1、第一讲 计算机绘图概论 与AutoCAD概述,上篇 计算机绘图概论,1.1 计算机绘图的发展,工程图样是表达与交流技术思想的重要工具。长期以来人们一直沿用传统的手工方式绘图，不仅速度慢、劳动强度大，而且精度也得不到保证。随着技术的进步，图形和数据有了十分密切的联系，在一定的条件下可以互相转换。利用计算机绘图，可以把人们从烦琐的绘图劳动中解放出来，自动生成图形并控制输出设备，得到所需要的高质量图形。计算机绘图虽然起步较晚，但发展速度很快，计算机绘图由于具有速度快、质量高等许多优点，在科学计算、分析、统计、设计、生产中得到广泛应用。计算机绘图经历了由被动式绘图向交互式绘图、由二维绘图向三维实体造型
2、的发展过程，目前正朝着计算机辅助绘图(CAG)、计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)三者一体化的方向发展。,1.2 计算机绘图的应用,计算机辅助设计与辅助制造动画制作与计算机模拟绘制勘探、测量图形图像处理过程控制办公室自动化科学计算可视化计算机辅助教育,1.3 计算机绘图系统,硬件系统由计算机及其外围设备组成，它是计算机绘图的物质基础。 软件系统是系统软件、图形开发工具等环境的组合，它是计算机绘图的核心，决定计算机绘图系统的功能。,主机主要是指计算机的中央处理器(CPU)和内存储器(简称内存)两部分，它是控制和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。输入设备
3、的主要任务是把程序、数据、图表及其符号等信息送入计算机内，常用输入设备有键盘、鼠标、点定位设备和扫描仪等。输出设备是用来显示或记录程序、计算结果、图形及符号等信息的设备，常用的有显示器、绘图仪和打印机等。外存储设备是弥补内存储器不足的一种辅助存储器装置，用来存放大量暂时不用的程序和数据。常用的外存储设备有磁盘和光盘。,系统软件作为用户与计算机之间的一个接口，为用户使用计算机提供了方便，同时它对计算机的各种资源进行有效的管理与控制，从而能最大限度地发挥计算机的效率。支撑软件是计算机绘图系统的核心部分，起承上启下的作用，包括交互式图形支撑系统、工程数据库和语言处理系统三部分。应用软件是在系统软件和
4、支撑软件基础上，针对某种特定任务发展起来的。面向用户的应用软件的开发，也称为“二次开发”，这种开发项目专业性强，往往由软件工作者与用户联合开发。,交互式图形处理是计算机绘图最主要的特色和基本的功能，它包括几何建模软件包和图形软件包两部分。 几何建模软件包的主要任务是建立计算机绘图系统中的几何模型，以及相应的数学模型及数据结构，把几何形体以数据文件的形式存放在数据库中。 图形软件包的主要任务就是提供绘图功能，用户输入参数就可绘制各种基本图形元素，如线、圆、弧、文本等，并且具有强大的图形编辑功能，能对图形进行各种处理。,总之，计算机绘图是一门应用非常广泛的技术，在土木工程的各个领域占有很重要的地位
5、，计算机绘图的知识和技术，是土木工程技术人员必须掌握的基本技能，也是工程技术发展的需要。,交互式图形处理,下篇 AutoCAD概述,2.1 AutoCAD的发展与应用,CAD (Computer Aided Design)的含义是计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。AutoCAD是由美国Autodesk公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经发展成为功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一的CAD系统，统计资料表明，目前世界上有75%的设计部门、数百万的用户应用此软件，大约有50万套AutoCAD软件安装在各企业的计算机中运行
