Auto CAD三維實(shí)體建模的方法研究

李雯

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 寶雞 721000）

目前，Auto CAD已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、交通、圖案設(shè)計(jì)等各個(gè)行業(yè)。隨著版本的不斷升級(jí)，它不僅具有強(qiáng)大的二維繪圖編輯功能，而且具備了較強(qiáng)的三維繪圖及實(shí)體造型功能。

但Auto CAD亦存在某些不足，比如三維繪圖過(guò)程中“三維陣列”等三維編輯命令的使用并不方便。除此而外將實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為工程圖的的操作也始終比較繁瑣，以至于Auto CAD用戶大多利用其他軟件如Pro/e或UG來(lái)轉(zhuǎn)換，給操作帶來(lái)不便，從而在一定程度上限制了Auto CAD的使用。

文中針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行探討，提出了執(zhí)行平面視口命令將三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為二維工程的方法；以及在建筑繪圖中利用array命令代替三維陣列命令簡(jiǎn)單完成繪圖的方法，為三維實(shí)體建模提供了新思路。

1 執(zhí)行平面視圖命令將三維模型轉(zhuǎn)換為二維視圖

1.1 模型空間、圖紙空間、視口的概念及之間的轉(zhuǎn)換

模型空間是完成繪圖和設(shè)計(jì)工作的工作空間。使用在模型空間中建立的模型可以完成二維或三維物體的造型，并且可以根據(jù)需求用多個(gè)二維或三維視圖來(lái)表示物體。在模型空間中，用戶可以創(chuàng)建多個(gè)不重疊的（平鋪）視口以展示圖形的不同視口。

圖紙空間用于圖形排列、繪制局部放大及繪制視圖。在圖紙空間中，視口被作為對(duì)象來(lái)看待，并且可用Auto CAD，并且可用Auto CAD的標(biāo)準(zhǔn)編輯命令對(duì)其進(jìn)行編輯。這樣就可以在同一繪圖頁(yè)進(jìn)行不同視圖的放置和繪制 （在模型空間中，只能在當(dāng)前活動(dòng)的視口中繪制）。在構(gòu)造布局圖時(shí)可以將浮動(dòng)視口視為圖紙空間的圖形對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)和調(diào)整。浮動(dòng)視口可以相互重疊或分離。在圖紙空間中無(wú)法編輯模型空間中的對(duì)象，如果要編輯模型，必須激活浮動(dòng)視口，進(jìn)入浮動(dòng)模型空間。可以通過(guò)單擊狀態(tài)欄上的“圖紙”按鈕或雙擊浮動(dòng)視口區(qū)域中的任意位置來(lái)激活浮動(dòng)視口。

打開(kāi)“布局”標(biāo)簽后，可以按以下方式在圖紙空間和模型空間之間切換。方式一：通過(guò)狀態(tài)欄上的“模型”按鈕或“圖紙”按鈕來(lái)切換在“布局”標(biāo)簽中的模型空間和圖紙空間。當(dāng)通過(guò)此方法由圖紙空間切換到模型空間時(shí)，最后活動(dòng)的視口成為當(dāng)前視口。方式二：使用MSPACE命令從圖紙空間切換到模型空間，使用PSAPCE命令從模型空間切換到圖紙空間。

1.2 實(shí)例應(yīng)用

利用平面視圖命令將已繪制好的三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為三視圖。

1)繪制如圖1所示的三維模型。

2)執(zhí)行copy命令復(fù)制出如圖2所示的三維模型，位置沒(méi)有嚴(yán)格要求，轉(zhuǎn)換為二維視圖后可利用“極軸”重新對(duì)齊。

3）執(zhí)行三維旋轉(zhuǎn)命令將3個(gè)模型旋轉(zhuǎn)至如圖3所示的位置。

圖1 三維模型Fig.1 Three dimensional model

圖2 復(fù)制后的三維模型Fig.2 Three dimensional model after replication

圖3 旋轉(zhuǎn)后的三維模型Fig.3 Three dimensional models after rotation

因?yàn)槠矫嬉晥D的視點(diǎn)總是沿著三維坐標(biāo)里Z軸的方向觀察實(shí)體模型，所以執(zhí)行平面視圖命令之前要對(duì)三維實(shí)體模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使三維模型的正面，左面和上表面都朝向Z軸坐標(biāo)，即圖5中的面1、面2、面3都朝向Z軸坐標(biāo)。值得注意的是面1現(xiàn)在的朝向已經(jīng)是Z軸方向，不必再用三維旋轉(zhuǎn)命令旋轉(zhuǎn)；面2和面3分別繞Y軸和X軸旋轉(zhuǎn)，此處不再贅述。

