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三维实体速成最简单入门法[第16集]

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发表于 2007-3-25 21:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
论坛会员原创教程,未经许可,请不要私自转载。即使得到授权转载,也请注明来自CAD设计论坛(askcad.com)的xsbf会员。
这个是一个系列,本集是第16集,其他集的讲解请看这个帖子(目录):
http://www.askcad.com/bbs/thread-9157-1-1.html

第一部分

   这集说一个重要的东西“法线”。因为我在这上面吃了不少苦头,所以要急着说说,避免初学朋友重走我的弯路。“法线”是什么呢?大家也许都知道,不过还得说说。初中讲几何光学时,光的入射角与反射角相等,而中间这条线就是“法线”;还有是在学习“圆”的时候,过切点并且跟切线垂直的线就叫“法线”。在高中阶段学习直线的的几种形式中,有一种就叫“法线式”,而“法线式”和“一般式”一样是可以适合一切直线的。这些都是平面上的法线,跟 CAD中的法线说法上不同。

   CAD中的法线是通常是针对三维来说的,可以简单地理解为垂直于“面”的矢量,在CAD中通常不考虑这个矢量的大小,而重点是这个矢量的方向。虽然有人提到CAD中的“右手定则”,我觉得这样仍然让初学朋友不太清楚,不知道有什么用处,不容易迅速地运用在实践中。

   所以我在另一帖中,根据自己的的认识,借用了电学上的“右手螺旋定则”这个说法。这个“右手螺旋定则”是什么意思呢?如下图所示,就是说如果拇指的指向是法线的正方向,则“角度”的正方向就是四指弯曲的方向。

这个定则细说一下,有:
1、如果知道当前的旋转的正负(CAD默认和数学上是一样的,逆时什为正,顺时什为负),就确定的法线的方向。
2、如果知道了法线的方向,可以确定旋转是往哪边进行的,就是方向问题。
3、用两点来指定法线方向时,第一点为掌根,第二点为拇指(切记!!)

    初学朋友切不可认为就这么简单结论,有多少值得大吹大擂的?要知道,这里面学问就多了,以后遇到旋转角度之类的问题就可以迎刃而解了。空说无益,结合几个实例,就清清楚楚了。


在实体时旋转,你能完全控制实体的旋转方向吗?这个问题不容易看出来哦,因为我们旋转时,通常是一整周(360度),不管正转还是反转,结果都是一个回转体,看不出旋转方向。但是旋转如30度时,这个问题就必须要考虑了。举例说明之。

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 楼主| 发表于 2007-3-25 21:50 | 显示全部楼层
在第1、2集中,我就说过这种问题,一定对旋转的过程做到心中有数。
实体编辑中“旋转面”,和“实体旋转”方法是一致的,但是结果的本质却不同,做出的不是回转体。“旋转面”和实体旋转是一样的,当指定一个面后,系统提示指定旋转轴的第一点,这时脑子一定要清晰,这一点就是对应“右手螺旋定则”中的“掌根”;系统提示指定旋转轴的第2点,这一点就是对应“右手螺旋定则”中的“拇指”。比划一下右手,此时四指弯曲的方向就是角度的正方向,这时就可以输入角度了(CAD中旋转面为正负90度之间)。

用右手螺旋定则旋转面是相当有用的,因为很多时候,实体较多,面较多时,需要用“三维动态观察器”来查看实体,视点的变化,不容易把握住旋转面的旋转方向,这时比划一下右手,就心中有数了。[这些可是秘密哦,一般人我不告诉他!我也是这样做的哦!不管视点如何变化,这个规律是不变的,比划一下右手,轻松搞定。]

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 楼主| 发表于 2007-3-25 21:52 | 显示全部楼层
在旋转时,系统提示用两个点来确定旋转轴,再强调一下,指定旋转轴上两个点的先后秩序,第一点为“掌根”,第二点为“拇指”。如果自己指定相反了,也非常好办,想想这个定则,输入相反的角度(如果是+30度,就输入-30度)就解决了。


据我观察,右手螺旋定则在CAD中是普遍存在的规律,不光用于旋转,在其它地方也是这样的。说句自以为是的话,我当初对于旋转的方向是经常是猜测中进行,在平面上好猜,空间视点一乱则一脸茫然,自从总结出这个规律后,就发现CAD不再那样“桀骜难训”。

再次希望初学朋友记住这个规律,避免了一个弯路。


——————————————————
第二部分


“法线”的用途不光是在旋转时的这一种用途。在渲染时,渲染选项中就有“法线为负”的这项,它有什么意义呢,我随便画一图来说明一下,请比较它们的区别!尤其是后面的两种情况,注意贴图后结果的不同。

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 楼主| 发表于 2007-3-25 21:53 | 显示全部楼层
第三部分


