基于AutoCAD的三維實(shí)體建模探討

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維CAD軟件日趨成熟，三維實(shí)體造型開始廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)。目前，常用的三維建模軟件主要有AutoCAD、 Pro／Engineer、UG、Solidwork、CAXA等。雖然在上述幾種軟件中三維建模功能相AutoCAD對(duì)較弱，對(duì)形狀復(fù)雜的形體難以構(gòu)建，且不便修改，但對(duì)于具有AutoCAD二維繪圖基礎(chǔ)的教師或技術(shù)人員，簡(jiǎn)單易學(xué)，容易掌握，上手快。下面筆者結(jié)合AutoCAD三維實(shí)體建模的教學(xué)實(shí)踐，談幾點(diǎn)體會(huì)。

1 三維實(shí)體模型概述

三維模型包括線框模型、表面模型和實(shí)體模型。其中實(shí)體模型包括線、面、體的全部信息，是三種模型中最高級(jí)的一種。它不僅具有質(zhì)量、體積等物理屬性，更接近于真實(shí)物體，而且實(shí)體之間能進(jìn)行并、交、差等布爾運(yùn)算，建立更加復(fù)雜的實(shí)體模型，并能進(jìn)行消隱、著色和渲染。此外，實(shí)體模型還可以生成二維平面視圖、剖視圖和斷面圖，通過AutoCAD輸出的實(shí)體模型數(shù)據(jù)還可以提供給后續(xù)的數(shù)控加工和有限元分析。

2 AutoCAD的三維實(shí)體建模

2.1建模思路及方法

創(chuàng)建三維實(shí)體模型時(shí)，首先對(duì)模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，無論模型的結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，它總是由若干個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體構(gòu)成。因此，復(fù)雜模型的建立過程實(shí)際上是不斷創(chuàng)建簡(jiǎn)單實(shí)體并將其組合的過程。當(dāng)然，建立復(fù)雜模型的方案可能有好幾種，應(yīng)選擇一種較方便、合理的方案進(jìn)行建模。然后使用基本體或?qū)⒍S圖形經(jīng)拉伸或旋轉(zhuǎn)生成各個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體。最后將各個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體之間進(jìn)行并、差、交等布爾運(yùn)算和各種編輯操作獲得更加復(fù)雜的實(shí)體。

2.2建模技巧

2.2.1學(xué)會(huì)建立和管理用戶坐標(biāo)系

在AutoCAD中，坐標(biāo)系分為世界坐標(biāo)系(WCS)和用戶坐標(biāo)系(ucs)兩種。二維繪圖中使用的坐標(biāo)系大都是世界坐標(biāo)系，它是唯一且不變的。但在三維繪圖過程中，為了便于繪制和觀察圖形，除WCS外，用戶可以根據(jù)需要建立自己的坐標(biāo)系--用戶坐標(biāo)系(ucs)，這樣的坐標(biāo)系其原點(diǎn)位置和x、y、z軸方向可以任意移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，甚至可以依賴于圖形中某個(gè)特定的對(duì)象而變化。學(xué)會(huì)建立用戶坐標(biāo)系將簡(jiǎn)化三維建模過程，是三維建模的關(guān)鍵。

如圖1所示三維實(shí)體模型，繪制圓柱體A時(shí)采用圖中的世界坐標(biāo)系(wcs)，而繪制圓柱體B時(shí)，當(dāng)前坐標(biāo)系應(yīng)繞茹軸旋轉(zhuǎn)900，繪制圓柱體C時(shí)，當(dāng)前坐標(biāo)系應(yīng)繞y軸旋轉(zhuǎn)90。，繪制圓柱體D時(shí)，應(yīng)指定面或三點(diǎn)建立UCS。

另外，繪制復(fù)雜的三維圖形，由于需要建立的UCS數(shù)目較多，為了避免頻繁地進(jìn)行坐標(biāo)系變換，用戶可以通過UCS管理器將不同方向的UCS預(yù)先定義和保存好，在需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。