6、。,AutoCAD软件的特点,AutoCAD可以绘制任意二维和三维图形，并且同传统的手工绘图相比，用AutoCAD绘图速度更快、精度更高、而且便于个性，它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。 AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。,具有完善的图形绘制功能有强大的图形编辑功能可以采用多种方式进行二次开发或用户定制可以进行多种图形格式的转换，具有较
7、强的数据交换能力支持多种硬件设备支持多种操作平台具有通用性、易用性，适用于各类用户,2.2 AutoCAD的系统配置,为了保证AutoCAD软件能够顺利运行，使图形能够以较好的方式、流畅 地展现在人们的面前，计算机应该满足以下配置。硬件配置要求Pentium (R) 800 MHz以上，或兼容处理器；1024768像素真彩色显示器，建议使用12801024像素或更高配置；CD-ROM驱动器(4倍速以上光驱)；Windows支持的显卡；最小128MB内存，建议使用256MB；最小300MB剩余硬盘空间；鼠标、轨迹球或其他定点设备。软件环境包括Microsoft Windows NT 4.0 SP
8、 6a或更高版本、Microsoft Windows 2000、Microsoft Windows XP Professional、Microsoft Windows Home Editon、Microsoft Windows Tablet PC Edition；浏览器需要Microsoft Internet Explorer 6.0或更高版本；TCP/IP或IPX协议。可选硬件包括打印机或绘图仪、数字化仪、串口或并口、网络卡、调制解调器或其他访问Internet的连接设备。,AutoCAD软件安装步骤（以AutoCAD2004为例）,将AutoCAD 2004安装盘插入CD-ROM驱动器，稍
9、后即可出现AutoCAD 2004安装界面。如果关闭了光盘的自动运行功能，只需要找到光盘驱动器下的Setup.exe”文件，双击运行它，也可以启动AutoCAD 2004的安装程序，切换到“安装”选项卡，单击“安装”链接启动安装向导。,单击“下一步”,选中“我接受”，单击“下一步”,输入序列号，单击“下一步”,填写用户个人信息，单击“下一步”,选择安装类型，单击“下一步”,选择安装路径，单击“下一步”,选择文本编辑器，单击“下一步”,安装正在进行中,2.3 AutoCAD 的用户界面,标题栏菜单栏绘图窗口工具栏状态栏,运行AutoCAD后其工作界面如图所示,2.3.1 标题栏位于AutoCAD
10、系统工作界面的最上方，用来显示程序图标及当前正在运行的图形文件名称。位于标题栏右侧的三个按钮分别用来实现窗口的最小化、还原(或最大化)及关闭操作。2.3.2 菜单栏菜单栏一般位于标题栏的下方，AutoCAD系统的菜单栏由【文件】、【编辑】、【视图】 、【插入】 、【格式】、【工具】、【绘图】 、【标注】、【修改】 、【窗口】 、【帮助】11项下拉菜单组成，如图所示的是AutoCAD 2006的菜单栏。,菜单命令后跟有符号的，表示该命令后还有下一级命令。 菜单命令后跟有符号 的，表示执行该命令可打开一个对话窗口。 有的菜单命令后跟有快捷键，表示用该快捷键也可以执行相应命令。,如图所示的是Auto