“法线”在CAD三维中是个相当重要的概念,但是我观察基本上没人单独详细地讲解它,结果造成相当多的混淆!
比如“剖切”命令中,有个“Z轴”的选择项,这是如何运用的呢?我最初毫不迟疑地认为,这是根据当前坐标轴(包括UCS)中Z轴的指向来确定剖切面的,因为“剖切”命令中“ZX平面”等几个都是类似的用法,我的理解是“Z轴”是指,剖切面通过当前坐标轴上的“Z轴”,系统要求指定的点就是说不在“Z轴”上的一点,因为坐标轴相当于直线,现在直线和不在直线上的一点都确定了,毫无疑问,剖切面就确定了。

   没有用过“剖切”命令中“Z轴”的朋友,你认为这样分析有无道理?而实际上,我这却是大错特错,我不清楚自己错在什么地方了,反正结果和自己预料的不一样,我不断地试验,不断地观察UCS坐标轴中Z轴对结果的
影响,一直在探索其中的道理……
  说出来真想哭一场,终于有一天,恍然大悟,“剖切”命令中“Z轴”与坐标轴中“Z轴”没有关系,而是指剖切面上的法线!(欲哭无泪!),我一直被“Z轴”这两个字迷惑了!

如何运用,“剖切”命令中“Z轴”来剖切实体呢?请看下图。

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 楼主| 发表于 2007-3-25 21:55 | 显示全部楼层
CAD中这个迷惑的“Z轴”(真实姓名叫“法线”这家伙),不光在剖切命令出现过哦,感兴趣的朋友自己找找来。“剖切”命令中“Z轴”的用法简单地说,系统提示第一点时,是指的是剖切面上的一点,而第二点就是与剖切面垂直且不在剖切面上的一点,这两点就确定了法线,剖切面就是与法线垂直的面,所以这样就知道了剖切面所在。而与当前坐标轴“Z轴”的指示没有关系!!


这集就到此,希望初学朋友不再为旋转时,明明感觉往东转,结果往西转,估计这下往东转,结果又猜对了!想信这下就完全心中有数了吧,仔细一想这个规律又是这样浅显易懂,学CAD就是这样,经过一番“痛彻心扉”的苦想后,一旦豁然开朗,却发现折磨自己的东西原来也不怎样嘛,自己想到的东西也不咋样嘛。


最后,回答前几集中一些朋友回帖的问题。

1、为什么实体旋转不成功?
答:作为旋转的对象可以是面域,也可以是多段线。这就是说,不是简单画出线就可以了,要么把它做成面域,要么用二维多段线来画成,这里说的多段线是二维多段线,必须是闭合的多段线,所以在用多段线画图时,最后一步输入“C”来结束,确保完全闭合!还有就是如“矩形”和“正多边形”的实质也就是闭合的多段线,所以它们是可以直接旋转或者拉伸成实体。
    就是说,闭合的多段线是可以直接旋转或者拉伸成实体的,当然有些情况也不成功(比如多段线自己发生了交叉,这是成不了实体的,这类情况基本上没遇到过,因为多段线是自己画的,自己不可以画一个无法成功的东西出来而要它成功。)
    当然把闭合的多段线再转成面域也是可以的(用BO命令或面域命令),一般无此必要。不过用多段线来沿面域的边界描线则有运用,这个估计是软件自己的原因,我曾多次遇到做比较复杂的面域时(轮廓相当复杂),系统出错,难道是这样的轮廓不可能做成实体吗?我索性用多段线描边,最后封闭,然后拉伸或者旋转,就轻松成功了。所以我总结出这样的经验,如果感觉面域做不好时,就用多段线描边,就这样简单。
     和曲面上的旋转不一样,实体旋转的对象必须在旋转轴的一侧(!),不能超过旋转轴。
     不管用面域还是用多段线来旋转与拉伸,它们必须是平面的图形,相当多的时候,空间相交的直线从一个视图是封闭的,这样连面域都做不出来,显然这是不能旋转与拉伸的。



2、三维五角星的做法。
   这个虽然说过了,应该能看明白。第一步是画出平面上的五角星,这里方法是比较多的,一种方法是画个正5边形,然后连接用直线隔一个连接顶点,平面上的五角星就画出来了,然后就用上面这个方法吧,再用多段线描边。
   
   到拉伸成实体,就是确定拉伸的高度,这个自己指定。但是怎样才能拉伸后汇集成一点,而出现尖顶呢?这一步才算有点“技术含量”,就是用捕捉的方式来倾斜角,为了达到这个目的,动用了“偏移命令”,
拉伸实体借助平面上的“偏移”命令,未见别人用过,我可是想了许久的哦,灵感的来源就是大家再熟悉不过的“勾股定理”了,通过两直线边就确定了“仰角”(即正切值)。
   相信这位朋友应该清楚怎样做的了吧,只要做几个例子就会完全明白了。


