（机械设计及理论专业论文）基于rhino平台的蒂凡尼灯具灯罩图案设计工具的开发.pdf

摘耍 摘要 蒂凡尼传统工艺始于十九世纪末，以其风格设计制作灯具多年来一直深受人 们的喜爱，这种艺术风格有着经久不衰的魅力，以计算机辅助设计来完成此种风 格的灯具产品设计有着深远的意义和广大的市场。因此，研究一个系统或足以商 品化的c a d c a i d 软件为平台进行二次开发，使国外优秀的软件工具适合这类灯 饰设计的要求，是目前工业设计面临的一个新课题。 本文以国内外普遍使用的工业设计软件r h i n o 为研究对象，对r h i n o 软件 的使用范围、功能特点、插件丌发的现状作了广泛了解，并且对r h i n o 的各种 二次开发接口进行了深入研究，比较了r h i n 0 现有的三种开发方式 r h i n o s r i p t 、n e tf r a m e w o r kp l u g i n s ( v b ，c # ，) ( n e ts d k ) 、c + + p l u g i n s ( s d k ) 各自的优缺点和应用范罔。重点探索了利用r h i n o s c r i p t 进行 r h i n o 二次开发的方法，如r h i n o s c r i p t 程序的排布格式，存储运行方式、应用 方式、与用户的交互方式、与脚本连用的宏方法以及r h i n o s c r i p t 所提供的函 数的功能和使用范围等问题。 其次，本文研究了蒂凡尼灯具灯罩图案设计的手工方式，在这个设计过程的 基础上总结了七个关键步骤，拟用计算机来辅助设计。依据这七个步骤，作者定 义了七个工具的功能，并用r h i n o s c r i p t 语言编程实现他们。在开发新工具的过 程中，首先先确定算法，然后重点研究了获取对象函数，曲率控制函数、创建层 函数以及调用r h i n o 命令函数等需要用到的函数的参数定义方式，返回类型和使 用方式等。 最后，本文应用以上研究成果在r h i n o 环境下开发了一套针对蒂凡尼灯具灯 罩图案设计特点的新工具组：绘图工具组，玻璃材质工具组，材质贴图工具组。 该工具组图标语义明确，操作简单、实用。实践证明这些新工具组能大大提高用 户设计蒂凡尼灯具灯罩图案的设计效率，减轻设计人员的工作量，具有很高的实 用价值。 关键词：r h i n o ，t i f f a n y ，二次开发， 本论文得到广东省教育厅自然科学基金的资助( 项目号：7 _ 0 3 0 3 2 ) a b s t r a c t t r a d i t i o n a lt i f f a n yt e c h n i c s 砥g i l l a t e sa tt h ee n do f1 9 也c e m m - y w i t hs u s t a i n e d c h a r mo ft i f f a n y , t h el a m po ft h i ss t y l ek e e p st ob eap u b l i cf a v o r i tw o i l l dh a v e f a r - r e a c h i n g8 e n 8 et od e s i g nt i f f a n ys t y l el a m pb yt h ew a yo fc o m p u t e r - a i dd e s i g n t h e r e f o r e , i nt h ef i e l do fi n d u s t r i a ld e s i g n , i ti sah i g h l y - r e q u i r e ds u b j e c tt of i n da s y s t e mo rp l a t f o r mt of u l f i l lr e d e v e l o p o m e n to fo u t s t a n d i n gf o r e i g nd e s i g ns o f i w a r e s i no r d e rt os a t i s f yt h en e e dt od e s i g nt i f f a n ys t y l el a m p mt h i sr e s e a r c h , r h i u o aw i d e l y - u s e dd e s i g ns o f t w a r ef o ri n d n s 斫a ld e s i g n , i s s t u d i e d t h es c o p e ，f u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c ，p l u g i n sd e v e l o p m e n tc o n d i t i o no fr h i n o a l es t u d i e d m o r e o v e r , t h ea u t h o rh a sd e e p l ys t u d i e dv a r i o u sr e d e v e l o p m e n ti n t e r f a c e s o fr h m oa n dc o m p a r e