Ch10_AutocCAD三维绘图-TM.ppt

第10章AutocCAD三维绘图,主讲：吴起星,力学与土木工程系,AutoCAD中三维模型的类型用户坐标系UCS在三维模型中的应用如何观察和显示三维模型AutoCAD三维表面模型的创建方法二维对象转换为三维实体的创建方法三维实体对象的布尔运算和倒角编辑三维实体各种编辑方法AutoCAD其他三维对象编辑方法运用AutoCAD创建建筑基本构件模型的方法与技巧创建三维建筑模型的设计思路与方法运用AutoCAD创建建筑模型的方法、步骤与技巧,本课学习重点,10.1,三维模型类型与UCS,二维图形中，使用X和Y两个坐标来绘图；而在三维模型的创建中，除了X和Y轴之外，还需要用到Z轴。二维图形实际上只是三维空间中的无穷多个视图中的一个。三维图形的主要特点是：一旦建立了三维图形，便可在任何方向观察图形和打印图形。一个三维图形可能包含了大量有用的数字信息，这些信息可用于工程分析，也可以提取工艺数据。三维图形可传入到可视化软件中进行渲染，加强了图形的可视性和逼真程度。,10.1,三维模型类型与UCS,10.1.1三维模型类型,线框模型该模型是三维对象的轮廓描述，它不含有任何表面信息，只是由三维对象的点、直线和曲线构成。表面模型表面模型不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了它的表面。这种表面是应用于描述三维对象外观视效的无限薄表面，通常由平面或小平面组合近似构成的曲面组成实体模型三维实体模型具有“体”的特征，用户可以对它进行倒角、布尔运算等操作，同时可以精确的算出诸如重量、体积、表面积等实体特性。,10.1,三维模型类型与UCS,10.1.2用户坐标系在三维模型中的应用,用户坐标系UCS命令所定义的绘图平面将三维作图转变为在作图平面上的二维绘图，从而减少了计算，能够高效、准确绘制出三维图形。在创建建筑三维模型时，UCS所起的作用不可替代。要经常通过转换用户坐标系（UCS）来建造不同角度的立面构件（如墙面、门窗等），并且为了便于定位和绘图，一般需转换为该用户坐标系的平面状态来操作。1设置UCS在用户坐标系中，允许改变X、Y、Z轴的位置与方向。UCS命令可以重新定义图形的原点和X、Y轴的正方向。一旦X、Y轴的正方向确定后，Z轴的正方向通过右手法则也就确定了，所以用户只要关心X、Y轴正方向即可。,10.1,三维模型类型与UCS,10.1.2用户坐标系在三维模型中的应用,2平面视图PLAN命令提供了一种快速方便地从平面方式观看图形的方法，该平面图可以是当前用户坐标系，以前存储的用户坐标系或世界坐标系。在AutoCAD中大多数绘制三维图形的方法实际上是在各个不同作图平面中绘制二维图形，也就是说将作图平面转变为当前用户坐标系的平面，而这个转变正是使用PLAN命令。3UCS图标控制命令用户坐标系图标提供了用户坐标系坐标轴的定位情况，可以使用户方便地查看当前用户坐标系的设定情况,10.2,观察和显示三维模型,10.2.1观察三维模型,1、预置观察,选用预置的三维视图观察三维模型是一种快速的方法。可通过名称选择预定的标准正交或等轴测视图。,2、坐标点观察,在三维空间中观察模型可能根据需要不断地改变视点。通过VPoint/-VP命令可以控制视点的位置。,10.2,观察和显示三维模型,10.2.1观察三维模型,3、对话框观察,DDVPoint，用户使用此对话框，通过指定视点与X轴的夹角以及与XY平面的夹角便可确定三维视图的观察方向。可以在对话框中的图像上直接指定观察角度或者在编辑框内输入相应的数值。指定视图方向后，视图相对于当前的UCS或WCS，更新观察角度。单击设置为平面视图按钮可以设置观察角度以显示相对于所选择的坐标系的平面图。