景高專AutoCAD2002計算機輔助設計課件第11章 創建三維對象

第十一章創建三維對象第一節三維坐標系有世界坐標系（WCS）：圖標中有“W”，表示當前坐標系為WCS。這是系統的缺省設置。用戶坐標系（UCS）：圖標中沒有“W”，表示當前坐標系為UCS。一.三維坐標：這是一種固定坐標系。直角坐標：通常X軸向右，Y軸向上，Z軸指向用戶。當采用不同的視圖角度時，據右手法則確定Z軸正方向和各軸旋轉方向。右手法則：伸出右手，使拇指、食指、中指分別成90度；使拇指指向X軸正向，食指指向Y軸正向，則中指指向Z軸正向。旋向判斷：右手握住旋轉軸，讓拇指指向旋轉軸正向，其余四指的卷曲方向即為旋轉的正方向。三維坐標表示：絕對坐標：“x,y,z”相對坐標：@x,y,z。柱面坐標：（1）由下面定位點的位置：空間某一點A在xoy平面上的投影A’與當前坐標系原點的距離d;該點A和原點的連線OA在xoy平面上的投影OA’與X軸正向的夾角α；垂直于xoy平面的Z軸高度。（2）即用：距離<角度，z坐標值表示=d<α，z。球面坐標：（1）由下面幾向確定點的位置：空間某一點A與當前坐標原點的距離D；該點A和原點的連線OA在xoy面上的投影OA’與X軸正向的夾角α。該點和坐標原點的連線OA與xoy平面的夾角β；（2）即用：距離<角度<角度=D<α<β表示。第二節用戶坐標系功能：定義用戶自己的坐標系。調用：a.菜單：工具\新建UCS；b.命令：UCS；c.工具欄：UCS工具欄\UCS。選項說明：新建：原點：缺省項，通過平移當前坐標系的原點來定義一個新的UCS。新的UCS的X，Y，Z的正向均保持不變。Z軸：通過指定一個新坐標原點和Z軸正向上的一點，在不改變X、Y軸正向的條件下，將UCS設置到指定位置。三點：通過3點來定義新的UCS。對象：通過指定一個對象來定義一個新的坐標系。拾取圓時圓心為新原點，X軸通過拾取點；拾取直線時，X軸方向與直線方向一致。表面：通過指定一個三維表面和X、Y軸正向來定義一個新的坐標系。視圖：系統將UCS的xoy平面設置在與當前視圖平行的平面上，且原點為當前UCS的原點。x/y/z：繞x軸或y軸或z軸按給定的角度旋轉當前坐標從而得到一個新的UCS。移動：可通過在三維空間中任意移動坐標原點或沿Z軸移動坐標原點來移動當前的用戶坐標系。正交：使用AutoCAD預置UCS的六個坐標系。上一個：將恢復到最近一次使用的UCS。恢復：可將原來保存的UCS置為當前UCS。保存：將當前的UCS用指定的名稱保存。刪除：從當前圖形保存的UCS列表中刪除一個UCS。應用：將當前視口中的UCS用到其它視口中。？：用于列出指定名稱的UCS信息或當前圖形中全部UCS信息。世界：將當前坐標系設置成世界坐標系。恢復世界坐標系：UCS工具欄\世界UCS；工具\命名UCS；工具\新建UCS\世界。命名UCS：保存和恢復用戶坐標系：保存UCS：a.工具\命名或UCS命令\保存；b.在命名UCS選項卡中，“未命名”上右擊，選“重命名”。