dt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n ds c o p eo ft h r e ec u r r e n td e v e l o p m e n t m e t h o d s ( r h i n o s r i p ，n e tf r a m e w o r kp l u g - i n s ，c + + p l u g - i n s ) t h i st h e s i s h a s p r i m a r i l ys t u d i e dt h er e d e v e l o p m e n tm e t h o d so fr h i n o s c r i p t ，s u c ha sh y o m ，d a t a s t o r i n g ，a p p l i c a t i o n , i n t e r f a c i n g ，m a e r oa n df u n c t i o n so f f e r e db yr h i n o i na d d i t i o n , t h i st h e s i sh a ss t u d i e dt h em a n u a ld e s i g nm e t h o do ft i f f a n ys t y l el a m p b a s e do nt h e m a n u a lm e t h o d , 8 t w e np r o c e d u r e sa l e ：s u m m a r i e d a c c o r d i n gt ot h e s e sp r o c e d u r e s ， s e v e nr e l a t e dd e s i g nt o o l sa d e f i n e da n df u l f i l l e db yr h i n o s c r i p t ho r d e rt o d e v e l o pn e wt o o l s t h e a u t h o rd e f i n e dt h ea r i t h m e t i ca tf i r s t , t h e ns t u d i e dt h e p a r a m e t e r 、r e t u r na n du s i n gm e t h o do fs o m ef u n c t i o n sw h i c ha r eu s e dm a i n l yi n d e v e l o p i n gn o wt o o l s f i n a l l y , t h i st h e s i sh a sa p p l i e dt h er e s u l to fa b o v er e s e a r c ht od e v e l o pag r o u po f n e wt o o l s ，w h i c hi n c l u d e st o o lg r o u po fd r a w i n g ，t o o lg r o u po fc o l o u ra d d i n g ，a n d t o o lg r o u po f m a t e r i a lp a s t i n g ，f o rr h i l l od e v e l o p m e n t t h eg r o u po f t o o l si sp r a c t i c a l a n da p p l i e d a l s o , a ne x a m p l eh a sb e e nu s e dt od e m o n s t r a t et h en e wt o o l sh e l p e b h a n c ed e s i g nf o rt i f f a n ys t y l el a m p s ，l e s s e nw o d d o a do fd e s i g n e r s t h e r e f o r e , t h i s 咖d yh a sp r a c t i c a l $ 朗】辩 t h i s w o r k i s p a r t i a l l ys u p p o r t e d b y t h e s f t e d g p # g r a n t z 0 3 0 3 2 t o w ：j m g i l i j 、i 。业人学j 学颂十学位论文 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文足我个人在 导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以 标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。不包 含本人或其他用途使用过的成果。与我一同_ 丁作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明，并表示了谢意。