第13章 繪制三維圖形基礎(chǔ)

第13

章

繪制三維圖形基礎(chǔ)13.1三維坐標(biāo)系13.2顯示三維實體13.3動態(tài)觀察13.4使用相機13.5三維模型導(dǎo)航工具13.6三維模型概況13.7創(chuàng)建線框模型13.1三維坐標(biāo)系

AutoCAD采用世界坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系。世界坐標(biāo)系簡稱WCS，用戶坐標(biāo)系簡稱UCS。在屏幕上繪圖區(qū)的左下角有一個反映當(dāng)前坐標(biāo)系的圖標(biāo)，圖標(biāo)中X、Y的箭頭表示當(dāng)前坐標(biāo)系X軸、Y軸的正方向，系統(tǒng)默認(rèn)當(dāng)前UCS坐標(biāo)系為WCS，否則為UCS。

13.1.1世界坐標(biāo)系

世界坐標(biāo)系（WorldCoordinateSystem，簡稱WCS）是一種固定的坐標(biāo)系，即原點和各坐標(biāo)軸的方向固定不變。三維坐標(biāo)與二維坐標(biāo)基本相同，只不過是多了個第三維坐標(biāo)即Z軸。在三維空間繪圖時，需要指定X、Y和Z的坐標(biāo)值才能確定點的位置。當(dāng)用戶以世界坐標(biāo)的形式輸入一個點時，可以采用直角坐標(biāo)、柱面坐標(biāo)和球面坐標(biāo)的方式來實現(xiàn)。13.1.2用戶坐標(biāo)系用戶坐標(biāo)系（UserCoordinateSystem，簡稱UCS）是AutoCAD2007繪制三維圖形的重要工具。由于世界坐標(biāo)系（WCS）是一個單一固定的坐標(biāo)系，繪制二維圖形雖完全可以滿足要求，但對于繪制三維圖形時，則會產(chǎn)生很大的不便。為此AutoCAD允許用戶建立自己的坐標(biāo)系，即用戶坐標(biāo)系。創(chuàng)建三維用戶坐標(biāo)系：操作格式從菜單欄輸入“工具”→“新建UCS”命令，執(zhí)行結(jié)果可以在子菜單中選項。13.1.3恢復(fù)世界坐標(biāo)系

若當(dāng)前為“UCS”坐標(biāo)系，要想恢復(fù)為“WCS”坐標(biāo)系，其方法是：①從“工具”菜單中選擇“命名UCS”，打開“UCS”對話框。在“命名UCS”選項卡中，選擇“世界”選項，再單擊“置為當(dāng)前”按鈕可以將當(dāng)前坐標(biāo)系恢復(fù)為世界坐標(biāo)系（WCS）。②從“工具”菜單中選擇“新建UCS”子菜單。然后在子菜單中選擇“世界”選項，“UCS”坐標(biāo)系即恢復(fù)為世界坐標(biāo)系（WCS）?！癠CS”對話框13.2顯示三維實體

在模型空間中，為了讓用戶更好地觀察三維實體，AutoCAD提供了用不同方式，從不同位置觀察圖形的功能。13.2.1設(shè)置視點

視點功能可能從任意方向觀察三維對象。操作格式菜單欄：“視圖”→“三維視圖”→“視點”指定視點或[旋轉(zhuǎn)(R)]〈顯示坐標(biāo)球和三軸架〉：（指定視點或選項）輸入新的觀察點坐標(biāo)確定觀察方向。選項“旋轉(zhuǎn)(R)”：用于使用兩個角度指定新的方向。

“顯示坐標(biāo)球和三軸架”：如果在開始提示后按<Enter>鍵或通過菜單執(zhí)行，將在屏幕上出現(xiàn)如圖13-4所示的坐標(biāo)球和三軸架。在屏幕右上角的坐標(biāo)球是一個球體的三維顯示。中心點是北極(0,0,n)，其內(nèi)環(huán)是赤道(n,n,0)，整個外環(huán)是南極(0,0,-n)，坐標(biāo)球上出現(xiàn)一個小十字光標(biāo)，可以使用定點設(shè)備將十字光標(biāo)移動到球體的任何位置上。顯示坐標(biāo)球和三軸架示例13.2.2設(shè)置動態(tài)視點

該功能確定觀察位置在XY平面上的角度以及平面之間的夾角。操作格式菜單欄：“視圖”→“三維視圖”→“視點預(yù)設(shè)”執(zhí)行命令后，打開“視點預(yù)設(shè)”對話框。該對話框各選項功能如下：“絕對于WCS”單選鈕：用于將視點設(shè)置為絕對坐標(biāo)的系統(tǒng)方位。“相對于UCS”單選鈕：用于將視點設(shè)置為用戶坐標(biāo)系統(tǒng)方位?！坝^察角度設(shè)置區(qū)”：通過鼠標(biāo)直接在區(qū)域中設(shè)置XY平面上的角度?！白訶軸”文本框：用于顯示左側(cè)區(qū)域設(shè)置的角度?！白訶Y平面”文本框：用于顯示右側(cè)區(qū)域中設(shè)置的角度?！霸O(shè)置為平面視圖”按鈕：用于恢復(fù)成與X軸成270°和與XY平面成90°的視點。“視點預(yù)設(shè)”對話框13.2.3觀察平面視圖

