石材加工中要接触到大量的加工图纸,有平面的、有立体的。因此,石材加工中识图已成为每一个加工者的基本功。通常情况下,生产加工者能够看懂简单的三维立体图,但对于复杂的立体图就不知所措了,希望能有三维立体图供参考。图1、图2均为复杂的三维立体图,如果加工中给出的是三视图,加工者是根本不知道如何加工的。2010年6月,我参与了北京龙湖西苑工程的石材加工,此工程中涉及了大量的造型复杂的三维线条,加工过程中由于缺乏三维立体图,加工者不知从何下手,导致生产效率极低,经常出现加工错误。后来,笔者用AutoCAD绘制了三维立体图,使员工在三维立体图的指导下加工,减少了加工中的错误,提高了生产加工效率。本文就如何用AutoCAD绘制石材的三维立休图谈点体会。
1 绘制三维立图所具备的AutoCAD基本知识
1.1 坐标系统
在AutoCAD中有两个坐标系统:一个为世界坐标系统(WCS)的固定坐标系,另一个为用户坐标系(UCS)的可移动坐标系。在AutoCAD三维绘图环境中,UCS坐标系对于输入坐标,建立绘图平面和设置视图有非常重要的作用。在UCS坐标系中,改变UCS并不改变视点,只会改变坐标系的方向和倾斜度。
在AutoCAD2008中,点坐标的输入可以使用笛卡尔坐标、极坐标、圆柱坐标和球面坐标4种方法。
1.2 坐标系
1.2.1 三维笛卡尔坐标
三维笛卡尔坐标的输入方式有绝对坐标和相对坐标两种方式。
三维绝对坐标输入方式:x,y,z。
三维相对坐标输入方式:@x,y,z。表示基于上一个输入点的相对坐标值。
杏耀娱乐测速网址如上一个点的坐标值为x1,y1,z1,当你在坐标输入行栏输入@x2,y2,z2时,此时则表示下点的坐标值应为x1+x2,y1+y2,z1+z2。
1.2.2 圆柱坐标
三维点的圆柱坐标通过该点与UCS原点连线在XY平面上的投影长度,该投影与X轴夹角、以及该点垂直于XY平面的Z轴上的值来确定。
例如,坐标“15<60,30”表示某点与原点的连线在XY平面上的投影为15个单位,其投影与X轴的夹角为60°,在Z轴上的投影点的Z值为30。
圆柱坐标也有相对的坐标形式,如相对圆柱坐标“@20<45,20”表示某点与一个输入点连线在XY平面上的投影长度为20个单位,该投影与X轴正方向的夹角为45°,且Z轴的距离为20个单位。
1.2.3 球面坐标
球面坐标系类似于二维极坐标。在确定某点时,指该点与当前坐标系原点的距离,二者连线在XY平面上的投影与X轴的角度,以及二者连线与XY平面的角度。
例如,“20<45<40”表示一个点,它与当前UCS原点的距离为20个单位,在XY平面上的投影与X轴夹角为45°,该点与XY平面的夹角为40°。
1.3 视图
视图是指从不同方向观察对象所形成的图形。视图有“俯视图”、“仰视图”、“左视图”、“右视图”、“主视图”、“后视图”、“西南等轴视图”、“东北等轴视图”和“西北等轴图”。
1.4 绘图平面
分为构造平面与工作平面。
在输入一个点时,若只是输入(X、Y),AutoCAD则自动将当前高度值作为Z轴坐标,这种具有当前高度的XY平面叫做构造平面。
在二维环境中,XY平面就是工作平面。
1.5 三维绘图理论基础
1.5.1 用户坐标系的作用与预置
进行三维绘图工作时,坐标系设置的合理与否对三维绘图的效率具有重要意义。在三维绘图时,创建和修改三维物体、尺寸标注都要经常用到移动、重新设定坐标系UCS。
在三维坐标系中,如果已知X轴和Y轴的方向,可以使用右手螺旋法则确定Z轴的正方向。右手食指、无名指、小指、中指顺X、Y方向向掌心握,大拇指伸出竖起,大拇指所指方向为Z轴方向。
1.5.2 设置UCS
在工具栏上选择工具、新建UCS(W),在下拉菜单下有一系列的命令可供选择。世界(W)、面(F)、视图(V)、原点(N)Z轴矢量、三点(3)、X/Y/Z、应用(P)。
