Редактирование в трехмерном пространстве

Лабораторная работа №10

Создание 3D-моделей

Общие положения

Проектирование объемных фигур в AutoCAD начинается с их построения. При построении объемных фигур используются такие примитивы: BOX (ящик), CYLINDER (Цилиндр), TORUS (Тор), WEDGE (клин), CONE (конус), а также специальные приемы построения: тела вращения, выдавленное тело, объединение тел, вычитание тел, пересечение тел. При этом сначала создается плоская фигура, но имеющая высоту, а затем, устанавливая точку зрения, фигура приводится к объемному виду. После чего можно подавить невидимые линии и тонировать объект.

2. Примитивы объёмных фигур

2.1. Построение параллелепипеда

Для того чтобы построить параллелепипед, необходимо щёлкнуть по кнопке Ящик в панели Тела (рис. 10.1). Кроме того, можно из ниспадающего меню Рисование в разделе Тела запустить команду Ящик или ввести команду Box с клавиатуры. В последнем случае ключами команды являются:

· Center – указывается центральная точка ящика;

· Cub – создается куб;

· Length – создается ящик с заданной длиной (length), шириной (width), высотой (height).

Рис. 10.1. Панель Тела

Установка точки зрения на объект (получение трехмерного изображения) выполняется из ниспадающего меню Вид в разделе 3М виды командой Точка зрения.Нажав левую клавишу мыши и перемещая ее, можно вращать полученную фигуру. Для выхода из режима надо нажать правую клавишу мыши и выбрать пункт Exit.

Из ниспадающего меню Вид в разделе 3М виды запуском команд ЮЗ (ЮВ, СВ, СЗ) изометрия получают стандартные изометрические изображения.

Количество промежуточных ребер объемных фигур устанавливается командой Isolines(от 0 до 2047). Можно задать значение 10-20.

Подавление невидимых линий

Невидимые линии подавляются командой Скрыть линиииз ниспадающего меню Вид.Вернуться назад можно по команде Регенерировать. Если речь идёт о нескольких фигурах, то можно применить команду Регенерировать все.

Тонирование объекта

Из ниспадающего меню Вид в разделе Тонирование по ко-манде Тонировать вызывается диалоговое окно Тонирование с параметрами тонирования (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Диалоговое окно Тонирование

В поле Тип тонирования выбирается упрощенное, но быст-ро выполняемое тонирование, в поле Вывод устанавливается Видовой экран. Более реалистическое, но длительное тонирова-ние, выполняется выбором типов Фотореалистическое и Трас-сировка луча.

Фон можно задать, нажав на одноимённую кнопку в диалоговом окне Тонирование (рис. 10.2). Имеется четыре варианта:

· сплошной,

· переход,

· изображение,

· слияние.

В заключении нажимается кнопка Тонирование.

Формирование источника света производится из ниспадающего меню Вид в разделе Тонирование командой Свет. После чего вызывается диалоговое окно Источники света (рис. 10.3). Как видно, значение интенсивности по умолчанию – 0,3.

Рис. 10.3. Диалоговое окно Источники света

Плавность тонирования регулируется командой Facetres (от 0,01 до 10, по умолчанию – 0,5).

Возврат к плоской картинке производится из ниспадающего меню Вид в разделе 3М виды командой Вид в плане.

3. Специальные приёмы построения объёмных фигур

3.1. Выдавленное тело

Тела можно создавать путем выдавливания двумерных объектов, т.е. придания им высоты, нажатием на кнопку Выдавить в панели Тела (рис. 10.1). Кроме того, можно из ниспадающего меню Рисование в разделе Тела запустить команду Выдавить или ввести команду Extrude с клавиатуры. Выдавливание можно применять к таким замкнутым кривым, как полилинии, многоугольники, прямоугольники, круги, эллипсы, замкнутые сплайны, кольца и области. Невозможно выдавить следующие объекты: трехмерные, входящие в блоки, разомкнутые полилинии и полилинии с пересекающимися сегментами. Направление выдавливания определяется траекторией или заданием глубины и угла конусности.

Команда Выдавить часто используется для получения моделей таких объектов, как шестерни или звездочки (рис. 10.4). Особенно удобна эта команда для объектов, имеющих сопряжения, фаски и аналогичного рода элементы, которые трудно воспроизвести без использования выдавливания сечений.

Конусное выдавливание часто применяется при рисовании объектов с наклонными сторонами, например, литейных форм. Не рекомендуется задавать большие углы сужения, иначе образующие конуса могут сойтись в одну точку до того, как будет достигнута требуемая глубина выдавливания.

Рис. 10.4. Применение команды Выдавить для получения модель объекта типа шестерни или звёздочки

3.2. Тело вращения

Тела можно создавать путем вращения замкнутых объектов на заданный угол вокруг оси X или Y текущей плоскости, придавая фигуре объём, нажатием на кнопку Вращать в панели Тела (рис. 10.1). Кроме того, можно из ниспадающего меню Рисование в разделе Тела запустить команду Вращать или ввести команду Revolve с клавиатуры. Также объект можно вращать вокруг отрезка, полилинии или двух заданных точек (рис. 10.5). Подобно команде Выдавить, эту команду удобно применять для объектов, имеющих сопряжения и другие аналогичные элементы, трудно воспроизводимые без использования вращения сечений.

