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(shí)體13.3動(dòng)態(tài)觀察13.4使用相機(jī)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(jiǎn)稱WCS，用戶坐標(biāo)系簡(jiǎn)稱UCS。在屏幕上繪圖區(qū)的左下角有一個(gè)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(jiǎn)稱WCS）是一種固定的坐標(biāo)系，即原點(diǎn)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(guò)是多了個(gè)第三維坐標(biāo)即Z軸。在三維空間繪圖時(shí)，需要指定X、Y和Z的坐標(biāo)值才能確定點(diǎn)的位置。當(dāng)用戶以世界坐標(biāo)的形式輸入一個(gè)點(diǎn)時(shí)，可以采用直角坐標(biāo)、柱面坐標(biāo)和球面坐標(biāo)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。13.1.2用戶坐標(biāo)系用戶坐標(biāo)系（UserCoordinateSystem，簡(jiǎn)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(gè)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(duì)于繪制三維圖形時(shí)，則會(huì)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(xiàng)。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?gòu)摹肮ぞ摺辈藛沃羞x擇“命名UCS”，打開(kāi)“UCS”對(duì)話框。在“命名UCS”選項(xiàng)卡中，選擇“世界”選項(xiàng)，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(xiàng)，“UCS”坐標(biāo)系即恢復(fù)為世界坐標(biāo)系（WCS）。“UCS”對(duì)話框13.2顯示三維實(shí)體

在模型空間中，為了讓用戶更好地觀察三維實(shí)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(diǎn)

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

“顯示坐標(biāo)球和三軸架”：如果在開(kāi)始提示后按<Enter>鍵或通過(guò)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(gè)球體的三維顯示。中心點(diǎn)是北極(0,0,n)，其內(nèi)環(huán)是赤道(n,n,0)，整個(gè)外環(huán)是南極(0,0,-n)，坐標(biāo)球上出現(xiàn)一個(gè)小十字光標(biāo)，可以使用定點(diǎn)設(shè)備將十字光標(biāo)移動(dòng)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(dòng)態(tài)視點(diǎn)

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(diǎn)預(yù)設(shè)”執(zhí)行命令后，打開(kāi)“視點(diǎn)預(yù)設(shè)”對(duì)話框。該對(duì)話框各選項(xiàng)功能如下：“絕對(duì)于WCS”單選鈕：用于將視點(diǎn)設(shè)置為絕對(duì)坐標(biāo)的系統(tǒng)方位。“相對(duì)于UCS”單選鈕：用于將視點(diǎn)設(shè)置為用戶坐標(biāo)系統(tǒng)方位。“觀察角度設(shè)置區(qū)”：通過(guò)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(diǎn)?！耙朁c(diǎn)預(yù)設(shè)”對(duì)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(xiàng)[當(dāng)前UCS(C)/UCS(U)/世界(W)]〈當(dāng)前UCS〉：（選項(xiàng)后將重新生成模型）13.2.4標(biāo)準(zhǔn)視圖

通過(guò)視圖中的正交選項(xiàng)，可以快捷進(jìn)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(cè)、東南等軸測(cè)、東北等軸測(cè)、西北等軸測(cè)”。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(xiàng)，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(guò)消隱方法將其他對(duì)象遮擋的圖線隱藏。操作格式菜單欄：“視圖”→“消隱”或“視圖”→“視覺(jué)樣式”→“三維隱藏”執(zhí)行命令后，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)當(dāng)前視圖區(qū)的三維對(duì)象進(jìn)行消隱。三維實(shí)體“消隱”示例

13.2.6視覺(jué)樣式

“視覺(jué)樣式”是一組設(shè)置，用來(lái)控制視口中模型的邊和著色的顯示。更改視覺(jué)樣式的特性或其設(shè)置，就可以在視口中查看效果。通過(guò)“視覺(jué)樣式”工具欄和“視圖”菜單對(duì)應(yīng)的“視覺(jué)樣式”子菜單，可進(jìn)行實(shí)體的視覺(jué)樣式操作?！耙曈X(jué)樣式”包括：二維線框、線框、隱藏、真實(shí)、概念、著色、帶邊緣著色、灰度、勾畫(huà)、X射線等?！耙曈X(jué)樣式”工具欄視覺(jué)樣式管理器“視覺(jué)樣式管理器”用于顯示圖形中可用的視覺(jué)樣式的樣例圖像。當(dāng)在“視覺(jué)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(kāi)“視覺(jué)樣式管理器”對(duì)話框。選定的視覺(jué)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(diǎn)擊各項(xiàng)，打開(kāi)各選項(xiàng)列表框，可以對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改。

視覺(jué)樣式管理器”對(duì)話框13.3動(dòng)態(tài)觀察

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

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

“動(dòng)態(tài)觀察”工具欄

13.3.2自由動(dòng)態(tài)觀察

“自由動(dòng)態(tài)觀察”不參照平面，可以在任意方向上進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察。沿XY平面和Z軸進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察時(shí)，視點(diǎn)不受約束。操作格式菜單欄：“視圖”→“動(dòng)態(tài)觀察”→“自由動(dòng)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(pán)圖形，此圖形即為三維動(dòng)態(tài)觀察器。“三維動(dòng)態(tài)觀察器”示例

