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1、三维实体的绘制-图像检测与处理技术第7章 三维实体的绘制 7.1 三维建模工作空间三维建模工作空间 AutoCAD 2007为用户提供了“三维建模”和“AutoCAD经典”两种工作空间模式。在AutoCAD中绘制三维实体，应首先进入“三维建模”工作空间，并按需要对界面进行设置。“三维建模”工作空间仅包含与三维相关的菜单栏、工具栏、工具选项板和面板，如图7.1所示。第7章 三维实体的绘制 图7.1 “三维建模”工作空间 第7章 三维实体的绘制 7.1.1 三维建模工作空间的进入三维建模工作空间的进入1由二维绘图空间进入三维建模空间由二维绘图空间进入三维建模空间当前工作空间为二维绘图空间，要进入三
2、维建模空间，可在二维绘图界面左上角的“工作空间”工具栏的下拉列表中选择“三维建模”项(如图7.2所示)，则进入三维绘图界面。图7.2 “工作空间”工具栏下拉列表 第7章 三维实体的绘制 2新建三维建模文件新建三维建模文件要新建三维建模文件，可单击“文件”下拉菜单的“新建”命令，打开“选择样板”对话框；在“名称”下拉列表中选择“acadiso3D.dwt”，单击“打开”按钮进入三维绘图界面。第7章 三维实体的绘制 第7章 三维实体的绘制 第7章 三维实体的绘制 4面板面板三维建模用户界面中的面板，默认状态下在工作界面的右上侧，包括二维绘制控制台、三维制作控制台、三维导航控制台、视觉样式控制台、光
3、源控制台、材质控制台和渲染控制台等7种控制台。(1)二维绘制控制台：集合了二维绘图命令，如图7.3所示。(2)三维制作控制台：集合了三维绘图命令，如图7.4所示。第7章 三维实体的绘制 图7.3 二维绘制控制台 第7章 三维实体的绘制 图7.4 三维制作控制台 第7章 三维实体的绘制(3)三维导航控制台：集合了显示三维实体的视图环境和观察方式的命令，如图7.5所示。(4)视觉样式控制台：集合了显示三维实体的视觉样式和颜色显示方式的命令，如图7.6所示。第7章 三维实体的绘制 图7.5 三维导航控制台 第7章 三维实体的绘制 图7.6 视觉样式控制台 第7章 三维实体的绘制 7.1.3 三维建模
4、用户界面的设置三维建模用户界面的设置进入“三维建模”工作空间，需对界面进行必要的设置。设置后，显示具有地平面(UCS的XY平面为水平面)、矩形栅格、西南等轴测方向的三维真实视觉界面。1三维视图的显示三维视图的显示1)操作方法(1)单击下拉菜单“视图”“三维视图”“西南等轴测”命令。(2)选择面板“三维导航控制台”“西南等轴测”命令。第7章 三维实体的绘制 2)操作说明如图7.7所示，选择面板“三维导航控制台”中的“西南等轴测”命令后，绘图区将显示西南等轴测方向的三维绘图界面。第7章 三维实体的绘制 2三维真实视觉的显示三维真实视觉的显示1)操作方法(1)单击下拉菜单“视图”“视觉样式”“真实”
5、命令。(2)选择面板“视觉样式控制台”“真实”命令。第7章 三维实体的绘制 2)操作说明如图7.8所示，选择面板“视觉样式控制台”中的“真实”命令后，绘图区显示具有地平面(UCS的XY平面为水平面)及矩形栅格的三维真实视觉用户界面。设置后，显示具有地平面(UCS的XY平面为水平面)、矩形栅格、西南等轴测方向的三维真实视觉用户界面。特别注意：如果启动AutoCAD打开“工作空间”对话框后，选择了“三维建模”选项，AutoCAD将直接进入“三维建模”工作空间，并直接显示设置后的三维建模用户界面。第7章 三维实体的绘制 图7.7 显示三维视图设置 第7章 三维实体的绘制 图7.8 显示三维真实视觉设
