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1、0 0三维图形原理及三维图形原理及AutoCADAutoCAD图案填充图案填充机械机械CADCAD基础基础第七讲第七讲 一、三维图形原理二、AutoCAD辅助绘图三、AutoCAD图案填充提提 纲纲第一节第一节 三维图形原理三维图形原理一、三维实体造型概念一、三维实体造型概念 计算机图形学的许多应用都涉及到三维几何信息在计算计算机图形学的许多应用都涉及到三维几何信息在计算计算机图形学的许多应用都涉及到三维几何信息在计算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。机内的表示，这类问题统称为三维几何造型。机内的表示，这类问题统称为三维几何造型。机内的表示
2、，这类问题统称为三维几何造型。曲面造型曲面造型实体造型实体造型 Pro/EPro/E、UGUG、SolidWorksSolidWorks软件等。软件等。二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法2.1 2.1 体素构造表示法体素构造表示法正则三维物体正则三维物体正则三维物体正则三维物体 ：形体是由封闭表面围成的维数一致形体是由封闭表面围成的维数一致形体是由封闭表面围成的维数一致形体是由封闭表面围成的维数一致的有效空间的有效空间的有效空间的有效空间正则体。正则体。正则体。正则体。存在孤立存在孤立存在孤立存在孤立“悬边悬边悬边悬边”、“悬面悬面悬面悬面”的的的的体是维数不一致的形体体是维数不一致
3、的形体体是维数不一致的形体体是维数不一致的形体非正则体。非正则体。非正则体。非正则体。正则体正则体正则体正则体具有具有具有具有“悬边悬边悬边悬边”、“悬面悬面悬面悬面”的非的非的非的非正则立体正则立体正则立体正则立体第一节第一节 三维图形原理三维图形原理2.2 2.2 物体间的正则运算物体间的正则运算 物物物物体体体体间间间间的的的的并并并并、交交交交、差差差差是是是是实实实实体体体体造造造造型型型型技技技技术术术术中中中中构构构构成成成成物物物物体体体体的的的的最最最最基基基基本本本本的的的的手手手手段段段段之之之之一一一一。下图简要的表示了两个三维物体间的并、交、差运算。下图简要的表示了两
4、个三维物体间的并、交、差运算。下图简要的表示了两个三维物体间的并、交、差运算。下图简要的表示了两个三维物体间的并、交、差运算。二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图形原理物体之间的并、交、差可以用点集的正则集合运算定义：物体之间的并、交、差可以用点集的正则集合运算定义：物体之间的并、交、差可以用点集的正则集合运算定义：物体之间的并、交、差可以用点集的正则集合运算定义：2.2 2.2 物体间的正则运算物体间的正则运算二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图形原理2.3 2.3 物体的物体的CSGCSG树表示树表示 一个复杂
5、的物体可以由一些简单、规一个复杂的物体可以由一些简单、规一个复杂的物体可以由一些简单、规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。这则的基本体素经上述逻辑运算而得到。这则的基本体素经上述逻辑运算而得到。这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。这棵树个复杂的物体可以描述为树结构。这棵树个复杂的物体可以描述为树结构。这棵树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的树叶为基本体素，中间结点为正则逻辑的树叶为基本体素，中间结点为正则逻辑的树叶为基本体素，中间结点为正则逻辑运算。此树被称为运算。此树被称为运算。此树被称为
6、运算。此树被称为CSGCSGCSGCSG树树树树 。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，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，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，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。如体积、重心计算等，也包括了与别的物体相互关联的性质。如体积、重心计算等，也包括了与别的物体相互关联的性质。如体积、重心计算等，也包括了与别的物体相互关联的性质。二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图
