Опубликован: 14.02.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 3968 / 598 | Оценка: 4.21 / 3.97 | Длительность: 17:19:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 11:

Трехмерное моделирование

< Лекция 10 || Лекция 11: 1234 || Лекция 12 >
Аннотация: Трехмерные модели наиболее полно отражают реальные свойства моделируемых предметов. 3D-чертежи более реалистические и несут в себе большую информацию. Но чтобы приобрести навыки работы в трехмерном пространстве, надо выполнить все упражнения, приведенные в лекции.

Цель лекции: приобрести уверенные навыки работы с 3D-объектами.

Особенности трехмерного пространства

В предыдущих лекциях рассматривалась работа в системе AutoCAD только на плоскости. По команде Tools - Workspaces - 3D Modeling можно перейти в трехмерное рабочее пространство.

Знакомство с 3D интерфейсом программы

Новый шаблон для трехмерного моделирования откройте по команде File - New. В диалоговом окне Select Template нужно указать на файл acadiso3D.dwt. Окно программы представлено на рис. 10.1. Оно содержит две палитры, вызываемые по командам Tools - Palettes - Dashboard и Tools - Palettes - Tool Palettes. Первую палитру Dashboard называют приборной панелью или панелью управления. В ней собрано большое количество инструментов и команд трехмерного моделирования. Вторую палитру Tool Palettes обычно называют просто панелью инструментов. Установка инструментов в обеих палитрах производится в контекстном меню их заголовков. В рабочей области по умолчанию включена вспомогательная сетка. Она помогает ощутить глубину и увидеть перспективу изображения. Трехмерные объекты выводятся в визуальном стиле Realistic.

Окно программы AutoCAD в режиме 3D Modeling

увеличить изображение
Рис. 10.1. Окно программы AutoCAD в режиме 3D Modeling

По умолчанию инструменты двумерного моделирования на палитру управления Dashboard не выведены. Их можно установить в контекстном меню заголовка палитры управления ( рис. 10.2). Часто бывает удобным оставить на экране панели двумерного моделирования Draw и Modify.

Установка панелей в контекстном меню Dashboard

Рис. 10.2. Установка панелей в контекстном меню Dashboard

Инструменты 3D моделирования расположены в панели Tool Palettes на закладках Draw и Modify. Набор этих инструментов расширен по сравнению с 2D режимом, особенно в панели Modify ( рис. 10.3).

Инструменты 3D редактирования панели Tool Palettes

Рис. 10.3. Инструменты 3D редактирования панели Tool Palettes

При выполнении 3D операций с объектами рекомендуем также пользоваться меню Modify - 3D Operations ( рис. 10.4):

Меню редактирование 3Dобъектов

Рис. 10.4. Меню редактирование 3Dобъектов

При черчении в трехмерном пространстве на объект можно посмотреть со всех сторон. Типовые проекции выведены на панель 3D Navigate палитры управления Dashboard. При задании проекций удобно пользоваться панелью управления VIEW ( рис. 10.5). На рисунке изображен изометрический юго-западный вид лестницы.

Задание видов в панелях инструментов VIEW и Dashboard

Рис. 10.5. Задание видов в панелях инструментов VIEW и Dashboard

Виды проекций устанавливают по команде VIEW - 3D VIEWS ( рис. 10.6).

Меню выбора вида проекции

Рис. 10.6. Меню выбора вида проекции

Заметим сразу, что показанные здесь четыре способа задания вида эквивалентны по результату. Пользователь отдает предпочтение тому способу, который ему кажется наиболее удобным.

Выбор пункта меню Viewpoint Presets активизирует команду DDVPOINT. В диалоговом окне Viewpoint Presets возможна настройка вида с большой точностью ( рис. 10.7).

Диалоговое окно настройки видов

Рис. 10.7. Диалоговое окно настройки видов

Область в левой части служит для задания угла азимута - угла между осью X и проекцией вектора наблюдения на плоскость XY. Используется следующее соответствие углов и типовых видов:

270^о - Вид спереди
0^о - Вид справа
90^о - Вид сзади
180^о - Вид слева

В правой области задаются углы от плоскости XY в направлении оси Z. Для 0о это вид справа, спереди и т.д. Для 90^о это план, вид сверху.

Задание 10.1. Просмотр чертежа в трехмерном пространстве

  1. Открыть новый файл на основе шаблона Acadiso3D.dwt.
  2. В плоскости XY построить окружность радиусом 100 мм.
  3. Перейти к проекции TOP.
  4. Вернуться к виду SWISO.

Протокол операций будет выглядеть таким образом:

Command: _circle Specify center point for circle or [3P/2P/Ttr (tan tan radius)]: 0,0,0
Specify radius of circle or [Diameter]: 100
Command: _-view Enter an option 
[?/Delete/Orthographic/Restore/Save/sEttings/Window]: _top
Command: _-view Enter an option 
[?/Delete/Orthographic/Restore/Save/sEttings/Window]: _swiso
        

Окружности в изометрической проекции превращаются в эллипсы, а прямоугольники - в параллелограммы.

Координаты и системы координат

Задание трехмерных координат производится аналогично заданию двумерных координат с добавкой Z-координаты:

  • 1.5000, 15.0000, 150.0000 - абсолютные декартовы координаты;
  • @30.0000<45, 100 - относительные цилиндрические координаты;
  • @30.0000<45<45 - относительные сферические координаты.

