第12-三維圖形繪制基礎(chǔ)

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)三維繪圖術(shù)語和坐標(biāo)系設(shè)置視點(diǎn)觀察三維圖形的方法繪制簡單三維圖形的方法三維網(wǎng)格和三維基本實(shí)體的繪制方法三維實(shí)體的布爾運(yùn)算編輯三維對象的方法標(biāo)注三維對象的尺寸

12.1

三維繪圖術(shù)語和坐標(biāo)系

在AutoCAD中，要創(chuàng)建和觀察三維圖形，就一定要使用三維坐標(biāo)系和三維坐標(biāo)。因此，了解并掌握三維坐標(biāo)系，樹立正確的空間觀念，是學(xué)習(xí)三維圖形繪制的基礎(chǔ)。

了解三維繪圖的基本術(shù)語建立用戶坐標(biāo)系12.1.1了解三維繪圖的基本術(shù)語

三維實(shí)體模型需要在三維實(shí)體坐標(biāo)系下進(jìn)行描述。在三維坐標(biāo)系下，可以使用直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)方法來定義點(diǎn)。此外，在繪制三維圖形時，還可使用柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)來定義點(diǎn)。

在創(chuàng)建三維實(shí)體模型前，先了解一些基本術(shù)語。

(1)XY平面

(2)Z軸

(3)高度

(4)厚度

(5)相機(jī)位置

(6)目標(biāo)點(diǎn)

(7)視線

(8)和XY平面的夾角

(9)XY平面角度12.1.2建立用戶坐標(biāo)系

前面章節(jié)已經(jīng)詳細(xì)介紹了平面坐標(biāo)系的使用方法，其所有變換和使用方法同樣適用于三維坐標(biāo)系。例如，在三維坐標(biāo)系下，同樣可以使用直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)方法來定義點(diǎn)。此外，在繪制三維圖形時，還可使用柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)來定義點(diǎn)。

柱坐標(biāo)球坐標(biāo)

12.2設(shè)置視點(diǎn)

在AutoCAD中，要創(chuàng)建和觀察三維圖形，就一定要使用三維坐標(biāo)系和三維坐標(biāo)。因此，了解并掌握三維坐標(biāo)系，樹立正確的空間觀念，是學(xué)習(xí)三維圖形繪制的基礎(chǔ)。

使用“視點(diǎn)預(yù)置”對話框設(shè)置視點(diǎn)

使用羅盤確定視點(diǎn)

使用“三維視圖”菜單設(shè)置視點(diǎn)

12.3觀察三維圖形

在AutoCAD中，使用“視圖”|“縮放”、“視圖”|“平移”子菜單中的命令可以縮放或平移三維圖形，以觀察圖形的整體或局部。其方法與觀察平面圖形的方法相同。此外，在觀測三維圖形時，還可以通過旋轉(zhuǎn)及消隱等方法來觀察三維圖形。消隱圖形改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線以線框形式顯示實(shí)體輪廓改變實(shí)體表面的平滑度12.4繪制簡單三維圖形

在AutoCAD中，用戶可以使用點(diǎn)、直線、樣條曲線、三維多段線及三維網(wǎng)格等命令繪制簡單的三維圖形。繪制三維點(diǎn)繪制三維直線和樣條曲線繪制三維多段線繪制三維螺旋線12.4.1繪制三維點(diǎn)

繪制和編輯三維圖形時，不能僅僅靠觀察來確定某一點(diǎn)的位置，這樣會帶來很多誤差。在AutoCAD中提供了一種精確輸入和拾取三維點(diǎn)的方法。與前面內(nèi)容中講述的二維坐標(biāo)下點(diǎn)的繪制方法一樣，用戶可以選擇“繪圖”|“點(diǎn)”命令，或在“繪圖”工具欄中單擊“點(diǎn)”按鈕，然后在命令行中直接輸入三維坐標(biāo)即可。由于在三維圖形對象上的一些特殊點(diǎn)，如交點(diǎn)、中點(diǎn)等不能通過輸入坐標(biāo)的方法來實(shí)現(xiàn)，可以采用三維坐標(biāo)下的目標(biāo)捕捉法來拾取點(diǎn)。12.4.2繪制三維直線和樣條曲線