該功能用于將當(dāng)前視圖設(shè)置為平面視圖。操作格式菜單欄：“視圖”→“三維視圖”→“平面視圖”輸入選項[當(dāng)前UCS(C)/UCS(U)/世界(W)]〈當(dāng)前UCS〉：（選項后將重新生成模型）13.2.4標(biāo)準(zhǔn)視圖

通過視圖中的正交選項，可以快捷進入標(biāo)準(zhǔn)視圖。操作格式工具欄：“視圖”→“三維視圖”→“俯視圖、仰視圖、左視圖、右視圖、主視圖、后視圖、西南等軸測、東南等軸測、東北等軸測、西北等軸測”。當(dāng)輸入命令后，可以在“命令行”選擇“正交”、“恢復(fù)”、“保存”或“設(shè)置”等選項，系統(tǒng)將其置為當(dāng)前視圖。13.2.5消隱

為了較直觀的顯示主體效果，AutoCAD可以通過消隱方法將其他對象遮擋的圖線隱藏。操作格式菜單欄：“視圖”→“消隱”或“視圖”→“視覺樣式”→“三維隱藏”執(zhí)行命令后，系統(tǒng)自動對當(dāng)前視圖區(qū)的三維對象進行消隱。三維實體“消隱”示例

13.2.6視覺樣式

“視覺樣式”是一組設(shè)置，用來控制視口中模型的邊和著色的顯示。更改視覺樣式的特性或其設(shè)置，就可以在視口中查看效果。通過“視覺樣式”工具欄和“視圖”菜單對應(yīng)的“視覺樣式”子菜單，可進行實體的視覺樣式操作?！耙曈X樣式”包括：二維線框、線框、隱藏、真實、概念、著色、帶邊緣著色、灰度、勾畫、X射線等。“視覺樣式”工具欄視覺樣式管理器“視覺樣式管理器”用于顯示圖形中可用的視覺樣式的樣例圖像。當(dāng)在“視覺樣式”工具欄中單擊按鈕或在命令行輸入(VISUALSTYLES)命令，系統(tǒng)打開“視覺樣式管理器”對話框。選定的視覺樣式在管理器中用黃色邊框表示，其面、環(huán)境、邊的設(shè)置顯示在樣例圖像下方的列表框中。點擊各項，打開各選項列表框，可以對其參數(shù)進行修改。

視覺樣式管理器”對話框13.3動態(tài)觀察

動態(tài)觀察可以動態(tài)地操作三維對象的交互式視圖。動態(tài)觀察有三種形式：受約束的動態(tài)觀察、自由動態(tài)觀察、連續(xù)動態(tài)觀察。13.3.1受約束的動態(tài)觀察

“受約束的動態(tài)觀察”在操作時，受沿XY平面或Z軸約束三維動態(tài)觀察。操作格式菜單欄：“視圖”→“動態(tài)觀察”→“受約束的動態(tài)觀察”執(zhí)行命令后，光標(biāo)呈狀，單擊并拖動光標(biāo)，可以動態(tài)地觀察對象，但受沿XY平面或Z軸約束三維動態(tài)觀察。

“動態(tài)觀察”工具欄

13.3.2自由動態(tài)觀察

“自由動態(tài)觀察”不參照平面，可以在任意方向上進行動態(tài)觀察。沿XY平面和Z軸進行動態(tài)觀察時，視點不受約束。操作格式菜單欄：“視圖”→“動態(tài)觀察”→“自由動態(tài)觀察”執(zhí)行命令后，在屏幕上出現(xiàn)如圖所示的轉(zhuǎn)盤圖形，此圖形即為三維動態(tài)觀察器。“三維動態(tài)觀察器”示例

13.3.3連續(xù)動態(tài)觀察

“連續(xù)動態(tài)觀察”可以沿指定方向連續(xù)地進行動態(tài)觀察。操作格式菜單欄：“視圖”→“動態(tài)觀察”→“連續(xù)動態(tài)觀察”執(zhí)行命令后，光標(biāo)呈狀，在繪圖區(qū)單擊或沿任何方向拖動光標(biāo)指針，可以使對象沿著拖動的方向開始移動，然后釋放鼠標(biāo)按鈕，對象將在指定的方向沿著軌道連續(xù)移動。13.4使用相機

AutoCAD2012提供了一個觀察三維圖形的工具—“相機”?？梢栽谀Ｐ涂臻g放置相機來定義三維視圖

13.4.1創(chuàng)建相機操作格式菜單欄：“視圖”→“創(chuàng)建相機”指定相機位置:（在圖形中單擊以指定相機位置）指定目標(biāo)位置:（在圖形中單擊以指定目標(biāo)位置）輸入選項[?/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〉:可以選項對其相機進行設(shè)置或按〈Enter〉鍵接束命令。13.4.2相機預(yù)覽