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论 文成果归广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 指导教师签字： 桶铱 论文作者签字： 拐颢 7 4 2 畸年5 月8 日 第r 带绪论 第一章绪论 1 1 蒂凡尼灯具的文化历史背景 1 1 1 蒂凡尼的传奇历史 查尔瓶刘易斯蒂凡足信奉：靠艺术赚钱， 但艺术价值永恒。带着这个信念，1 8 , 3 7 年，这个美 国康涅狄格州磨坊主的儿子来到纽约百老汇，开了 一家不起眼的小铺子，经营文具和织品后转为经 营珠宝首饰，几经变迁最终成为美国首届一指的高 档珠宝商店蒂凡尼珠宝首饰公司，其实力堪与 欧洲的珠宝王朝一争高下，名声甚至超过了巴黎的 名牌卡地亚。查尔斯自己则赢得了“钻石之王”的 桂冠。蒂凡尼拥有以完美无瑕著称的精湛的工艺。 图1 - 1 蒂凡尼首饰 f i g a i t i f f a n y j c w d r y 早期的蒂凡尼工作室发明了独一无二的钻石切割工艺，能使钻石闪烁出更加夺日 的光彩。如图1 - 1 。 蒂梵尼成为美国新工艺的杰出代表，并使美国工艺品成为风行一时的商品。 翻开t i f f a n y 的历史，会发现在所有历史的关键时刻，t t f f a n y 都有它杰出的表 现。 1 8 3 7 年9 月。查尔斯蒂凡尼和约翰扬在纽约百老汇大街2 5 9 号创建了 。蒂凡尼一扬”商店，专卖文具精品。这家店的所有商品都用价签标价，不允许 顾客讨要折扣，这在当时算是新的经销方式。同年，商店更名为“蒂凡尼”，并 4 ：l 业人学f 学颀十学位论文 开始使用独特的蓝色包装盒。直刮今天，蒂芬尼的购物袋、商品手册、广告招贴 等一切促销品上仍然使用这种蓝色，蓝色随即成为了蒂芬尼的品牌专用色。 1 8 5 1 年，蒂芬尼推出设计精美的银器，引起广泛关注。此后，它率先使用 9 2 5 银，这在后来成为了美国银制品的标准。1 8 6 1 年，蒂芬尼受邀为林肯总统就 职典礼设计纪念水罐，林肯当时送给妻子的一套珍珠首饰也是蒂芬尼产品。美国 内战期间，蒂芬尼为北方军队提供剑、旗帜和外科手术器械，后来义为格兰特将 军和谢尔曼将军制作过嵌宅石的配剑。 1 8 6 7 年在巴黎世界博览会上，蒂芬尼冈其精美的银器成为美国第一个获得 博览会大奖的品牌。4 年后。它推出了以日本自然风景画为设计灵感的a u d u b o n 系列银餐具，这一系列至今仍足蒂芬尼最畅销的产品之一。 1 8 6 1 年，蒂梵尼受邀为林肯总统就职典礼设计纪念水罐林肯当时送给妻子 的一套珍珠首饰也是蒂梵尼产品。林肯开了先例后，其他美国总统和外国元首争 相效仿。美国内战期间，蒂梵尼为北方军队提供剑、旗1 1 只和外科手术器械，后来 又为格兰特将军和谢尔曼将军制作过嵌宝石的配剑。 1 9 7 4 年，艺术家伯雷蒂开始为蒂凡尼设计珠宝，她从骨头、咖啡豆等天然物 品中获得灵感，设计了一款价格不高占口精美出众的项链，并以此向仅为富人设计 宝石的陈旧观念挑战。印象派大师毕加索的女儿p a l o m apicass0 ，从1 9 8 0 年开始就为该品牌担任设计师，继承自父亲的艺术天赋，她设计的两大系列“x i ， 和“l o v i n ghea1 1t ”( 爱心) ，均足把最简单的x 和心形图案扭曲变化，制造 出充满时尚感的首饰。此外，蒂凡尼的纯银饰品打破了以往名牌首饰只能在隆重 场合佩戴的惯例，用来陪衬牛仔裤等便装更加率性自然。 1 8 7 7 年，在南非甘巴利矿石场采得t i f f a n y 之钻，足全世界最大也足最完美 的黄钻石，1 8 7 8 年，查理斯。路易斯。蒂芙尼以1 8 0 0 0 美元购到这颗重2 8 7 克拉 2 第。章缔论 的钻石后，根据t i f f a n y 的传统，切割时必须借助灵巧的切割工艺展现钻石的光 芒，而不是保持钻石的大小，这颗黄钻最后被切割成9 0 刻面钻石，重达1 2 8 克拉， 仿佛象一团从内向外燃烧的火焰，璀璨夺目。同年，自由女神像运抵纽约，t i f f a n y 特别为此设计请柬，纪念当时克里夫兰总统主持揭幕盛事。 1 8 7 8 年巴黎世界博览会，令查理斯。路易斯。蒂芙尼从名不见经传的珠宝商 一夜成名为全球瞩目的设计大师，并且出人意料的获得包括银器设计大奖和珠宅 设计金奖在内的8 个奖项。 2 0 世纪初期，t i f f a n a ( 已经吸引了2 3 个当时的皇族家庭光顾。包括英国维多 利亚女王、俄国沙皇、波斯国王、埃及总统、巴西国王以及意大利、丹麦、比 利时及希腊的帝王。多年来，为世界所有的国家元首设计不同的物品也成为 t t f f a n y 最引以为荣的经历。 二战期间，蒂梵尼总店搬到了名店云集的纽约第五大道。战争结束后，该品 牌迎来了又一个发展黄金期。 1 1 2 蒂凡尼灯具的由来 1 9 0 2 年，查尔斯蒂芬尼去世，其子刘易 斯康福特蒂芬尼接班，并成为公司首位设 计总监。小蒂芬尼本人是位珠宝设计家和玻璃 工艺大师他设计的蒂芬尼灯饰自成一派。获 得极大成功。此时，蒂芬尼已成为美国工艺品 的杰出代表，其质量与设计堪与欧洲同行抗衡。 小蒂梵尼查尔斯蒂梵尼的儿子路易 斯康福特蒂梵尼( l o u i sc o m f o r t 图l _ 2 蒂凡尼灯饰 f i g 1 2t i f f a n yl a m p s j 琼业人学学帧十学位论文 t i f f a n y ) 生于1 8 4 8 年。