兩點(diǎn)決定一條直線。當(dāng)在三維空間中指定兩個點(diǎn)后，如點(diǎn)(0,0,0)和點(diǎn)(1,1,1)，這兩個點(diǎn)之間的連線即是一條3D直線，該直線與當(dāng)前UCS不在同一平面內(nèi)。同樣，在三維坐標(biāo)系下，使用“樣條曲線”命令，可以繪制復(fù)雜3D樣條曲線，這時定義樣條曲線的點(diǎn)不是共面點(diǎn)。

12.4.3繪制三維多段線

如果要繪制三維多段線，可選擇“繪圖”|“三維多段線”命令(3DPOLY)，此時命令行提示依次輸入不同的三維空間的點(diǎn)，而得到一個三維多段線。12.4.4繪制三維螺旋線

選擇“繪圖”|“螺旋”命令，可以繪制三維螺旋線。當(dāng)分別指定了螺旋線底面的中心點(diǎn)、底面半徑(或直徑)和頂面半徑(或直徑)后，命令行顯示如下提示。指定螺旋高度或[軸端點(diǎn)(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<1.0000>:12.5繪制網(wǎng)格

在AutoCAD中，不僅可以繪制三維曲面，還可以繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格、平移網(wǎng)格、直紋網(wǎng)格和邊界網(wǎng)格。使用“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”子菜單中的命令繪制這些曲面。繪制平面曲面繪制三維面與多邊三維面繪制三維網(wǎng)格繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格繪制平移網(wǎng)格繪制直紋網(wǎng)格繪制邊界網(wǎng)格12.5.1繪制平面曲面

在AutoCAD2008中，選擇“繪圖”|“建?！眧“平面曲面”命令(PLANESURF)，可以創(chuàng)建平面曲面或?qū)ο筠D(zhuǎn)換為平面對象。繪制平面曲面時，命令行顯示如下提示信息。指定第一個角點(diǎn)或[對象(O)]<對象>:12.5.2繪制三維面與多邊三維面

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“三維面”命令(3DFACE)，可以繪制三維面。三維面是三維空間的表面，它沒有厚度，也沒有質(zhì)量屬性。由“三維面”命令創(chuàng)建的每個面的各頂點(diǎn)可以有不同的Z坐標(biāo)，但構(gòu)成各個面的頂點(diǎn)最多不能超過4個。如果構(gòu)成面的4個頂點(diǎn)共面，消隱命令認(rèn)為該面是不透明的可以消隱。反之，消隱命令對其無效。12.5.3繪制三維網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建模”|“網(wǎng)格”|“三維網(wǎng)格”命令(3DMESH)，可以根據(jù)指定的M行N列個頂點(diǎn)和每一頂點(diǎn)的位置生成三維空間多邊形網(wǎng)格。M和N的最小值為2，表明定義多邊形網(wǎng)格至少要4個點(diǎn)，其最大值為256。

12.5.4繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格”命令(REVSURF)，可以將曲線繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，形成旋轉(zhuǎn)曲面。

12.5.5繪制平移網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“平移網(wǎng)格”命令(RULESURF)，可以將路徑曲線沿方向矢量方向平移后構(gòu)成平移曲面。12.5.6繪制直紋網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“直紋網(wǎng)格”命令(RULESURF)，可以在兩條曲線之間用直線連接從而形成直紋曲面。12.5.7繪制邊界網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“邊界網(wǎng)格”命令(EDGESURF)，可以使用4條首尾連接的邊創(chuàng)建三維多邊形網(wǎng)格。這時可在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象1:”提示信息下選擇第一條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象2:”提示信息下選擇第二條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象3:”提示信息下選擇第三條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對象4:”提示信息下選擇第四條曲線。12.6繪制基本實(shí)體

在AutoCAD中，使用“繪圖”|“建?！弊硬藛沃械拿?，或使用“建?！惫ぞ邫?，可以繪制多實(shí)體、長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體及棱錐面等基本實(shí)體模型。繪制多段體

繪制長方體與楔體繪制圓柱體與圓錐體繪制球體與圓環(huán)體

繪制棱錐面12.6.1繪制多段體

在AutoCAD2008中，選擇“繪圖”|“建?！眧“多段體”命令(POLYSOLID)，可以創(chuàng)建多段體或?qū)ο筠D(zhuǎn)換為多段體。繪制多段體時，命令行顯示如下提示信息。指定起點(diǎn)或[對象(O)/高度(H)/寬度(W)/對正(J)]<對象>:12.6.2繪制長方體與楔體

