第十讲三维实体造型.pptVIP

机械CAD基础 第十讲三维实体造型 * * 一、图形学原理 1．三维实体 计算机图形学的许多应用都涉及到三维几何信息在计算机内的表示，这类问题统称为三维几何造型。 曲面造型：研究在计算机内如何描述一张曲面。 实体造型：研究如何在计算机内定义、表示一个三维物体。Pro-E、UG、SolidWorks软件等。 2 ．三维实体的表示方法 2.1 体素构造表示法（CSG树表示法） 正则三维物体 形体是由封闭表面围成的维数一致的有效空间——正则体。 存在孤立“悬边”、“悬面”的体是维数不一致的形体——非正则体。 正则体 具有“悬边”、“悬面”的非正则立体 非正则体 2. 2 物体间的正则运算 物体间的并、交、差是实体造型技术中构成物体的最基本的手段之一。图简要的表示了两个三维物体间的并、交、差运算。 物体之间的并、交、差可以用点集的正则集合运算定义： 2．3 物体的CSG树表示 一个复杂的物体可以由一些简单、规则的基本体素经上述逻辑运算而得到。这个复杂的物体可以描述为树结构。这棵树的树叶为基本体素，中间结点为正则逻辑运算。此树被称为CSG树 。 特点：表示一个复杂物体十分简洁。支持对这个物体的一切性质的计算，如体积、重心计算等，也包括了与别的物体相互关联的性质。 2. 4 边界表示法 三维物体可以通过描述它的边界来表示，即三维物体的边界表示法 。 特点是：描述了物体的几何信息和拓扑信息。 在边界表示法中可以定义一系列操作来建立三维物体。常用的这类运算有“扫描”运算、欧拉运算、集合运算等。 “扫描”运算可以将一个二维区域转换为三维物体，常用的“扫描”运算有平移式、旋转式和广义式。 平移式“扫描”运算 旋转式“扫描”运算 广义式“扫描”运算 2.5 八叉树表示法 将立方体等分为八个小立方体，其边长为原来的一半。若某个小立方体内空间全部被所表示的物体占据，则将此立方体标识为“FULL”；若它与所表示的物体无交，则标识为“EMPTY”，否则将它标识为“PARTIAL”，并继续分割下去。 以此方式，物体在计算机内可表示为一棵八叉树。 特点：物体之间的集合运算在八叉树表示中具有十分简单的形式。也大大简化了隐藏线和隐藏面的消除。最大缺点是它占用存储很多。 2. 6 5．其他表示法 基于参数化的表示方法 基于特征的实体造型表示法 特征造型方法中的特征，是指具有一定工程语义的几何形状。具有设计语义和功能语义的形状称为设计特征。 二、三维几何造型 1．造型环境设置 世界坐标系WCS和用户坐标系UCS 世界坐标系的原点在左下角，向上为+Y方向，向右为+X方向，坐标系的位置和方向是不变的。 用户坐标系原点的位置、坐标轴的方向都可以根据用户的需要进行设定。 利用UCS命令进行设定。 系统默认用户坐标系与世界坐标系重合，都在左下角。 二、三维几何造型 1．造型环境设置 用户坐标系UCS（User Coordinate System）。 1．1 用户坐标系的建立 UCS命令建立用户自定义坐标系。 命令执行过程： 启动UCS命令后，AutoCAD在命令行提示用户： 当前UCS名称:当前值 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: 1）创建新的用户坐标系 （N） 2）移动用户坐标系（“M”） 3）使用AutoCAD预置的UCS（“G”） 4）恢复最近使用过的UCS（“P”） 5）恢复使用保存过的的UCS（“R” ） 6）保存UCS（“S”） 7）将当前视窗中的UCS用于其它视窗中（“A”） 1．2 用户坐标系的管理 UCSMAN命令对用户自己定义的坐标系统进行存储、删除、应用等操作，AutoCAD提供了一个管理工具――UCS管理器 1）命名UCS操作 2）使用预置的正交UCS 3）设置UCS与图标 在模型空间中，用户可以从不同位置观察图形，这些位置称为视点。 1.2.1 三维几何造型的观察方法 1．2．2 视点的设置 VPOINT和DDVPOINT命令是实现这一功能的两个不同操作方式。 视图——三维视图——视点 1）用VPOINT命令设置视点 指定视点设置观察方向：视图为观察者从空间向原点(0,0,0)方向观察的结果。 ? 使用角度设置观察方向：输入“R” ： 输入XY平面中与X轴的夹角当前值: 输入与XY平面的夹角当前值: 使用坐标球和三轴架设置