他虽不具备父亲独有的销售魄力，但同样富有创造精神。 蒂梵尼的首饰设计下艺在他的手里得到了发扬光大。他在珠宅设计与j t 艺上，让 t i f f a n y 更上一层楼，他剑巴黎学习基础的玻璃技巧，让t i f f a n y 的玻璃灯饰艺 术( 如图12 ) 也更精细的钻石切割t 艺大获成功。使t i f f a n y 成为没够首屈一 指的品牌代表，也领| 导新艺术a r tn o u v e a u 的风格。 蒂凡尼灯具的灯罩采用彩色油画玻璃以传统t i f f a n y 工艺焊接而成，灯座采 用了佛得角抛光和油漆技术。蒂凡尼灯具的设计聚集了美国最好的设计师，以其 华美的设计、精致的手，丁及恒久的品质著称于世。帝凡尼灯具独有的金属上蜡处 理工艺，如此华美的玻璃制品一般只有在博物馆和拍卖会上才能看到。蒂凡尼灯 具制作精良，可以仿制经典名品，制作永世相传现代精品。蒂凡尼冈其优良的品 质成为行业中的典范。 1 1 3 蒂凡尼的设计理念 t i f f a nyb1ue ，这个独特的翠蓝色调，作为蒂凡尼时尚简约设计的标志， 早已深入人们的内心。蒂凡尼推崇时尚简约的设计法则，这足它的产品不仅吸引 上流社会也被普通顾客青睐的秘诀。 出色的设计是精致生活不可或缺的一部分，它们赏心悦目，令人陶醉。衣食住 行等各项元素终究是以设计的价值来衡量优劣。卓越的设计并非无谓的奢侈，也 不是轻浮的夸耀，而是能真正地震撼心灵。它传承着人类社会的文化，具有永恒 的价值。 经典设计是t i f f a n y ( 蒂凡尼) 作品的定义，也就是说每件令人惊叹的完美杰 作都可以世代相传，魅力永恒。t i f f a n y ( 蒂凡尼) 的设计从不迎合起起落落的流行 时尚，因此也就不会落伍。它完全凌驾于潮流之上。 4 第章绪论 t i f f a n y ( 蒂凡尼) 的创作精髓和理念皆焕发出浓郁的美国特色：简约鲜明的线 条诉说着冷静超然的明晰与令人心动神移的优雅。和谐、比例与条理，在每一件 t i f f a n y ( 蒂凡尼) 设计中自然地融合呈现。 t i f f a n y ( 蒂凡尼) 的设计讲求精益求精。它能够随意从自然界万物中索取灵 感，撇下繁琐和娇柔做作，只求简洁明朗，而且每件杰作均反映着美国人民与生 俱来的直率、乐观和乍现的机智。 1 2 蒂凡尼灯具的手工制作方法 1 1 如图l - 3 、1 4 、1 5 、1 - 6 。 图1 - 3 手工制作的蒂凡尼灯具图例 f 培1 3 a e x a m p l e o f t i f f a a y l a n 叩s m a d ei nm a n u a l 图1 4 手t 制作步骤图示l f i g 1 - 4 t h e f i r s t f i g u r e o f t l k m a d ei nm a m l a l 图l - 5 手_ t 制作步骤图示2 f 塘1 - 5t h os e c o n df i g u r eo f t h e s t e po f m a n u a lm e t h o d 根据图示将手丁制作的步骤总结如下： ( 1 ) 绘制草图，保证每块玻璃能被正确切割。 图1 - 6 手t 制作步骤图示3 f i g 1 - 6 t h e f i u r d f i g u r eo f t h e t e l , o f m a n u a lm e t h o d ( 2 ) 研究多种色彩方案，注意纸上颜色与玻璃颜色的差异。 ( 3 ) 制作1 ：1 图形，并拷贝在卡纸上注意画出块间连接双线。 ( 4 ) 按画线切割纸板。以此为模板切割玻璃。 ( 5 ) 在玻璃片四周包上铜线。 ( 6 ) 按设计图稿将各片焊接在一起。 6 第r 审缔论 1 3 计算机辅助设计的发展现状以及c a d 软件二次开发的现状与 前景f 2 m 3 1 1 仲u 6 h 7 】 任何通用的c a d 软件，甚至面向某一类对象的专用的，商品化的c a d 软件， 都难以满足形形色色具体产品设计的需要。所以，一个公司欲全面采用c a d 技术， 并取得积极效果，应以引入的c a d 系统为基础，根据本公司的实情进行程度不 同的用户化、本地化的二次开发，形成具有本公司特色的产品设计c a d 系统有效 的二次开发足c a d c a m 发挥效能的关键环节。我国许多企业引进了国外知名的 c a d c a m 系统，但往往未得到充分的利用，氽业对c a d 的巨额投资，并没有真正 或全面达到提高设计质量、缩短设计周期的只的，也没有带来麻有的效益。究其 原因，是未进行产品应用和管理方面的二次丌发。据抽样调查和外商统计，国内 己引进的c a d c a m 系统利用率高、效益好的单位大约在2 4 左右。所以，可以毫 不夸张地说，没有迸行用户化、本地化的二次丌发，就没有真正意义上的c a d c a m 技术的有效应用。所以二次刀= 发问题是同前国内推广c a d c a m 所面临的一个重 要课题之一。目前国内c a d 软件二次开发领域中研究最多、技术最成熟、成果 也最多的软件，当属美国a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 软件。