恢復UCS：先定義保存的多個UCS；若想恢復一個UCS為當前UCS，則在工具\命名UCS中選一個UCS，置為當前即可。正交用戶坐標系：工具\正交\預置，進行選擇設置。設置UCS圖標和視口：在UCS對話框中，選“設置”選項卡；在“UCS”圖標設置中選擇；在UCS設置組件中選擇。三維視圖：功能：在模型空間中，用戶可從不同位置來觀察圖形。調用：a.菜單：視圖\三維視圖；b.命令：VIEW（視圖）或V；c.工具欄：視圖工具欄或標準\命名視圖彈出式工具欄。第三節創建三維線框模型AutoCAD支持三種類型的三維模型：線框模型：只描述了三維對象的骨架；沒有面和體的特征，只有點和線的特征；曲面模型：使用多邊形網格定義表面；僅有線和面的特征，沒有體的特征；實體模型：有線、面、體的特征；不要將不同的建模方式混用。一.利用二維對象創建線框模型：輸入三維點的坐標值“x,y,z”來創建；定義一個UCS來設置缺省的構造平面，然后在其上繪圖；在二維空間創建對象后，將其移動到三維空間中的合適位置上。二.利用直線和樣條曲線創建線框模型：用直線（LINE——L）和樣條曲線(SPLINE——SPL）創建三維直線和三維樣條線。三.利用三維多段線創建線框模型：功能：創建三維多段線。調用：a.菜單：繪圖\三維多段線；b.命令：3DPOLY或3P；說明：缺省為指定3D多段線的下一端點；選“閉合”則系統自動將3D多段線首尾相連成閉合。第四節創建三維表面模型表面模型不僅含有三維對象的邊界，而且還含有它的表面特征；AutoCAD的表面模型使用多邊形網格（即小平面）來表示曲面；網格密度：由M乘N頂點的矩陣來決定；小平面數目越多組合起來就可近似構成曲面。網格面可以進行消隱、著色、渲染處理；網格可以是開放或閉合的。系統變量surftab1、surftab2可改變網格密度。一.創建預定義三維曲面（表面）網格：功能：創建系統提供的基本表面對象。調用：a.菜單：繪圖\表面\三維曲面；b.命令：3D。選項說明：共9個選項。創建長方體表面：命令：ai_box；創建圓錐體：命令：ai_cone；創建下半球面：命令：ai_dish；創建上半球面：命令：ai_dome；創建網格：命令：ai_mesh；創建棱錐面：命令：ai_pyramid；創建球面：命令：ai_sphere；創建圓環面：命令：ai_torus；創建楔體表面：命令：ai_wedge；二.創建三維網格：功能：創建M和N方向均為開狀態的三維多邊形網格（即非閉合的多邊形網格）。調用：a.菜單：繪圖\表面\三維網格；

b.命令：3DMESH；

c.工具欄：曲面\三維網格；說明：M×N的取值在2~256間；各點的輸入須按順序；此法需輸入M×N點的坐標。創建網格后，可用命令：PEDIT使網格閉合；該命令可創建非常不規則的表面；該命令主要是提供給二次開發的程序員使用

三.創建三維面：功能：在三維空間創建一個三邊或四邊表面。調用：a.菜單：繪圖\表面\三維面；b.命令：3DFACE或3F;c.工具欄：曲面\三維面。說明：按提示輸入3D面的4個頂點，即可創建一個三維面，在指定3D面的4個頂點時，必須按順時針或逆時針方向進行；選擇“I”控制邊的可見性：在指定每條邊的第一個頂點時，輸入I即可將該邊設為不可見；如一個三維面的四條邊均不可見，則該三維面按線框形式顯示時處于不可見狀態，但在消隱后的圖中，它可以擋住后面的物體，并在著色時會被顯示出來。在創建完三維面后，可用EDGE命令來控制三維面各邊的可見性。四.創建旋轉曲面：功能：將對象繞軸旋轉來創建旋轉曲面。調用：a.菜單：繪圖\表面\旋轉曲面；b.命令：REVSURF；c.工具欄：曲面工具欄\旋轉曲面。選項說明：旋轉的輪廓線定義了表面網格的N方向，可是直線、多段線，樣條曲線、圓弧或橢圓旋轉軸線定義了表面網格的M方向，可是直線或非閉合的多段線。如用多段線為回轉軸，則將使用多段線第一個頂點到最后一個頂點的矢量來確定旋轉軸；變量suretab1、suretab2控制網格密度。五.創建平移曲面（繪制拉伸曲面）：功能：將路徑輪廓曲線沿方向矢量平移后創建平移曲面。調用：a.菜單：繪圖\表面\平移曲面；b.命令：TABSURF；c.工具欄：曲面工具欄\平移曲面。3.

