1、1,第五章 三维绘图,三维实体模型符合人类观察和思考的习惯AutoCAD可以创建三种类型的空间模型:,线框模型(轮廓模型):由三维直线和曲线组成,不含面的信息. 曲面模型:由曲面组成又称表面模型 曲面不透明,但不具实体特性.实体模型:具空间特性.具立体感.通常三者都以线框模型显示,除非经某些特殊命令处理才能表示立体感和真实感,2,Hide 消隐,shade 着色,rander 渲染,Wireframe model 线框,3,模型空间与图纸空间模型空间: 三维空间 造型工作环境 主要工作空间图纸空间:二维空间( 类似绘图纸) 把二(三)维模型投影到图纸空间 可在图纸空间绘制模型的各个视图互相转换
2、: Model Paper 多视(区)窗 视口(视区)设置 分割当前单个视窗为多个(1 4)视区vports视图(view)=视口(viewports)=新建(New viewports) =. (设置 2D 3D)平铺视区(只在模型空间中使用),4,5,一、三维基础 1.三维坐标系 (二维的推广)a.WCS通用(世界)坐标糸: 原点(0,0,0) 方向 单位(无量纲)b.绘图平面 (XY平面) 平滑的二维面 仅含X Y轴c.平面视图 用户视线与Z轴平行时看到的XY平面上的视图.d.坐标格式 直角坐标 极坐标 (相对 绝对)球坐标 点到原点距离 在XY平面上角度 与XY平面夹角柱坐标 XY平面
3、上距离 与X轴夹角 Z坐标,6,7,e.标高和厚度标高(Z值) 实体所在的与Z=0(XY平面)平行的平面厚度 表示该实体自其所在的标高平面沿Z轴方向拉伸出的厚度值.若不为零,则为三维立体.(平面图形无厚度)设置当前标高和厚度的命令elev (仅对新生成 实体起作用)可对直线 圆 圆弧 多边形 多义线 填充多边形 单行文本等设置厚度 (尺寸标注,多行文本不能被设置厚度) .,8,2.三维模型的观察在二维屏幕上看到的三维视图是在不同方向视线上观察到的 投影视图.a.视点 观察者位置(相机位置);视线的出发点,视线从视点出发,指向坐标原点.方位角 视点与原点的连线在平面上的投影与X轴的夹角俯仰(高度
4、)角 视点与原点连线与XY平面的夹角矢量坐标 长度为1的单位矢量;三分量坐标用 X Y Z表示,值介于-1与1之间. (1,1,1)表示在第一象限上方,9,*正投影与等轴投影图,10,坐标球(罗盘 )和坐标架 ( 三轴架)显示一个坐标球和坐标架,可以使用它们来定义视口中的观察方向。vpoint 视图 view=3d= 视点= 罗盘 坐标架ddvpoint视图 view=3d=视点预置 = 方位,高度角plan view=3d viewpoint=plan view显示平面视图 (current ucs/ucs/wcs),11,在屏幕右上角的坐标球是一个二维显示的球体。中心点是北极 (0,0,n
5、)，其内环是赤道 (n,n,0)，整个的外环是南极 (0,0,-n)。坐标球上出现一个小十字光标，可以使用定点设备将这个十字光标移动到球体的任意位置上。当移动光标时，三轴架根据坐标球指示的观察方向旋转。如果要选择一个观察方向，请将定点设备移动到球体的一个位置上然后按拾取键。,12,b.消隐和着色消隐 去除事实上应该看不到的线条 hide着色 显示着色图形 shade,13,二、用户坐标系(UCS)二维图形绘在UCS的XY平面上.用户可以据需要使用UCS命令定义多个不同方向的UCS,(但只能有一个当前的UCS),新图形的方位均是相对于当前UCS而言.,1.UCS图标 wcs ucs 图纸空间,W
6、CS,UCS,图纸空间,从上往下,从下往上,XY平面垂直屏幕,14,2.坐标系图标显示方式 视图 view=display=ucsiconucsicon ON/OFF/All/Noorigin/ORigin/ 3.UCS定义 重新定义 保存或恢复用户坐标系只改变 ucs方位,不改变对象的位置tools=ucsUCS N/M/G/P/R/S/D/A/?/W: NOrigin/ZA/3/OB/ F/V/X/Y/Z/,15,O: 改变原点位置,三轴方向不变 ZA: 定义一个正向Z轴 3: 指定新原点, X ,Y轴正向 OB: 基于所选对象,新ucs与对象有相同拉伸方向(Z轴方向) V: 垂直当前活动