a u t o c a d 作为一种通用 的计算机辅助绘图、设计系统，因其强大的功能，使用上的便利性及良好的开放 性，已成为世界上最流行的通用c a d 平台。a u t o c a d 在国内应用3 常广泛，影响 深远，尤其是在建筑和机械行业，拥有强大的应用和开发队伍，几乎家喻户晓， 堪称我国c a d 的模范平台。它的成功除了自身具有使用方便、功能强大的特点之 外，更重要的一点是它提供了功能强大的二次丌发接口，用户利用其二次开发接 口，可以很方便地开发出有针对住的专用c a d 系统大大提高该软件的使用效率。 但是a ut o c a d 在本质上还是一个二维的系统，以a u t o c a d 为基础的c a d c a m 系 j ：【业人学学顾十学位论文 统要想实现无纸加t 和整套模具的三维造型还有一定的难度，因此要想在这些方 面有所突破。就必须寻找一种更好的二三维平台，真正将模具的c a d 与c a m 紧密结 合在一起日i j i 可在微机平台上运行、且在我国c a d 市场上比较流行的三维c a d 软件有p t c 公司的p r o e n g i n e e r ，e d s 公司的u g ，s o l i d w o r k s 公司的s o l i d w o r k s 。 a u t o d e s k 公司的a m i ) 和s d r c 公司的i d e a s ，这些软件在功能上都足比较出色的， 也都提供了各自的二次丌发接口。从己有的资料来看，国内对p r o e n g i n e e r 和 i 孵的二次开发研究得较多，己有不少论文发表。其中以高校所作的研究最多，但 大多都属于简单的应用，还没有太成熟的开发成果。总之，目前国内三维c a d 软件的二次丌发水平总体比较低下，与通用c a d 软件普及率较高的情况不相适应， 制约c a d 软件作用的发挥。闪此，大力推广三维c a d 软件的二次开发，提高c a d 软件的使用效率，已经成为当今国内c a d 软件应用的当务之急。 至于r h i n o 属于c a d 软件中的c a i d ( 计算机辅助概念设计) 软件，他的二次 开发属于一个较新的领域，同类的c a i d 软件也很少，但足对这类的软件的二次开 发的意义也尤为重大。 1 4 本课题研究内容及意义 1 4 1 本课题的研究内容 本课题对蒂凡尼灯具的设计制作过程进行了深入的了解，总结出使用计算机 辅助设计的一系列事件流，同时对r h i n o 的各种二次开发的接口进行了深入的研 究，分析比较了c + + 开发数据包、v b n e t 数据包和r h i n o s c r i p t 方法的优缺点， 探索利用r h i n o s c r i p t 方法进行开发蒂凡尼灯具灯罩图案设计工具的方法，开发 了一系列方便快捷的工具，重点研究了r h i n o s c r i p t 的存储、运行、程序排布的 特点以及自带的各类函数的功能和使用范畴，设计了选择工作面工具、绘线工具、 8 第章缔论 实体工具、焊线工具、玻璃材质工具以及材质贴图t 具这样几类工具。 1 4 2 本课题的研究意义 ( 1 ) 蒂凡尼传统工艺始于十九世纪末。以其风格设计制作灯具多年来一直深 受人们的喜爱，这种艺术风格有着经久不衰的魅力。因此，研究一个系统以计算 机辅助设计来完成此种风格的灯具产品设计有着深远的意义和广大的市场。 ( 2 ) 通过对蒂凡尼灯具产品族设计系统的研究，我们可以将其中对切割技术 进行计算机辅助设计的内容应用到绝大多数以蒂凡尼风格设计的玻璃饰品及1 二艺 品的设计提高这一类产品的设计效率。 ( 3 ) 二次丌发足提升c a d 应用水平的重要手段。c a d 技术发展到今天已经相当 成熟，但c a d 软件只是给设计人员提供了一般的设计方法和手段，对具体行业、企 业缺乏针对性和专业性。专业设计系统软件是开发商永远的盲区。首先是他们的 专业设计知识相当不足，其次是没有一个开发商。肯在投资很少、未来市场也不 大的条件下，投入力量与用户合作进行这类专业设计软件的歼发。在目前的状况 下，企业自己组织人力，有计划地开发自己的专业设计软件，是提升企业c a d 应用 水平和设计水平，增强市场竞争力的重要手段和措施。 自：【业人学i 学颂十学位论文 第二章r h i n o 软件的简介及开发方法 2 1r h i n o 软件简介 2 1 1r h i n o 软件的技术特点 r h i n o 是是美国r o b e r tm c n e e l a s s o c 开发的p c 上强大的专业3 d 造型软件， 它可以广泛地应用于三维动画制作，工业制造、科学研究以及机械设计等领域。 其设计团队足原a l i a sd e s i g ns t u d i o 设计程序师，其b e t a 测试版即推出以来， 历经一年半的测试，是有历以来态度最严谨的网上测试。它能轻易整合3 d sm a x 与 s o f t i r o a g e 的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3 dn u r b s 模型，有点石 成金的效能。能输出o b 3 、d x f 、i g e s 、s t l 、3 d m 等不同格式，并适用于几乎所有 3 d 软件，尤其对增加整个3 d 工作团队的模型生产力有明显效果【“。 