三维绘图基础

三维绘图基础第一页，共五十六页，2022年，8月28日重点内容三维建模概述视窗管理创建表面模型创建实体模型渲染第二页，共五十六页，2022年，8月28日14.1三维几何建模定义：采用计算机绘制三维图形的技术称为三维几何建模。优点：在三维空间观察实体，能感觉到它的真实形状和构造。有助于形成设计概念及设计决策。有助于设计人员之间的交流。分类：根据建模方法及其在计算机中存储方式的不同分。线框建模表面模型实体模型第三页，共五十六页，2022年，8月28日线框模型用直线和曲线表示对象边界的对象表示方法。线框模型没有表面，是由描述轮廓的点、直线和曲线构成的。组成轮廓的每一个点和每一条直线都是单独绘制出来的。线框模型建模是最费时的。不能进行消隐和渲染处理。第四页，共五十六页，2022年，8月28日表面模型具有边界和表面，比线框模型更为复杂。其表面是由多个平面的多边形组成的。对于曲面来说，表面模型是由表面多边形网格组成的近似曲面。多边形网格越密，曲面越光滑。可以直接编辑构成表面模型的多边形网格。可以对其计算面积、着色、消隐、渲染、求两表面交线等操作。第五页，共五十六页，2022年，8月28日实体模型具有实体的特征，如体积、重心和惯性矩等。可以建立基本的三维实体，并进行布尔运算，得到复杂实体。可通过二维实体产生三维实体。是最容易建立的一种模型。第六页，共五十六页，2022年，8月28日14.2视窗管理14.2.1用户坐标系世界坐标系（WCS）：二维绘图中，通常使用的是世界坐标系。它是固定的。用户坐标系（UCS）：用户根据需要自己定义的坐标系。命令：UCS第七页，共五十六页，2022年，8月28日命令UCS中的选项新建：新建一个UCS。移动：通过平移当前UCS的原点或修改其Z轴深度来重新定义UCS，但保留其XY平面的方向不变。正交：指定AutoCAD提供的6个正交UCS之一。上一个：恢复上一个UCS。恢复：恢复已保存的UCS，使其成为当前UCS。保存：把当前UCS按指定名称保存。删除：从已保存的用户坐标系列表中删除指定的UCS。应用：当其他视口保存有不同的UCS时，将当前UCS设置应用到指定的视口或所有活动视口。？：列出用户定义坐标系的名称。世界：将当前用户坐标系设置为世界坐标系。第八页，共五十六页，2022年，8月28日14.2.2视点定义：在三维空间观察图形的方向叫视点。如视点为（1，1，1），则观察图形的方向就是该点与原点构成的直线。在模型空间中，可以以任意点作为视点。命令：Vpoint选项含义：指定视点：使用输入的坐标（X,Y,Z）创建观察视图的方向矢量。旋转：使用两个角度（XY平面与X轴的夹角，与XY平面的夹角）指定新的观察方向。显示坐标球和三轴架：系统显示出坐标球和三轴架。第九页，共五十六页，2022年，8月28日坐标球与三轴架第十页，共五十六页，2022年，8月28日坐标球和三轴架坐标球坐标球是球的二维表示。中心点为北极（0,0,1），相当于视点位于Z轴的正方向；内环为赤道（n,n,0）；整个外环为南极（0,0,-1）光标位于内环时，表示视点在球体的上半球；光标位于内环和外环之间时，表示视点位于球体的下半球。三轴架三个坐标轴构成的轴架。三轴架的方位与光标在坐标球上的位置相对应。第十一页，共五十六页，2022年，8月28日利用对话框设置视点菜单：视图→三维视图→视点预置左边钟形表示原点与视点的连线在XY平面的投影和X轴的夹角。右边半环形表示连线与投影线之间的夹角。设置为平面视图：表示设置查看角度，以相对于选定坐标系显示平面视图。第十二页，共五十六页，2022年，8月28日特殊视点AutoCAD提供了6个特殊视点。菜单：视图→三维视图6个特殊视点与视图的对应关系0,0,1→俯视图0,0,-1→仰视图0,-1,0→前视图0,1,0→后视图1,0,0→左视图-1,0,0→右视图“视图”工具栏