4)執(zhí)行三維實(shí)體模型的平面視圖命令

選擇“視圖”→“三維視圖”→“平面視圖”→“當(dāng)前 UCS”,結(jié)果如圖4所示，但是此圖只是改變了看圖方向的三維實(shí)體模型并不是真正的二維三視圖。下一步需要從模型空間轉(zhuǎn)換到圖紙空間執(zhí)行提取三維實(shí)體模型輪廓的命令（solprof）

5)執(zhí)行solprof命令生成三視圖

圖4 當(dāng)前UCSFig.4 Current UCS

從模型空間轉(zhuǎn)換到圖紙空間，雙擊激活視口后執(zhí)行solprof命令，提取三維實(shí)體模型輪廓。再?gòu)膱D紙空間返回模型空間，此時(shí)打開(kāi)圖層特性管理器如圖5所示，會(huì)發(fā)現(xiàn)圖層中除了0層外還有以PH（記錄所有不可見(jiàn)投影輪廓的信息）、PV（記錄所有可見(jiàn)投影輪廓的信息）為前綴的兩個(gè)圖層。將PH圖層中的線型改為虛線，PV圖層中的線寬改為0.4。另外再建立兩個(gè)圖層，線型分別設(shè)置為細(xì)實(shí)線和細(xì)點(diǎn)畫線，用來(lái)標(biāo)注尺寸和畫出缺省的軸線和中軸線的投影，這樣符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的三視圖完成，如圖6所示。

圖5 圖層特性管理器Fig.5 Layer properties manager

圖6 三視圖Fig.6 Three-view diagram

此前方法適用于Auto CAD2000及以上的版本，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)軟件版本方面的限制較少，在進(jìn)行三維實(shí)體模型到二維工程圖轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，需要首先從模型空間轉(zhuǎn)換到圖紙空間，再由圖紙空間又轉(zhuǎn)換到模型空間。轉(zhuǎn)換過(guò)程中操作者只要了解模型空間、圖紙空間以及視口之間的關(guān)系和圖層特性管理器的功能，便可以迅速將三維模型轉(zhuǎn)換為二維三視圖。

2 三維實(shí)體建模中用array命令代替三維陣列命令

Array命令使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便，只需對(duì)三維坐標(biāo)作簡(jiǎn)單的調(diào)整，便可在三維繪圖中代替繁瑣的三維陣列命令。下面以大樓模型的建立過(guò)程為例進(jìn)行介紹：

1)在AutoCAD模型空間中繪制如圖7所示的大樓模型。

圖7 大樓模型Fig.7 Building model

2)調(diào)整三維坐標(biāo)

在三維實(shí)體建模中執(zhí)行array命令時(shí)，必須使三維坐標(biāo)的X軸和Y軸處于陣列對(duì)象的行和列的位置。具體到大樓模型的實(shí)例中，選擇“工具→新建UCS→Y”，使圖1中的坐標(biāo)繞Y軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°（輸入-90），坐標(biāo)調(diào)整如圖8所示。這樣坐標(biāo)Y軸對(duì)應(yīng)的是的列，X軸對(duì)應(yīng)的是行，其中列是大樓模型的棟數(shù)，行是大樓模型的層數(shù)。

圖8 調(diào)整后的三維坐標(biāo)Fig.8 The 3D coordinates of the adjusted

3)執(zhí)行array命令，設(shè)置參數(shù)

執(zhí)行array命令，在對(duì)話框內(nèi)，選擇“矩形陣列”，“列”輸入1，“行”輸入30。大樓模型繪制時(shí)一層樓的高度為3 600，所以“行偏移”為3 600，“列偏移”為0，選擇對(duì)象時(shí)選擇模型的第二層。上述簡(jiǎn)單的操作便可以得到如圖9所示的大樓模型。3

結(jié)束語(yǔ)

Auto CAD除了有非常強(qiáng)大的二維圖形繪制功能外，還提供了比較強(qiáng)大的三維[7]繪圖功能，隨著軟件的不斷升級(jí)和設(shè)計(jì)人員、教研人員的不斷探索實(shí)踐，今后還會(huì)出現(xiàn)更好效率更高的方法。本文是作者在長(zhǎng)期的教研實(shí)踐中總結(jié)的的方法，希望對(duì)讀者有一定幫助作用。

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