3、渲染时怎么一动鼠标渲染效果就没有了?
   这个问题陆续说过,因为渲染极其消耗资源,即使一个简单和结果,可能要渲染一两分钟,如果第一步都渲染的话,电脑真的要休克了。还有一点是,我们渲染的目的是为了最后得到效果图,渲染就是为出图用的,所以渲染时要保存为图片。常规方法用:(1)渲染成图片文件;(2)在工具栏中保存为图片;(3)渲染到渲染窗口中支保存:(4)抓图。所以渲染一动鼠标就消失了,这是正常而且相当必要的。如果要渲染,就要重新点渲染。

  4、 有朋友反应拙帖不连贯,不容易找齐,这个不难的。在下这个系列帖子的前面都以[三维]开头的,请在论坛的首页,点“[三维]”这项,则论坛上所有以“[三维]”开头的帖子都筛选出来了,非常容易找到的。也有朋友说不让下载,这是可以下载的,估计是论坛上要发帖“挣钱”,然后“花钱”下载,你的“钱”不够,就不能下载了哦。



  5、用CAD画三维实体 有多大的意义?
   用CAD画三维实体,因为软件的原因,有相当的东西是做不出来的,比如说拿一个“土豆”来,谁能照着完全画出来,可谓高手了。CAD画三维实体,通常适合于一些规则的图形,简单地说,能机床能加工出来的东西,都是可以画的。
  
   虽然CAD有一定的局限性,但是用CAD来学习三维,我认为是再好不过的了,因为这样可以培养三维思维能力,只有思维能力提高了才是最重要的,软件只是一个工具,过分地依赖优良的工具而且是缺少思维,这终究是难也立足的。总体上说,学画三维最好的学习工具就是CAD,而CAD三维实体的核心就是运用“实体旋转”和“实体拉伸”工具加上布尔运算。

   当实体做出来后,后期是“渲染”,渲染的结果也是最吸引人的地方,相当多的人是看到渲染的结果而萌发了学三维也纳实体的想法。在后面几集中,我侧重是
说说自己对渲染的粗略认识。在渲染中常有“实体容易,渲染难”的感觉,因为要想调出自己想要的效果是个相当耗时的过程。


6、有朋友问在下的邮箱与QQ,邮箱是有的[email protected], 只是我在山区上班,不常上网,通常是休息时回家上网吧。虽然有些同事有电脑上网,但是同事们每天废寝忘食地在网上厮杀,呕心沥血地挣元宝卖钱,没人对CAD感兴趣,所以也不便到别人电脑上看看。
    拙帖上传以来,谢谢大家的支持。最初写这个系列纯粹偶然,我是想到那里就写到那里,随心所欲,所以有些朋友感觉比较乱。

在下最初是想和朋友相互学习,通过抛砖引玉,学习朋友们的经验与心得。还是那句老话,对于CAD我完全是自学的,基本上是自己慢慢摸索,所以错误之处自然不可避免,欢迎朋友们指出来。我写这个系列也没有完整的构思,常常是想一个写一个,有问则力求有答。


    最后,发两张无关CAD的图——“接触网”,有些铁路上空有许多线,这就是接触网,通常离地6米多,火车能够前进,是车头(电力机车)顶上升起一个弓形东西,然后刮着接触网跑,接触网的电压是25000伏。接触网如果出了问题,火车就开不动了。我的职业就是接触网工,爬到这个上面去检修(当然是停电后,打好安全带)。照片上的地方在成昆线上,我们负责的区段的两座桥上。不知道这个论坛上有无干这行的朋友?

    闲来无事,也好奇想知道热爱CAD的你来自什么行业?

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发表于 2007-3-30 19:06 | 显示全部楼层
:) :P
发表于 2007-3-31 10:42 | 显示全部楼层
谢谢拉啊,有没有三维的快捷命令呢
发表于 2007-3-31 11:24 | 显示全部楼层
支持,我来自机械行业
发表于 2007-4-1 12:38 | 显示全部楼层

好危险

你做这个太凶险了,呵呵!注意身体哦!
发表于 2007-4-5 23:27 | 显示全部楼层
本人来自机械行业,你的每一集都看啦,我要说我们的论坛有你而精彩
发表于 2007-4-8 21:16 | 显示全部楼层
你真是太有才了
发表于 2007-4-9 12:27 | 显示全部楼层

感谢

一直很感谢楼主对论坛所做的努力。
看了也很受教。。
我们的专业有点相关。
我们是中铁单位,是搞基础建设的。你们是做后期维护的。呵呵,亲戚哈。。
发表于 2007-4-23 17:03 | 显示全部楼层
我是个学生准备毕业了是计算机专业的, 我也和喜欢CAD也喜欢你的专集. 谢谢楼主
发表于 2007-4-26 22:41 | 显示全部楼层
支持楼主哦。。。
我也做工程的。。目前在做地铁项目
发表于 2007-4-28 18:58 | 显示全部楼层
学习的榜样啊,值得追求
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