笔记Rhino 3D工业级造型与设计.docx

笔记Rhino 3D工业级造型与设计第一章1.1 nurbs曲面改变控制点引力的方法：执行weight命令，默认引力范围0.1-10。引力数值越大，引力越强，曲面越接近于控制点。1.2 曲面的生成Loft放样 Sweep1 单扫 Sweep2双扫 Extrude挤出 Extrudealongcrv沿路径挤出 Ribbon 偏移成面Planarsrf 平面曲线成面 Edgesrf 四边成面 Networksrf网格成面 Patch嵌面Pipe 圆管 Srfpt 角建面 Srfptgrid 点云成面Plane 矩形面UV是两个方向的线团，编制曲面，这种UV方式最常用 。如：放样，扫掠，挤出 Patch属于吻合曲面：逼近所有采样点。第二章 曲线的奥秘和手工匹配技巧曲线的阶数：点数比阶数大1，连续性比阶数小1 2.4 简单调整G1和G2的方法A 1/2点保持在一条直线上，决定曲线相切，1/2/3决定曲线G2连续B 如果要移动这三个点又不破坏曲率连续性，可以1 两端三个点同时移动，这样不会改变他们之间相对位置，因此不会破坏曲率。2 移动后，把5个点调整到同一条直线上，也可以使两条曲线达到G2连续。但这种G2是很特殊的情况，因为G2连续要求第3点的曲率相同，但如果数值同时为0，虽然达到G2连续，但相交处的曲线会因为太直而显得过于生硬，反而达不到平滑过渡的目的。因此不提倡3 如果曲线已经是G2连续，需要移动第3点时，只要保持该点在1点切线方向上移动。a用起点与曲线正切的直线工具画出1点的切线b 使用移动工具，选择第3点确定，起点选切线一个断点，确定，终点选第一点，按TAB键锁定切线方向，这时在这个范围内任意地方放置第3点，然后点鼠标确定，这样不会破坏G2连续。4 同时选择1/2点，在切线方向一起移动也不会破坏G2连续5 两条对称的曲线只要达到对等相切，就可以同时达到G2连续。镜像后我们使用曲率和互相衔接进行匹配，但往往曲线变形较大。没有必要，我们只要选择相切+互相衔接就可以达到G2连续。6 对于镜像的曲线匹配，也可以用手工达到G2连续。在顶端用双向直线做出切线（根据造型要求确定长度），然后分别移动两端第2点到该直线的两个端点，这时形成的匹配就是G2。而且同时移动第1/2个点，或者同时移动第3个点，也不会破坏曲率。7 镜像曲线已经达到G2连续，以曲线交点为基点，对两边的2/3控制点进行比例缩放，也不会改变曲线连续性。结论：两条阶数相同的曲线，2点与1点处于一条直线上，并且距离相等，同时3点处在和曲线交点切线平行方向的直线上，这两条曲线就可以达到G2连续性。8 任意两条曲线手工匹配G2连续方法：在顶点做一条两端距离相等的直线（不一定相切），把第2点移动到直线两端，此时达到G1连续。把直线平行移动下来，将第3点都放置在该直线任意点上，这时曲线达到G2匹配。 注意的是：两条曲线阶数必须相同，控制点数要大于（阶数+1，也就是3阶曲线用5点以上的控制点）2.5 曲线分解法和手工G2/G3/G41 对每个棱角进行两个角度打磨，形成2阶曲线，对每个棱角进行3个角度打磨形成3阶线。2比例分解法：取BC线段上任意一点F，启动两点定位工具，选择复制和三轴缩放功能，参考点1=B，参考点2=C，然后选目标点1=A，目标点2=B，这样在AB线段上获得E点。同样方式取CD线段的比例点G。EF线段比例点M，FG线段比例点N，MN线段比例点O。该O点就是曲线和其切线MN的交点，如果再BC上不同位置取点，相应的可以得到无数个和O点相关的曲线点集合，即形成一条曲线。3 控制点权重值的分解4 曲线阶数的分解Span：叫单跨度曲线，就是曲线上两个knot点之间的曲线。两条1span曲线在端点连起来，它们结合的点叫Knot点。通常说的连续性是指knot两端的曲线的连续性，而不是1span曲线内部的连续性。将曲线拉伸，有iso结构线的地方就是曲线上的knot点。1span曲线除外，因为它的knot点在曲线的两个端点。Convertobeziers命令是将曲线从knot点断开成多段1span曲线。Convert 命令是将曲线转换为多重直线或由圆弧组成的多重曲线。