6、置 第7章 三维实体的绘制 7.2 三维实体的绘制三维实体的绘制 7.2.1 基本形体命令的应用基本形体命令的应用AutoCAD 2007三维绘图界面三维制作控制台中集合了创建基本形体的绘图命令，包括创建多段体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、棱锥面和圆环体等。用基本形体命令绘制实体，一般包括两个步骤：一是确定基本形体的位置，二是指定基本形体所需的参数(如半径、高度等)。下面以实例说明具体画法步骤。绘制一个底面平行于水平面，底面半径为80mm，高为120mm的圆柱体。第7章 三维实体的绘制(1)创建一个新的三维建模文件。单击“文件”下拉菜单的“新建”命令，打开“选择样板”对话框；在“名称”
7、下拉列表中选择“acadiso3D.dwt”，单击“打开”按钮进入三维绘图用户界面。(2)选择视图环境。在三维导航控制台的下拉列表中先选择“俯视”项，然后再选择“西南等轴测”项，这时系统显示水平工作平面。第7章 三维实体的绘制(3)执行“圆柱体”命令。单击面板三维制作控制台的“圆柱体”按钮，按照如下提示操作：命令:_cylinder (执行命令)指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭圆(E):(在适当位置点击，定位置)指定底面半径或 直径(D):80 (输入半径80，回车)指定高度或 两点(2P)/轴端点(A):120 (输入高度120，回车)第7章 三维实
8、体的绘制 图7.9 底面为水平面的圆柱体 第7章 三维实体的绘制 特别注意：(1)如果需要形体的底面平行于正立面，选择视图环境时应在三维导航控制台的下拉列表中先选择“主视”项，然后再选择“西南等轴测”项，则系统显示正立工作平面，绘出的形体底面平行于正立面。如以上述大小的圆柱体为例，显示效果如图7.10所示。(2)如果需要形体的底面平行于侧立面，选择视图环境时应在三维导航控制台的下拉列表中先选择“左视”项，然后再选择“西南等轴测”项，则系统显示侧立工作平面，绘出的形体底面平行于侧立面。如以上述大小的圆柱体为例，显示效果如图7.11所示。第7章 三维实体的绘制 图7.10 底面为正立面的圆柱体 第
9、7章 三维实体的绘制 图7.11 底面为侧立面的圆柱体 第7章 三维实体的绘制 7.2.2 拉伸命令的应用拉伸命令的应用用拉伸命令绘制实体，就是将二维对象沿其所在平面的法线方向或指定路径拉伸成三维对象。“拉伸”命令可以拉伸的二维对象包括面域、封闭多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线和圆环等。如果用“直线”命令或“圆弧”命令绘制二维对象，则需要先用“面域”(Region)命令将它们转换成面域，然后才能拉伸。用拉伸命令绘制实体，一般步骤为：首先绘制二维封闭线框和拉伸路径，然后把线框生成面域(如果是可以拉伸的二维对象，此步骤略去)，最后用“拉伸”命令生成实体。下面以实例说明具体画法步骤。第7章 三
10、维实体的绘制 绘制如图7.12所示尺寸对应的三维实体。(1)创建一个新的三维建模文件。单击“文件”下拉菜单的“新建”命令，打开“选择样板”对话框；在“名称”下拉列表中选择“acadiso3D.dwt”，单击“打开”按钮进入三维绘图界面。(2)选择视图环境。在三维导航控制台的下拉列表中先选择“主视”项，然后再选择“西南等轴测”项，这时系统显示正立工作平面。(3)绘制正立面图。用二维绘制控制台中的二维绘图命令绘制如图7.12所示的正立面图。第7章 三维实体的绘制 图7.12 “拉伸”命令练习图例(1)第7章 三维实体的绘制(4)生成面域。用二维绘制控制台中的“面域”命令将所绘制的正立面图生成面域。
