路桥三维图形绘制

1、 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 三维图形绘制本章学习目标与要求本章学习目标与要求 通过本章学习，掌握简单三维图形的绘制、修改等基本技能，培养专业三维图形的绘制的基本能力。本章重点本章重点 用户坐标系的概念及其应用，利用挤压、旋转、圆滑、剖切和真三维等绘图技术绘制基本三维图形，利用三维移动、旋转、布尔运算等方法进行图形修改的基本方法，立体图形的轴测图与透视图的显示操作。本章难点本章难点 用户坐标系的使用，三维剖切、镜像、旋转、阵列、布尔运算等操作完成三维实体的操作，三维实体的对齐操作，三维实体透视图的显示操作。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 三维图形绘

2、制w 第一节 用户坐标系w 第二节 三维图形的设置与轴测图观察w 第三节 三维实体绘制及其在道路建模中的应用w 第四节 三维图形的布尔运算及其在桥梁建模中的应用w 第五节 三维图形的透视观察 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材第一节 用户坐标系一、UCS 命令的功能二、命令操作 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、UCS 命令的功能 UCS 命令的功能有：定义用户坐标系，存储用户坐标系，将指定的坐标系设置为当前坐标系和删除已存储的用户坐标系。 定义用户坐标系的方法有：w 指定新原点,新 XY 平面或新的 Z 坐标w 使新 UCS 与现有某实体对齐w 使新 UC

3、S 与当前视图方向对齐w 围绕任一坐标轴旋转坐标系 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材命令: UCS (启动 UCS 命令)指定 UCS 的原点或 面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA) : N 指定新 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z : 到这一步有很多选项，主要的选项如下：选择缺省项选项，指定的原点定义用户坐标系。选择“ZA”选项，用原点和 Z 轴上一点定义用户坐标系。选择“3”选项，用三点定义用户坐标系。二、 UCS命令操作 第九章第九章 普通高等教

4、育“十一五”国家级规划教材建立图9-1所示UCS图9-1 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材建立图9-1 UCS的操作指定 UCS 的原点或 面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA) : N 指定新 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z :3指定新原点 :(用鼠标左键捕捉A点为新原点)在正 X 轴范围上指定点 :(捕捉B点为X轴正方向上一点)在 UCS XY 平面的正 Y 轴范围上指定点 (捕捉C点为Y轴正方向一侧的点) 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家

5、级规划教材第二节 三维图形的设置与轴测图观察一、 轴测图的显示二、标准视图预置功能三、三维图形的设置四、举例 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、 轴测图的显示VPOINT命令不能在2D的图纸空间中使用。1命令的启动方法w 选择“视图”“三维视图”菜单项在命令行输入VPOINT命令 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.具体操作方法(1)输入3D视点的坐标命令: VPOINT （启动VPOINT命令）指定视点或 旋转(R) : 0.8,-1.5,1 (输入视点坐标(0.8，-1.5,1) 在提示后直接输入视点的X、Y和Z坐标。该点与当前UCS原点即为视线方向。

6、(2)使用罗盘和坐标轴三角架命令: VPOINT（启动VPOINT命令）指定视点或 旋转(R) : 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材3)使用球面坐标确定视线方向命令: VPOINT （启动VPOINT命令）指定视点或 旋转(R) : R (键入R选择Rotate选项)输入 XY 平面中与 X 轴的夹角 : 12 (输入视线在XY平面上的投影与正X轴的夹角)输入与 XY 平面的夹角 : 24 ( 输入视线与XY平面的夹角) 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、标准视图预置功能 用户在观察图形时，通常使用标准视图。AutoCAD系统预置了10个视图方向，它们依次

7、为俯视图、仰视图，左视图、右视图、主视图、后视图、西南等轴测图、东南等轴测图、东北等轴测图、西北等轴测图。 设置标准视图的方法有：w 选择“视图”“三维视图”“XXXX”菜单项。“XXXX”为相应的子菜单项(见图9-3)。w 点击“视图”工具条上的相应工具按钮(图9-4)。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材图9-3 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材图9-4 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材三、三维图形的设置 三维图形的设置包括实体标高和实体厚度的设置：w 实体标高(Elevation)是指实体基底所在XY平面的Z坐标，0标高是指当前UCS的

8、基准XY平面，正标高在XY平面的上方，负标高在XY平面的下方。w 实体厚度(Thickness)是指实体基底向正标高或负标高方向的挤压(Extrusion)距离。正厚度表示实体向上(正z轴方向)挤压，负标高表示实体向下(负z轴方向)挤压，0厚度表示实体不挤压。可见，位于0标高的厚度为-1的一个实体与一个位于-1标高的厚度为1的实体，看上去是一样的。一个实体被创建时，当前UCS确定了挤压方向。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材提 示w 在二维的绘制中，实体的标高和厚度始终使用的是系统的缺省值0。w 如果在创建二维图形时将标高和厚度值设置为非0，所绘制的实体基底将从XY平面向上下

