书城计算机网络中文版AutoCAD2005建筑绘图精讲精学
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第36章 建筑绘图中的三维造型技术(1)

随着社会的发展,以二维绘图进行工程设计的传统方法在许多情况下已经不能适应生产的需要,越来越多的设计人员正在准备从三维绘图入手进行工程设计。因为这样更符合人们的视觉和思维习惯,而且三维模型包含的信息更多、更完整,也更利于与计算机辅助工程、制造等系统相结合。

中文版AutoCAD2005提供了强大的三维绘图功能,运用此功能可以绘制出形象逼真的立体图形,使一些在二维平面中无法表达的图形清晰而形象地表现出来。在创建三维模型时,往往会设置不同的二维视图以便更好地显示、绘制和编辑几何图形。AutoCAD提供了各种视图,可以用来显示设计模型的不同位置角度的视图,也可以为各项工作标准、正交视图指定不同的UCS和标高。在绘制过程中,可以在这些视图之间随意切换。

11.1控制三维图形对象显示

绘制三维图形要比二维图形复杂得多,所以在二维绘图环境中是很困难的,因此需要一个新的绘图环境——用户坐标系。本节首先介绍用户坐标系的建立,之后详细介绍观察三维图形的方法。只有熟练地掌握这些方法,才能全面了解三维空间的对象。

11.1.1创建和管理用户坐标系

AutoCAD提供了两种坐标系。一种是固定的世界坐标系(WorldCoordinateSystem,WCS),主要用于二维绘图;另一种就是用户坐标系(UserCoordinateSystem,UCS),用户可以根据自己的需要建立专用的坐标系。熟练运用用户坐标系可以减少建立三维对象时所需要的计算,从而能够高效、准确地绘制出三维图形。

在中文版AutoCAD2005中创建用户坐标系有如下三种方法:

T命令:在命令行输入UCS并按回车键。

T菜单:单击“工具”|“新建UCS”命令。

T工具栏:在UCS工具栏中单击UCS按钮。

在命令行中输入该命令后,AutoCAD命令行提示如下:

命令:UCS↙

当前UCS名称:*世界*

输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/世界(W)]<世界>:

该提示中各选项含义如下:

(1)新建

在上述提示下输入N并按回车键,AutoCAD命令行提示如下:

指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]<0,0,0>:

可以用下列六种方法之一定义新坐标系:

T原点:在以上提示下,通过移动光标或输入一个点的坐标值并按回车键,移动当前UCS的原点,保持其X、Y和Z轴方向不变,从而定义新的UCS(用户坐标系)。

指定相对当前UCS的新原点,如果不给原点指定Z坐标值,该选项将使用当前标高。

TZ轴:用特定的Z轴正半轴定义UCS。选择该选项后,AutoCAD命令行提示如下:

指定绕Z轴的旋转角度<90>:

T三点:指定新的UCS原点及其X轴和Y轴的正方向。Z轴由右手定则确定,可以使用该选项指定任意可能的坐标系。选择该选项后,AutoCAD命令行提示如下:

指定新原点<0,0,0>:(指定新UCS原点)

在正X轴范围上指定点<-5.8448,-2.9607,0.0000>:(在X轴方向上指定一点)

在UCSXY平面的正Y轴范围上指定点<-7.8082,-3.2287,0.0000>:(在Y轴方向上指定一点并按回车键)

在三维坐标系中知道了X和Y轴的方向,根据“右手定则”就能确定Z轴的正方向。右手定则也决定三维空间中任一坐标轴的正旋转方向。

要确定X、Y和Z轴的正方向,将右手背对着屏幕放置,使拇指、食指、中指互相成90°的立体夹角,并使拇指指向X轴的正方向,使食指指向Y轴的正方向,此时中指所指示的方向即是Z轴的正方向。要确定某个轴的正旋转方向,则用右手的大拇指指向该轴的正方向并弯曲其他四个手指,右手四指所指示的方向即是轴的正旋转方向。

T对象:根据选定三维对象定义新的坐标系。选择该选项后,AutoCAD命令行提示如下:

选择对齐UCS的对象:

在该提示下选择定义新的坐标系的对象,但不能使用三维实体、三维多段线、三维网格、视口、多线、面域、样条曲线、椭圆、射线、构造线、引线和多行文字等对象来定义新的坐标系。

T面:将UCS与选定实体对象的面对正。选择一个面,在此面的边界内或面的边上单击即可,被选中的面将高亮显示。UCS的X轴将与找到的第一个面上的最近的边对正。选择该选项后,AutoCAD命令行提示如下:

选择实体对象的面:(选择三维实体的表面)

输入选项[下一个(N)/X轴反向(X)/Y轴反向(Y)]<接受>:(输入一个选项或直接按回车键)

该提示中各选项含义如下:

下一个:将UCS定位于相邻的面或上一个选定的面。

X轴反向:将UCS绕X轴旋转180°。

Y轴反向:将UCS绕Y轴旋转180°。

接受:直接按回车键,接受此位置,否则将重复出现提示直到接受新位置为止。

T视图:以垂直于视图方向(平行于屏幕)的平面为XY平面来建立新的坐标系。UCS原点保持不变。

TX/Y/Z:原坐标系坐标平面分别绕X、Y、Z轴旋转形成新的用户坐标系。

(2)移动

通过平移原点或修改当前UCS的Z轴深度来重新定义UCS(用户坐标系),但保留其XY平面的原始位置不变。修改Z轴深度使UCS(用户坐标系)沿自身Z轴的正方向或负方向移动。

在“输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/世界(W)]<世界>:”提示下输入M并按回车键,AutoCAD命令行提示如下:

指定新原点或[Z向深度(Z)]<0,0,0>:(指定新原点或输入Z并按回车键,指定UCS的原点沿Z轴移动的距离)

(3)正交

指定由AutoCAD提供的六个正交UCS(用户坐标系)中的一个。这些UCS(用户坐标系)设置通常用于查看和编辑三维模型。

在“输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/世界(W)]<世界>:”提示下输入G并按回车键,AutoCAD命令行提示如下:

输入选项[俯视(T)/仰视(B)/主视(F)/后视(BA)/左视(L)/右视(R)]<俯视>:(输入一个选项或按回车键)

默认时,正交UCS(用户坐标系)设置将确定当前UCS(用户坐标系)相对于世界坐标系(WCS)的原点和方向。

(4)上一个

恢复上一个UCS(用户坐标系)。AutoCAD保存在图纸空间中创建的最后10个坐标系和在模型空间中创建的最后10个坐标系。重复选择“上一个”选项将逐步回到以前的状态。恢复哪一种坐标系取决于当前空间。

(5)恢复

恢复已保存的UCS(用户坐标系)使它成为当前UCS(用户坐标系)。恢复已保存的UCS(用户坐标系)并不建立在保存UCS(用户坐标系)时有效的视图方向。选择该选项后AutoCAD提示:

输入要恢复的UCS名称或[?]:(输入一个用户坐标系名称或?)

该提示中各选项含义如下:

T名称:指定一个已命名的UCS(用户坐标系)。

T?:列表显示当前定义的UCS(用户坐标系)的名称。AutoCAD命令行提示如下:

输入要列出的UCS名称<*>:(输入一个UCS(用户坐标系)的名称列表或按回车键,列表显示所有用户坐标)

(6)保存

把当前UCS(用户坐标系)按指定名称保存。该名称可以包含255个字符,包括字母、数字、中文和任何MicrosoftWindows未作它用的特殊字符。选择该选项后,AutoCAD命令行提示如下:

输入保存当前UCS的名称或[?]:(输入一个UCS名称或?)

该提示中各选项含义如下:

T名称:使用指定的名称保存当前UCS(用户坐标系)。

T?:列出当前定义的UCS(用户坐标系)的名称。AutoCAD命令行提示如下:

输入要列出的UCS名称<*>:(输入一个UCS的名称列表或按回车键,列表显示所有UCS)

(7)删除

从已保存的坐标系列表中删除指定的UCS。选择该选项后,AutoCAD命令行提示如下:

输入要删除的UCS名称<无>:(输入一个UCS的名称列表或按回车键)

(8)应用

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。选择该选项后AutoCAD命令行提示如下:

拾取要应用当前UCS的视口或[所有(A)]<当前>:(单击视口内部指定一个视口、输入A或按回车键)

