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刍议计算机三维机械制图设计

时间:2014-01-20 13:34 点击:
进入到计算机数字化信息时代,传统的手绘制图被计算机三维制图所取代。目前计算机三维制图技术已经被应用到诸如工程的设计、动画的设计以及电脑图形的设计等领域当中。文章针对计算机三维制图设计进行探讨。
  随着计算机应用技术的普及,各种绘图软件被研制开发出来,推动着制图技术快速发展。回顾制图的历史,传统的绘图方式是手工操作,进入到二十一世纪,计算机制图开始在各行各业得到普遍的应用,但是,起初是计算机的二维绘图技术。近些年来,计算机二维制图技术逐渐被取代,三维绘图技术配合手工绘图技术成为了制图首选方式。
  1计算机三维制图设计的意义
  我国的一些企业中,在机械设计上,会应用一些更为先进的软件,诸如Solidworks、Pro/E、UG等来进行机械设计。使用计算机三维绘图技术,是将三维设计绘图软件与有关机械设备相互连接,当根据必要的参数进行三维建模之后,机械加工设备就能够按照设计要求将产品直接生产出来,在工序流程上简化了很多,而且从设计图纸到生产出来的产品都会达到最优的质量。可见计算机制图使机械设计趋向于更为完美,并推动企业不断地实现产品创新。但是,从计算机制图设计本身而言,其是作为一种辅助的技术手段加以利用的。对于企业的产品,通过CAD技术,可以对于产品的建模进行构思,根据产品的要求不断地调整和完善,省去了实用手绘制图而造成的重复劳动。所以,实用计算机三维技术进行制图,不仅是设计图纸,而且也是设计人员的一种思维表达。
  2计算机三维绘图设计中需要掌握的要点
  在工程绘图中,计算机绘图经历了二维绘图和三维绘图两个阶段。现在对于三维制图设计已经达成了共识,主要是采用三维几何坐标进行建模,而二维绘图则是三维建模的基础,三维绘图技术是在二维绘图的基础之上扩展开来的。以AutoCAD软件绘图为例。
  2.1坐标系统
  被世界上所认同的AutoCAD默认坐标系为WCS,AutoCAD的另一个坐标系统为UCS坐标系。在计算机操作上,AutoCAD三维绘图所建立的是笛卡尔直角坐标系,使用右手的大拇指操作Z轴,其他的四个手指操作X轴和Y轴,使两者之间呈现出90°直角。WCS坐标系使用"W"来表示,坐标的原点(0,0)则是"+"符号。
  在计算机三维制图中,世界坐标系WCS是使用的坐标系,它在使用中表现出固定不变的特性,不需要对坐标系有所改变,但是却可以通过旋转的方式来观察,或者是将观察的角度改变,达到需要的效果。从计算机屏幕上观察,在屏幕的左下角位置就可以找到坐标的原点,X轴是水平正方向,向右;Y轴是垂直正方向,向上;Z轴则以屏幕为二维平面,指向观察者。
  UCS用户坐标系统是建立在世界坐标系WCS的基础之上的。与世界坐标系WCS有所不同,其是一种相对的坐标系。用户在使用其进行绘图的时候,可以根据自己的需要来调整坐标系中X轴、Y轴和Z轴的方向。值得一提的是,在UCS用户坐标系统中,Z轴的方向是可以自动确定的,只要X轴、Y轴的方向在坐标原点的基础上被确定下来,Z轴的方向就能够自动生成。将世界坐标系WCS与UCS用户坐标系统相比较,在进行三维绘图设计的时候,使用用户坐标系统UCS会将原本复杂的工作变得简单了很多。
  从三维制图设计的效果上来看,使用世界坐标系WCS设计建筑阳台,需要对于阳台的每一个角度都要计算,特别是对于阳台有特殊设计要求的倾斜角度,都要逐一计算,而且数据必须精确。使用用户坐标系统UCS取而代之,则要简便很多,因为针对阳台进行设计的时候,每一个角度的画面都相当于是一幅二维的平面图。操作起来会非常的简单,而且设计效果更好。另外,由于世界坐标系WCS具有坐标系固定不变的特性,所以对于一些三维图形的设计会存在着一定的局限性。比如,在二维平面坐标系中可以设计出一个圆,但是如果使用三维坐标系画出三个同心圆,则很难于实现。因为从世界坐标系WCS的坐标系设计上来看,要使用三个不同的坐标系才能够完成。
  2.2视点
  在三维空间中,用户所观察的角度是非常重要的,其可以使三维设计呈现出不同的视觉效果,因此,在进行计算机三维制图设计的时候,选择一个恰当的视点非常必要。在三维坐标中,观察的视点就是可以指向原点的矢量,由于视点的选择并不会影响到图形设计,因此可以根据X轴、Y轴和Z轴的坐标来进行确定。
  在视点的选择上,计算机二维制图设计与三维制图设计的差别在于,二维绘图一般会使用正视图,视角的位置是默认的,处于平面的正上方,以俯视图为主。三维制图设计主要体现为三维立体效果,所以所使用的是斜视图。那么在视角的选择上,会更为灵活一些,以能够有效地观察设计图形的三维效果为标准。在计算机三维制图设计中,对于视角或者是视点的设置可以通过VPOINT命令来完成,根据设计者对于三维制图设计效果的需求,也可以使用3DORBIT或DVIEW命令来设置视点,对于三维制图设计效果进行动态地观察。值得一提的是,用户在使用计算机进行三维制图设计的时候,一定不可以选择将2D的高度进行拉伸的方式,使其平面试图成为3D对象来进行观察。必要的时候,可以将视点根据需要进行改变,重新选择一个合适的几何特征点。
  2.3布局设计
  打开CAD软件之后,要进行布局设计,可以点击"布局"标签,此时会呈现出矩形框图。按照顺序点击视图、视口和新建视口,就会看见有一个标准视口弹出来。如果要使用三维设计制图,就需要在"设置"对话框中进行选择,点击"三维线框"就可以了。当回到"布局"页面之后,光标就会变成"十"字型。此时,就可以进行绘图操作了。

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