Для большинства команд построения двумерных плоских объектов введение третьей координаты требуется только для первой точки. Третья координата определяет уровень плоскости построения. В этой плоскости Z = const по умолчанию располагается плоский объект (например, прямоугольник или окружность). Истинно трехмерным объектом является только отрезок, создаваемый по команде LINE.

Рисовать плоские двумерные объекты можно только в плоскостях, параллельных плоскости XY.

Почти все объемные тела создаются экструзией плоских объектов вдоль определенного направления. Для возможности рисования плоских фигур в любом положении нужно изменить положение ПСК - пользовательской системы координат. В команде Tools - New UCS имеется несколько параметров, перечисленных в таблице.

Параметр Описание
World Устанавливает текущей мировую систему координат
Previous Возвращает ПСК в предыдущее положение
Object Выравнивает новую ПСК по указанному двумерному объекту
Face Совмещает плоскость ПСК с гранью трехмерного объемного объекта
View Новая ПСК устанавливается параллельно текущему виду
Origin Плоскопараллельный перенос ПСК в указанную точку
Z-axis Vector Перенос начала ПСК в указанную точку, при этом ось Z пересекает другую указанную точку
3 Point Перенос начала ПСК в первую указанную точку, при этом положительное направление оси X задается второй указанной точкой, а положительное направление оси Y задается третьей указанной точкой
X ПСК поворачивается вокруг оси X на заданный угол
Y ПСК поворачивается вокруг оси Y на заданный угол
Z ПСК поворачивается вокруг оси Z на заданный угол
Указывать новые точки в 3D-пространстве следует только набором чисел или по точкам привязки.

При работе с ПСК удобно пользоваться панелью инструментов UCS ( рис. 10.8)

Панель ПСК

Рис. 10.8. Панель ПСК

Задание 10.2. Построить три цилиндра, ориентированных по трем взаимно-перпендикулярным осям и пересекающихся в средних точках

  1. Откройте новый файл на основе шаблона acadiso3D.dwt.
  2. Постройте цилиндр, набирая в командной строке следующие команды:
    Command: _cylinder
    Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: 0,0,0
    Specify base radius or [Diameter] <100.0000>: 30
    Specify height or [2Point/Axis endpoint] <300.0000>: 300
              
  3. Установите на экран панель инструментов UCS. Нажав на кнопку Origin, перенесите ПСК в точку 150, 0, 150. Нажав на кнопку X, поверните ПСК вокруг оси X на 90^о. Нажав на кнопку Y, поверните ПСК вокруг оси Y на -90^о.
  4. Постройте второй цилиндр по командам аналогично п.2.

    Протокол операций будет выглядеть следующим образом:

    Command: _ucs
    Current ucs name:  *WORLD*
    Specify origin of UCS or [Face/NAmed/OBject/Previous/View/World/X/Y/Z/ZAxis] 
    <World>: _o
    Specify new origin point <0,0,0>: 150,0,150 \hookleftarrow 
    Command: _ucs
    Current ucs name:  *NO NAME*
    Specify origin of UCS or [Face/NAmed/OBject/Previous/View/World/X/Y/Z/ZAxis] 
    <World>: _x
    Specify rotation angle about X axis <90>: \hookleftarrow 
    Command: _ucs
    Current ucs name:  *NO NAME*
    Specify origin of UCS or [Face/NAmed/OBject/Previous/View/World/X/Y/Z/ZAxis] 
    <World>: _y
    Specify rotation angle about Y axis <90>: -90 \hookleftarrow
    Command: _cylinder
    Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: 0,0,0 \hookleftarrow
    Specify base radius or [Diameter] <30.0000>: 30 \hookleftarrow
    Specify height or [2Point/Axis endpoint] <300.0000>:300 \hookleftarrow
              
    На рис. 10.9 изображен результат этих операций.
    Построение пространственного тела

    Рис. 10.9. Построение пространственного тела
  5. С помощью кнопки Origin перенесите ПСК в точку -150, 0, 150. Затем поверните вокруг оси Y на 90^о.
  6. Постройте цилиндр так, как описано в п.2.
  7. Результат всех операций представлен на рис. 10.10. ПСК установлена в центр перекрестия.
    Перекрестие

    Рис. 10.10. Перекрестие
  8. Опробуйте возможности динамической ПСК. Этот режим включается или отключается кнопкой DUCS в строке состояния. После нажатия кнопки запустите команду CIRCLE и проведите указателем по грани торца цилиндра. Грань будет отмечена штриховой линией. По точке привязки укажите центр окружности в центре торца. ПСК установится в указанную точку так, что плоскость XY совпадет с гранью торца. Растяните окружность ( рис. 10.11).
    Динамическое изменение ПСК

    Рис. 10.11. Динамическое изменение ПСК

Таким образом, особенностью трехмерного пространства модели является необходимость тщательного отслеживания координат точек построения. При этом можно изменять положение ПСК, в которой ведется отсчет координат.

< Лекция 10 || Лекция 11: 1234 || Лекция 12 >
Инна Давлетова
Инна Давлетова

на сколько большими будут различия?

Коста Ревидов
Коста Ревидов
на моём компьютере можно установить только эту версию.
Георгий Козлов
Георгий Козлов
Россия, НИУ ГУ-ВШЭ, 2013
Сергей Ишутин
Сергей Ишутин
Россия, Воронеж