、在模型空間放置一臺(tái)或多臺(tái)相機(jī)來定義3D透視圖。 創(chuàng)建相機(jī)選擇“視圖”|“創(chuàng)建相機(jī)”命令，可以在視圖中創(chuàng)建相機(jī)，當(dāng)指定了相機(jī)位置和目標(biāo)位置后，命令行顯示如下提示信息。輸入選項(xiàng) ?/名稱(N)/位置(LO)/高度(H)/目標(biāo)(T)/鏡頭(LE)/剪裁(C)/視圖(V)/退出(X) <退出>: 在該命令提示下，可以指定創(chuàng)建的相機(jī)名稱、相機(jī)位置、高度、目標(biāo)位置、鏡頭長(zhǎng)度、剪裁方式以及是否切換到相機(jī)視圖。 相機(jī)預(yù)覽在視圖中創(chuàng)建了相機(jī)后，當(dāng)選中相機(jī)時(shí)，將打開“相機(jī)預(yù)覽”窗口。其中，在預(yù)覽框中顯示了使用相機(jī)觀察到的視圖效果。在“視覺樣式”下拉列表框中，可以設(shè)置預(yù)覽窗口中圖形的三維隱藏、三維線框、

6、概念、真實(shí)等視覺樣式 。 運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫在AutoCAD 2007中，可以選擇“視圖”|“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫”命令，創(chuàng)建相機(jī)沿路徑運(yùn)動(dòng)觀察圖形的動(dòng)畫，此時(shí)將打開“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫”對(duì)話框。 在“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫”對(duì)話框中，“相機(jī)”選項(xiàng)組用于設(shè)置相機(jī)鏈接到的點(diǎn)或路徑，使相機(jī)位于指定點(diǎn)觀測(cè)圖形或沿路徑觀察圖形；“目標(biāo)”選項(xiàng)組用于設(shè)置相機(jī)目標(biāo)鏈接到的點(diǎn)或路徑；“動(dòng)畫設(shè)置”選項(xiàng)組用于設(shè)置動(dòng)畫的幀頻、幀數(shù)、持續(xù)視覺、分辨率、動(dòng)畫輸出格式等選項(xiàng)。 當(dāng)設(shè)置完動(dòng)畫選項(xiàng)后，單擊預(yù)覽按鈕，將打開“動(dòng)畫預(yù)覽”窗口，可以預(yù)覽動(dòng)畫播放效果。 漫游與飛行在AutoCAD 2007中，用戶可以在漫游或飛行模式下，通過鍵盤和鼠標(biāo)可以控制視圖

7、顯示，或創(chuàng)建導(dǎo)航動(dòng)畫。 “定位器”選項(xiàng)板選擇“視圖”|“漫游”或“視圖”|“飛行”命令，打開“定位器”選項(xiàng)板和“三維漫游導(dǎo)航映射”對(duì)話框。 漫游和飛行設(shè)置選擇“視圖”|“漫游和飛行”命令，打開“漫游和飛行設(shè)置”對(duì)話框。可以設(shè)置顯示指令窗口的時(shí)機(jī)，窗口顯示的時(shí)間，以及當(dāng)前圖形設(shè)置的步長(zhǎng)和每秒步數(shù) 。 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(cè)三維圖形時(shí)，還可以通過旋轉(zhuǎn)、消隱及設(shè)置視覺樣式等方法來觀察三維圖形。 消隱圖形在繪制三維曲面及實(shí)體時(shí)，為了更好地觀察效果