說明：路徑曲線（輪廓線）用于形成網格的表面，可是直線、圓（圓弧）、橢圓（弧）、多段線、樣條曲線。方向矢量用于指明拉伸的方向和長度，可是直線或非閉合的多段線。對于點，另一個對象可是閉合，也可是打開的；如兩個邊界對象是閉合的，則選取點的位置對創建規則表面沒有影響；如兩個對象都是打開的，則選取點的位置不同，將影響曲面的形狀；直紋曲面以2×N多邊形網格的形式構造；網格的N方向是沿邊界曲線的方向。六.創建直紋曲面：功能：在兩個對象間創建直紋曲面。調用：a.菜單：繪圖\表面\直紋曲面；b.命令：RULESURF；c.工具欄：曲面工具欄\直紋曲面。3.

說明：可用兩個不同的對象來定義直紋曲面的邊界，如點、直線、多段線、樣條曲線、圓弧或橢圓等作為邊界。這兩個對象必須同時閉合或同時打開的：七.創建邊界曲面：功能：通過四條相連的邊進行插值獲得雙立方體曲面，即邊界曲面。調用：a.菜單：繪圖\表面\邊界曲面；b.命令：EDGESURF；c.工具欄：曲面工具欄\邊界曲面。說明：可選擇直線、多段線、樣條曲線、圓弧或橢圓弧等作為邊界線。這些線必須首尾相連，形成閉合曲線。選擇邊的順序不同，生成的曲面不同；選擇的第一條邊確定網格的M方向，第二條邊確定N方向。八.設置厚度創建三維模型：功能：設置對象厚度創建三維模型。調用：a.菜單：格式\厚度；b.命令：THICKNESS。說明：對象厚度為正表示沿Z軸正向拉伸，厚度為負表示沿Z軸負向拉伸，厚度為“0”表示不拉伸。可改變直線、多段線、圓、圓弧等對象的外觀。具有厚度的對象能被消隱、著色及渲染處理。九.通過修改二維對象的標高和厚度來創建曲面網格。調用：a.菜單：工具\特性；