11、(5)拉伸成三维实体。单击三维制作控制台的“拉伸”命令按钮，按照如下提示操作：命令:_extrude (执行命令)当前线框密度:ISOLINES=4 (信息行)选择要拉伸的对象:(点选生成的面域)指定拉伸的高度或 方向(D)/路径(P)/倾斜角(T):89 (输入89，回车结束命 第7章 三维实体的绘制 图7.13 “拉伸”命令练习图例(2)(1)西南等轴测 (2)东南等轴测 第7章 三维实体的绘制 7.2.3 旋转命令的应用旋转命令的应用用旋转命令绘制实体，就是将二维对象绕指定的轴线旋转，形成三维对象。旋转的二维对象必须是闭合的，并且应是一个整体。“旋转”命令可以旋转的二维对象包括面域、封闭
12、多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线和圆环等。如果用“直线”命令或“圆弧”命令绘制二维对象，则需要先用“面域”命令将它们转换成面域，然后才能旋转；旋转的轴线可以是直线或多段线对象，也可以指定两个点，将这两点确定的直线作为轴线。用旋转命令绘制实体，一般步骤为：首先绘制二维封闭线框和旋转轴线，然后把线框生成面域(如果是可以旋转的二维对象，此步骤略去)，最后用“旋转”命令生成实体。下面以实例说明具体画法步骤。第7章 三维实体的绘制 图7.14 “旋转”命令练习图例(1)第7章 三维实体的绘制 图7.15 封闭线框和旋转轴线 第7章 三维实体的绘制(1)创建一个新的三维建模文件。单击“文件”下拉菜单
13、的“新建”命令，打开“选择样板”对话框；在“名称”下拉列表中选择“acadiso3D.dwt”，单击“打开”按钮进入三维绘图界面。(2)选择视图环境。在三维导航控制台的下拉列表中先选择“左视”项，然后再选择“西南等轴测”项；系统显示侧立工作平面。(3)绘制封闭线框和旋转轴线。用二维绘制控制台中的二维绘图命令绘制如图7.15所示的封闭线框和旋转轴线。(4)生成面域。用二维绘制控制台中的“面域”命令将所绘制的封闭线框生成面域。第7章 三维实体的绘制(5)旋转成三维实体。单击三维制作控制台的“旋转”按钮，按照如下提示操作：命令:_revolve (执行命令)当前线框密度:ISOLINES=4 (信息
14、行)选择要旋转的对象:找到 1 个 (点选生成的面域)选择要旋转的对象:(回车，结束选择)指定轴起点或根据以下选项之一定义轴 对象(O)/X/Y/Z:(捕捉右下端点)指定轴端点:(捕捉左上端点)指定旋转角度或 起点角度(ST):(回车，结束命令)第7章 三维实体的绘制 图7.16 “旋转”命令练习图例(2)(1)西南等轴测 (2)东北等轴测 第7章 三维实体的绘制 7.2.4 扫掠命令的应用扫掠命令的应用用扫掠命令绘制实体，就是将二维对象沿指定路径以指定轮廓的形状(扫掠对象)形成三维对象。开放或闭合的平面曲线都可以作为扫掠对象，但是这些对象必须位于同一平面中。开放或闭合的二维或三维曲线都可以作
15、为扫掠路径。如果沿一条路径扫掠闭合的曲线，则生成实体。扫掠与拉伸不同，沿路径扫掠轮廓时，轮廓将被移动并与路径垂直对齐，然后沿路径扫掠该轮廓。下面以实例说明具体画法步骤。第7章 三维实体的绘制 绘制圈数为8圈，底面、顶面半径均为20mm，螺旋高度为80mm，簧丝直径为6mm的弹簧。要求弹簧竖直放置。(1)创建一个新的三维建模文件。(2)选择视图环境。设置图层“0”的线宽为“0.5”。在三维导航控制台的下拉列表中先选择“俯视”项，然后再选择“西南等轴测”项，系统则显示水平工作平面。(3)绘制螺旋和圆。用三维制作控制台的“螺旋”命令绘制圈数为8圈，底面、顶面半径均为20mm，螺旋高度为80mm的螺旋
16、，将作为扫掠路径；用二维绘制控制台中的“圆”命令绘制半径为3mm的圆，将作为要扫掠的对象。按照如下提示操作：第7章 三维实体的绘制 用“螺旋”命令绘制螺旋：命令:_Helix (执行命令)圈数=3 扭曲=CCW (信息行)指定底面的中心点:(在适当位置指定中心点)指定底面半径或 直径(D):20 (输入20，回车)指定顶面半径或 直径(D):(回车确认)指定螺旋高度或 轴端点(A)/圈数(T)/圈高(H)/扭曲(W):t (输入选项t，回车)输入圈数:8 (输入圈数8，回车)指定螺旋高度或 轴端点(A)/圈数(T)/圈高(H)/扭曲(W):80 (输入80，回车结束)第7章 三维实体的绘制 用
