AutoCAD結(jié)合MATLAB實現(xiàn)公式曲線曲面的精確繪制

1、AutoCAD結(jié)合MATLAB實現(xiàn)公式曲線曲面的精確繪制         一、引言         用AutoCAD繪制平面公式曲線（如漸開線、心形線）、空間公式曲線（如螺旋線）以及公式曲面（如馬鞍形曲面）是比較困難的，一般情況下，需要用AutoCAD開發(fā)程序編程，但多數(shù)程序比較復雜，尤其是公式曲面的繪制程序，需要多層嵌套循環(huán)，復雜且運行效率低。         快速且精確地繪制各種公式曲線、曲面恰恰是MA

2、TLAB的長項，但是MATLAB繪制的圖形卻不能直接用于機械零件設計。其中非常關鍵的一點，就是MATLAB繪制的曲線、曲面分別是由有限個點連接而成的折線和空間網(wǎng)格構(gòu)成的，而在AutoCAD中繪制的曲線、曲面也是如此。因此，只需要把在MATLAB中繪制的公式曲線、曲面上所有的點坐標數(shù)據(jù)都提取出來，若能讓AutoCAD正確識別，那么我們就可以在AutoCAD中精確地繪制這些曲線、曲面了。         本文介紹了一種快速、精確地繪制各種公式曲線、曲面的方法，即在AutoCAD中通過調(diào)用經(jīng)過Excel處理的MATLAB數(shù)據(jù)實現(xiàn)。 

3、0;       二、AutoCAD和MATLAB的特點         MATLAB是非常優(yōu)秀的科學計算、信號處理以及圖形顯示軟件，它有自身的語言，與其他高級語言相比，MATLAB提供了一個人機交互的數(shù)學環(huán)境，并以矩陣作為基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可大大節(jié)省編程時間。另外，MATLAB不僅語法規(guī)則簡單，容易掌握，調(diào)試方便，還可以存儲中間結(jié)果，這使得MATLAB既可以快捷、精確地繪制各種公式曲線、曲面，又可以很方便地提取中間數(shù)據(jù)。       &

4、#160; 在工業(yè)設計領域，AutoCAD不僅被廣泛應用于平面繪圖，也可以用于三維建模，但在曲線、曲面造型方面不是很理想。它是開放型的人機交互系統(tǒng)，有多種語言接口，與外界的數(shù)據(jù)交換很靈活，這些特點使得它與MATLAB的結(jié)合成為可能。         三、結(jié)合MATLAB在AutoCAD中繪制曲線、曲面的原理及方法         1.原理         MATLAB中的矩陣數(shù)據(jù)雖然很容易提取，但由于它不是AutoC

5、AD能識別的格式，因此不能直接被AutoCAD調(diào)用，需要先用Excel對從MATLAB中提取的數(shù)據(jù)進行編輯，轉(zhuǎn)換成AutoCAD可以識別的格式，才能在AutoCAD中繪出曲線、曲面。         2.方法         由于在AutoCAD中繪制平面曲線、空間曲線和曲面的繪制命令不同，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不同，因此結(jié)合MATLAB的繪制方法也稍有區(qū)別。這種繪制方法的關鍵就是把數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成AutoCAD的繪制命令所需要的數(shù)據(jù)格式，只要熟悉AutoCAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就可以舉一反三

6、。         在這三者中最復雜的是繪制公式曲面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面就以一個馬鞍形曲面的繪制為例來介紹這種方法，數(shù)學模型如公式(1)所示。         (1)利用MATLAB得到公式曲面數(shù)據(jù)         1)在MATLAB中繪制出曲面         在MATLAB中輸入如下命令：      

7、0;  th,r=meshgrid(0:5:360)*pi/180,0:.05:1); %在極坐標系下設置一個73×21的網(wǎng)格矩陣，即圓周方向分為73份，半徑方向分為21份，總共分了1533個點，節(jié)點越多，圖形越精確 %         X,Y=pol2cart(th,r); %轉(zhuǎn)化為笛卡兒坐標系%     Z=X+i.*Y;     F=abs(Z.4-1).(1/4);     surf(X,Y,F); %顯示曲面的立體圖形%     S=X(:) Y(:) F(:); %把X、Y、F 3個矩陣中的數(shù)據(jù)存儲到矩陣S中%         運行后得到曲面圖形，如圖1所示。圖1 MATLAB中繪制的曲面    2)提取點坐標         在MATLAB的“Workspace”窗口中可以看到S是個1533×3的矩陣，即表示有1533個點的坐標，每個點