5 曲线分解法实用技巧之一：手工进行G2,G3，G4连续性匹配a选择中点直线命令，选择曲线交点，再选左2点，获得一条直线。右2点移到直线另外一端点上。b 重复直线命令，选择左2点，再选左三点，获得第二条直线，选第一条直线右端点，连接第二条直线的端点，产生第三条直线。c 把右侧3点移到第三条直线的端点d 这时曲线为G2连续。注意：匹配的两条曲线必须阶数相等。6 曲面连续性手工匹配第三章 曲面建模入门1 四边成面和网格建面，成面后，曲面的四个角刚好是4条曲线端点连线的中点。2 曲面本身直接提供边界作为曲线来使用。选择曲面的边界建模和选择普通曲线进行建模结果是不一样的。因为曲面边界线包含的不仅仅是边界线自身的数据，还包含了曲面在边界处的曲率和切线方向等数据。上图网格建面，左边选择曲面边界，达到G2连续性，右边选择曲线，只有G0连续。网格建面选项中有曲率选项，如果建面的基线是曲线，只能达到G0。如果是曲面，这些选项被启动，可以选择G1,G2连续。网格建面选项中松弛选项（loose），在如果曲面发生局部扭曲变形，可以使用这个命令来消除。3 除了网格建面，曲面有连续性匹配的工具还有双扫掠。4 patch loft sweep1 只有G1曲面匹配功能。（patch可以达到5个边G1连续）曲面生成技法相同的曲线用不同的命令建模的结果不相同。视觉观察上，它们之间最大的区别是体现在曲面的结构线疏密和走向。最优化的曲面时U=2阶3点，V=3阶4点，共12个控制点的曲面，且4条边必须和4条曲线完全吻合。挤出工具：只有一条曲线定义曲面，有两条边与曲线完全吻合沿曲线挤出：两条曲线定义曲面，有四条边与曲线完全吻合放样：也属于完全和曲线吻合的高精度建模命令。当使用多条曲线放样时，曲面上的iso走向会顺着各条曲线的控制点的连线方向，因此，如果曲线的控制点排列不均匀的话，放样生成的曲面也会发生扭曲。（放样选项中有重建选项，当曲线控制点不一样多时，重建会修正这个问题，但丧失的是与曲线吻合的精度。如果曲线形状复杂，重建时控制点就要相应提高，否则会和曲线严重偏离）四边成面也是完全吻合曲面，是所有命令里用4条曲线产生一个最精确的吻合曲面。其它四边建模命令，如双轨扫掠，网格建面都达不到四边成面的精度。让控制点数目一致，不是生硬的计算曲线控制点是否相等。看到两条曲线控制点数目不相同，就使用移除节点或者删除控制点命令来增加或者删除控制点以达到曲线控制点数相同的目的是不行的。但是可以用重建命令可以修正。还有就是控制点相同的曲线，阶数有可能不同。因此除了相同走向的曲线的控制点数目要保持一致，曲线的阶数也要保持一致，另外还要控制点分布要相同。但是如果控制点是曲线阶数所允许的最少控制点，比如3阶4点，4阶5点，2阶3点，这样的曲线进行放样或者四边成面，曲面可以和曲线精确吻合，并且控制点数目和控制点数最多的曲线一致。闭合曲线在进行放样的时候还要注意很重要的一点就是，两个闭合曲线的接缝位置要一致。在使用工具的时候，会显示出来，放样前要进行接缝调整（选项中自动，是系统自动对齐曲线端点，但有时这种方法会产生扭曲。）扫掠命令在截面曲线走向上可以和曲面吻合，且阶数相等，但在路径曲线上会有点偏差，并且不管路径曲线阶数为几，曲面的路径曲线阶数总是3阶。移除复节点：可以移除曲面或曲线上的复节点，但无法移除完全重数节点。复节点是一个节点所在的位置存在一个以上的节点，完全重数节点是位于曲线锐角点或曲面锐边上的复节点。以双轨扫略，混接曲面，偏移曲面等指令建立的曲面通常会有复节点。双轨扫掠指令中最简扫掠建立的曲面不会有复节点，但要使用这个选项建立曲面必须达到的条件是，两条路径曲线结构完全一样，断面曲线要放置于路径曲线的编辑点上。网格建面生成的曲面任何走向上都不和输入曲线吻合，但它生成的曲面iso分布非常均匀。并且网格建面不会受曲线控制点多少和分布的影响。改变网格建面对话框中可以调节iso线多少。Patch命令生成的是修剪过的曲面，它和网格建面相似的地方在于曲面的iso分布均匀，并且曲面控制点不受曲线控制点多少影响。曲面的连续性曲面匹配曲面的连续性和曲线最大的不同在于无方向性。两条曲线要达到G2连续，首先这两条曲线必须首先满足相切，曲面要达到G2连续，并不要求这两个曲面的UV线必须达到相切。