b.命令：PROPERTIES或CH或MO；c.工具欄：標準\對象特性。第五節創建三維實體模型實體信息最完全，復雜的實體模型比線框和網格模型容易構造和編輯；三種創建實體模型的方法：從基本實體創建；沿路徑拉伸二維對象；繞軸旋轉二維對象；通過布爾運算可將簡單實體組合成復雜實體；實體可進行倒角、圓角等編輯處理；可將實體剖切成兩部分或獲得二維剖面；實體可用線框顯示，也可對實體進行消隱、著色或渲染處理；可分析實體的質量、體積、重心等物理特性；分解實體，可分解為網格和線框對象；系統變量：ISOLINES：控制曲線彎曲的平滑度；FACETRES：調整著色和消隱對象的平滑度。一.創建長方體：功能：用于創建長方體或立方體。調用：a.菜單：繪圖\實體\長方體；b.命令：BOX；c.工具欄：實體工具欄\長方體。選項說明：可通過“CE”（中心點）來創建長方體或立方體。立方體：通過指定長度創建立方體。邊長：通過指定長、寬、高創建長方體。在視圖\消隱或著色工具欄\消隱，可去除實體模型上的隱藏線。AutoCAD創建的長方體或立方體的基面通常與當前UCS的XY平面平行，各邊與X、Y、Z軸平行；使用3D命令創建的是僅由表面定義的長方體二.創建圓錐體：功能：用于創建圓錐體。調用：a.菜單：繪圖\實體\圓錐體；b.命令：CONE；c.工具欄：實體工具欄\圓錐體。選項說明：選擇“E”(橢圓）可創建橢圓錐；缺省情況，錐體的基面位于UCS的XY平面上；指定錐體的高度時，正值，向Z軸正向繪制，反之向Z軸負向繪制；如要創建圓臺，則繪制二維圓并“拉伸”。三.創建圓柱體：功能：用于創建圓柱體。調用：a.菜單：繪圖\實體\圓柱體；b.命令：CYLINDER；c.工具欄：實體工具欄\圓柱體。選項說明：選擇“E”可創建橢圓柱；柱體的基面位于UCS的XY平面上；如指定另一基面的中心點，則可創建基面不與當前UCS共面的柱體；指定柱體的高度時，正值則向Z軸正向繪制，反之向Z軸負向繪制；四.創建球體：功能：創建球體。調用：a.菜單：繪圖\實體\球體；b.命令：SPHERE；c.工具欄：實體工具欄\球體。選項說明：可選擇“D”（直徑）來建立球體；用isolines系統變量控制線框密度；球的緯線平行于當前UCS的XY平面，中心軸與當前UCS的Z軸平行。五.創建楔體：功能：用于創建楔體。調用：a.菜單：繪圖\實體\楔體；b.命令：WEDGE或WE；c.工具欄：實體工具欄\楔體。選項說明：可用指定“CE”（中心點）來建立楔體；柱體的基面平行于當前UCS的XY平面上，其斜面部分與第一角相對，高度平行于Z軸，且可正、可負。六.創建圓環體：功能：用于創建圓環體。調用：a.菜單：繪圖\實體\圓環體；b.命令：TORUS或TOR；c.工具欄：實體工具欄\圓環體。選項說明：可選擇“D”創建圓環體。當輸入圓環半徑和圓管半徑都為正，且圓管半徑大于圓環半徑，則圓環中心出現自交現象，不再有中心孔。如將圓環半徑設為負值，圓管半徑為正值，且圓管半徑的絕對值大于圓環半徑的絕對值，則創建出的實體為橄欖球體。七.創建拉伸實體：功能：用于創建拉伸實體。調用：a.菜單：繪圖\實體\拉伸；b.命令：EXTUDE或EXT；c.工具欄：實體工具欄\拉伸。選項說明：可選擇“P”（沿路徑拉伸）來創建拉伸實體拉伸錐度范圍：-90°~90°。拉伸對象可是矩形、多邊形、2D多段線、圓、橢圓、封閉的樣條曲線等二維對象。1）拉伸對象必須封閉；2）拉伸對象必須為一個整體；路徑曲線可是：直線、圓、圓弧、橢圓弧、多段線或樣條曲線；要拉伸的多段線應包含至少3個頂點但不能多于500個頂點；如果選擇的多段線具有寬度或厚度，則將忽略后進行拉伸。八.創建旋轉實體：功能：用于創建旋轉實體。調用：a.菜單：繪圖\實體\旋轉；

b.命令：REVOLVE或REV；c.工具欄：實體工具欄\旋轉。選項說明：可選擇“o\x\y”來創建旋轉對象；旋轉對象為必須封閉的二維對象，可是2D多段線、多邊形、矩形、圓、橢圓、閉合樣條曲線、圓環、面域；旋轉對象必須為一個整體；作為旋轉軸線的對象有直線和多段線中的單條線段，軸的正向從這條直線的最近端點指向最遠端點。一次只能旋轉一個對象。九.創建組合實體：通過布爾運算可創建復雜的實體。并運算：功能：將兩個以上的實體或區域合并成組合實體或區域。調用：a.菜單：修改\實體編輯\并集；

b.命令：UNION或UNI；

c.工具欄：實體編輯工具欄\并集。說明：可合并不在同一區域或空間的面域或實體，可將不相交或不接觸的面域或實體進行合并；合并后的實體是一個整體。差運算：功能：從一些實體中減去另一些實體。調用：a.菜單：修改\實體編輯\差集；