11、CAD 2006的【工具】下拉菜单。,在AutoCAD系统中，除了有下拉菜单外，还有一种快捷菜单，它可以帮助用户很方便地进行各种命令操作。 当用户选择某一图形时，右击后会在光标处弹出一个快捷菜单，它与用户选择的图形及当前状态有关。其中呈灰色的表示该命令在当前状态下不可用。不选择任何图形时，在绘图窗口右击后所弹出的快捷菜单如图所示。,2.3.3 绘图窗口绘图窗口是用户进行设计工作的主要区域，所有的设计结果都将显示在这个区域，另外，在绘图窗口中还可以显示坐标系图标、十字光标及【模型】和【布局】选项卡。坐标系图标用于显示系统当前所处的坐标系类型及坐标原点和X、Y、 Z轴的方向。,AutoCAD绘图窗
12、口,2.3.4 工具栏 工具栏是应用程序执行命令的一种方式，也是程序应用中一种较快捷的方式。在界面的任一工具栏中右击，可以得到各种已定义的工具栏。 AutoCAD的工具栏由一系列表示命令的按钮组成。运用时只需单击相应的按钮即可执行该命令。在AutoCAD 2006中，系统提供了29个工具栏。在系统默认状态下，【标准】、【绘图】、【修改】工具栏处于打开状态。,2.3.5 命令行窗口命令行窗口位于绘图窗口的正下方，用于接受用户输入的命令并显示AutoCAD的提示信息， 用户在执行一个命令时都会出现相应的一系列提示信息，我们要养成边绘图边看命令行的习惯。,如果要查看前几次所输入的绘图命令，可单击【视
13、图】下拉菜单的【显示】命令文本窗口选项、或者输入textscr命令或按F2键都可打开【AutoCAD文本窗口】。可以说它是【命令行】窗口的放大，记录了用户已执行的命令，同时也可输入新命令，如图所示。,2.3.6 状态栏状态栏位于主窗口底部，用来显示用户当前的工作状态，包括光标当前的三维坐标数、【捕捉】、【栅格】、【正交】等绘图辅助工具按钮，按钮状态在按下时为打开。,【捕捉】当打开该设置后，光标只能在和方向移动固定的距离(即精确移动) 【栅格】栅格用于辅助定位，打开栅格显示时，屏幕上布满小点 【正交】用来控制绘制直线的种类，正交打开时，只能绘制垂直或水平直线. 【极轴】极轴打开时，系统将根据设置
14、显示一条追踪线，用户可在该追踪线上根据提示精确地移动光标，从而进行精确绘图 【对象捕捉】打开对象捕捉绘图时，光标移至基本几何图形的关键点附近时，系统会自动捕捉到这些关键点，并显示捕捉框，用于精确定位 【对象追踪】打开对象追踪绘图时，用户可通过捕捉对象上的关键点，然后沿正交方向或极轴方向精确地移动光标，从而进行精确绘图 【线宽】用于确定是否直接在屏幕上显示线宽 【模型】用于在模型空间和图纸空间之间切换，按钮按下时为模型空间,2.4 图形文件管理,2.4.1 图形文件的打开 菜单方式：选择【文件】菜单下的【打开】命令 工具栏方式：单击【标准】工具栏中的【打开】按钮 命令方式：在命令行中输入“ope
15、n”命令,打开【选择文件】对话框，在【选择文件】对话框的文件列表中，选择需要打开的图形文件，在右侧的【预览】框中可以预览所选择图形，默认状态下打开的图形文件是.dwg格式。,在【选择文件】对话框中，单击【打开】旁边的下三角按钮，用户可选择【打开】、【以只读方式打开】、【局部打开】和【以只读方式局部打开】四种方式打开图形文件，每种打开方式对图形文件进行了不同的限制。,当以【局部打开】和【以只读方式局部打开】这两种方式打开图形文件时，用户将可以看到如图所示的【局部打开】对话框。,2.4.2 图形文件的关闭菜单方式：选择【文件】下拉菜单中的【关闭】命令 菜单方式：选择【窗口】下拉菜单中的【关闭】命令