7、视区的视线方向,原点不变 X/Y/Z: 坐标系统绕特定轴旋转一个角度 P: 恢复前一个ucs R: 恢复一个己命名的ucs为当前坐标糸 S: 保存当前ucs,16,4.选择预置的坐标系tools=命名 ucs ( ucsman)dducsp dducs (管理用户坐标系),17,三、3D曲线、曲面的绘制1. 3D点（直线 多边形 圆弧 单行文本.）具厚度或不在同一个平面内.,2. 3D多段(义)线 3dpoly draw=3d polyline3D多段线各顶点Z坐标不同,不含圆弧,只有直线,无厚度, 无宽度 ,只能是实线型.,18,三维网格3dmesh draw=surface=3d mesh
8、生成MN矩阵定义的三维网格 (M,N 2256)顶点Z坐标可变,使之成为构造不规则曲线,曲面的良好工具.也属一种多义线. 3. 3D曲面AutoCAD提供的3D曲面称为多边形网格曲面(用许多三角形或四边形的网格面模拟一个曲面). 网格面有顶点(vertices)和边(edge).顶点是面的角点,边是面的边界.多边形网格曲面的各个顶点位置由MN矩阵定义.,19,a.创建三维面 3dface draw=surfaces=3d face三维面(只能是三边或四边,各个面独立)控制三维面边的可见性: edge b.创建多面网格 pface(边数任意,成一统一整体.输入麻烦) c. 创建 基本曲面 Aut
9、oCAD提供了九种预定义的三维曲面: 长方体 方锥体 楔体 球体 圆环体 圆锥体 球顶 球底 网格曲面.3d draw=surfaces=3d surfaces曲面 = 三维曲面,20,d. 回旋曲面 一条曲线 绕一轴线旋转一个角度revsurf draw=surfaces=revolved surface路径曲线(迹线) 回旋轴 e. 平移曲面 一条曲线(轮廓线)沿指定的矢量方向拉伸tabsurf (条割表面) f. 定规曲面 以两空间曲线为边界,在其中构造出的曲面rulesurf 曲面网格都是直线 (直纹曲面) g. 边界曲面 以四条首尾相连的封闭曲线作边界,对四边进行插值计算得到的双三次
10、多边形网格曲面.edgesurf (四边各为单独对象且要封闭,要注意选择顺序 ),21,4. 3D动态视图利用照相原理,可以连续调整视点角度和观察距离.相机为视点,目标为焦点,视线从相机到目标.能平行投影视图,也可生成透视图,可对图形进行部分剪辑.dview ( view=3d dynamic view )select CA/TA/D/PO/PA/Z/TW/C/H/OFF/U/CA:调整相机位置,围绕目标移动相机,距离不变.TA:围绕相机移动目标,距离不变D:相对目标移动相机(缩 放) 是为透视模式.PO:改变相机位置 ,目标点坐标. 改变距离 (平行投影)PA:平移 平移目标(和相机),22
11、,TW: 旋转 绕视线旋转视图 (输入角度) C: 用剪裁平面剪裁视图(剪裁平面为垂直于视线的不透明平面) H:消隐 OFF: 关闭透视投影方式,打开平行投影方式.三维动态观察器3dorbit,23,四、三维实体1.创建基本实体AutoCAD提供了单独绘制基本实体的命令:长方体(box) 楔体(wedge)球体(sphere) 圆柱体(cylnder) 圆环体 (torus) 圆锥体 (cone)draw=solids=box,2.创建拉伸实体用封闭的平面图形作端面,通过拉伸它而创建的三维实体.适于构造具复杂端面轮廓的三维实体 (如齿轮等).extrude draw=solids=extrud