r h i n o 建立的所有物体都是由平滑的n u r b s ( n o n - - o n i f o r mr a t i o n a lb - - s p l i n e s ) 曲线或曲面组成的。r h i n o 软件第一次在w i n d o w s 平台上实现了a 6 1 ，i b n 1j r b s 造型技术，它提供了精确造型及拟合造型的方法。n ij r b 曲线造型足目前计 算机在三维实体中采用最为广泛的建模技术。它通过精确的数学计算来确定曲线、 曲面、实体的形状及各个控制点的位置。你可以通过使用r h i n o 软件所提供的各 种功能强大的nj r b 编辑工具，对曲线、曲面、实体进行编辑修改。r h i n o 允许对 曲线、曲面或实体进行加、减、交集等布尔运算。像一条曲线沿两个路径生成曲 面、根据曲线在曲面的投影生成曲线、多个曲面间的自由拟合以及对实体每个部 位的自由编辑，都可以在r h i n o 中实现。 r h i o n c e r o s 是u n r b s ( n o n u n i f o r m r a t i o n a lf l - s p l i c e ，非均匀有理b 样条) 1 0 第一市p & i n o 软们的简介及丌发，j 法 模型建立程序r h i n o 提供了一个灵活、准确、和快速的工作环境，可以建立模型 和对物体进行渲染。r h i n o 易学易用，可以创建各式各样的曲线，曲面和实体。 并且科随心所欲的创建想要的模型。利用u n r i 警q 可以在数学上精确的定义任何的 形状从简但的线，弧，园或者多边形。到最复杂的3 d 曲面和实体因为他非常 的灵活、准确、所以能用在许多的场合譬如模型制造，插图动画，到工业设计等。 物体在r h i n o 里由四个基本几何图形组成分别是u n r b s 点、圆弧、多表面和多边 形网状面其它软件可以r h i n o 所生成的多边形网状面进行演染动画，立体图形。 v r m l ，和有限元分析。 r h i n o 可以创建、编辑、分析和转换n u r b s 曲线、曲面、和实体。并且在复 杂度、角度、和尺寸方面没有任何限制。它可以非常快速的将数据表示成图形， 3 - d 制图法，无限制的图形视见区，工作中的透视视窗指定的视区，制图设计 界面，设计图符界面( 物体在计算机显示屏上的一种图形表示。实质上是事物的 图象，用来使计算机操作更加直观，使初学者更容易理解) 和工具栏界面，大量 的联机帮助。，现代化的电子更新新闻组。 2 1 ，2r h i n o 软件在工业设计领域的应用 r h i n o 这款小巧而功能强大的n i j r b s 建模软件对硬件系统和软件平台要求使 得大众用户觉得他极有亲和力。在当时，完善的n u r b s 建模系统只是高端软件和 高端平台的专利，这样一款软件的出现使得使用简单的个人电脑和在普通的笔记 本电脑的用户也能够使用完善的n u r i 警q 建模工具，从而使更多的人对n u r b s 建模 的概念有所了解。 在r h i n o 开始出现的时期，用户对r h i n o 的定位和理解出现了很多误区。虽 然r h i n o 有很强的泛用性，考虑软件的价格和功能因素，但是r h i n o 也有他自己 j ij 、f 业人学l 。学硕十学位论文 最适合的使用领域。首先，我们把电脑三维领域划为两大块，一块足以视觉为基 础的c g 领域，一块足以制造为基础的t 业设计领域。而在r h i n o 出现的移j 期，不 论国内外，有很多人都把她归为c g 领域里的n i j r b s 建模_ t 具。那足因为其具备对 自由形态( f r e ef n 丌r ) 的快速的建模能力，使得很多兰维爱好者喜欢用它来建模 型! 其实r h i n o 的真正使用领域是在制造业。 r h i n o 在工业设计领域中的使用有如下几点。首先，准确点讲，r h i n o 应该 属于c a d 软件中的c a i d 类软件，与r h i n o 同类的有著名的a 1 i a s ，还有 s o l i d t h i n k i n g 、h m a p i 等。其实c a d 软件本身都具备c a i d 部分，但是由于一般 的大型c a d 软件模块众多，其c a i d 部分对于概念设计师或者造型建模师而言显得 不够快捷和方便，那么对于他们而言自然需要一款能满足c a d 部分的便捷c a t d 软件对于自由造型的产品设计这显得尤为重要。a l i a s 是c a i d 界最好的软件， 但是a ii a s 早期的版本是在s g t 工作站上运行的，而且软件价格也很昂贵，对于 普通用户而言，想要使用a ii a s 是件可望而不可及的事。其次，r h i n o 是第一款 运行在w i n d o w s 9 x 系列操作系统的c a t d 软件，这使得大众用户尤其是学生可以接 触到c a t d 软件。之后随着个人电脑的性能不断提升，运行在高端平台的高端软件 纷纷开始注意个人电脑这个广阔的市场。