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).CAD三維實(shí)體建模簡(jiǎn)單易學(xué)，容易掌握，上手快.本文介紹CAD三維實(shí)體建模探討

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(guò)CAD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 CAD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(wú)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(guò)程實(shí)際上是不斷創(chuàng)建簡(jiǎn)單實(shí)體并將其組合的過(guò)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CAD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(guò)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(guò)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(guò)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。

2.2.2臺(tái)理設(shè)置圖層

圖層(Layer)是CAD組織管理圖形對(duì)象最為有效的工具之一。通過(guò)將不同性質(zhì)的對(duì)象放置在不同的層上，可以方便地通過(guò)控制層的特性來(lái)顯示和編輯對(duì)象。三維圖形較二維圖形更為復(fù)雜，視覺(jué)干擾更大，因此更應(yīng)借助圖層來(lái)管理圖形。三維實(shí)體模型的分層可按照形體分析法，把組成該模型的各個(gè)實(shí)體對(duì)象放置在不同的層上，并以不同顏色加以區(qū)分，以便更清晰地作圖，為后續(xù)的著色處理和材質(zhì)的分配帶來(lái)方便。當(dāng)發(fā)生干擾時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉或凍結(jié)某些圖層使一些實(shí)體不可見，以便其他實(shí)體對(duì)象的定位或選擇。另外，借助圖層管理三維圖形時(shí)，一般不要急于對(duì)不同圖層間的實(shí)體對(duì)象做布爾運(yùn)算，除非已完成整個(gè)三維圖形的繪制，否則不利于后面的編輯工作。

2.2.3多視口的應(yīng)用

繪制復(fù)雜的三維圖形時(shí)，可以在一個(gè)三維視圖中直接進(jìn)行，但往往會(huì)出現(xiàn)表達(dá)不方便和效率低等問(wèn)題。這些問(wèn)題，通過(guò)建立多視口即可解決。CAD允許將繪圖區(qū)域劃分為多個(gè)窗口(視口)，并允許在不同的視口中使用不同的UCS。因此，在繪制和觀察復(fù)雜的三維圖形時(shí)，將繪圖區(qū)域劃分為多個(gè)視口，每個(gè)視口中根據(jù)需要建立或使用不同的UCS，設(shè)置不同的觀測(cè)點(diǎn)或選擇顯示不同的視圖等，如圖2的四個(gè)視口中分別顯示了三維圖形的主視圖、俯視圖、左視圖及等軸測(cè)圖，這樣既可在不同視口中繪制和觀察圖形的不同部分，極大地減少了UCS坐標(biāo)系和視圖的轉(zhuǎn)換工作，而且不論在那個(gè)視口中繪圖或修改，最終結(jié)果在其他視口中也將同時(shí)顯示。當(dāng)組成三維實(shí)體的簡(jiǎn)單實(shí)體之間有干涉時(shí)，也可在不同視口中繪制不同的簡(jiǎn)單實(shí)體。

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