Команду Вращать можно применять к таким замкнутым кривым, как полилинии, многоугольники, прямоугольники, круги, эллипсы и области. Невозможно применить вращение к следующим объектам: трехмерным, входящим в блоки, разомкнутым полилиниям и полилиниям с пересекающимися сегментами.

Рис. 10.5. Применение команды Вращать

для получения объёмных тел

3.3. Объединение тел

Для получения сложного объекта, занимающего суммарный объем всех его составляющих необходимо из ниспадающего меню Редактировать в разделе Редактирование тел выбрать команду Объединение или запустить команду Union с клавиатуры. После этого нужно выбрать объекты подходящим способом и нажать ENTER для завершения выбора.

В наборе объектов могут находиться как области, так и тела, расположенные в любых плоскостях. В этом случае набор автоматически разделяется на поднаборы, лежащие в разных плоскостях. В первый поднабор включаются тела. Во второй попадают первая из выбранных областей и все компланарные ей. В третий группируются первая область, некомпланарная областям из второго поднабора и все компланарные ей, и т.д.

Полученное в результате составное тело включает в себя все выбранные тела (рис. 10.6). Полученные в результате составные области содержат все области соответствующих поднаборов.

Рис. 10.6. Результат применения команды Объединение

3.4. Вычитание объектов

Для получения сложного объекта, занимающего разностный объем всех его составляющих необходимо из ниспадающего меню Редактировать в разделе Редактирование тел выбрать команду Вычитание или запустить команду Subtract с клавиатуры. Удаляется та часть объема, которая принадлежит другому множеству (рис. 10.7). Эту команду, например, можно применить для получения отверстий в механических деталях путем вычитания цилиндров.

Сначала выбирается объект, из которого вычитается другое тело и на последующий запрос Select objects нажимается Enter. После этого выбирается вычитаемый объект, и на последующий запрос Select objects нажимается Enter.

Рис. 10.7. Результат применения команды Вычитание

3.5. Пересечение объектов

Для построения сложного тела, занимающего объем, общий для двух или более пересекающихся тел необходимо из ниспадающего меню Редактировать в разделе Редактирование тел выбрать команду Пересечение или запустить команду Intersect с клавиатуры. После этого необходимо выбрать объекты любым способом. Важно отметить, что можно выбирать только области и тела для построения пересечений. Команда Пересечение вычисляет площадь перекрывающейся части у областей, или общий объем у тел. Непересекающиеся части объемов при этом удаляются из рисунка (рис. 10.8).

Рис. 10.8. Результат применения команды Пересечение

В наборе объектов могут находиться как области, так и тела, расположенные в любых плоскостях. AutoCAD делит набор объектов на несколько отдельных поднаборов, объекты внутри каждого из которых проверяются на пересечение. В первый поднабор заносятся тела. Во второй попадают первая из выбранных областей и все компланарные ей. В третий группируются первая область, некомпланарная областям из второго поднабора и все компланарные ей, и т.д.

3.6. Сечения и разрезы объемных тел

Построение поперечного сечения тела (в виде области или неименованного блока) осуществляется нажатием на кнопку Сечение в панели Тела (рис. 10.1). Кроме того, можно из ниспадающего меню Рисование раздела Тела запустить командуСССССССсссоиовисоивсоисовисовис Сечение или ввести команду Section с клавиатуры. При использовании способа по умолчанию секущая плоскость задается указанием трех точек. В других методах она определяется плоскостью построения другого объекта, плоскостью текущего вида, осью Z или одной из плоскостей координат (XY, YZ или ZX). AutoCAD помещает секущую плоскость на текущий слой. Команду необходимо выполнять при включении режима объектной привязки Osnap.

Построение нового тела путем разрезания какого-либо из существующих тел плоскостью осуществляется нажатием на кнопку Разрез в панели Тела (рис. 10.1). Кроме того, можно из ниспадающего меню Рисование раздела Тела запустить командуСССССССсссоиовисоивсоисовисовис Разрез или ввести команду Slice с клавиатуры. Полученные части можно оставить на рисунке или удалить одну из них. Части наследуют слой и цвет исходного тела. При разрезании по умолчанию вначале тремя точками задается режущая плоскость (при включённом режиме объектной привязки Osnap), затем указывается, какая из частей (или обе) должна быть сохранена. При использовании других способов режущая плоскость может определяться другим объектом, плоскостью текущего вида, осью Z или одной из координатных плоскостей (XY, YZ или ZX).

Редактирование в трехмерном пространстве

Команды редактирования в двухмерном пространстве (MOVE, COPY, ROTATE, MIRROR) могут использоваться и в трехмерном пространстве. Имеются и специфические команды для трехмерного пространства.