17、“圆”命令绘制圆：命令:_circle (执行命令)指定圆的圆心或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T):(在适当位置指定圆心)指定圆的半径或 直径(D):3 (输入3，回车)结果如图7.17所示。第7章 三维实体的绘制(4)扫掠成三维实体。单击三维制作控制台的“扫掠”按钮，按照如下提示操作：命令:_sweep (执行扫掠命令)当前线框密度:ISOLINES=4 (信息行)选择要扫掠的对象:找到 1 个 (点选圆)选择要扫掠的对象:(回车，结束选择)选择扫掠路径或 对齐(A)/基点(B)/比例(S)/扭曲(T):(点选螺旋)结果如图7.18所示。第7章 三维实体的绘制 图7.17
18、 螺旋和圆 第7章 三维实体的绘制 图7.18 “扫掠”命令练习图例 第7章 三维实体的绘制 7.2.5 动态动态UCS的应用的应用在AutoCAD 2007中，激活动态UCS，可以不改变视图环境直接绘制底面与选定平面(三维实体的某一个平面)平行的基本形体。下面以实例说明具体画法步骤。绘制如图7.19所示形体上的圆锥体。其中平面体已用“楔体”命令绘制完成。(1)打开动态UCS：单击状态栏的“UCS”按钮，使其凹下。(2)执行“圆锥体”命令：单击面板上三维制作控制台中的“圆锥体”命令。(3)确定圆锥体底面：将光标移动到圆锥体底面所在的斜面上，这时动态UCS将会临时自动将UCS的XY平面与该斜面重
19、合，如图7.20所示。(4)按命令行提示：完成圆锥体底面，如图7.21所示。(5)确定圆锥体高度：按命令行提示，输入圆锥体高度，完成绘制。第7章 三维实体的绘制 图7.19 动态UCS应用练习图例(1)第7章 三维实体的绘制 图7.20 动态UCS应用练习图例(2)第7章 三维实体的绘制 图7.21 动态UCS应用练习图例(3)第7章 三维实体的绘制 7.3 三维实体的编辑三维实体的编辑 7.3.1 布尔运算布尔运算布尔运算可以创建空间结构复杂的立体，包括并集、差集和交集三个命令。图7.22为通过移动命令放在一起的长方体和圆柱体，通过布尔运算，其结果明显不同。1并集并集使用“并集”命令，可以合
20、并两个或两个以上实体(或面域)成为一个复合对象。图7.23为长方体和圆柱体执行“并集”命令后的结果。第7章 三维实体的绘制 图7.22 长方体与圆柱体 第7章 三维实体的绘制 图7.23 应用“并集”命令的结果 第7章 三维实体的绘制 2差集差集使用“差集”命令，可以从一组实体中删除与另一组实体的公共区域。图7.24为长方体和圆柱体执行“差集”命令后的结果。3交集交集使用“交集”命令，可以由两个或两个以上重叠实体的公共部分创建复合实体。“交集”命令用于删除非重叠部分，并由公共部分创建复合实体。图7.25为长方体和圆柱体执行“交集”命令后的结果。第7章 三维实体的绘制 图7.24 应用“差集”命
21、令的结果 第7章 三维实体的绘制 图7.25 应用“交集”命令的结果 第7章 三维实体的绘制 7.3.2 三维移动三维移动“三维移动”命令用于沿指定方向将对象移动到指定距离。1操作方法操作方法(1)单击三维制作控制台上的“三维移动”按钮 。(2)单击“建模”工具栏上的“三维移动”按钮 。(3)单击下拉菜单“修改”“三维操作”“三维移动”命令。(4)在命令行输入“3dmove”并按“Enter”键。第7章 三维实体的绘制 2操作说明操作说明命令:_3dmove (执行命令)选择对象:(选择移动对象)选择对象:(回车，结束选择)指定基点或 位移(D):(指定基点)指定第二个点或:正在重生成模型。(