7、形原理2.4 2.4 物体的边界表示法物体的边界表示法 三维物体可以通过描述它的边界来表三维物体可以通过描述它的边界来表三维物体可以通过描述它的边界来表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示，即三维物体的边界表示法示，即三维物体的边界表示法示，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特点是：描述了物体的几何信息和拓特点是：描述了物体的几何信息和拓特点是：描述了物体的几何信息和拓扑信息。扑信息。扑信息。扑信息。在边界表示法中可以定义一系列操作在边界表示法中可以定义一系列操作在边界表示法中可以定义一系列操作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
8、的这类运算有来建立三维物体。常用的这类运算有来建立三维物体。常用的这类运算有来建立三维物体。常用的这类运算有“扫扫扫扫描描描描”运算、欧拉运算、集合运算等。运算、欧拉运算、集合运算等。运算、欧拉运算、集合运算等。运算、欧拉运算、集合运算等。二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图形原理2.4 2.4 物体的边界表示法物体的边界表示法 “扫描扫描扫描扫描”运算可以将一个二维区域转换为三维物体，常运算可以将一个二维区域转换为三维物体，常运算可以将一个二维区域转换为三维物体，常运算可以将一个二维区域转换为三维物体，常用的用的用的用的“扫描扫描扫描扫描”运算有平移式
9、、旋转式和广义式。运算有平移式、旋转式和广义式。运算有平移式、旋转式和广义式。运算有平移式、旋转式和广义式。平移式平移式平移式平移式“扫描扫描扫描扫描”运算运算运算运算 二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图形原理2.4 2.4 物体的边界表示法物体的边界表示法旋转式旋转式旋转式旋转式“扫描扫描扫描扫描”运算运算运算运算 广义式广义式广义式广义式“扫描扫描扫描扫描”运算运算运算运算 第一节第一节 三维图形原理三维图形原理二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法2.5 2.5 物体的八叉树表示法物体的八叉树表示法 将将将将立立立立方方方方体体体体等等等等
10、分分分分为为为为八八八八个个个个小小小小立立立立方方方方体体体体，其其其其边边边边长长长长为为为为原原原原来来来来的的的的一一一一半半半半。若若若若某某某某个个个个小小小小立立立立方方方方体体体体内内内内空空空空间间间间全全全全部部部部被被被被所所所所表表表表示示示示的的的的物物物物体体体体占占占占据据据据，则则则则将将将将此此此此立立立立方方方方体体体体标标标标识识识识为为为为“FULLFULLFULLFULL”；若若若若它它它它与与与与所所所所表表表表示示示示的的的的物物物物体体体体无无无无交交交交，则则则则标标标标识识识识 为为为为“EMPTYEMPTYEMPTYEMPTY”，否否否否
11、则则则则 将将将将 它它它它 标标标标 识识识识 为为为为“PARTIALPARTIALPARTIALPARTIAL”，并继续分割下去。，并继续分割下去。，并继续分割下去。，并继续分割下去。以以以以此此此此方方方方式式式式，物物物物体体体体在在在在计计计计算算算算机机机机内内内内可可可可表表表表示示示示为为为为一一一一棵八叉树。棵八叉树。棵八叉树。棵八叉树。二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图形原理2.5 2.5 物体的八叉树表示法物体的八叉树表示法特点：特点：特点：特点：物物物物体体体体之之之之间间间间的的的的集集集集合合合合运运运运算算算算在在在在八
12、八八八叉叉叉叉树树树树表表表表示示示示中中中中具具具具有有有有十十十十分分分分简简简简单单单单的的的的形形形形式式式式。也也也也大大大大大大大大简简简简化化化化了了了了隐隐隐隐藏藏藏藏线线线线和和和和隐隐隐隐藏藏藏藏面面面面的的的的消消消消除除除除。最最最最大大大大缺缺缺缺点点点点是是是是它它它它占占占占用用用用存存存存储储储储很多。很多。很多。很多。第一节第一节 三维图形原理三维图形原理二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法2.6 2.6 物体参数化表示法物体参数化表示法第一节第一节 三维图形原理三维图形原理二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节 三维图形原理三维图形