b.命令：SUBTRACT或SU；

c.工具欄：實體編輯工具欄\差集；說明：先選擇被減實體，后選擇減實體。交運算：功能：創建幾個實體的公共部分。調用：a.菜單：修改\實體編輯\交集；

b.命令：INTERSECT或IN。

c.工具欄：實體編輯工具欄\交集。第六節三維顯示一.設置視點：功能：用于設置三維空間的觀察點。調用：a.菜單：視圖\三維視圖\視點；b.命令：VPOINT或-VP。說明：該命令可讓用戶從指定位置向原點方向觀察；該命令所設視點均是相對于WCS坐標系。操作方法：可輸入一個點，將該點與坐標原點的連線方向作為觀察方向；旋轉：據角度確定視點方向；顯示坐標球和三軸架：坐標球相當于一個球體的俯視圖，十字光標代表視點位置。拖動鼠標使光標在坐標球范圍內移動。中心點相當于北極(0,0,1)，相當于視點在球體的上半部；內環為赤道(1,1,0)；整個外環為南極(0,0,-1)；光標位于內環之內時，相當于視點在球體的上半球體；當光標位于內環與外環之間時，相當于視點在球體的下半球體。二.設置動態視點：功能：用于設置三維空間的觀察點。調用：a.菜單：視圖\三維視圖\視點預置；b.命令：DDVPOINT或VP。說明：設置與X軸的角度：確定新的視點方向在XY平面內的投影與X軸正向的夾角β。設置與XY平面的角度α：即新視點方向與XY平面的夾角。設置觀察角度：缺省設置為相對于當前WCS坐標系的。若選擇相對于UCS：則設置的角度值為相對于UCS坐標系的。設為平面視圖：查看圖形的狀態為平面視圖狀態，角度不能調整。三.觀察平面視圖：功能：用于將當前視區設置為平面視圖。調用：a.菜單：視圖\三維視圖\視點；

b.命令：PLAN。說明：當前UCS：設置的視圖為當前UCS的xy平面視圖；UCS：將當前的視圖修改為以前保存的用戶坐標系xy平面視圖。世界：將當前的視圖修改為世界坐標系的XOY平面視圖。四.三維動態觀察器：調用：a.菜單：視圖\三維動態觀察器；

b.命令：3DORBIT或3DO；c.工具欄：1）標準\三維動態觀察器；2）三維動態觀察器工具欄；

d.快捷菜單：三維動態觀察器\右擊。基本操作：在執行該命令前如沒有選擇任何對象，則在命令的執行過程中可觀察到整個圖形；在執行該命令前，如選擇了對象，則在命令的執行過程中，只觀察所選對象的效果；在使用該命令時，被觀察的目標保持不變，而視點（相當于照相機）圍繞目標點在三維空間轉動；球形光標：光標位于象限儀內部才；可做水平、垂直、沿任意方向的拖動和旋轉；圓形光標：只能在光標位于象限儀外部時顯示；如沿象限儀的圓周拖動光標，則視圖圍繞通過象限儀中心且與象限儀平面垂直的軸線轉動。水平橢圓光標：光標位于左右兩側小圓圈內時顯示；如果拖動光標，則視圖圍繞通過象限儀中心且與Y軸平行的軸線滾動；垂直橢圓光標：光標位于上下兩側兩個小圓圈內顯示；如果拖動光標，則視圖圍繞通過象限儀中心且與X軸平行的軸線滾動。其它操作：在三維動態觀察器狀態下右擊；三維動態觀察器工具欄；平移視圖：三維平移。縮放視圖：三維實時縮放，上下移動進行。其它操作：調整距離：上下移動光標來調整相機與目標點間的距離；旋轉相機：移動光標，模擬三腳架上旋轉相機效果；連續觀察：運動的速度由拖動光標的速度決定；窗口縮放：對指定區域進行縮放；范圍縮放：在視口中以最大范圍顯示圖形；調整剪裁平面：將當前繪圖區中的對象繞水平軸旋轉90度顯示；在調整剪裁平面窗口中右擊，將出現以下項：調整前剪裁平面：