16、 命令方式：在命令行中直接输入“close” 按钮方式：单击图形窗口右上角的按钮若用户所要关闭的图形文件尚未保存，在执行上述操作时系统将自动弹出AutoCAD保存对话框，如图所示。,2.4.3 图形文件的新建 菜单方式：选择【文件】菜单下的【新建】命令 工具栏方式：单击【标准】工具栏中的【新建】按钮 命令方式：在命令行中输入“new”命令 以上三种方式都可打开【选择样板】对话框，如图所示。,在【选择文件】对话框的样板文件列表中，选择某个样板文件，在右侧的【预览】框中可以预览所选择的图像，它包括了与绘图相关的一些通用设置，如标题栏、线型、图层、文字样式和图框等，利用样板创建的图形文件不仅提高了绘
17、图的效率，还保证了图形的一致性。,2.4.4 图形文件的保存 创建或编辑完图形后要保存图形文件 菜单方式：选择【文件】菜单下的【保存】命令 工具栏方式：单击【标准】工具栏中的【保存】按钮 命令方式：在命令行中输入“save”命令,如果图形为未保存过的新建图形，以上三种方式都会弹出【图形另存为】对话框，输入文件保存的 路径和名称，单击【保存】按钮结束，如图所示。,2.4.5 图形文件的保护选择【文件】下拉菜单中的【另存为】命令，或者按Ctrl+Shift+S键将会弹出【图形另存为】对话框，如图所示,单击【图形另存为】对话框中的【工具】下拉列表，如图所示,选择其中的【安全 选项】命令，弹出 如图所
18、示的【安全 选项】对话框,在【用于打开此图形的密码或短语】文本框中输入保存密码，并单击【确定】按钮，即弹出如图所示的【确认密码】对话框，在该对话框的文本框再次输入密码进行确认，最后单击【确定】按钮即可完成一次图形文件的保护保存。,2.5 AutoCAD命令和数据的输入,AutoCAD系统中命令和数据的输入是通过用户界面和鼠标来实现的。用户界面是用户与程序进行对话的窗口，鼠标是用来控制光标的位置。,2.5.1 鼠标的控制现在常用的鼠标有三个按键，其定义如下。 拾取键：鼠标左键，用来选择菜单项和实体等。 回车键：鼠标右键，主要用于命令输入，与Enter键功能相同。 缩放键：鼠标滚轴，前后滑动鼠标滚
19、轴可使视图中的图形放大或缩小。 弹出键：为Shift +鼠标右键，它主要用于在鼠标指针处弹出菜单。,2.5.2 命令的输入方法,键盘输入键盘直接输入命令键盘激发下拉菜单按下Alt功能键菜单输入用鼠标来选择菜单栏来进行，单击菜单栏后出现下拉菜单，从中可 以选择某个菜单项直接执行该命令。使用工具栏按钮工具栏按钮提供了利用鼠标输入命令的简便方法。可以看作是AutoCAD命令的触发器，由一系列按钮组成。单击该按钮与使用键盘输入命令的功能是一样的。使用快捷菜单快捷菜单是编辑图形时最方便的一种操作方式。,2.5.3 坐标的输入,在AutoCAD系统的二维直角坐标系中，规定X轴为水平轴，Y轴为垂直轴，两条轴
20、相交于原点。在X轴上，原点右方坐标值为正，左方为负；在Y轴上，原点上方坐标值为正，下方为负。世界坐标系统（World Coordinate System）WCSAutoCAD2004的基本坐标系X轴正向屏幕水平向右Y轴正向垂直向上Z轴正向垂直屏幕指向用户坐标原点屏幕左下角AutoCAD系统数据的输入有两种工具：鼠标和键盘。使用鼠标选择位置比较直观而键盘往往用于精确的坐标输入,1. 直角坐标格式,绝对直角坐标-表示方法:(X,Y),一个点以(X，Y)坐标的形式表示。每一个值代表了沿指定轴离开原点的距离。 例如：坐标(10，8)就是指一点沿X轴到原点的距离为正10个单位，沿Y轴到原点的距离为正8个