,10.2,观察和显示三维模型,10.2.1观察三维模型,4、三维导航,三维平移：3DPan三维缩放：3DZoom受约束动态观察：3DORBIT自由动态观察：3DFORBIT连续动态观察：3DCORBIT回旋动态观察：3DSWIVEL远近动态观察：3DDISTANCE透视视图：DView视口操作：Vports视图管理器：View/V,10.2,观察和显示三维模型,10.2.2显示三维模型,创建三维模型的真实感图形可以比线框表示更清晰地表达用户最终的设计效果，同时也是检验三维模型制作是否正确的有效方法之一。因为在线框表示中，所有的边和网络线都可见，在观察模型时，难于分清楚线条的具体位置和方向。消隐图（HIDE）由于不显示背后的线和面，因此可以较容易和清晰地观察模型；阴影图（SHADEMODE）提供了更多的显示类型，如对可见的表面提供平滑的颜色过渡，其表达效果进一步提高。,视觉样式管理器：VisualStyles，VSCurrent/VS自适应降级和性能调节：3DConfig消隐图：Hide删除不可见轮廓线或面。阴影图：Shade工具栏或Shademode命令,10.2,观察和显示三维模型,10.2.2显示三维模型,1、消隐图,可用HIDE命令对模型产生消隐图。对于单个的三维物体，删除不可见的轮廓线；对于多个物体，能自动删除被前面物体遮挡住的线和面。,10.2,观察和显示三维模型,10.2.2显示三维模型,1、阴影图,阴影图可以比线框表示和消隐图更真实地表达三维模型。产生的效果相当于在观察者的右肩处放置一单光源从而产生相应的阴影，其处理等待时间的长短取决于图形的复杂程度。,10.3,创建三维表面模型,10.3.1创建简单三维表面模型,1、对象的标高与厚度,厚度在AutoCAD中可以模拟表面对象的特性，具有厚度的对象是可以进行着色的。可以在建立对象前运用ELEV命令设置默认的高度和厚度值,在以后所建立的直线、多义线、圆弧、圆等对象都采用上述的设置，形成三维空间的表面模型，也可以先以统一的高度和厚度绘制所有的对象，而后运用CHANGE命令或对象特性管理器来修改对象的厚度和高度值。,10.3,创建三维表面模型,10.3.1创建简单三维表面模型,2、面域,REGION命令可用来依据一组选择的对象建立一个面域对象。封闭的多义线、直线、曲线、圆弧、椭圆等都是建立面域的有效对象。建立了面域后，可以进行交、差、并的布尔运算，从而建立复杂的混合区域。,10.3,创建三维表面模型,10.3.1创建简单三维表面模型,2、三维面,三维面是采用3DFACE命令建立的，主要特点是可以对各点给出不同的Z坐标值，从而形成一个空间平面。3DFACE命令用3个点或4个点所定义的平面来表示一个曲面。同时，AutoCAD提供了用于控制三维面各边可见性的方法。,10.3,创建三维表面模型,10.3.1创建简单三维表面模型,3、加厚：Thicken/TH,4、转换为实体：CONVTOSOLID,5、转换为曲面：CONVTOSURFACE,6、提取边：XEDGES,10.3,创建三维表面模型,10.3.2创建预定的三维表面模型,系统提供了用AutoLISP语言预定义的三维表面模型，3D,主要包括长方表面、圆锥表面、半球表面、网格、棱锥表面、球表面和楔体表面等。,10.3,创建三维表面模型,10.3.2创建预定的三维表面模型,矩形网格：3Dmesh，创建在M和N方向都是非闭合的多边形网格，为构造不规则曲线或曲面的良好工具。三维面：3Dface，可在三维空间中的任意位置创建一个三边或四边表面。多面网格：PFace，创建每个面有多个顶点的多面网格,10.3,创建三维表面模型,10.3.3创建复杂三维表面模型,1、直纹面,RULESURF命令可在两个对象之间建立多边形网格（直纹面），所选择的对象定义了直纹面的边界。