他们的UV线的方向可能完全不一致。除了建面工具里有曲面匹配的功能外，专用的曲面匹配命令有衔接曲面（matchsrf），曲面融合命令（mergesrf），混接曲面（blendsrf），导角命令（filletsrf）匹配的方式有两种：一种G1,一种G2要保持四个边界处的曲率不变，那么四个边界3排控制点都不能去移动它。第四章 曲线绘制技巧第五章 曲线工具混接曲线/混接命令除了可以产生平滑过渡曲线外，还能够设定过渡曲线的任意一端垂直于另一端曲线或曲面边缘，并保持G2连续（可调式混接曲线命令没有这个功能）平面曲线生成立体曲线根据两条不在同一平面上的平面曲线，生成一条立体曲线，这条曲线符合两条平面曲线在两个不同视图里的形状。第六章 范例1 制作电话线（应用螺旋和双轨扫掠可以制作任何形状的电话线，只要通过修改截面图形就可以）a 如果绘制的曲线控制点分布不均匀，会导致螺旋线疏密不均，用重建工具，可以解决。b 电话曲线应该是3D层面的形状，所以要在几个视图间调整形状c 截面线制作，矩形-圆弧-圆角d 制作两条圈数相同，半径不同的螺旋线，作为路径。e 放置截面线至路径上：两点定位，捕捉终点和垂点，分别定位置内径曲线和外径曲线的端点。并要与路径曲线保持垂直状态。f 进行扫掠时要求选择保持高度选项。g 如果产生的曲面出现扭曲或不平滑的时候，可以对螺旋线进行fair（重新逼近曲线）操作。2 制作圆滑立方体（沿路径旋转工具适用于制作各种圆滑封闭的或者半封闭的曲面，其中绘制曲线是产生曲面是否平滑的关键。因为该命令产生的曲面和输入的曲线是完全吻合的，因此，曲线的构造直接影响了曲面的结构。要特别注意截面曲线的末端控制点，最好至少能有3个控制点处在一条直线上，因为这样的曲线产生的曲面才不会有明显的折痕，原理是当3个点在一条直线上的时候，曲线末端的曲率为0，因此旋转出来的面在旋转顶点处曲率也是0，这样就达到G2连续）a 使用多边形工具以原点绘制封闭的正方形，使用线段分割命令（输入32）建立均距圆点b 利用圆点绘制圆角1/4个圆角曲线，删除矩形和圆点c 环形阵列4条曲线，形成标准的圆角正方形d 在前视图将两条圆角曲线复制并旋转角度到垂直正方形曲线e 使用沿路径旋转命令建立均匀的圆角正方形。3绘制多向混接曲面P121利用patch和blendsrf命令结合运用，可以制作任何平滑过渡的多向混接曲面（比如三管平滑相交，水龙头十字交叉的曲面）a 在空间画出6个圆管，复制镜像都可以，注意要保留中心点。b点分段相邻3个圆管边缘为4份（取四分点），并边缘切割分成四段c 把其中一段点分段成5份(6个点)，每个点位置提取iso线。d 混接相邻管之间各三根iso线，组成6变形e 用嵌面工具选取外围六根线，再选内部六根线形成嵌面f 利用外面两条混接线，剪切嵌面，为混接曲面创造空间距离g 复制镜像把修剪好的嵌面放置到位h 在嵌面之间用混接曲面进行G2连接I 把圆管移动离开嵌面一段距离，用混接曲面工具连接圆管与嵌面（断开的边缘用合并边缘工具组合,可尝试混接曲面中选择全部边缘命令）J 把做好的混接曲面镜像复制到别的位置，进行组合。（如果个别位置组合不上，删除复制过来的混接面重新混接）注意：在制作十字交叉时出现的问题1 圆管四分点位置与接缝不在一起，用点均分管子时会产生误差，解决办法为选取四分点分割圆管，然后把接缝移到四分点位置。2 一面做好后，镜像到另一侧，两侧之间的接缝只是G1连接，可用混接线切割，然后再用混接工具进行混接处理。3用嵌面工具，就必须用曲线和边缘围成6边形或8变形来创造条件，中间过渡地方用混接曲面进行G2连接达到优质曲面的效果。4 制作融合造型 P128在一个已有的物体上制作一个新的造型，并且让新造型完全融合到原来的模型上。a 绘制8个控制点的椭圆（绘制命令中有阶数和控制点数的选项）b 弧线工具绘制盆底。（弧线是2阶曲线，用更改阶数改为3阶曲线，因为2阶最多只有G1连接）c 中间切断弧线，用扫掠形成盆体d 制作盆边的过渡G2连接。用矩形线和偏移的盆边曲线，使用封闭曲线建面工具建立盆边沿。为了让过渡曲面更容易成型，让盆体在垂直方向与盆边的距离大致相等于偏移曲线的距离。