Текст книги "AutoCAD 2010"

Глава 9
Трехмерное моделирование

• Пространство для трехмерного моделирования

• Просмотр трехмерных чертежей

• Трехмерные координаты

• Резюме

Материал прошлых глав был посвящен работе с чертежами в двухмерном пространстве. В этой главе вы познакомитесь с трехмерным моделированием.

В AutoCAD можно создавать три типа трехмерных моделей: каркасные, поверхностные и объемные.

• Каркасные модели, как следует из названия, отображаются в виде ребер и не имеют объема. Например, линия, начерченная в трехмерном пространстве, уже может считаться каркасной моделью.

• Поверхностные модели, в отличие от каркасных, содержат еще информацию о поверхностях, формирующих объект, поэтому они обеспечивают более точное описание объектов.

• Твердотельные модели представляют собой точные копии реальных объектов, так как, кроме всего прочего, содержат информацию об объеме, занимаемом этими объектами.

Пространство для трехмерного моделирования

Чтобы воспользоваться всеми возможностями трехмерного черчения, предоставляемыми программой, следует переключиться из пространства AutoCAD Classic (Классический AutoCAD) или 2D Drafting & Annotation (Двухмерное черчение и аннотирование) в 3D Modeling (Трехмерное моделирование). При переходе в пространство 3D Modeling (Трехмерное моделирование) рабочее окно программы AutoCAD приобретает несколько иной вид (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Окно AutoCAD в пространстве трехмерного моделирования

Как видите, изменился состав групп на вкладках ленты в главном окне программы и инструментов на Tool Palettes (Инструментальные палитры). Например, если до этого вы работали в пространстве AutoCAD Classic (Классический AutoCAD), то с экрана исчезли панели инструментов рисования и редактирования, расположенные ранее по бокам.

В AutoCAD 2010 при переходе в пространство 3D Modeling (Трехмерное моделирование) на ленте появляются вкладки Mesh Modeling (Моделирование поверхностями) и Render (Тонирование). Некоторые возможности первой мы рассмотрим в главе 10. Вторая же вкладка по умолчанию содержит шесть групп (рис. 9.2):

• Visual Styles (Стили визуализации) – определение внешнего вида поверхностей и ребер трехмерной модели;

• Edge Effects (Эффекты края) – управление отображением эффектов границ;

• Lights (Освещение) – создание и редактирование источников света;

• Sun & Location (Солнце и местоположение) – создание и редактирование погодных условий, координат места нахождения, а также времени суток;

• Materials (Материалы) – создание, редактирование и присвоение материалов объектам чертежа;

• Render (Тонирование) – выбор качества и запуск процесса визуализации изображения.

Рис. 9.2. Вкладка Render (Тонирование) ленты

Несмотря на все перечисленные особенности пространства 3D Modeling (Трехмерное моделирование), принципы работы с программой при трехмерном моделировании остаются теми же, что и в рабочем пространстве AutoCAD Classic (Классический AutoCAD) или 2D Drafting & Annotation (Двухмерное черчение и аннотирование).

Просмотр трехмерных чертежей

До сих пор, работая с двухмерными чертежами, мы видели модель только в одной плоскости XY. Однако в трех измерениях не обойтись без просмотра модели с различных точек обзора.

Основным способом является так называемый вид в плане – это тот вид, который мы привыкли видеть на двухмерных чертежах. Модель в этом случае изображается так, как если бы мы смотрели на нее сверху.

Использование типовых проекций значительно упрощает просмотр трехмерных объектов. Направление проецирования можно выбрать с помощью команд группы меню Views (Виды) на вкладке View (Отображение) ленты. Программа предлагает выбрать шесть типовых проекций и четыре изометрических вида (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Раскрытый список кнопки Views (Виды) на вкладке View (Отображение) ленты

Примечание

При запуске выбранной команды не только выводится на экран соответствующая проекция, но и автоматически выполняется масштабирование по границам.

Итак, можно выбрать один из следующих типовых видов.

• Top (Верх) – точка зрения в этом случае находится над моделью. Это основной вид – вид в плане.

• Bottom (Низ) – объект отображается так, как если бы вы смотрели на него снизу.

• Left (Слева) – модель показывается с левой стороны.

• Right (Справа) – модель показывается с правой стороны.

• Front (Спереди) – в этом случае модель отображается спереди. Данный вид соответствует фронтальной проекции на технических чертежах.