定义直纹面的两个对象可以是直线、点、圆弧、圆、样条曲线、二维多义线或三维多义线。,10.3,创建三维表面模型,10.3.3创建复杂三维表面模型,2、延伸面,TABSURF命令可将一个对象按照一个方向矢量所指的方向和长度延展出一个曲面。这个对象可以是直线、圆弧、圆、椭圆、2D多义线和3D多义线。方向矢量可以是一条直线也可以是一开放的多义线。与RULESURF命令相似，沿轨迹曲线分割的数目由SURFTAB1系统变量控制。,10.3,创建三维表面模型,10.3.3创建复杂三维表面模型,3、旋转面,REVSURF命令可用来将一给定曲线沿指定的中心线旋转，从而建立3D网格。轨迹曲线可以是圆弧、圆、直线、椭圆、椭圆弧、样条曲面、多边形、圆环、2D多义线、3D多义线等。对于复杂的形状，可以用PEDIT命令将直线、圆弧、多义线、连结到一起，只需要建立一个旋转网格即可，而不必使用单个对象建立多个单独的网格。,10.3,创建三维表面模型,10.3.3创建复杂三维表面模型,4、边界曲面,运用EDGESURF命令可以绘制以相互连接的4条线段为边界生成的网格曲面，这4条边可以是直线、圆弧和多义线。4条边可以在一个平面内，也可以不在一个平面内，但必须首尾衔接。边界曲面是构造变截面模型的有效方法。在边界曲面中，网格在两个方向上的数目分别由系统变量SURFTAB1和SURFTAB2控制。,10.4,三维实体模型创建,在介绍三维实体创建方式之前，掌握三维实体相关的两个系统变量设置非常重要。1、系统变量ISOLINES控制用于显示线框弯曲部分的段数，该系统变量只会对线框的显示起作用，而对消隐等操作没有影响。2、系统变量FACETRES控制渲染、着色或消隐操作时曲面实体的显示平滑度，该变量的值从“0.01”到“10.0”。,ISOLINES控制作用,FACETRES控制作用,10.4,三维实体模型创建,10.4.1基本实体单元的建立,在AutoCAD中，可以构造出立方体（BOX）、圆锥体（CONE）、圆柱体（CYLINDER）、球体（SPHERE）、圆环体（TORUS）、棱锥体（Pyramid）、多段体（PolySolid）和楔体（WEDGE）等基本实体单元。命令执行方式主要是通过选择实体工具栏内的相应图标。,三维实体模型创建,10.4.2由二维对象转换为三维实体,1、创建拉伸实体,EXTRUDE命令可以将一些二维对象拉伸成三维实体。拉伸过程中，不但可以指定高度，而且还可以使对象截面沿着拉伸方向变化（拉伸的角度逐渐变化）。此外，用户还可以沿着路径拉伸二维对象，路径可以封闭也可以不封闭。,10.4,三维实体模型创建,2、创建旋转实体,REVOLVE命令可以将一些二维对象绕指定的轴旋转，从而创建回转体对象。可以用于旋转的二维对象包括封闭的多义线、多边形、圆、椭圆、封闭的样条曲线、区域、圆环。自相交的多义线不能进行旋转。,10.4,10.4.2由二维对象转换为三维实体,三维实体模型创建,3、扫掠二维对象,Sweep，沿指定路径以指定轮廓的形状（扫掠对象）绘制实体或曲面。,10.4,10.4.2由二维对象转换为三维实体,4、放样对象,OFT，通过指定一系列横截面创建新的实体或曲面。,三维实体模型创建,10.4.3布尔运算,1、并集,UNION/UNI，并操作可以将两个或两个以上的源对象（面域）并合成一个新的组合对象。,10.4,三维实体模型创建,2、差集,SUBTRACT/SU，求差的操作是从一个对象开始，从中减去与第二个对象共有的部分，从而形成一个新的组合对象的过程。,10.4,10.4.3布尔运算,三维实体模型创建,3、交集,INTERSECT/IN，求交操作是将两个或两个以上的源对象的共有部分形成一个新的组合对象的过程。