22、指定新位置点)第7章 三维实体的绘制(1)将移动夹点工具放置在原点(0,0,0)。输入的坐标值将指定相对距离和方向。(2)将指针移动到面、直线段和多段线线段时，可以按“Ctrl+D”组合键打开动态UCS重排夹点工具。夹点工具根据指针跨越的面、边来确定工作平面的方向。单击放置夹点工具，此操作将约束移动操作的方向。(3)二维“移动”命令也可以移动三维实体。第7章 三维实体的绘制 7.3.3 三维旋转三维旋转“三维旋转”命令用于在三维视图中显示旋转夹点工具并围绕基点旋转对象。1操作方法操作方法(1)单击三维制作控制台上的“三维旋转”按钮 。(2)单击“建模”工具栏上的“三维旋转”按钮 。(3)单击下
23、拉菜单“修改”“三维操作”“三维旋转”命令。(4)在命令行输入“3drotate”并按“Enter”键。第7章 三维实体的绘制 2操作说明操作说明命令:_3drotate (执行命令)UCS 当前的正角方向:ANGDIR=逆时针 ANGBASE=0 (信息行)选择对象:(选择对象)选择对象:(回车，结束选择)指定基点:(指定基点)拾取旋转轴:(指定旋转轴)指定角的起点:(指定旋转角的起点)指定角的端点:正在重生成模型。(指定旋转角的末点)第7章 三维实体的绘制(1)将指针移动到面、直线段和多段线线段时，可以按“Ctrl+D”组合键打开动态UCS重排夹点工具。夹点工具根据指针跨越的面、边来确定工
24、作平面的方向。单击放置夹点工具，此操作将约束移动操作的方向。(2)放置夹点工具之前，再次按“Ctrl+D”组合键来关闭动态UCS将恢复夹点工具的方向，使其匹配静态UCS。第7章 三维实体的绘制 7.3.4 三维剖切三维剖切“三维剖切”命令可以用平面或曲面剖切现有实体并创建新实体。剖切实体时，可以保留剖切实体的一半或全部。剖切实体保留原实体的图层和颜色特性。1操作方法操作方法(1)单击三维制作控制台上的“剖切”按钮 。(2)单击下拉菜单“修改”“三维操作”“剖切”命令。(3)在命令行输入“slice”并按“Enter”键。第7章 三维实体的绘制 2操作说明操作说明命令:_slice (执行命令)
25、选择要剖切的对象:(选择要剖切的对象)选择要剖切的对象:(回车，结束选择)指定切面的起点或 平面对象(O)/曲面(S)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY/YZ/ZX/三点(3):(1)平面对象：将剪切面与圆、椭圆、圆弧、椭圆弧、二维样条曲线或二维多段线对齐。(2)曲面：将剪切平面与曲面对齐。(3)Z轴：通过平面上指定一点和在平面的Z轴(法向)上指定另一点来定义剪切平面。第7章 三维实体的绘制(4)视图：将剪切平面与当前视口的视图平面对齐。指定一点定义剪切平面的位置。(5)XY、YZ、ZX：分别指将剪切平面与当前用户坐标系(UCS)的XY平面、YZ平面、ZX平面对齐。(6)三点：用三点定义剪切平面
26、。可以保留剖切实体的所有部分，或者保留指定的部分。剖切实体保留原实体的图层和颜色特性。第7章 三维实体的绘制 3应用实例应用实例用“三维移动”、“三维旋转”和“三维剖切”命令将如图7.26所示图形修改为如图7.27所示图形。其中圆柱体和圆环体已经用“圆柱体”命令和“圆环体”命令绘制完成；打开“对象捕捉”并设置“圆心”和“象限点”捕捉模式。第7章 三维实体的绘制 图7.26 三维实体编辑练习图例(1)第7章 三维实体的绘制 图7.27 三维实体编辑练习图例(2)第7章 三维实体的绘制(1)将圆环体移动到圆柱体上底面(如图7.28所示)。命令:_3dmove (执行命令)选择对象:找到 1 个 (