13.3.3連續(xù)動(dòng)態(tài)觀察

“連續(xù)動(dòng)態(tài)觀察”可以沿指定方向連續(xù)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察。操作格式菜單欄：“視圖”→“動(dòng)態(tài)觀察”→“連續(xù)動(dòng)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(dòng)光標(biāo)指針，可以使對(duì)象沿著拖動(dòng)的方向開(kāi)始移動(dòng)，然后釋放鼠標(biāo)按鈕，對(duì)象將在指定的方向沿著軌道連續(xù)移動(dòng)。13.4使用相機(jī)

AutoCAD2012提供了一個(gè)觀察三維圖形的工具—“相機(jī)”?？梢栽谀Ｐ涂臻g放置相機(jī)來(lái)定義三維視圖

13.4.1創(chuàng)建相機(jī)操作格式菜單欄：“視圖”→“創(chuàng)建相機(jī)”指定相機(jī)位置:（在圖形中單擊以指定相機(jī)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(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〉:可以選項(xiàng)對(duì)其相機(jī)進(jìn)行設(shè)置或按〈Enter〉鍵接束命令。13.4.2相機(jī)預(yù)覽

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

13.4.3運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫(huà)

使用運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫(huà)（例如模型的三維動(dòng)畫(huà)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(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫(huà)”命令行：ANIPATH執(zhí)行命令后，系統(tǒng)打開(kāi)“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫(huà)”對(duì)話框。2．對(duì)話框中各選項(xiàng)功能含義如下“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)位于指定觀察圖形或沿路徑觀察圖形?！澳繕?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?！皠?dòng)畫(huà)設(shè)置”選項(xiàng)組：用于設(shè)置動(dòng)畫(huà)的幀率、幀數(shù)、持續(xù)時(shí)間、分辨率、動(dòng)畫(huà)輸出格式等選項(xiàng)。當(dāng)設(shè)置結(jié)束，單擊“預(yù)覽”按鈕，將打開(kāi)“動(dòng)畫(huà)預(yù)覽”對(duì)話框，可以預(yù)覽動(dòng)畫(huà)播放效果。

“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫(huà)”對(duì)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(pán)SteeringWheels命令也稱作全導(dǎo)航控制盤(pán)。它將多個(gè)常用導(dǎo)航工具結(jié)合在一起，使用起來(lái)更加便捷?？刂票P(pán)上的每個(gè)按鈕代表一種導(dǎo)航工具，可以用不同方式進(jìn)行平移、縮放或操作模型的當(dāng)前視圖。1．SteeringWheels的開(kāi)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(pán)出現(xiàn)在界面右下角或跟著光標(biāo)移動(dòng)。2．SteeringWheels的關(guān)閉按“Esc”鍵或“Enter”鍵。單擊控制盤(pán)右上角“關(guān)閉”按鈕。在控制盤(pán)上單擊鼠標(biāo)右鍵，打開(kāi)快捷菜單，單擊“關(guān)閉控制盤(pán)”命令。3．SteeringWheels的組成“中心”：用于在模型上指定一個(gè)點(diǎn)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(diǎn)?！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(dòng)態(tài)觀察”：用于繞固定的軸心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)當(dāng)前視圖。“環(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(dòng)模型的當(dāng)前視圖?！癝teeringWheels”控制盤(pán)13.5.2ViewCube導(dǎo)航工具

ViewCube命令是在二維模型空間或三維視覺(jué)樣式中處理圖形時(shí)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(guò)ViewCube命令，用戶可以在標(biāo)準(zhǔn)視圖和等軸測(cè)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(xiàng)”對(duì)話框→“三維建?！边x項(xiàng)卡→“顯示ViewCube或UCS圖標(biāo)”→“顯示ViewCube”復(fù)選框。執(zhí)行命令后，打開(kāi)“三維建?！边x項(xiàng)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(shí)，ViewCube將變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。

“三維建?！边x項(xiàng)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(shí)體造型三種。線架模型用來(lái)描述三維對(duì)象的輪廓及斷面特征，它主要由點(diǎn)、直線、曲線等組成，不具有面和體的特征。曲面模型用來(lái)描述曲面的形狀，一般是將線架模型經(jīng)過(guò)進(jìn)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(shí)形狀。實(shí)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(shí)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(diǎn)：（指定起始點(diǎn)位置）指定直線的端點(diǎn)或[放棄(U)]：（確定下一端點(diǎn)位置）指定直線的端點(diǎn)或[放棄(U)]：（確定下一端點(diǎn)位置）指定直線的端點(diǎn)或[閉合(C)/放棄(U)]：（確定下一端點(diǎn)或選項(xiàng)）