,10.4,10.4.3布尔运算,4、干涉,INTERFERE/INF，检查形体之间是否存在干涉，并可将干涉部分生成独立的形体。,10.5,编辑三维实体模型,创建实体模型后，可以对其进行编辑，AutoCAD提供了强大的三维实体的编辑功能，SOLIDEDIT命令以及相应的SolidsEditing工具栏可以编辑三维实体对象的体，还可以编辑三维实体的面和边，也可以对实体进行切割、剖切和分割等操作。,10.5.1编辑实体对象的面,本节主要讲述对创建建筑三维实体模型有帮助的面编辑中几项主要功能，包括拉伸（Extrude）、移动（Move）、旋转（Rotate）、偏移（Offset）和变尖（Taper）等。,拉伸面,移动面,旋转面,偏移面,编辑三维实体模型,10.5,10.5.2倒角与圆角实体,编辑三维实体模型,10.5,10.5.3剖切三维实体,SLICE命令可以将三维实体进行剖切，通过分割创建已有实体的一部分。,编辑三维实体模型,10.5,10.5.3剖切三维实体,获取形体断面：SECTION/SEC截面：SECTIONPLANE/SPLANE活动截面：LIVESECTION,用于观察三维形体的断面，获取三维形体的断面图或从三维形体、曲面或面域中截取部分对象。压印边：IMPRINT，通过使用与选定面相交的对象将边压印在三维体面上，从而改变该面的显示，压印将组合对象和面，并创建边。,编辑三维实体模型,10.5,10.6.1三维专用编辑命令,常用三维编辑命令,对于三维模型的编辑和修改还可以运用一些常用的编辑命令，如COPY、MOVE、SCALE、ROTATE、ARRAY、MIRROR等命令；为了方便使用，AutoCAD还提供了直接编辑三维模型类似命令，如3DROTATE、3DMIRROR、3DARRAY、3DAlign、3DMove等三维编辑命令。,10.6,10.6.2常用相关命令,常用三维编辑命令,1、DIVIDE（均分）命令,10.6,10.6.2常用相关命令,常用三维编辑命令,2、MEASURE（均分）命令,该命令的使用方法基本上与DIVIDE命令一样，只是DIVIDE命令按平分的段数来设置对象，而MEASURE命令是通过对象之间的间距设置。,10.6,AutoCAD三维渲染与动画,1漫游与飞行使用4个方向键或W、A、S、D键实向上、下、左、右移动，漫游与飞行切换用F键。命令：3DWalk/3DW或3Dfly漫游与飞行设置：WalkFlySettings2运动路径动画通过将相机及其目标链接到点或路径控制相机运动，从而控制动画，路径可以是直线、圆弧、椭圆弧、圆、多段线、三维多段线或样条曲线。创建相机：Camera/CAM运动路径动画：AniPath,10.7,AutoCAD三维渲染与动画,3材质赋予材质设置面板：Materials/MAT贴图：MaterialMap材质与指定图层关联：MaterialAttach4光源创建光源：PointLight、SpotLight、DistantLight、WebLight、FreeWeb、SunProperties5渲染：Render/RR6高级渲染：RPREF/RPR,10.7,建筑基本构件模型的创建,10.8.1墙体模型,1、利用厚度创建墙体模型,这种方法主要是通过对象特性管理器来修改图形（主要指多义线）的厚度和宽度，以建立图形对象的三维表面模型，因此比较方便，而且模型的数据量较小，在没有特殊要求的情况下尽可能使用此方法。但这种方法建立的墙体不能开设门窗等孔洞。,10.8,建筑基本构件模型的创建,2、利用三维实体创建墙体模型,运用实体建立墙体模型所创建的图形文件所占的文件空间较大，但由于它可以进行布尔运算等，因此可以在墙体上非常方便地进行开设门窗等孔洞的操作，随着计算机的更新换代加速，这种建模方式也越来越普及。