27、点选圆环体)选择对象:(回车，结束选择)指定基点或 位移(D):(捕捉圆环体的几何中心)指定第二个点或:(捕捉圆柱体上底面的圆心)第7章 三维实体的绘制(2)将圆环体旋转90(如图7.29所示)。命令:_3drotate (执行命令)UCS 当前的正角方向:ANGDIR=逆时针 ANGBASE=0(信息行)选择对象:找到 1 个 (点选圆环体)选择对象:(回车，结束选择)指定基点:(捕捉圆环体的几何中心)拾取旋转轴:(指定穿过圆环体的几何中心正垂线)指定角的起点:(指定穿过圆环体的几何中心侧垂线右端)指定角的端点:(指定穿过圆环体的几何中心铅垂线上端)第7章 三维实体的绘制 图7.28 三维实
28、体编辑练习图例(3)第7章 三维实体的绘制 图7.29 三维实体编辑练习图例(4)第7章 三维实体的绘制(3)将圆柱体和圆环体剖切。命令:_slice(执行命令)选择要剖切的对象:指定对角点:找到 2 个(窗选圆柱体和圆环体)选择要剖切的对象:(回车，结束选择)指定切面的起点或 平面对象(O)/曲面(S)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY/YZ/ZX/三点(3):(捕捉圆柱体下底面的左象限点)指定平面上的第二个点:(捕捉圆柱体上底面的左象限点)指定平面上的第二个点:(捕捉圆柱体上底面的圆心)在所需的侧面上指定点或 保留两个侧面(B):(在形体的左后方点取)第7章 三维实体的绘制 7.4 三维实体
29、的绘制举例三维实体的绘制举例 图7.30 三维实体绘制图例 第7章 三维实体的绘制 具体操作步骤如下：(1)创建一个新的三维建模文件。单击“文件”下拉菜单的“新建”命令，打开“选择样板”对话框；在“名称”下拉列表中选择“acadiso3D.dwt”，单击“打开”按钮进入三维绘图界面。第7章 三维实体的绘制(2)绘制主体结构。选择视图环境。设置图层“0”的线宽为“0.5”。在三维导航控制台的下拉列表中先选择“左视”项，然后再选择“西南等轴测”项，系统显示侧立工作平面。绘制封闭线框和旋转轴线。用二维绘制控制台中的“直线”命令、“圆”命令、“圆角”命令和“修剪”命令绘制封闭线框，如图7.31所示。生
30、成面域。用二维绘制控制台中的“面域”命令将所绘制的封闭线框生成面域。旋转成三维实体。单击三维制作控制台的“旋转”命令按钮，按照如下提示操作：命令:_revolve (执行命令)当前线框密度:ISOLINES=4 (信息行)第7章 三维实体的绘制 选择要旋转的对象:指定对角点:找到 1 个 (点选生成的面域)选择要旋转的对象:(回车，结束选择)指定轴起点或根据以下选项之一定义轴 对象(O)/X/Y/Z:(捕捉面域的前下端点)指定轴端点:(捕捉面域的后下端点)指定旋转角度或 起点角度(ST):(回车，确认缺省项)第7章 三维实体的绘制 图7.31 主体结构封闭线框 第7章 三维实体的绘制 图7.3
31、2 主体结构三维实体 第7章 三维实体的绘制(3)绘制圆柱体。选择视图环境。视图环境如上设置，不用改变。用“圆柱体”命令绘制圆柱体。单击三维制作控制台的“圆柱体”命令按钮，按照如下提示操作：命令:_cylinder (执行命令)指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭圆(E):(在适当位置点击，定底面圆心)指定底面半径或 直径(D):d (输入选项d)指定直径:15 (输入15,回车)指定高度或 两点(2P)/轴端点(A):50 (输入50,回车结束命令)第7章 三维实体的绘制(4)创建圆柱孔。用三维制作控制台的“三维移动”命令，将圆柱体移动到主体结构的规定位置，在三维导航控制台的下拉列表中选择“东北等轴测”项，则结果如图7.34所示。用三维制作控制台的“差集”命令将主体结构减去圆柱体，结果如图7.35所示。第7章 三维实体的绘制 图7.33 圆柱体 第7章 三维实体的绘制 图7.34 移动组合两部分 第7章 三维实体的绘制 图7.35 绘制结果(东北等轴测)