1、第13章 三维坐标系,AutoCAD2008不但提供了比低版本更加多的二维功能，在3D设计中，AutoCAD2008相比以前的版本也有着相当大的改进。完整的实体造型要比轴测图更能“真实”地反映物体全貌，因为轴测图只相当于立体某个方向的“定格”特写，而3D实体可以从各个角度观察，还可渲染、消隐。如图13.1所示为相机的3D模型图渲染图。,13.1 三维笛卡儿坐标系,在AutoCAD2008的三维坐标系下，用户可以使用直线、样条曲线和三维多段线命令绘制三维直线、三维样条曲线和三维多段线。除了比二维坐标系增加第三维坐标（Z轴）外，三维、二维坐标的指定方法是一样的。在AutoCAD中创建和观察三维图形
2、，就需要使用三维坐标系和视点。因此学习三维图形的绘制的基础就是掌握三维坐标系。,13.1.1 坐标系,三维笛卡儿坐标系是在二维笛卡儿坐标系的基础上根据右手定则增加第三维坐标（即Z轴）而形成的。同二维坐标系一样，AutoCAD中的三维坐标系有世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS）两种形式。,13.1.2 三维坐标形式,在AutoCAD中提供了下列三种三维坐标形式：三维笛卡尔坐标系、柱坐标和球面坐标。 1.三维笛卡尔坐标系:在三维笛卡儿坐标系中，坐标值（1，2，3）表示一个X坐标为1、Y坐标为2、Z坐标为3的点。在任何情况下都可以通过输入一个点的坐标值X、Y、Z来确定该点的位置。 2.柱坐标:
3、与二维极坐标类似，但增加了从所要确定的点到XY平面的距离值。即三维点的柱坐标可通过该点与UCS原点连线在XY平面上的投影长度，该投影与X轴夹角、以及该点垂直于XY平面的Z值来确定。例如，坐标“12，3”表示某点与原点的连线在XY平面上的投影长度为1个单位，其投影与X轴的夹角为3度，在Z轴上的投影点的Z值为3。 3.球面坐标:类似与二维极坐标。在确定某点时，应分别指定该点与当前坐标系原点的距离，二者连线在XY平面上的投影与X轴的角度，以及二者连线与XY平面的角度。例如，坐标“123”表示一个点，它与当前UCS原点的距离为1个单位，在XY平面的投影与X轴的夹角为2度，该点与XY平面的夹角为3度。,
4、13.2 UCS的定义,当绘图需要用户自己定义原点和方向时，AutoCAD提供了多种方法来创建UCS，执行“工具”|“新建UCS”命令，其子菜单如图13.6所示。,13.2.1 定义UCS,用户可通过如图13.4所示的各种选项来使用不同的方法定义UCS，具体说明如下所示。 世界：将当前用户坐标系设置为世界坐标系。WCS是所有用户坐标系的基准，不能被重新定义。 上一个：恢复上一个UCS。程序会保留在图纸空间中创建的最后10个坐标系和在模型空间中创建的最后10个坐标系。重复该选项将逐步返回一个集或其他集，这取决于哪一空间是当前空间。如果在单独视口中保存了不同的UCS设置并在视口之间切换，程序将不会
5、在“上一个”列表中保留这些UCS。但是，如果在某个视口中修改UCS设置，程序将在“上一个”列表中保留子后一个UCS设置。例如，将UCS从“世界”修改为“UCS1”时，AutoCAD将把“世界”保持在“上一个”列表的顶部。如果切换视口，使“主视图”成为当前UCS，接着又将UCS修改为“右视图”，则“主视图”UCS保留在“上一个”列表的顶部。这时如果在当前视口中选择“UCS”-“上一个”选项两次，那么第一次返回“主视图”UCS设置，第二次返回“世界”。 面：将UCS与选定实体对象的面对正。要选择一个面，在此面的边界内或面的边界上单击即可，被选中的面将高亮显示。UCS的X轴将与找到的第一个面上的最近
6、的边对正。 对象：根据选定三维对象定义新的坐标系，具体情况见下面的解释。新UCS的Z轴正方向与选定对象的一样。 视图：以垂直于视图方向（平行于屏幕）的平面为XY平面，来建立新的坐标系。UCS原点保持不变。 原点：指定UCS的原点，并保持其当前的X、Y和Z轴方向不变，从而定义新的UCS。 Z轴矢量：用指定的Z轴正半轴定义UCS。Z轴正半轴是通过指定新原点和Z轴正半轴上的任一点来确定的。 三点：通过指定的三点定义UCS。第一点指定新UCS的原点，第二点定义X轴的正方向，第三点定义Y轴的正方向。Z轴由右手定则确定。 X：指定绕X轴的旋转角度来得到新的UCS。 Y：指定绕Y轴的旋转角度来得到新的UCS
7、。 Z：指定绕Z轴的旋转角度来得到新的UCS。,13.2.2 UCS的设置,AutoCAD系统还提供了“UCS”对话框，在该对话框中还可进行一些设置。执行“工具”|“命名UCS”命令，系统弹出“UCS”对话框，如图13.7所示。,13.3 设置三维视图,在模型的制作过程中，为了更加清楚的了解模型以便对其进行修改，就必须要使用多个视角来进行观察，AutoCAD2008提供了多个设置视角的方法。 1设置查看方向 2设置图形的三维直观图的查看方向 3设置正交视图与等轴测视图,13.4 投影简介,投影可以分为两大类，即平行投影和透视投影；如果投影中心到投影平面的距离越来越远，那么投影线就越来越趋于平行
8、，当投影中心到投影平面的距离为无穷远的时候，投影线为一组平行线，这种投影称为平行投影；如果投影中心到投影平面的距离是有限的，那么投影线是从投影中心发出的无数条射线，这种投影称为透视投影，如图13.10所示。,13.5 使用UCS构建线框模型,线框模型是使用直线和曲线来构建实际对象的边缘或骨架，如图13.11所示。,13.5.1 线框模型的特点,三维线框模型有以下特点。 从任何有利位置查看模型 自动生成标准的正交和辅助视图 轻松生成分解视图和透视图。 分析空间关系，这包括最近角点和边缘之间的最短距离以及干涉检查。 减少原型的需求数量,13.5.2 创建线框模型,本小节将对图13.12所示模型的构建进行讲解，其步骤如下。,13.6 课后练习,1.熟悉右手规则。 2.使用UCS建立线框模型。 3.分别使用平行投影视图、透视视图观察线框模型。,