该提示中各选项含义如下:

T视口:将当前UCS设置应用到指定的活动视口并结束视口命令。

T所有:将当前UCS设置应用到所有活动视口。

(9)世界

选择该选项,将当前的UCS设置为WCS(世界坐标系)。WCS是所有UCS的基准,且不能被重新定义。

11.1.2设置三维视点

在三维空间中,可以从不同的位置角度观察图形,这些位置就称为视点。在一个选定的视点上,可以添加新对象,也可以编辑已有对象或消隐三维图形。

在中文版AutoCAD2005中设置三维视点有如下两种方法:

1.用DDVPOINT命令设置视点

在中文版AutoCAD2005中调用DDVPOINT命令设置视点有如下两种方法:

T命令:在命令行输入DDVPOINT并按回车键。

T菜单:单击“视图”|“三维视图”|“视点预置”命令。

在命令行中输入VP并按回车键,同样可以调用DDVPOINT命令设置视点。

使用以上任一方法调用该命令后,AutoCAD都将弹出“视点预置”对话框。

用户可以在该对话框中的图形上直接指定观察角度或者在文本框中输入相应的数值。指定视图方向时,需要相对于当前UCS或WCS,观察角度也将相应更新。若单击“设置为平面视图”按钮,可以显示出相对于所选择坐标系的平面图。

2.用VPOINT命令设置视点

运用该命令,可以直接在命令行中输入VPOINT并按回车键,进行视点设置。根据命令行提示,通过输入观察点的坐标或角度来确定视点;如果不输入观察点的坐标而直接按回车键,系统将采用“坐标球和三轴架”来进行视点的调整。三轴架代表X、Y、Z轴的方向,当用户相对于罗盘(即坐标球)移动十字线时,三轴架自动进行调整以显示X、Y、Z轴对应的方向。

3.设置特殊视点

除了可以使用上述两种方法设置视点外,还可以快速选择一些特殊视点,如俯视图、后视图等。设置特殊视点可以通过单击“视图”|“三维视图”中的相应子菜单来实现。

11.1.3消隐三维图形

AutoCAD总是用线框来显示三维模型,即使该模型是表面或实体模型。这样,在实际的形体上应被遮挡住的某一条线,系统也会将其显示出来,从而影响了三维模型的视觉效果。因此,为使三维模型更具真实感,用户在完成三维形体的建筑模型后,可以运用“消隐”命令消去被隐藏的线或面,从而产生形体的真实感。

在中文版AutoCAD2005中,用户可以通过如下三种方法调用消隐命令:

T命令:在命令行输入HIDE并按回车键。

T菜单:单击“视图”|“消隐”命令。

T工具栏:在“渲染”工具栏中单击“消隐”按钮。

使用以上任一方法调用该命令将可实现对三维图形对象的消隐操作。

消隐命令将圆、二维填充、宽线、面域、宽多段线、三维面、多边形网格和非零厚度对象的拉伸边认为是不透明的表面,它们可以隐藏对象。如果进行了拉伸操作,那么圆、二维填充、宽线和宽多段线将被当作是具有顶面和底面的实体对象。

消隐操作会影响当前视图中的此图形,被冻结或关闭的图层上的对象以及其他视图中的图形对象均不受消隐的影响。消隐实体实际上是对实体模型的重新生成并在屏幕上显示出来,因此,运用“重生成”命令还可以将消隐后的实体模型恢复成消隐前的线框显示状态。

11.1.4动态显示视图

视图的动态显示和观察可以通过DVIEW命令和“三维动态观察器”工具栏两种方法分别实现。

1.动态显示

DVIEW命令实际上就是运用照相机的成像原理,即通过移动照相机、目标物体或两者都移动以确定观察方向。来帮助用户从空间任意一点观察模型,观察方向的确定是由照相机和目标物体之间的连线决定的。此命令的执行是在命令行中进行的。在执行此命令时,用户可以直接选择用于动态显示的图形对象,也可以直接按回车键,采用系统默认的DVIEWBLOCK图形作为参考对象。

2.三维动态观察器

“三维动态观察器”工具栏,用它可以对三维模型进行动态地、连续地显示和观察,以便选择需要的视图。