9、移动，并具有相应的厚度。这将使得二维图形快捷地修改为三维图形。厚度影响某些几何实体的外观，如圆、直线段、2D多义线、弧、2D实心体和点。w 使用Elev命令可以设置系统的当前标高和厚度。修改后的当前标高和厚度只影响设置后所绘制实体的标高和厚度。w 对于已经绘制的二维实体，可以使用实体性质修改命令，将它们的厚度从。改变为非0值，从而将它们改变为具有一定厚度的三维实体。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材实例9-1：绘制图中的的圆柱，底面直径30，厚度100；绘制正七边形内接圆半径30，厚度50。 四、举例演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材步骤1 设置新

10、的当前厚度值。命令:ELEV （启动ELEV命令）指定新的默认标高 : 0 （输入标高为O）指定新的默认厚度 : 100 （输入新的厚度100）步骤2 绘制圆。命令: C （启动CIRCLE命令）CIRCLE 指定圆的圆心或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T): 100,100 （指定圆心位置）指定圆的半径或 直径(D): 30 （输入半径） 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材步骤3 绘制正七边形。命令: POLYGON （启动正多边形绘制命令）输入边的数目 : 7 （选择边数为7）指定正多边形的中心点或 边(E): 200,100 （正多边形中心坐标）输入选项

11、 内接于圆(I)/外切于圆(C) : （选择正多边形在圆周内）指定圆的半径: 30 （外接圆半径为30）命令:Z指定窗口的角点，输入比例因子 (nX 或 nXP)，或者全部(A)/中心(C)/动态(D)/范围(E)/上一个(P)/比例(S)/窗口(W)/对象(O) : A 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材步骤4 修改正七边形的厚度 选择下拉菜单“修改”“特性”，选择正七边形，弹出多段线编辑对话框，将编辑框内的厚度100修改为50，然后关闭对话框。步骤5 显示轴测图。 选择下拉菜单“视图”“三维视图”“西南等轴测”,显示图96a的图形。采用下拉菜单“视图”“消隐”命令后显示如图

12、9-6b。大家可以由此看出立体图形不同的显示选项有不同的显示效果。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材第三节 三维实体绘制及其在道路建模中的应用一、绘制简单实心体二、拉伸建立道路路基三维图形三、旋转建立实心体四、圆滑实心体五、剪切、剖面 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、绘制简单实心体演演 示示实例9-2绘制图9-7所示的长方体、圆柱体和球体。图9-7 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、拉伸建立道路路基三维图形演演 示示实例9-3绘制图9-11所示的路基立体轮廓三维图形。图9-11 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材三、旋

13、转建立实心体演演 示示实例9-4绘制图9-12所示的实体。图9-12 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材四、圆滑实心体演演 示示实例9-5利用FILLET命令使图9-13a所示长方体的的一个角圆滑并作消隐处理 。图913a图913b 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材五、剪切、剖面演演 b 示示实例9-6：对图9-14a的长方体进行剖切操作 。实例9-7：对图9-14a的长方体进行截面处理 。演演 c 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材第四节 三维图形的布尔运算及其在桥梁建模中的应用一、交集运算二、差集三、并集运算四、布尔运算在桥梁三维建模

14、中的应用 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、交集运算 交集（INTERSECT）运算从两个或者多个相交的实心体中建立一个合成实心体，所建立的合成实心体是参加运算实心体的共同部分。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材命令: INTERSECT（启动交集运算命令）选择对象:（鼠标左键点击左球，提示“找到 1 个”）选择对象: （鼠标左键点击右球，提示“找到 1 个，总计 2 个”）选择对象: （结束操作，结果见图915b)。操作步骤图915b图915a演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、差集 差集（Subtract）运算所建立的实心

15、体是以参加运算的母体为基础去掉与子体共同的部分。命令: SUBTRACT（启动差集运算命令）选择要从中减去的实体或面域.选择对象: （鼠标左键点击图9-16a中的矮圆柱，提示“找到 1 个”）选择对象: 选择要减去的实体或面域 .选择对象: （鼠标左键点击高圆柱，提示“找到 1 个”）选择对象: （得到图9-16b）图9-16a图9-16b演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材三、并集运算 并集（UNION）运算所建立的实心体是以参加运算的物体叠加在一起形成的。命令: UNION（启动并集运算命令）选择对象: （鼠标左键点击图917a中高处物体，提示“找到 1 个”）选

16、择对象: （鼠标左键点击图917a中低处物体，提示“找到 1 个，总计 2 个”）选择对象: 图917a图917b演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材四、布尔运算在桥梁三维建模中的应用实例9-8：绘制图9-29所示三维桥梁实体。图929 桥梁立体全貌（桩基已被截断） 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材绘制步骤：1.绘制桥台2.绘制桥墩3.绘制空心板和刚性护栏4.立体图形总拼装 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.绘制桥台（1）绘制耳墙（2）绘制背墙（3）绘制台帽（4）绘制牛腿（5）绘制桥台立柱和桩基（6）组合实体图形 第九章第九章 普