13、原理2.6 2.6 物体参数化表示法物体参数化表示法二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法2.7 2.7 物体基于实体特征表示法物体基于实体特征表示法 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。设计语义和功能语义的形状称为设计特征。设计语义和功能语义的形状称为设计特征。设计语义和功能语义的形状称为设计特征。二、三维实体的表示方法二、三维实体的表示方法第一节第一节
14、三维图形原理三维图形原理一、三维图形原理二、AutoCAD辅助绘图三、AutoCAD图案填充提提 纲纲一、构造线和射线第二节 AutoCAD辅助绘图 在绘图过程中经常使用辅助作图帮助定位和构图。在绘图过程中经常使用辅助作图帮助定位和构图。AutoCADAutoCAD软件提供了软件提供了“构造构造线线”和和“射线射线”两种辅助线以及线段等分等方法。两种辅助线以及线段等分等方法。1.构造线（xline）功能：功能：创建一系列无限长直线。创建一系列无限长直线。调用：调用：n命令名：命令名：xlinexlinen菜单：菜单：【绘图绘图】|【构造线构造线】n命令执行：命令执行：XLINE XLINE 指
15、定点或指定点或 水平水平(H)/(H)/垂直垂直(V)/(V)/角度角度(A)/(A)/二等分二等分(B)/(B)/偏移偏移(O):(O):1.构造线（xline）命令执行：命令执行：XLINE XLINE 指定点或指定点或 水平水平(H)/(H)/垂直垂直(V)/(V)/角度角度(A)/(A)/二等分二等分(B)/(B)/偏移偏移(O):(O):选项：选项：水平水平(H)(H)：平行：平行X X轴的构造线；轴的构造线；垂直垂直(V)(V)：平行：平行Y Y轴的构造线；轴的构造线；角度角度(A)(A)：指定角度；：指定角度；二等分二等分(B)(B)：平分角线；：平分角线；偏移偏移(O)(O)：
16、通过定点或指定距离的平行线。：通过定点或指定距离的平行线。第二节 AutoCAD辅助绘图一、构造线和射线 在绘图过程中经常使用辅助作图帮助定位和构图。在绘图过程中经常使用辅助作图帮助定位和构图。AutoCADAutoCAD软件提供了软件提供了“构构造线造线”和和“射线射线”两种辅助线以及线段等分等方法。两种辅助线以及线段等分等方法。2.射线（ray）功能：功能：创造一系列通过定点的射线。创造一系列通过定点的射线。调用：调用：n命令名：命令名：rayrayn菜单：菜单：【绘图绘图】|【射线射线】n命令执行：命令执行：RAY RAY 指定起点：指定起点：指定通过点：指定通过点：第二节 AutoCA
17、D辅助绘图一、构造线和射线二、对象等分 可等分直线、圆、圆弧、多义线、样条曲线，等分点可用目标捕捉（可等分直线、圆、圆弧、多义线、样条曲线，等分点可用目标捕捉（NODENODE）。允许用）。允许用户在一个对象上按指定的数目等距离放置一些点，这些点也可以作为辅助绘图的点。户在一个对象上按指定的数目等距离放置一些点，这些点也可以作为辅助绘图的点。1.定数等分（divide）功能：功能：将一个对象按用户给定的数量等分，等到等分点或在等分点上放置图块将一个对象按用户给定的数量等分，等到等分点或在等分点上放置图块。调用：调用：n命令名：命令名：dividedividen菜单：菜单：【绘图绘图】|【点点】
18、|【定数等分定数等分】n说明：说明：为了能看清等分点可设置点样式。为了能看清等分点可设置点样式。第二节 AutoCAD辅助绘图二、对象等分1.定数等分（divide）命令调用：命令调用：dividedivide：选择要定数等分的对象：选择要定数等分的对象：输入线段数目或块（输入线段数目或块（B B）：）：是否对齐块或对象？是（是否对齐块或对象？是（Y Y）/否（否（N N）？定点等分对象定点等分对象第二节 AutoCAD辅助绘图二、对象等分2.定距等分（measure）功能：功能：在一个对象上按指定的长度距离放置一些点，这些点可以作为辅助绘图的在一个对象上按指定的长度距离放置一些点，这些点可以