这样用混接曲面工具制作的过渡曲面效果更好。（垂直缝隙可以用iso线切割，也可以直接下移）。e 制作新造型，必须在基本体上开口。我们必须考虑根据实际情况设定切割位置，造型曲线的提取，编辑，以及补面的手段。修剪使用iso是比较常见的，因为iso修剪的曲面仍然是完整曲面，曲面的边界最简洁。但是iso线一般是固定位置，如果不在你想要的位置出现时，可以使用插入节点来增加iso线。本例中椭圆是8个控制点，所以旋转成面后，U方向的iso线也只有8条，所以用插入节点增加iso切割线（选项中有对称）对球体形状曲面分割要注意球体的接缝，修剪的位置最好把接缝修剪掉，这样剩下的部分都是完整的边缘线。f 新曲面的各种断面线，过渡线，切割线，都要尽量利用现有条件用工具生成，比手绘要准确。本例中在切割下来的两个曲面上提取U方向的ISO线作为新造型的顶面（紧挨着水盆上边沿的下面一条去曲线）。（两条曲线组合后，连接点处的那个控制点如果被移动会产生锐角，有些时候可以删除，而曲线形状不变，有时已经被匹配后再删除就会破坏原来的连续性）e 本例中用混接曲线命令生成了新曲面的内侧轮廓线，混接轮廓线的端点选择的是与剪切后提取的iso线水平的盆体上的iso线，一直用提取iso曲线，原因是可以非常准确的得到需要的曲线，想象下如果用手工绘制，感觉无从下手）f 混接轮廓线是新曲面形状的主要断面线，所以要对它进行编辑。如果控制点不够，可以增加控制点或节点。移动曲线两侧3点之外的点，都不会破坏连续性。g 用iso分割盆底部一个小椭圆。然后去掉夹角，补齐一个整圆。（这一步的原因没讲解，自我理解可能是为网格成面创造4边5线的条件吧，因为该命令的选项中可以有4个边的融合功能，边数少可能不好控制形状）h 网格成面还需要一条中间定型曲线，这条曲线的曲率要与水盆相同，最好的办法是在盆上提取一条。这里是提取后镜像到混接曲线位置，并用缩放工具进行定位。这样就建立了4边5线的结构。然后使用网格成面，补齐一部分剪掉的盆曲面。I 如果中间定型的曲线需要编辑（它决定新造型曲面的形状），可以添加控制点，编辑完后要将此线与盆体提取的一条iso线进行匹配，来保证成面后，新面与原来的面的G2连续。J 在网格面边缘中点拉出一条直线（该直线为新造型的顶面）。修剪网格面边缘，右移直线一段距离，都是为制作该处的混接曲面做准备。用混接曲线命令制作混接曲面的连续及截面形状。K 这里的混接边用的是两个扫掠，提取边线，再进行一次完整扫掠。（原因是单轨扫掠时，截面线在路径曲线中间时，只能扫半部）。单轨扫掠形成的连续性只有G1，所以要用衔接工具做一次匹配。L 为了切割扫掠面中不需要的部分，用拉回之前提取的iso线是很好的选择。本例中拉回的iso线没有完全覆盖到扫掠面全部，所以要对该曲线进行平滑延伸，让它横断整个扫掠面，然后进行切割。M 然后对扫掠边和盆体沿下边进行混接操作N 最后在左右两个边沿曲面相交的地方会出现凹陷，我们选择在边缘相交的地方进行切除，然后用嵌面补齐。具体操作是，画线段，镜像，用线段切口，删除四个小面，将剩下面组合，用混接命令补洞，提取iso线，镜像iso线，删除混接面，选择5边1线进行嵌面（有一个边是断开的）。嵌面参数（取样点间距是控制曲面和曲线吻合程度参数，越小精度越高，0.01。调整切线是控制曲面连续性的，默认是打开的，这个选项可以产生和周围曲面保持G1连续）5 制作精确的曲率连续性三管融合用6边嵌面和融合工具制作的管融合是有误差的，是根据系统精度来决定融合效果。本例用手工匹配G1（只对1span有效）精确度极高，用12个完全对称的1span面就构成完整的三管造型，因此只要达到G1就能得到G2的曲率连续。a 建立原点圆，更改阶数为5阶，镜像三个圆，四分点连线混接圆弧曲线。b 四分点建立到中心的直线，更改阶数5阶。混接弧线下直线，建立侧面混接曲线。c 用4边成面，打开控制点编辑。顶端两排执行设定xyz坐标命令，底端两排中间四行执行设定xyz坐标命令。选择全部点执行weight命令，权重为1。镜像对称的一个曲面。d 连接红线和白线，白线复制首尾相连四次。红白交点至尾端绘制一条直线，并点均分5点。e 将均分点用定位工具顺序定位至控制点连线（选项使用三轴缩放），将红