,10.8,10.8.1墙体模型,建筑基本构件模型的创建,10.8.2门窗和玻璃幕墙,1、门,在创建三维建筑模型中，门的创建主要是通过对二维图形对象拉伸形成三维实体模型的方法来创建，除此之外还应运用布尔运算在相对应的墙体上开设门洞。,10.8,建筑基本构件模型的创建,2、窗,窗的建立与门非常近似，主要创建方法和内容包括：运用3DFACE命令窗玻璃，运用EXRUDE命令或改变图形厚度与宽度的方法创建窗格，以及运用EXTRUDE命令的路径拉伸方法创建窗套。,10.8,10.8.2门窗和玻璃幕墙,建筑基本构件模型的创建,3、玻璃幕墙,玻璃幕墙是现代建筑中常用的建筑外观装饰设计方法，它主要由玻璃和横向、纵向的框架构成，框架有明框和隐框之分。与玻璃幕墙相似的还有一种叫混合幕墙的建筑外观装饰方法，主要指在同一幕墙骨架上，根据立面效果和功能的要求，分区安装玻璃板、金属板、石料板等外围维护装饰材料。,10.8,10.8.2门窗和玻璃幕墙,建筑基本构件模型的创建,10.8.3楼梯,楼梯是建筑垂直交通的最主要构件，是一种典型的空间结构，它的制作不同于地面和墙面等其他建筑构件是一种以二维图为基础，直接拉伸得到三维厚度这种较为简单的方法，如楼梯中的扶手、栏杆是一种“真正存在”在三维空间的构件，因此是楼梯建模中最费时费力的组成部分。如果楼梯是弧形楼梯等异形结构形式，则制作起来就更为繁琐。,10.8,建筑基本构件模型的创建,10.8.4挑檐与屋顶,1、挑檐,建筑的挑檐类型较多；但创建其三维模型的方法是基本一致的，一般操作是先绘制挑檐的截面图形，而后沿挑檐分布的屋顶位置描绘一条多义线，再运用EXTRUDE命令的Path选项生成完整的挑檐模型。,10.8,建筑基本构件模型的创建,2、坡屋顶与坡屋顶组合,10.8,10.8.4挑檐与屋顶,三维建筑模型设计基础,10.9.1三维建筑模型创建思路,三维建筑模型创建主要思路归纳如下：建筑模型的特点和简化：三维建筑模型创建的主要原则是在有效表达整个建筑设计的前提下，尽可能简化模型分析建筑及构件特征：同一个建筑或构件模型，可以运用不同的建模方法来创建，因此应仔细分析建筑或构件的构成特点，选择最合理、最快捷的创建方法。充分利用已有资源：在AutoCAD中创建建筑三维模型，应充分利用已绘制好的建筑平面、立面和剖面图，特别是平面和立面图，它甚至可以直接影响创建模型的整体思路。创建过程中的注意事项：在三维建筑模型创建过程中应按照构件特征或材料，分门别类地创建图层和设置不同颜色，这样有利于在设计制作建筑渲染图等工作中设定颜色和材料；应充分利用各个视图的切换进行建模，因为创建三维模型单个视图是不够的；经常使用消隐或阴影显示图形，以便于检查建模中的错误。,10.9,三维建筑模型设计基础,10.9.2三维建筑模型创建方法与步骤,三维建筑模型的创建方法：平面搭建法以建筑平面图为主要创建基础，以建筑立面图为竖向数据来源，一层层搭建而成的三维建筑模型。立面组合法以建筑立面图为主要创建基础，而后将基本完成创建的各个“立面模型”依照平面图进行组合整理后而生成的三维建筑模型。混合法有的建筑构成比较复杂，只运用平面搭建法或立面组合法都难以创建时，可以将两种方法组合起来应用。,10.9,三维建筑模型设计基础,10.9.2三维建筑模型创建方法与步骤,三维建筑模型的创建步骤：编辑修改建筑平面条件图。创建墙体三维模型。墙体上开设门窗洞口和创建门窗模型。创建屋顶模型和构造细部。创建门廊、阳台等主要室外构件模型。刻画建筑模型细部。创建地形和环境模型。,10.9,创建三维建筑模型范例,10.10.1编辑修改建筑平面条件图,10.10,创建三维建筑模型范例,10.10.2墙体和楼板,10.10,创建三维建筑模型范例,10.10.3开设门窗洞口和创建门窗模型,10.10,创建三维建筑模型范例,10.10.3开设门窗洞口和创建