AutoCAD结合MATLAB实现公式曲线曲面的精确绘制

1、AutoCAD结合MATLAB实现公式曲线曲面的精确绘制         一、引言         用AutoCAD绘制平面公式曲线（如渐开线、心形线）、空间公式曲线（如螺旋线）以及公式曲面（如马鞍形曲面）是比较困难的，一般情况下，需要用AutoCAD开发程序编程，但多数程序比较复杂，尤其是公式曲面的绘制程序，需要多层嵌套循环，复杂且运行效率低。         快速且精确地绘制各种公式曲线、曲面恰恰是MA

2、TLAB的长项，但是MATLAB绘制的图形却不能直接用于机械零件设计。其中非常关键的一点，就是MATLAB绘制的曲线、曲面分别是由有限个点连接而成的折线和空间网格构成的，而在AutoCAD中绘制的曲线、曲面也是如此。因此，只需要把在MATLAB中绘制的公式曲线、曲面上所有的点坐标数据都提取出来，若能让AutoCAD正确识别，那么我们就可以在AutoCAD中精确地绘制这些曲线、曲面了。         本文介绍了一种快速、精确地绘制各种公式曲线、曲面的方法，即在AutoCAD中通过调用经过Excel处理的MATLAB数据实现。 

3、0;       二、AutoCAD和MATLAB的特点         MATLAB是非常优秀的科学计算、信号处理以及图形显示软件，它有自身的语言，与其他高级语言相比，MATLAB提供了一个人机交互的数学环境，并以矩阵作为基本的数据结构，可大大节省编程时间。另外，MATLAB不仅语法规则简单，容易掌握，调试方便，还可以存储中间结果，这使得MATLAB既可以快捷、精确地绘制各种公式曲线、曲面，又可以很方便地提取中间数据。       &

4、#160; 在工业设计领域，AutoCAD不仅被广泛应用于平面绘图，也可以用于三维建模，但在曲线、曲面造型方面不是很理想。它是开放型的人机交互系统，有多种语言接口，与外界的数据交换很灵活，这些特点使得它与MATLAB的结合成为可能。         三、结合MATLAB在AutoCAD中绘制曲线、曲面的原理及方法         1.原理         MATLAB中的矩阵数据虽然很容易提取，但由于它不是AutoC

5、AD能识别的格式，因此不能直接被AutoCAD调用，需要先用Excel对从MATLAB中提取的数据进行编辑，转换成AutoCAD可以识别的格式，才能在AutoCAD中绘出曲线、曲面。         2.方法         由于在AutoCAD中绘制平面曲线、空间曲线和曲面的绘制命令不同，且数据结构也不同，因此结合MATLAB的绘制方法也稍有区别。这种绘制方法的关键就是把数据格式转换成AutoCAD的绘制命令所需要的数据格式，只要熟悉AutoCAD的数据结构，就可以举一反三

6、。         在这三者中最复杂的是绘制公式曲面的数据结构，下面就以一个马鞍形曲面的绘制为例来介绍这种方法，数学模型如公式(1)所示。         (1)利用MATLAB得到公式曲面数据         1)在MATLAB中绘制出曲面         在MATLAB中输入如下命令：      

7、0;  th,r=meshgrid(0:5:360)*pi/180,0:.05:1); %在极坐标系下设置一个73×21的网格矩阵，即圆周方向分为73份，半径方向分为21份，总共分了1533个点，节点越多，图形越精确 %         X,Y=pol2cart(th,r); %转化为笛卡儿坐标系%     Z=X+i.*Y;     F=abs(Z.4-1).(1/4);     surf(X,Y,F); %显示曲面的立体图形%     S=X(:) Y(:) F(:); %把X、Y、F 3个矩阵中的数据存储到矩阵S中%         运行后得到曲面图形，如图1所示。图1 MATLAB中绘制的曲面    2)提取点坐标         在MATLAB的“Workspace”窗口中可以看到S是个1533×3的矩阵，即表示有1533个点的坐标，每个点