21、单位。原点坐标值为(0，0)。,相对坐标值是相对给定的 坐标值。 通常把上一操作点看作特 定点，即相对于上一操作 点的位置。 输入相对坐标值时要先输 入“”符号，例如距前一 点的X、Y方向上的距离 分别为5，2，该点的输入 方法是： 5，2。,相对直角坐标-表示方法:(X,Y),2. 极坐标格式,绝对极坐标-表示方法(距离角度),极坐标格式采取距原点的距离和角度来定义，在距离与角度之间用“”分隔。 默认情况下，角度按逆时针方向增大，按顺时针方向减小。 要指定顺时针方向角度输入负值。例如，输入10315和10-45代表相同的点。,相对极坐标-表示方法(距离角度),相对坐标值是相对给定的坐标值。
22、通常把上一操作点看作特定点，即相对于上一操作点的位置。 输入相对坐标值时要先输入“”符号， 例如距前一点的距离为15，角度为30度，该点的输入方法是：1530,3. 柱坐标格式柱坐标采取“X与X轴之间的角度，Z”的形式表示。例如，560，4表示沿X轴距原点5个单位、与X轴正方向成60角、在Z轴正方向移动4个单位的位置。4. 球坐标格式球坐标采取“X与X轴之间的角度与XY平面之间的角度”的形式表示。例如56030表示沿X轴距原点5个单位、在XY平面中与X轴正方向成60角、与XY平面成30角的位置。,坐标显示功能动态直角坐标。随着光标移动，(X，Y)坐标值不断发生相应的变动。动态极坐标。随着光标移
23、动而更新相对距离(距离角度)。静态坐标。坐标不随光标移动而变化，只有在选择点时坐标才变。F6,2.5.4 动态输入,动态输入是AutoCAD 2006新增的功能，命令操作时在光标附近提供一个命令界面，该信息会随着光标移动而动态更新，帮助用户专注于绘图区域。 指针输入在光标附近工具栏中显示坐标，可在工具栏中输入坐标，不用在命令行中输入。第二个点和后续点的默认设置为相对极坐标而不需要输入“”符号。如果需要使用绝对坐标，要使用“#”前缀。 标注输入启用标注输入时，当命令提示输入第二点时，工具栏 提示将随着光标的移动动态地显示距离和角度值。 动态提示启用动态提示时，提示会显示在光标附近的工具栏提示中，
24、用户可以在工具栏提示中输入响应。,2.6 图形的显示控制,2.6.1 视图【缩放】命令,功能视图【缩放】命令类似于照相机的镜头，可以放大或缩小屏幕所显示的范围，但对象的实际尺寸并不发生变化。 操作菜单方式：选择【视图】菜单下的【视图缩放】命令工具栏方式：单击【缩放】工具栏中的按钮命令方式：在命令行中输入“zoom”命令,功能用于在不改变图形的显示大小的情况下通过移动图形来观察当前视图中的不同部分 操作菜单方式：选择【视图】菜单下的【平移】命令工具栏方式：单击工具栏中的按钮命令方式：在命令行中输入“pan”命令 注意屏幕上的鼠标指针将变成张开的手掌形状，此时可以通过拖动鼠标的方式移动整个图形，按
25、Esc键或Enter键可以退出实时平移命令，或右击从快捷菜单中选择【退出】命令。,2.6.2 平移命令,2.6.3 视图与鸟瞰视图,功能为用户提供了一个更为快捷的缩放和平移控制方式，可以使用户了解图形的整体情况，并可随时查看任意部位的细节。 操作菜单方式：选择【视图】菜单下的【鸟瞰视图】命令命令方式：在命令行中输入“dsviewer”命令,2.7 快捷菜单和快捷键的使用,掌握快捷菜单和功能键的使用方法，对快速作图有很大的帮助。 2.7.1 快捷菜单 选择某图形并右击将弹出快捷菜单，所弹出的快捷菜单会根据选择图形的不同而不同。 按住Alt键的同时，按住菜单栏上各菜单项对应的带下画线的字母也可弹出
26、快捷菜单。,2.7.2 快捷键,2.8 图层及其管理 2.8.1 图层的基本概念及特性 1. 图层的概念 图层是AutoCAD系统中的一个特定概念。它相当于没有厚度的透明纸，可以在每一层透明纸上绘制工程图形的同类信息，把这些透明纸重叠起来就是一张工程图。使用AutoCAD系统绘图，任何图形对象都是处在某个层上的，系统默认状态为0层。 2. 图层的作用 (1) 使图形清晰，便于绘图输出，不同类型的图放在不同的图层上，整张图看起来就很清晰，便于图形输出。 (2) 便于编辑修改。当图层图形需要修改图线的颜色、线型、线宽时，只需修改该层的颜色、线型、线宽，则该层上所有图线都得到修改，不必一个个分别修改