虽然a i i a s 之后从t r t x 平台到w i n d o w s n t 平台的移植使得很多人能接触到这款渴望已久的软件，但是要流畅的运行 a 1i a s ，依然需要高配置的支持，尤其是对内存与显卡的要求，远远高丁当时的 r h i n o 。内存暂且不谈，就显卡而言，一款像样的专业显卡在当时根本不是普通用 户消赞得起的( 现在有很多入门级的专业显卡价格依然不低) ，虽然我们说做设计 机器配置高是很正常的，但是这无形中给想从事三维造型设计的人带来了很多阻 力。r h i n o 当时在一款2 0 0 e _ l z 以上主频，3 2 m b 内存，对显卡没有特殊要求，只需 要w i n d o w s 9 5 或以上操作系统的机器上就能运行，这对很多想从事或正在从事_ 亡 第_ 章r h i n o 软什的绚介及开发 法 业设计行业的人来说都是振奋人心的事。 r h ir i o 的功能与3 d m a ) 【不同，它是可以用到实际的产品设计和生产中去的。， 我们先把按对产品的造型要求做个简单的分类，首先是我们日常使用和常见的中 低端产品，比如家电、手机、p d a ，数码产品。运动器材等等。另外一类就是 高端产品，比如交通工具( 汽车) 、航空类( 飞机) 等。在这两类中r h i n o 针对的 用户就是中低端产品的制造商，而对于高端产品的制造商，并不是r h i n o 主推的 对象，但是你依然可以在r h i n n 的主页上看到很多用户是属于高端产品的制造商。 对于一款产品的设计，外观是很重要的。对于一名产品设计师而言，他首先 需要把他的设计概念正确地表现出来( 通常是在纸上) 。但往往一种方案是不够的， 需要很多方案来供选择，那么在经过筛选之后，其中的一个或两个方案被选中， 剩下来的往往需要很多张接近真实产品的效果图。这时需要一款三维软件来表现 你的产品。如果想渲染出较真实的效果，很多人可能会从大家熟悉的3 d sm a x 选 起。但是，3 dm a x 做出来的模型除了变成图片是没有什么用处的，如果想把这个 模型导入到c a d 软件中做进一步的工作，其实是不行的。首先这类c g 软件虽然渲 染工具很强大，但是其建模工具主要还是以多边形建模为主，即使具备n i i r k s 建 模工具，也是很不完善的，m a y a 虽然继承了a 1 i a s 强大的n 1 j r b s 核心。但是要做 工业模型也显得很不快捷，而且对于c a d 软件的导出也没有c a i d 软件支持的好! 换句话说。你购买了软侔的全部功能却只能使用她不到1 0 的功能，可见使用隔 类软件做产品设计是很不合理的。如果使用标准的c a i d 软件，比如a 1 i a s ，a l i a s 是一款功能很强大而且具备完整的n u r b s 核心的软件。同时也具备了出色的渲染 能力对c a d 软件的导入和导出支持的也很好。从流程和功用而言，a 1 i a s 可能 是最好的选择了。但是他的价格太昂贵了，这时候r h i n o 就是不二的选择了。虽 然r h i n o 本身没有好的渲染器，但是它依然有f l a m i n g o 这样的光线追踪渲染插件。 “东i 。业大掌j 学颁十学位沦文 如果遵循实用和够用这两个原则，r h i n o 虽然没有a ii a s 强大但足对丁一般的 中低端产品的设计完全够用了。 日i j 为止，r h i n o 支持市面上的几乎所有c a d 类软件，那么这也说明r h i n o 的配合使用性。但足在使用过程如何正确的与其他m d 软件之间配合足很重要的。 首先，使用者要明确两个概念，第一个是曲面核心。第二个足实体核心。定要 弄清楚哪种软件是曲面核心，哪种是实体核心的。一般来，c a t d 软件基本都是基 于曲面核心的，而c a d 类软件基本上都基于实体和曲面双核心的，实体核心的优 势在于它的参数化建模和特征建模。通过参数和特征来建立和修改模型的优势足 曲面核心的软件无法比拟的，而且实体核心可以检测很多曲面核心软件无法检测 的属性。但是实体核心对于自由形态的造型却显得不够灵活，也就是说，当设计 师想把他的概念快速的用三维软件表现出来的时候，在c a d 软件中的实体建模就 显得没有效率了。虽然c a d 软件一般都带有曲面建模，但是毕竟效率没有专门用 来曲面建模的c a i d 高。 产品设计并不是一个人从头做到尾。是讲求流程的，是要求团队合作的。 而对于在团队中的个人而言。不要给别人添麻烦是最起码的! 在实际上，往往会 出现c a i d 部分的模型师给c a d 做结构的工程师的模型出现各种各样的问题，从而 导致为了使流程流畅而使得c m d 的模型师需要用和结构工程师一样的软件来做 造型设计。以配合后期工程! 经常会有用户抱怨说为了在r h i n o 中建模足很快 但是后期要改动一个倒角就需要大费j 嘲折了。即使是a 1 i a s 这样带有历史记录功 能的软件也无法从根本上解决这个问题。其实这就足在搭配的方法上出现了问题， 掌握软件技巧对于c a t d 的人员来说是很重要。这要求设计人员要同时掌握c a t d 软件和c a d 软件。会这两种软件的同时，再合理的搭配才能使丁作效率大大提高。 举个简单的例子，一款产品从最初的设计到后期- t 程设计再到最后的生产，中问 1 4 第_ 章r l d a o 软什的简介及开发方法 会经历很多步骤，那么初期设计时所定下的尺寸到后期可能需要一些改动，而这 个改动当然是要由最初建模的人来改动，对于曲面核心的r h i n o 而言，一个小改 动都会变成一个大的麻烦，甚至需要重新建模。