在視圖中創(chuàng)建了相機后，在指定的位置上顯示相機圖標(biāo)，單擊相機圖標(biāo)，將打開“相機預(yù)覽”對話框。其中，在預(yù)覽欄中顯示了使用相機觀察到的視圖效果。在“視覺樣式”下拉列表框中，可以設(shè)置預(yù)覽窗口中圖形的視覺樣式。相機預(yù)覽的“概念”視覺樣式示例

13.4.3運動路徑動畫

使用運動路徑動畫（例如模型的三維動畫穿越漫游）可以為用戶形象地演示模型。1．輸入命令可以執(zhí)行以下命令之一：菜單欄：“視圖”→“運動路徑動畫”命令行：ANIPATH執(zhí)行命令后，系統(tǒng)打開“運動路徑動畫”對話框。2．對話框中各選項功能含義如下“相機”選項組：用于設(shè)置相機鏈接到的點或路徑，使相機位于指定觀察圖形或沿路徑觀察圖形?！澳繕?biāo)”選項組：用于設(shè)置相機目標(biāo)鏈接到的點或路徑?！皠赢嬙O(shè)置”選項組：用于設(shè)置動畫的幀率、幀數(shù)、持續(xù)時間、分辨率、動畫輸出格式等選項。當(dāng)設(shè)置結(jié)束，單擊“預(yù)覽”按鈕，將打開“動畫預(yù)覽”對話框，可以預(yù)覽動畫播放效果。

“運動路徑動畫”對話框

13.5三維模型導(dǎo)航工具AutoCAD2012完善了三維模型的導(dǎo)航工具。13.5.1SteeringWheels控制盤SteeringWheels命令也稱作全導(dǎo)航控制盤。它將多個常用導(dǎo)航工具結(jié)合在一起，使用起來更加便捷?？刂票P上的每個按鈕代表一種導(dǎo)航工具，可以用不同方式進行平移、縮放或操作模型的當(dāng)前視圖。1．SteeringWheels的開啟菜單欄：“視圖”菜單→“SteeringWheels”命令命令行：NAVSWHEEL快捷菜單：STEERINGWHEELS狀態(tài)欄：圖標(biāo)執(zhí)行命令后，控制盤出現(xiàn)在界面右下角或跟著光標(biāo)移動。2．SteeringWheels的關(guān)閉按“Esc”鍵或“Enter”鍵。單擊控制盤右上角“關(guān)閉”按鈕。在控制盤上單擊鼠標(biāo)右鍵，打開快捷菜單，單擊“關(guān)閉控制盤”命令。3．SteeringWheels的組成“中心”：用于在模型上指定一個點以調(diào)整當(dāng)前視圖的中心，或更改用于某些導(dǎo)航工具的目標(biāo)點?！翱s放”：用于調(diào)整當(dāng)前視圖的比例?！盎胤拧保河糜诨謴?fù)上一視圖。用戶可以在先前視圖中向后或向前查看。“動態(tài)觀察”：用于繞固定的軸心點旋轉(zhuǎn)當(dāng)前視圖?！碍h(huán)視”：用于回旋當(dāng)前視圖?！跋蛏?向下”：用于沿屏幕的Y軸滑動模型的當(dāng)前視圖?！癝teeringWheels”控制盤13.5.2ViewCube導(dǎo)航工具

ViewCube命令是在二維模型空間或三維視覺樣式中處理圖形時顯示的導(dǎo)航工具。ViewCube導(dǎo)航工具顯示在繪圖區(qū)右上角或隱藏，通過ViewCube命令，用戶可以在標(biāo)準(zhǔn)視圖和等軸測視圖之間快速切換。顯示和隱藏ViewCube導(dǎo)航工具方法：菜單欄：“工具”菜單→“選項”對話框→“三維建模”選項卡→“顯示ViewCube或UCS圖標(biāo)”→“顯示ViewCube”復(fù)選框。執(zhí)行命令后，打開“三維建?！边x項卡，在二維模型空間或三維模型空間中，選中復(fù)選框用于顯示或隱藏ViewCube導(dǎo)航工具。將光標(biāo)停留在ViewCube上方時，ViewCube將變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。

“三維建模”選項卡

13.6三維模型概況

三維造型可以分為線架造型、曲面造型以及實體造型三種。線架模型用來描述三維對象的輪廓及斷面特征，它主要由點、直線、曲線等組成，不具有面和體的特征。曲面模型用來描述曲面的形狀，一般是將線架模型經(jīng)過進一步處理得到的。曲面模型不僅可以顯示出曲面的輪廓，而且可以顯示出曲面的真實形狀。實體模型具有體的特征，它由一系列表面包圍，這些表面可以是普通的平面也可以是復(fù)雜的曲面。

線架模型曲面模型實體模型

12.3創(chuàng)建線框模型操作格式命令：“繪圖”→“三維多段線”指定多段線的起點：（指定起始點位置）指定直線的端點或[放棄(U)]：（確定下一端點位置）指定直線的端點或[放棄(U)]：（確定下一端點位置）指定直線的端點或[閉合(C)/放棄(U)]：（確定下一端點或選項）