Для поворота вокруг оси можно использовать из ниспадающего меню Редактировать в разделе 3М операции команду 3М поворот или ввести команду Rotate3d с клавиатуры.

Зеркальное отражение относительно плоскости производится из ниспадающего меню Редактировать в разделе 3М операции по команде 3M Зеркало или ввести команду Mirror3d с клавиатуры.

Раздел команд Редактирование тел из ниспадающего меню Редактироватьпредлагает пользователям три главные группы операций с телами:

· Faces(Грани). Набор параметров этой группы позволяет редактировать грани объемных тел. Вы можете вытягивать их, переносить, поворачивать, смещать, сужать, удалять, копировать и присваивать цвет.

· Edge(Ребра). Ребра можно копировать и присваивать цвет.

· Body(Произвольные тела). Параметры этой группы модифицируют объемное тело целиком.

Задание на лабораторную работу

Графическое задание №1

Построить параллелепипед. Получить трехмерное изображение.

Тонировать объект.

Графическое задание №2

Установить количество изолиний равным 10. Нарисовать конус.

Получить трехмерное изображение.

Тонировать объект.

Графическое задание №3

Нарисовать полилинией плоскую фигуру:

Получить объемную фигуру выдавливанием. Тонировать объект.

Графическое задание №4

Нарисовать фигуру:

Получить объемную фигуру вращением вокруг оси.

Тонировать объект.

Графическое задание №5

Нарисовать два многоугольника (один в другом).

Получить объемные фигуры выдавливанием.

Вычесть из большего меньшую.

Тонировать полученную фигуру.

Построить сечение.

Построить разрез.

Графическое задание №6

Создать объёмный резистор.

Все линии будут рисоваться полилинией.

Алгоритм построения следующий:

· Нарисовать четверть резистора прямоугольными отрезками с указанием относительных координат, например: @2.5,10. Где 2.5 – относительная координата по оси X, 10 – относительная координата по оси Y (см. лаб. раб. №2).

· Вызвать команду Fillet, выбрать ключ, определяющий радиус сопряжения, и установить его значение для углов равным 0,15 мм. Повторно вызвать команду Fillet, выбрать опцию Polyline и выбрать двумерную полилинию. Появятся скругления (см. лаб. раб. №8).

· Зеркально отобразить фигуру относительно линии Ось1 и замкнуть фигуру полилинией (см. лаб. раб. №8).

Для точного выбора точек Ось1 и замыкания фигуры использовать объектную привязку к концам линии с помощью команды Osnap.

· Вызвать команду Region и создать область из существующих линий.

· Вызвать команду Revolve и вращать фигуру вокруг линии Ось2.

· Получить стандартные изометрические изображения, поочередно запуская из ниспадающего меню Вид в разделе 3М виды команды ЮЗ (ЮВ, СВ, СЗ) изометрия.

· Установить точку зрения на объект, как показано на рисунке, запустив из ниспадающего меню Вид в разделе 3М виды команду Точка зрения

· Нарисовать два круга радиусом 0,3 мм (половина диаметра вывода резистора) в точках подсоединения выводов к резистору. Рисовать с включенным режимом объектной привязки Osnap к центру круга.

· Изменить точку зрения на объект, как показано на рисунке и нарисовать путь, по которому должен проходить вывод резистора, полилинией, сначала без закругления, а затем скруглить командой Fillet. Радиус сопряжения 0,5 мм.

· Создать выводы путем выдавливания окружности диаметром 0,6 мм по направляющей изгиба вывода, используя команду Extrude с ключом Path.

· Создать единый объект командой Union.

· Удалить направляющие, используемые для выдавливания выводов.

· Изменить точку зрения на объект, как показано на рисунке.

· Сохранить созданный резистор в формате блока *.dwg, запустив из ниспадающего меню Файл команду Экспорт.

Вопросы для защиты лабораторной работы №10

1. В какой панели размещены примитивы объёмных фигур?

2. Продемонстрируйте методику построения параллелепипеда (Box).

3. Продемонстрируйте методику построения куба (Cub).

4. Продемонстрируйте методику построения конуса (Cone).

5. Продемонстрируйте методику построения шара (Sphere).

6. Продемонстрируйте методику построения цилиндра (Cylinder).

7. Продемонстрируйте методику построения клина (Wedge).

8. Продемонстрируйте методику построения тора (Torus).

9. Перечислите основные приёмы построения объёмных фигур.

10. Продемонстрируйте работу команды Выдавить (Extrude).

11. Продемонстрируйте работу команды Вращать (Revolve).

12. Продемонстрируйте работу команды Объединение (Union).

13. Продемонстрируйте работу команды Вычитание (Subtract).

14. Продемонстрируйте работу команды Пересечение (Intersect).

15. Продемонстрируйте работу команды Сечение (Section).

16. Продемонстрируйте работу команды Разрез (Slice).

17. Продемонстрируйте работу команды 3M поворот (Rotate3d).

18. Продемонстрируйте работу команды 3М зеркало (Mirror3d).