27、。 (3) 节省存图空间。同一图层具有统一线型和颜色、线宽，层上图线以此分类存储，结构紧凑，节省了一些空间，便于分类管理。,3. 图层的特性 (1) 每个图层都赋予一个名称，其中“0”层是AutoCAD系统自动定义的，其余的图层，用户根据需要自己定义。 (2) 每个图层容纳的对象数量不受限制。 (3) 用户使用的图层数量不受限制，但不要过多，够用即可。 (4) 层本身具有颜色、线宽和线型，用户可以使用图层的颜色、线宽和线型绘图，也可以使用不同于图层的线型、线宽和颜色进行绘图。 (5) 同一图层上的对象处于同种状态，如可见或不可见。 (6) 图层具有相同的坐标系、绘图界限和显示时的缩放倍数。各层
28、之间精确地互相对齐，用户可对位于不同图层上的对象同时进行编辑操作。 (7) 图层具有关闭(打开)、冻结(解冻)、锁定(解锁)等状态，用户可以改变图层的状态。,2.8.2 图层的操作 layer 图层的创建与设置都是在【图层特性管理器】中完成的。单击【对象特性】工具栏上的图层 按钮、【格式】下拉菜单的【图层】菜单项或在命令行输入命令“layer”都可弹出【图层特性管理器】对话框。1.创建图层2.删除图层3.将某图层 置为当前层,2.8.3 图层的状态 1. 打开/关闭 单击图标，可以打开或关闭图层。打开的图层是可见的，关闭的图层则不可见，也不能用打印机或绘图仪输出。 2. 冻结/解冻 若冻结某个
29、图层，该图层将不能被显示出来，也不能被打印或用绘图仪输出，冻结图层上的对象不再参加生成图形的运算，重新生成图形时，系统也不再重新生成该层上的对象。被冻结的图层和被关闭的图层都不能被显示出来，也不能被打印或用绘图仪输出。 关闭和冻结的区别在于：被冻结图层上的图形对象不参加图形处理过程中的运算，而被关闭图层上的图形对象则要参加。关闭某层是为了便于观察，而冻结是为了提高图形处理速度。 3. 锁定/解锁 锁定一个图层并不影响其显示状态，处于锁定层上的图形仍然可以显示出来，但锁定图层上的对象不能被编辑。,2.8.4 【图层】工具栏 使用【图层】工具栏可以方便、快捷地切换图层与修改对象所在的图层，还可以随
30、时控制各图层的状态。利用该工具栏可实现对图层的以下操作：(1) 切换当前层。 (2) 修改图层状态。 (3) 修改已有对象图层。 (4) 单击【图层】工具栏上的 按钮，可将选中对象所在的图层置为当前层。 (5) 单击【图层】工具栏上的 按钮，可返回上一个图层。,2.9 线型及线宽的设置 2.9.1 设置图层线型 每一个图层可以设置一种线型，图层设置线型的步骤如下： (1) 在【图层特性管理器】对话框中单击与该图层相关联的线型名，弹出一个【选择线型】对话框，如图5.7所示。默认情况下，该对话框中【已加载的线型】列表只有一种线型，要选择其他线型，必须首先将其加载到该列表中。 (2) 单击按钮，弹出【加载或重载线型】对话框，如图5.8所示。该对话框列出了线型文件中包含的所有线型，用户在列表框中选中一种或几种线型后单击按钮，系统返回到【选择线型】对话框中，此时，这些线型出现在【已加载的线型】列表中。,注意调整“全局比例因子” LTS,2.9.2 设置图层线宽 在【图层特性管理器】对话框中单击图层名对应的线宽项，弹出一个【线宽】对话框，用户根据需要设置线宽。5.4 颜色的设置 使用AutoCAD系统绘图时，设置图层颜色的目的主要是为了区别不同图层。因此，用户最好给不同图层设置不同的颜色。,