選擇“繪圖”|“建?！眧“長方體”命令(BOX)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟伴L方體”按鈕

，都可以繪制長方體，此時命令行顯示如下提示。指定第一個角點(diǎn)或[中心(C)]:12.6.3繪制圓柱體與圓錐體

選擇“繪圖”|“建模”|“圓柱體”命令(CYLINDER)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟皥A柱體”按鈕

，可以繪制圓柱體或橢圓柱體。12.6.4繪制球體與圓環(huán)體

選擇“繪圖”|“建?！眧“球體”命令(SPHERE)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟扒蝮w”按鈕

，都可以繪制球體。選擇“繪圖”|“建?！眧“圓環(huán)體”命令(TORUS)，或在“建模”工具欄中單擊“圓環(huán)體”按鈕

，都可以繪制圓環(huán)實(shí)體。12.6.5繪制棱錐面

選擇“繪圖”|“建?！眧“棱錐面”命令(PYRAMID)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟袄忮F面”按鈕

，即可繪制棱錐面。12.7三維實(shí)體的布爾運(yùn)算

在AutoCAD中，可以對三維基本實(shí)體進(jìn)行并集、差集、交集和干涉4種布爾運(yùn)算，來創(chuàng)建復(fù)雜實(shí)體。并集運(yùn)算差集運(yùn)算交集運(yùn)算干涉運(yùn)算12.7.1并集運(yùn)算

選擇“修改”|“實(shí)體編輯”|“并集”命令(UNION)，或在“實(shí)體編輯”工具欄中單擊“并集”按鈕，就可以通過組合多個實(shí)體生成一個新實(shí)體。該命令主要用于將多個相交或相接觸的對象組合在一起。當(dāng)組合一些不相交的實(shí)體時，其顯示效果看起來還是多個實(shí)體，但實(shí)際上卻被當(dāng)作一個對象。在使用該命令時，只需要依次選擇待合并的對象即可。

12.7.2差集運(yùn)算

選擇“修改”|“實(shí)體編輯”|“差集”命令(SUBTRACT)，或在“實(shí)體編輯”工具欄中單擊“差集”按鈕，即可從一些實(shí)體中去掉部分實(shí)體，從而得到一個新的實(shí)體。

12.7.3交集運(yùn)算

選擇“修改”|“實(shí)體編輯”|“交集”命令(INTERSECT)，或在“實(shí)體編輯”工具欄中單擊“交集”按鈕，就可以利用各實(shí)體的公共部分創(chuàng)建新實(shí)體。

12.7.4干涉運(yùn)算

選擇“修改”|“三維操作”|“干涉檢查”命令(INTERFERE)，就可以對對象進(jìn)行干涉運(yùn)算。把原實(shí)體保留下來，并用兩個實(shí)體的交集生成一個新實(shí)體。

12.8編輯三維對象

在AutoCAD2008中，二維圖形編輯中的許多命令(如移動、復(fù)制、刪除等)同樣適用于三維圖形。另外，用戶可以使用“修改”|“三維操作”菜單中的子命令，對三維空間中的對象進(jìn)行“三維陣列”、“三維鏡像”、“三維旋轉(zhuǎn)”以及對齊位置等操作。三維移動

三維陣列三維鏡像三維旋轉(zhuǎn)對齊位置

12.8.1三維移動

選擇“修改”|“三維操作”|“三維移動”命令(3DMOVE)，可以移動三維對象。執(zhí)行“三維移動”命令時，首先需要指定一個基點(diǎn)，然后指定第二點(diǎn)即可移動三維對象。

12.8.2三維陣列

選擇“修改”|“三維操作”|“三維陣列”命令(3DARRAY)，可以在三維空間中使用環(huán)形陣列或矩形陣列方式復(fù)制對象。

矩形陣列環(huán)形陣列12.8.3三維鏡像

選擇“修改”|“三維操作”|“三維鏡像”命令(MIRROR3D)，可以在三維空間中將指定對象相對于某一平面鏡像。執(zhí)行該命令并選擇需要進(jìn)行鏡像的對象，命令行將顯示如下提示信息，要求指定鏡像面。

12.8.4三維旋轉(zhuǎn)

選擇“修改”|“三維操作”|“三維旋轉(zhuǎn)”命令(ROTATE3D)，可以使對象繞三維空間中任意軸(X軸Y軸或Z軸)、視圖、對象或兩點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，其方法與三維鏡像圖形的方法相似。12.8.5對齊位置