也可在命令栏中输入UCS→New,在命令栏中出现指定新UCS的原点或[对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z],然后依据绘图的需要选择相应的坐标系设置命令。
坐标系变换中用得最多的命令是移动坐标系命令、原点坐标系命令、三点坐标系命令、绕X/Y/Z旋转坐标系命令。
1.5.3 动态UCS
使用动态UCS(DUCS)功能,可以在创建对象时使UCS的XY平面自动与实体模型上的平面临时对齐。在面的上方移动指针时,通过按F6键或Shift+Z组合键可以临时关闭动态UCS。
1.5.4 设置标高和拉伸长度
三维模型截面绘制过程中,如果图形的Z值为一固定值,可以通过“elev”命令来设定。当输入“elev”命令时,命令栏中提示“指定新默认的标高”,输入标高值按enter键,命令栏中出现“指定新默认的厚度”,输入厚度值,那么所绘画的平面图形就在指定高度上按指定的厚度拉伸成实体。
1.5.5 三维观测
有三种方法可以用来观察三维图形。
1.5.5.1 视点预设置
在工具栏上选择“视图”、“三维视图”、“视点预设置”命令,打开“视点预置”对话框,
杏耀娱乐测速网址为当前视口设置视点。
1.5.5.2 罗盘确定视点
在工具栏上选择“视图”、“三维视图”、“视点”命令,可为当前视口设置视点,该视点均是相对于WCS坐标系的,这时可以通过屏幕上显示的罗盘定义视点。三轴架的三个轴分别代表X、Y、Z轴的正方向。当移动光标时,三维坐标系通过Z轴旋转可调整X、Y轴方向。
1.5.5.3 三维视图菜单设置视点
在工具栏上选择“视图”、“三维视图”、然后可以选择“俯视(Bottom)”、“仰视(Top)”、“左视(Left)”、“右视Right)”、“主视Front)”、“后视(Back)”、“东南等轴(SEIsometric)”、“西南等轴(SWIsometric)”、“东北等轴(NEIsometric)”、“西北等轴(NWIsometric)”中一种来观测图形。
1.5.6 观察三维图形
在工具栏中选择“视图”、“缩放”、或“视图”、“平移”命令可以缩放或平移所绘的三维图形,可以观察所绘三维图形的整体或局部。在观测三维图形时,还可以通过旋转、消隐及设置视觉样式等方法观测三维图形。
1.5.6.1 消隐图形
在工具栏上选择“视图”、“消隐”命令,可以将所绘的三维图中被实体遮住的部份隐藏,使图形看起来更简洁。
1.5.6.2 视觉样式
在工具栏中选择“视图”、“视觉样式”,在下拉菜单中可以分别选择这些命令:“二维线框(2)”、“线框(W)”、“消陷(H)”、“真实(R)”、“概念(C)”、“视觉样式(V)”。
1.5.6.3 改变三维图形的曲面轮廓素线
使用系统变量ISOLINES可以设置曲面的平滑度,设置数越大,曲面越光滑。在命令栏中输入ISOLINES,在命令栏中会提示输入ISOLINES的新值,输入新值(必须为整数值),就可以改变ISOLINES的值。
1.5.6.4 以线框形式显示实体轮廓
用系统变量DISPSILH可以用线框形式显示所绘三维物体的实体轮廓,需要按命令栏中的提示输入值“1”。
2 三维几何建模与实体建模理论
2.1 三维模型的分类
AutoCAD提供了三种绘制三维立体的方法:一种是三维线框模型,一种是三维几何建模(即表面模型),还有一种三维实体模型。
三维线框模型是在二维模型基础上发展起来的,该模型主要由点、线、圆弧以及样条曲线等线形结构组成,线框模型使用直线和曲线的真实三维对象的边缘或骨架表示。该模型中所有的线都是独立绘制和定位的,对于复杂的图形难以表达和绘制,因此,该模型的构造效率低下,使用频率低线框模型仅由描述对象边界的点、直线和曲线组成。由于构成线框模型的每个对象必须单独绘制和定位,因此,这种建模方式可能最为耗时。
表面模型主要通过定义三维模型边界来确定三维模型的表面。 Autocad提供了一种多边形网格技术来表示三维模型的表面,通常用于构造一些不需标实体厚度和物理特性的场合。