19、作为辅助绘图的点；或在这些点；或在这些等分点上放置图块等分点上放置图块。调用：调用：n命令名：命令名：measuremeasuren菜单：菜单：【绘图绘图】|【点点】|【定距等分定距等分】n说明：说明：为了能看清等分点可设置点样式。为了能看清等分点可设置点样式。第二节 AutoCAD辅助绘图二、对象等分2.定距等分（measure）命令调用：命令调用：measuremeasure：选择要定距等分的对象：选择要定距等分的对象：指定指定线段长度或块（线段长度或块（B B）：）：是否对齐块或对象？是（是否对齐块或对象？是（Y Y）/否（否（N N）？定距等分对象定距等分对象第二节 AutoCAD辅助
20、绘图三、查询图形属性 AutoCAD提供点坐标（提供点坐标（ID），距离（），距离（Distance），面积（），面积（area）等的查询，给图形的）等的查询，给图形的分析带来了很大的方便。分析带来了很大的方便。在实际工作中，有时还须查询实体质量属性特性，在实际工作中，有时还须查询实体质量属性特性，AutoCAD 提供实体质量属性查询提供实体质量属性查询（Mass Properties），可以方便查询实体的惯性矩、面积矩、实体的质心等。），可以方便查询实体的惯性矩、面积矩、实体的质心等。注意：注意：对于曲线、多义线构造的闭合区域，应先用对于曲线、多义线构造的闭合区域，应先用region命令将闭
21、合区域面域化，再命令将闭合区域面域化，再执行质量属性查询，才可查询实体的惯性矩、面积矩、实体的质心等属性。执行质量属性查询，才可查询实体的惯性矩、面积矩、实体的质心等属性。调用：调用：n命令名：命令名：measuregeommeasuregeomn菜单：菜单：【工具工具】|【查询查询】第二节 AutoCAD辅助绘图三、查询图形属性查询功能：查询功能：查询功能查询功能第二节 AutoCAD辅助绘图四、夹点编辑第二节 AutoCAD辅助绘图拉伸拉伸平移平移旋转旋转缩放缩放镜像镜像一、三维图形原理二、AutoCAD辅助绘图三、AutoCAD图案填充提提 纲纲一、图案填充概念 重复绘制某些图案以填充图
22、形中的一个区重复绘制某些图案以填充图形中的一个区域，这种填充操作称为图案填充。例如，在机域，这种填充操作称为图案填充。例如，在机械工程图中剖面线填充。械工程图中剖面线填充。基本概念：基本概念：n图案边界：图案边界：填充区域边界线可以用直线、射填充区域边界线可以用直线、射线、多段线、多线、样条曲线、圆、圆弧、椭线、多段线、多线、样条曲线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、面域、块等围成的封闭区域。圆、椭圆弧、面域、块等围成的封闭区域。n孤岛：孤岛：位于填充区域内的封闭区域。位于填充区域内的封闭区域。n填充方式：填充方式：普通方式、最外层方式、忽略方普通方式、最外层方式、忽略方式式图案边界和填充方式图案边界
23、和填充方式“普通普通”方式方式 “最外层最外层”方式方式 “忽略忽略”方式方式第三节 AutoCAD图案填充二、图案填充执行 命令执行方式：命令执行方式：n命令名：命令名：hatch/bhatchn菜单：菜单：【绘图（绘图（D D）】|【图图案填充（案填充（H H）】n工具栏：工具栏：【绘图绘图】工具栏上工具栏上的按钮的按钮 图案填充工具栏图案填充工具栏第三节 AutoCAD图案填充二、图案填充执行解释：解释：n边界边界拾取点：拾取点：边界一定要封闭。边界一定要封闭。选择对象：选择对象：边界不仅需要封闭，而且需要边边界不仅需要封闭，而且需要边界线收尾相连。界线收尾相连。删除边界删除边界n关联关
24、联n创建独立的图案填充创建独立的图案填充n继承特性：继承特性：把已有的图形上的图案作为现把已有的图形上的图案作为现在图案填充参数在图案填充参数关联和独立的填充图案关联和独立的填充图案 原图原图 关联关联 不关联不关联不独立不独立独立独立第三节 AutoCAD图案填充二、图案填充执行解释：解释：n边界保留边界保留保留：保留：则自动再用多段线把边界则自动再用多段线把边界包围一遍。包围一遍。n设置图案填充设置图案填充边界选择方式及结果边界选择方式及结果第三节 AutoCAD图案填充三、图案填充举例举例：举例：剖面线填充举例剖面线填充举例第三节 AutoCAD图案填充四、图案填充编辑n命令执行方式：命令执行方式：命令名：命令名：hatcheditn工具栏：工具栏：【修改修改】工具栏中的按钮工具栏中的按钮n说明：说明：当执行当执行hatchedithatchedit命令再一次出现命令再一次出现“图案填充和渐变色图案填充和渐变色”对话框时，对话框时，“重新重新创建边界创建边界”复选框才可选。复选框才可选。图案填充后的所有图案为一个实体，可利用图案填充后的所有图案为一个实体，可利用“分解分解”命令分解。命令分解。第三节 AutoCAD图案填充本讲结束！