第十三页，共五十六页，2022年，8月28日俯视图

左视图

西南轴等测图东南等轴测

第十四页，共五十六页，2022年，8月28日14.2.3视口视口是图形屏幕上用于显示图形的一个限定区域。多视口就是通过把绘图平面分成多个矩形区域，从而创建出多个不同的绘图区域，其中的每一个区域都可以用来查看一张图的不同部分。各个视口都相互独立地显示一个当前图形的视图。而和其他的窗口没有关系。可以在各个视口中编辑对象。第十五页，共五十六页，2022年，8月28日设置“视口”对话框第十六页，共五十六页，2022年，8月28日视口效果第十七页，共五十六页，2022年，8月28日14.2.4三维动态观察器“三维动态观察器”工具栏

三维动态观察三维连续观察三维调整裁减平面前向裁减开关三维调整距离三维旋转后向裁减开关第十八页，共五十六页，2022年，8月28日14.3绘制三维网格面及表面14.3.1设置标高和厚度命令：Elev可以通过该命令设置或者调整标高和厚度在绘制某个图形前预先设置标高，也就是Z轴的坐标值，以后绘制的所有对象，当需要输入三维点时，即使只输入了X、Y坐标值，系统同样会把当前的标高值作为该点的Z坐标值。同样，如果用户在绘制某个图形前预先设置厚度值，那么绘制的图形将带有厚度。第十九页，共五十六页，2022年，8月28日14.3.2创建面域定义：面域是使用形成闭合环的对象创建的二维闭合区域。环可以是直线、多段线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧和样条曲线的组合。组成环的对象必须闭合或通过与其他对象共享端点而形成闭合的区域。不能通过非闭合对象内部相交构成的闭合区域构造面域。创建面预后，可以使用“拉伸”命令拉伸面域生成三维实体，还可以通过两个图形的并集、差集和交集创建复合的面域。可以通过边界定义面域。创建面域命令：region第二十页，共五十六页，2022年，8月28日14.3.4创建三维网格曲面三维网格面是单一的图形对象，是用平面镶嵌面表示对象的曲面。每一个网格由一系列横线和竖线组成，可以定义行间距与列间距。通过定义曲面的边界可以创建平直的或弯曲的曲面。创建网格曲面的方法：建立平移曲面建立旋转曲面建立直纹曲面第二十一页，共五十六页，2022年，8月28日14.3.4利用“三维对象”对话框绘制曲面“三维对象”对话框

第二十二页，共五十六页，2022年，8月28日AutoCAD提供3dface命令，使用户可以构造空间任意位置的平面，平面的顶点可以有不同的X、Y、Z坐标，但不超过4个顶点。

绘制三维面

绘制三维面第二十三页，共五十六页，2022年，8月28日绘制三维网格曲面3dmesh命令可以构造三维多边形网格，广泛应用于绘制地形等不规则表面三维网格曲面第二十四页，共五十六页，2022年，8月28日绘制直纹曲面直纹曲面

Rulesurf命令可以在两个对象之间建立网格空间曲面，可以使用以下对象定义直纹曲面的边界：直线、点、圆弧、圆、椭圆、椭圆弧、二维多段线、三维多段线或样条曲线。

第二十五页，共五十六页，2022年，8月28日绘制边界曲面Edgesurf命令将4个相连接的对象作为边界来构造新的曲面，这些边界对象可以是圆弧、直线、多段线、样条曲线和椭圆弧，并且必须形成闭合环和共享端点，插在四个边界间的双三次曲面。

绘制边界曲面

第二十六页，共五十六页，2022年，8月28日绘制拉伸平移曲面Tabsurf命令可以将某个对象沿着方向矢量拉伸，从而形成一个新的曲面。

平移曲面

第二十七页，共五十六页，2022年，8月28日Revsurf命令可以构造旋转曲面，该命令将某一个对象(称为轮廓线)绕轴旋转一个角度，从而建立一个新的曲面。

待旋转对象和旋转轴

旋转后的效果

绘制旋转曲面第二十八页，共五十六页，2022年，8月28日14.4绘制三维实体

“实体”工具栏

绘制基本体

可以通过“实体”工具栏中的一些按钮绘制一些基本的三维实体图形，例如长方体、球体、圆锥体、圆环体、圆柱体和锲体。第二十九页，共五十六页，2022年，8月28日绘制拉伸实体AutoCAD的Extrude命令可以将一些二维对象拉伸成三维实体。拉伸过程中不但可以指定高度，而且还可以使对象截面沿着拉伸方向变化。