12、e,24,选择对象 路径/挤出高度,=锥角用于拉伸的对象只能是封闭图形,路径可以开放,但路径不能与拉伸对象共面. 3创建旋转实体用平面图形作轮廓,绕指定轴线旋转而生成.适于构建具复杂内部结构的实体.revolve draw=solids=revolve选择母线=旋转轴=角母线只能是封闭图形,旋转轴可以是ucs的X/Y轴或者一条直线(O:当前图形的某一条直线 or多义线).,25,4. 创建复杂实体使用布尔(Boolean)运算可创建具复杂形状的实体.并 union modify=Boolean=union差 subtract 先选被减数,再选减数交 intersect 相交部分=新实体相交干涉
13、 interferencedraw=solids=interference(类似 intersect 但保留原实体),26,5.剖切与截面a.剖切: 把一个实体分为二个slice draw=solids=slice选被剖实体 选一个剖切平面b.截面图提取: 用指定平面剖切实体,获得截面图(一个面域). (用move命令移出模型)section draw=solids=section(提取的截面图只保留封闭图形的信息),27,6. 三维实体的编辑a. 倒角 倒圆角(chamfer) 倒斜角(fillet)b.其它编辑 move rotate(3D) scale copy (3d mirror,
14、3d array)ddmodify = line, color, layer.,7.显示控制a.isolines变量 (02047) 缺省值 4控制线框模型的网格线数量b.dispsilh变量 (0,1) 缺省值 0控制是否显示轮廓线,28,c. facetres变量 (0.0110) 缺省值 0.5 控制消隐 着色 渲染时表面网格密度,8. 消隐 、着色和渲染a. 消隐 hideb. 着色 shadec. 渲染 render使用光源和材质等多种手段处理图形,能产生明显的光照效果,更富立体感.(结果可以 .bmp .tga .tiff 等格式保存为图像文件),29,执行渲染前要设置好渲染环境,
15、否则只能用缺省光源与当前屏幕上的模型.有关命令: view=render= Scene(场景):创建和管理模型空间的场景 (场景-可设置光源的特殊视图) Light(光源): 创建渲染模型的光源 Rmat(材质) :选择或创建材质(materials),使用材质可模拟各种材料. Matlib(材质库): 材质库管理. Setuv(贴图): 设置和调整模型的贴图(mapping) (贴图-贴在模型表面的图像) Background(背景)设置渲染背景. Fog(雾化):使用雾化效果,控制模型的清晰度,产生距离感. Lsnew(新建配景):为渲染模型配置景物,如加棵树. Lsedit(编辑配景):
16、 编辑配景影像. Lslib(配景库): 管理配景库. Rpref(系统配置): 设置渲染系统配置. Stats(统计信息):显示渲染统计信息.,30,render view=render= render渲染类型(rendering type)要渲染的场景(scene to render)渲染过程(rendering procedure)光源图标比例(lighticon scale)平滑角度(smoothing angle)渲染选项 (rendering options) 平滑着色 应用材质 阴影 渲染缓存 More op = 质量 面控制目标区(destination)子样例(sub sampling)背景(background)雾化/深度设置)(fog/depth cue),31,渲染文件图像的保存saveimg tools=display image=save,附:渲染文件图像的打印只能在渲染窗口中打印图像. 可将之保存为其他格式的图像文件,然后使用其他图像软件打印,也可直接复制到剪贴板,再粘贴到其他文件如word中打印.关于三维景物 进一步学习3DS MAXMAYA ,