17、通高等教育“十一五”国家级规划教材演演 示示图9-18 耳墙立体图 （1）绘制桥台耳墙 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材演演 示示（2）绘制背墙图9-19 背墙的绘制 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材演演 示示图9-20（3）绘制台帽和防震挡块 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材（4）绘制牛腿（见图9-21）图9-21演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材（5）绘制桥台立柱和桩基 图9-22桩基和立柱的立体图形 演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材演演 示示（6）组合立体图形 图9-23 就位

18、后的立体图形 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.绘制桥墩（1）绘制墩帽（2）绘制桥墩立柱和桩基（3）组合立体图形具体操作参照桥台绘制。演演 示示图9-25 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.绘制空心板和刚性护栏（1）断面分析 由于此处强调的是总体造型，所以没有画出桥面纵坡和横坡的变化，均按平坡处理，空心板为单个绘制。为了提高三维制图的效率，把桥面铺装、空心板和护栏（见图9-26）整合到一起绘制，整合后的断面见图9-26。 图9-26a图9-26b 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材（2）拉伸形成立体图形 利用挤压命令把图9-27的平面图形

19、挤压（厚度为3896cm）并作适当三维旋转，得到图9-28的立体图形。图9-28桥面立体局部(做了截断处理)b)东北视图a)西南视图演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材图9-29 桥梁立体全貌（桩基已被截断）4.立体图形总拼装 把图9-28的桥面图形、图9-25的桥墩和图9-23的桥台组合后的立体图形（轴测图）见图9-29。图形装配时，要用到三维镜像命令和多次精确移动命令。操作时标高以桥面标高为基准、平面位置以桥轴线为准、桥梁纵向以桥梁跨径和桩基轴线间距为准，具体见演示，数据见图9-26。演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材第五节 三维图形的

20、透视观察w 实例9-9：把图9-29的轴测图变成透视图观察。 利用DVIEW命令，具体操作如下：图9-30演演 示示 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材DVIEW命令具体操作命令: DVIEW选择对象或 : ALL选择对象或 :相机(CA)/目标(TA)/距离(D)/点(PO)/平移(PA)/缩放(Z)/扭曲(TW)/剪裁(CL)/隐藏(H)/关(O)/放弃(U): TA指定相机位置，输入与 XY 平面的角度，或 切换角度单位(T) : -35指定相机位置，输入在 XY 平面上与 X 轴的角度，或 切换角度起点(T) : -35相机(CA)/目标(TA)/距离(D)/点(PO)

21、/平移(PA)/缩放(Z)/扭曲(TW)/剪裁(CL)/隐藏(H)/关(O)/放弃(U):H 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材本章小结本章小结 本章介绍了用户坐标系的概念及其应用，介绍了利用挤压、旋转、圆滑、剖切和真三维等绘图技术绘制基本三维图形，同时还介绍了利用三维移动、旋转、布尔运算等方法进行图形修改的基本方法，介绍了立体图形的轴测图与透视图的显示方法。 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材节节主要内容主要内容主要命令或操作主要命令或操作第一节第一节用户坐标系用户坐标系UCS UCS 的定义及功能的定义及功能UCSUCS的设置的设置UCS (UCS (用户坐

22、标系用户坐标系) ) 三点用户坐标系三点用户坐标系第二节第二节三维图形的设三维图形的设置与轴测图观置与轴测图观察察轴测图的显示轴测图的显示标准视图预置功能标准视图预置功能三维图形的设置三维图形的设置VPOINTVPOINT（设置图形的三维直观观察方向）（设置图形的三维直观观察方向）俯视图，左视图、主视图、左前视图、右俯视图，左视图、主视图、左前视图、右前视图、右后视图、左后视图前视图、右后视图、左后视图ELEVATION (ELEVATION (实体标高实体标高) )、THICKNESS (THICKNESS (实体实体厚度厚度) )、EXTRUSION (EXTRUSION (挤压挤压) )

23、 第九章第九章 普通高等教育“十一五”国家级规划教材节节主要内容主要内容主要命令或操作主要命令或操作第三节第三节三维实体绘制三维实体绘制及其在道路建及其在道路建模中的应用模中的应用实心体绘制实心体绘制挤压建立道路路基三维图挤压建立道路路基三维图形形旋转建立实心体旋转建立实心体圆滑实心体圆滑实心体剪切、剖面剪切、剖面BOXBOX（绘制长方体）、（绘制长方体）、CYLINDERCYLINDER（绘制圆柱）、（绘制圆柱）、SPHERESPHERE（开始绘（开始绘制球体）制球体）PLINEPLINE（多段线）、（多段线）、FILLETFILLET（圆角（圆角）、）、ROTATEROTATE（旋转）、（旋转）、LINELINE（直（直线）线）ROTATE3DROTATE3D（三维旋转）、（三维旋转）、EX