但足对于一款特定的产品往往会 有出现修改的几率最多的地方。最常见比如侧角值的大小，那么在初期建模的时 候一般都推荐不要在r h i n o 里倒角，或者一定要保留没有倒角模型文件，然后把 没倒角的模型拿到c a d 软件里去倒角，这样，一旦将来碰到需要修改倒角参数的 时候。可以直接用c a d 里的实体参数化来修改。更何况曲面核心的软件倒角是没 有实体核心的c a d 软件强大的。同时，未倒角的模型比倒角过的模型导入c a d 软 件产生破面的几率要小得多。同样，抽壳也最好到c a d 软件里去做。而r h i n o 主 要用来表现你的概念设计以及较为复杂的自由形态曲面。 总的来说，r h i n o 是一个与其他软件搭配使用的工具这也是c a i d 类软件的 特点，在实际工作往往会有很多用户因为对这点不是很清楚导致工作效率很低， 甚至需要结构工程师帮着补面的后果，这对于团队来说足不利的，所以在使用 r h i n o 时应对它的功能特点有正确的认识【1 2 l 。 2 1 3 国内外r h i n o 二次开发方面研究与应用 r h i n o 的二次开发技术是以开发插件的形式实现的。所谓插件是一种非常灵 活的部件式结构，它改变了传统软件单一的执行程序模块的方法，将同定的功 能模块转移到插件中实现。插件是独立于系统可单独开发的程序模块，能够在 运行时动态插入到系统中，并且插件可以被自由地插入删除和替换，因此它有 着相当突出的优点，能够提高软件开发的并行性和开发效率，降低设计开发难 度，缩短开发周期，增强应用程序的可运行性，可测试性和可维护性。 对于r h i n o 来说，每一个r h i n o 插件都是一个用附加的命令，特征或性能来 东i 业人学f + 学颧+ 学位硷士 扩大r h i n o 功能的软件模块，一个r h i n o 插件就是一个w i n d o w sd d l ( 动态数据链) ， 更确切的说，每一个r h i n o 插件都足一个规则使用共享的m f cd d l 。 r h i n o 支持五种类型的插件。1 一般功能。一种包翕一条或多条命令的普通 功能插件2 文件输入。这类插件可以把其他文件格式的数掘导入r h i n o 这种简 单的文件导入插件可以支持多种类型的文件。3 文件输出。这类插件可以把r h i n o 中的数据输为到其他文件格式。这类简单的文件输出插件也能够支持多种文件格 式。4 用户渲染这类插件可以用各种材料，质地，和光线对产品进行渲染生成效 果图。5 3 d 资料数字化。这类插件是用3 d 资料数字化装置来连接到r h i n o 上的。 犀牛( r h i n o ) 软件的开发公司r o b e r tw c n e e l & a s s o c i a t c s 公司和一些第三 方厂商以及众多的r h i n o 爱好者为r h i n o 开发了众多的插件，大大增强了r h i n o 的功能。其包含了设计行业的方方面面。现在，市面上所出现的插件有- - q 多种， 下面以功能分类来介绍这些常用插件。 ( 1 ) 3 - d1 4 0 d e l s ( 建模) ： p h o t o m o d e l e rp r o5 这个插件是基于来自于地球观测卫星系统的软件程序。 他允许用户创建精确真实的线框模型或照片质地的册模型，并且能够从照片重量 的尺寸。这个插件被广泛应用于工程领域的专业设计，网页设计，电影的特写镜 头，制图法，事故重构，辩论练习，建筑学和考占学等等。 ( 2 ) 3 - i ) 模型绘图 现在这一类的插件有十几种，比较著名的足d e e pp a i n t3 d ，它提供3 d 艺术 家一种视觉感受，很容易使用丁具交互式的绘制和构建3 d 模型。它可使用能直接 刷在或者映射在3 d 模型和场景上的素材，或者足自然的媒介材料。它能从r h in o 中直接连接d e e pp a i n t3 0 和d e e pu v 并且自动的增加u v 映射来合成3 dr h i n o 模型。这个创造性的环境可以和3 d sm a x ，m a y a , s o f t i m a g ea n dl i g h t w a v e3 d 1 6 第章r h i n o 软竹的简介及开发方法 一起支持一个综合的工作流程。d e e pp a i n t3 d 还可以用艺术克隆工具交互式的 把c a d 图像转变为水彩和软毛笔渲染的效果，这不是一个滤镜效果而是一个任何 人都可以使用的艺术渲染工具。 ( 3 ) 标注测量 比较著名的有c a d r ep r o ，这个插件只能在r h i n o 的支持下使用，它是f e a 结构分析软件。它包括动态( 震动和颤动) 和静态的结构分析，由于r h i n o 的网 格特征和c a d r ep r o 软件的输入输出数据有很好的兼容性，因此r h i n o 是用于复 杂结构模型的c a d r ep r o 分析得最好的3 d 建模工具。 其他的也有标注测量功能的插件还有s c f f e t r a ，c f x ，f l u e n t i n c f l u