選擇“修改”|“三維操作”|“對齊”命令(ALIGN)，可以對齊對象。對齊對象時需要確定3對點(diǎn)，每對點(diǎn)都包括一個源點(diǎn)和一個目的點(diǎn)。其中第一對點(diǎn)定義對象的移動，第2對點(diǎn)定義二維或三維變換和對象的旋轉(zhuǎn)，第3對點(diǎn)定義對象的不明確的三維變換

。12.9編輯三維實(shí)體對象

在AutoCAD2008中，可以對實(shí)體進(jìn)行“分解”、“圓角”、“倒角”、“剖切”及“切割”等編輯操作。分解實(shí)體

對實(shí)體修倒角和圓角

剖切實(shí)體

加厚

編輯實(shí)體面編輯實(shí)體邊實(shí)體壓印、清除、分割、抽殼與檢查

12.9.1分解實(shí)體

選擇“修改”|“分解”命令(EXPLODE)，可以將實(shí)體分解為一系列面域和主體。其中，實(shí)體中的平面被轉(zhuǎn)換為面域，曲面被轉(zhuǎn)化為主體。用戶還可以繼續(xù)使用該命令，將面域和主體分解為組成它們的基本元素，如直線、圓及圓弧等。12.9.2對實(shí)體修倒角和圓角

選擇“修改”|“倒角”命令(CHAMFER)，可以對實(shí)體的棱邊修倒角，從而在兩相鄰曲面間生成一個平坦的過渡面。選擇“修改”|“圓角”命令(FILLET)，可以為實(shí)體的棱邊修圓角，從而在兩個相鄰面間生成一個圓滑過渡的曲面。在為幾條交于同一個點(diǎn)的棱邊修圓角時，如果圓角半徑相同，則會在該公共點(diǎn)上生成球面的一部分。

12.9.3剖切實(shí)體

選擇“修改”|“三維操作”|“剖切”命令(SLICE)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“剖切”按鈕

，都可以使用平面剖切一組實(shí)體。剖切面可以是對象、Z軸、視圖、XY/YZ/ZX平面或3點(diǎn)定義的面。12.9.4加厚選擇“修改”|“三維操作”|“加厚”命令(THICKEN)，可以為曲面添加厚度，使其成為一個實(shí)體。12.9.5編輯實(shí)體面

在AutoCAD中，使用“修改”|“實(shí)體編輯”子菜單中的命令，可以對實(shí)體面進(jìn)行拉伸、移動、偏移、刪除、旋轉(zhuǎn)、傾斜、著色和復(fù)制等操作。12.9.6編輯實(shí)體邊

在AutoCAD中，選擇“修改”|“實(shí)體編輯”|“著色邊”命令，或在“實(shí)體編輯”工具欄中單擊“著色邊”按鈕

，即可著色實(shí)體邊，其方法與著色實(shí)體面的方法相同；選擇“修改”|“實(shí)體編輯”|“復(fù)制邊”命令，或在“實(shí)體編輯”工具欄中單擊“復(fù)制邊”按鈕

，可以復(fù)制三維實(shí)體的邊，其方法與復(fù)制實(shí)體面的方法相同。12.9.7實(shí)體壓印、清除、

分割、抽殼與檢查

在AutoCAD中，還可以使用“修改”|“實(shí)體編輯”子菜單中的命令，對實(shí)體進(jìn)行壓印、清除、分割、抽殼與檢查等操作。12.10標(biāo)注三維對象的尺寸

在AutoCAD中，使用“標(biāo)注”菜單中的命令或“標(biāo)注”工具欄中的標(biāo)注工具，不僅可以標(biāo)注二維對象的尺寸，還可以標(biāo)注三維對象的尺寸。由于所有的尺寸標(biāo)注都只能在當(dāng)前坐標(biāo)的XY平面中進(jìn)行，因此為了準(zhǔn)確標(biāo)注三維對象中各部分的尺寸，需要不斷地變換坐標(biāo)系。12.11渲染對象

使用“視圖”|“視覺樣式”命令中的子命令為對象應(yīng)用視覺樣式時，并不能執(zhí)行產(chǎn)生亮顯、移動光源或添加光源的操作。要更全面地控制光源，必須使用渲染，可