• Back (Сзади) – модель изображается так, как если бы на нее смотрели сзади.

• SW Isometric (Ю-З изометрический) – юго-западный изометрический вид. При использовании различных изометрических видов чертеж всегда изображается сверху, только в различных видах пользователь смотрит на модель при разном повороте вокруг вертикальной оси. В данном случае видны левая, передняя и верхняя стороны модели. Так как в изометрических видах изображаются три измерения, а не два, как раньше, при этом можно увидеть гораздо больше деталей.

Примечание

Как вы уже, наверное, заметили, при обозначении изометрических видов используются географические термины. При этом направление оси X в МСК совпадает с направлением на восток. Однако географическая ориентация на вашем чертеже может быть не связана с названием изометрического вида.

• SE Isometric (Ю-В изометрический) – в этом случае модель также показывается в трех измерениях. Пользователю видны правая, передняя и верхняя стороны модели.

• NE Isometric (С-В изометрический) – северо-восточный изометрический вид позволяет увидеть правую, заднюю и верхнюю стороны модели.

• NW Isometric (С-З изометрический) – северо-западный изометрический вид приближает к пользователю левую, заднюю и верхнюю стороны конструкции.

При всем многообразии типовых проекций и изометрических видов может возникнуть необходимость выбрать произвольную точку обзора. Например, при использовании стандартных изометрических видов в правильных фигурах, таких как куб, некоторые ребра могут накладываться друг на друга. Описанная проблема решается смещением точки обзора в произвольное место.

Одним из способов получить нестандартный вид модели является использование команды DDVPOINT, которая запускается из меню View → 3D Views → Viewpoint Presets (Вид → Трехмерные виды → Установка точки зрения). На экране отобразится диалоговое окно Viewpoint Presets (Установка точки зрения) (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Диалоговое окно Viewpoint Presets (Установка точки зрения)

В поле X Axis (С осью X) вводится угол между осью X и проекцией вектора наблюдения на плоскость XY. Такой угол обычно называют азимутом. В текстовом поле XY Plane (С плоскостью XY) диалогового окна задается угол наклона между вектором направления на точку обзора и ее проекцией.

Эти же углы можно указать и в графической зоне, расположенной сверху. Чтобы задать один из стандартных азимутов, следует щелкнуть кнопкой мыши внутри одного из секторов с нужным значением угла. При этом, зная, например, что угол 270° соответствует виду спереди, легко догадаться о соответствии углов и типовых видов.

В правой части окна указывается вертикальное направление вектора наблюдения. Угол 0° задает один из боковых видов, а угол 90° соответствует виду сверху, то есть типовому виду, к которому мы привыкли при работе с двухмерными чертежами. В типовых изометрических видах этот угол равен 35,3°. Например установив азимут равным 225°, а вертикальный угол 35,3°, мы получим типовой юго-западный изометрический вид (спереди и слева).

Если переключатель установлен в положение Absolute to WCS (Абсолютно в МСК), то направление просмотра задается относительно мировой системы координат (МСК). Чтобы указать угол зрения относительно ПСК, установите переключатель в положение Relative to UCS (Относительно ПСК).

Щелчок на кнопке Set to Plan View (Вид в плане), расположенной в нижней части окна, быстро устанавливает все настройки для просмотра вида в плане.

Еще одно средство установки нужного вида – трехгранник осей и компас. Чтобы воспользоваться данной возможностью, выполните команду меню View → 3D Views → Viewpoint (Вид → Трехмерные виды → Точка зрения). Можете также ввести команду VPOINT с клавиатуры. При этом в командной строке появятся следующие сообщения:

Current view direction: VIEWDIR=0.0000,0.0000,1.0000

Specify a view point or [Rotate] <display compass and tripod>:

Числа в первой строке указывают координаты текущей точки зрения. В ответ на приглашение программы нажмите клавишу Enter. При этом графическая зона примет вид, показанный на рис. 9.5.