二维平面图

拉伸绘制完成的楼梯

第三十页，共五十六页，2022年，8月28日绘制旋转实体旋转实体是指是使用Revolve命令将一些二维图形绕指定的轴旋转而形成的三维实体。二维旋转对象

旋转后效果图

第三十一页，共五十六页，2022年，8月28日剖切Slice命令

剖切命令可以切开现有实体并移去指定部分，从而创建新的实体。用户可以选择保留剖切实体的一半或全部，剖切实体保留原实体的图层和颜色特性。待剖切的实体

保留两侧实体

保留一侧实体

第三十二页，共五十六页，2022年，8月28日切割Section命令切割命令可以创建穿过面域或无名块等实体的相交截面，即可获得该切面形成的面。

切割后实体

待切割的实体

第三十三页，共五十六页，2022年，8月28日注意：剖切与切割的区别在于剖切是将实体分开成两个实体，而切割只是在指定位置创建通过该位置的一个切面，原来的实体依然完整。第三十四页，共五十六页，2022年，8月28日干涉Interfere命令干涉命令是用两个或者多个实体的公共部分创建三维组合实体。

第三十五页，共五十六页，2022年，8月28日14.5三维图形的编辑类似于二维绘图，三维绘图中的编辑功能也是必不可少的。有许多的二维图形的编辑方法仍然对三维图形仍然适用。但有些命令仅对某些三维类型适用，有些命令对所有三维对象都适用。第三十六页，共五十六页，2022年，8月28日二维命令在三维图形编辑中的应用第三十七页，共五十六页，2022年，8月28日拉伸面已绘制的长方体

拉伸效果

拉伸面是指用户可以沿一条路径拉伸平面，或者通过指定一个高度值和倾斜角对平面进行拉伸。

第三十八页，共五十六页，2022年，8月28日移动面AutoCAD只移动选定的面而不改变其方向。在三维实体中，可以轻松地将孔从一个位置移到另一个位置。第三十九页，共五十六页，2022年，8月28日偏移面在一个三维实体上，可以按指定的距离均匀地偏移面。通过将现有的面从原始位置向内或向外偏移指定的距离可以创建新的面(在面的法线方向上偏移，或向曲面或面的正侧偏移)。

偏移面效果

第四十页，共五十六页，2022年，8月28日户可以从三维实体对象上删除面、倒角和圆角。只有所选的面删除后不影响实体存在，才能删除所选面。压印

压印后的三维实体

删除面第四十一页，共五十六页，2022年，8月28日抽壳旋转面

倾斜面复制面

复制边

抽壳

第四十二页，共五十六页，2022年，8月28日布尔运算布尔(BOOLEN)操作用于两个或两个以上的实心体，通过它可以完成并集（union）、差集(subtract)、交集(intersect)运算。布尔操作能够使用这三种运算将简单的实体组合成为复杂的实体。第四十三页，共五十六页，2022年，8月28日并集（union）

用于将两个或多个相重叠的实体组合成一个新的实体。第四十四页，共五十六页，2022年，8月28日差集(subtract)：

用于从选定的实体中删除与另一个实体的公共部分。第四十五页，共五十六页，2022年，8月28日交集(intersect)：用于绘制两个实体的公共部分。第四十六页，共五十六页，2022年，8月28日其它命令在三维空间里，比较常用的是3DARRAY、ROTATE3D、MIRROR3D等通用三维实体编辑命令，

MIRROR3D第四十七页，共五十六页，2022年，8月28日3DARRAYROTATE3D第四十八页，共五十六页，2022年，8月28日14.6渲染在绘制效果图的时候，经常需要将已绘制的三维模型染色，或者给三维模型设置场景，或者给三维模型增加光照效果，是三维模型更加逼真。“渲染”工具栏第四十九页，共五十六页，2022年，8月28日设置消隐(hide)在三维效果图中，经常将不可视的部分消去，即消隐。消隐效果第五十页，共五十六页，2022