8、，可選擇“視圖”|“消隱”命令(HIDE)，暫時(shí)隱藏位于實(shí)體背后而被遮擋的部分。 執(zhí)行消隱操作之后，繪圖窗口將暫時(shí)無法使用“縮放”和“平移”命令，直到選擇“視圖”|“重生成”命令重生成圖形為止。 使用“視覺樣式”菜單觀察三維圖形戶還可以通過選擇“視圖”|“視覺樣式”子命令更加真實(shí)的觀察三維圖形，例如選擇“概念”命令觀察三維圖形。 改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線當(dāng)三維圖形中包含彎曲面時(shí)(如球體和圓柱體等)，曲面在線框模式下用線條的形式來顯示，這些線條稱為網(wǎng)線或輪廓素線。使用系統(tǒng)變量ISOLINES可以設(shè)置顯示曲面所用的網(wǎng)線條數(shù)，默認(rèn)值為4，即使用4條網(wǎng)線來表達(dá)每一個(gè)曲面。該值為0時(shí)，表示曲面沒有網(wǎng)線

9、，如果增加網(wǎng)線的條數(shù)，則會(huì)使圖形看起來更接近三維實(shí)物。 以線框形式顯示實(shí)體輪廓使用系統(tǒng)變量DISPSILH可以以線框形式顯示實(shí)體輪廓。此時(shí)需要將其值設(shè)置為1，并用“消隱”命令隱藏曲面的小平面 。改變實(shí)體表面的平滑度要改變實(shí)體表面的平滑度，可通過修改系統(tǒng)變量FACETRES來實(shí)現(xiàn)。該變量用于設(shè)置曲面的面數(shù)，取值范圍為0.0110。其值越大，曲面越平滑 。 如果DISPSILH變量值為1，那么在執(zhí)行“消隱”、“渲染”命令時(shí)并不能看到FACETRES設(shè)置效果，此時(shí)必須將DISPSILH值設(shè)置為0。 繪制三維點(diǎn)選擇“繪圖”|“點(diǎn)”命令，或在“繪圖”工具欄中單擊“點(diǎn)”按鈕，然后在命令行中直接輸入三維坐標(biāo)

10、即可繪制三維點(diǎn)。 由于三維圖形對(duì)象上的一些特殊點(diǎn)，如交點(diǎn)、中點(diǎn)等不能通過輸入坐標(biāo)的方法來實(shí)現(xiàn)，可以采用三維坐標(biāo)下的目標(biāo)捕捉法來拾取點(diǎn)。 二維圖形方式下的所有目標(biāo)捕捉方式在三維圖形環(huán)境中可以繼續(xù)使用。不同之處在于，在三維環(huán)境下只能捕捉三維對(duì)象的頂面和底面的一些特殊點(diǎn)，而不能捕捉柱體等實(shí)體側(cè)面的特殊點(diǎn)即在柱狀體側(cè)面豎線上無法捕捉目標(biāo)點(diǎn)，因?yàn)橹黧w的側(cè)面上的豎線只是幫助顯示的模擬曲線。在三維對(duì)象的平面視圖中也不能捕捉目標(biāo)點(diǎn)，因?yàn)樵陧斆嫔系娜我庖稽c(diǎn)都對(duì)應(yīng)著底面上的一點(diǎn)，此時(shí)的系統(tǒng)無法辨別所選的點(diǎn)究竟在哪個(gè)面上。 繪制三維直線和樣條曲線兩點(diǎn)決定一條直線。當(dāng)在三維空間中指定兩個(gè)點(diǎn)后，如點(diǎn)(0,0,0)和點(diǎn)(1,1,1)，這兩個(gè)點(diǎn)之間的連線即是一條3D直線。 同樣，在三維坐標(biāo)系下，使用“繪圖”|“樣條曲線”命令，可以繪制復(fù)雜3D樣條曲線，這時(shí)定義樣條曲線的點(diǎn)不是共面點(diǎn)。例如，經(jīng)過點(diǎn)(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)繪制的樣條曲線。 繪制三維多段線在二維坐標(biāo)系下，使用“繪圖”|“多段線”命令繪制多段線，盡管各線條可以設(shè)置寬度和厚度，但它們必須共面。三維多線段的繪制過程和二維多線段基本相同，但其使用的命令不同，另外在三維多線段中只有直線段，沒有圓弧段。選擇“繪圖”|“三