Рис. 9.5. Вид трехгранника осей и компаса

Попробуйте подвигать мышью, и вы увидите, как перемещается маленькое перекрестье в правом верхнем углу и при этом вращается пиктограмма системы координат. Рисунок, расположенный в углу, называется компасом. Чтобы понять, как задать точку зрения с помощью данного инструмента, постарайтесь подключить свое воображение и представить, что данный компас – это развернутый на плоскости глобус, причем центр окружностей представляет собой северный полюс. Находясь в этой точке, вы смотрите на модель сверху. Внутренняя окружность – это экватор (вид сбоку), а вся внешняя окружность – это южный полюс (вид снизу). Таким образом, вертикальное положение точки зрения задается перемещением указателя мыши от центра к краю или наоборот.

Значение азимута зависит от того, в каком сегменте окружности находится указатель. Например, если переместить его в правый нижний сегмент окружности, то вы увидите модель слева спереди. Если при этом указатель будет находиться во внутренней окружности, то, ко всему прочему, будет продемонстрирована верхняя сторона. А если он будет в положении между внутренней и внешней окружностями, то будет показана нижняя сторона модели.

Возможно, вы обратили внимание на то, что указание точки зрения с помощью диалогового окна Viewpoint Presets (Установка точки зрения) (см. рис. 9.4) во многом схоже с использованием трехгранника осей и компаса: в обоих случаях угол зрения определяется путем задания азимута (угла между осью X и проекцией вектора наблюдения на горизонтальную плоскость) и вертикального угла. Однако при использовании компаса отсутствует возможность точного определения углов.

На первом этапе применение трехгранника осей и компаса может показаться затруднительным, однако, освоив данный инструментарий, вы сможете быстро задавать положение точки зрения – многим этот метод кажется наиболее удобным.

Чтобы выбрать нужный вид, установите указатель в выбранную позицию и щелкните левой кнопкой мыши. Теперь модель отобразится на экране с учетом положения указателя в компасе (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Отображение модели с учетом положения указателя в компасе

В AutoCAD 2010 применяется такой подход к отображению моделей, при котором можно использовать стили визуализации. Под стилем визуализации понимается сохраненный набор параметров внешнего вида модели, включающий в себя вид граней и ребер модели, цвет фона, световые блики и многое другое. Поэтому можно однажды настроить отображение модели и сохранить эти настройки в виде стиля визуализации, чтобы затем при необходимости быстро возвращаться к нужному отображению модели.

Чтобы изменить внешний вид объекта, следует запустить команду VSCURRENT. Сделать это можно, выбрав один из пунктов в подменю View → Visual Styles (Вид → Стили визуализации) либо щелкнув на одном из значков в списке, который расположен в группе Visual Styles (Стили визуализации) на вкладке Render (Тонирование) ленты (рис. 9.7) либо на панели инструментов Visual Styles (Стили визуализации) (рис. 9.8).

Рис. 9.7. Раскрытый список кнопки Visual Styles (Стили визуализации) на вкладке Render (Тонирование) ленты

Рис. 9.8. Панель инструментов Visual Styles (Стили визуализации)

По умолчанию в программе имеются пять различных стилей визуализации.

• 2D Wireframe (Двухмерный каркас) – объекты отображаются в виде отрезков и кривых, с учетом типов и весов линий. Этот режим обычно используется для представления двухмерных объектов.

• 3D Wireframe (Трехмерный каркас) – объекты также отображаются в виде отрезков и кривых, но без учета типов и весов линий. Данный режим наиболее удобно использовать при редактировании, так как видны все ребра модели.

• 3D Hidden (Трехмерное сокрытие) – как и в предыдущем случае, модель отображается в каркасном виде, однако грани, скрытые поверхностями, показываться не будут. Данный режим можно считать эквивалентом выполнения команды HIDE.

• Realistic (Реалистичный) – объекты раскрашиваются с учетом присвоенного им цвета или типа материала.

• Conceptual (Концептуальный) – объекты также заливаются с учетом присвоенного им цвета или типа материала. Кроме того, в этом случае реалистичность вида достигается за счет сглаженности поверхностей и плавности цветовых переходов.

Внешний вид шестерни в стиле визуализации Conceptual (Концептуальный) показан на рис. 9.9. Запомните, что каждому видовому экрану может быть назначен свой стиль визуализации.

Рис. 9.9. Вид шестерни в стиле визуализации Conceptual (Концептуальный)

Поэкспериментируйте с отображением модели при различных стилях визуализации, чтобы подобрать наиболее подходящий.

Режим Orbit (Орбита) служит для просмотра модели и установки точки зрения. При использовании данного инструмента пользователь как бы вращается вокруг пространственной модели, что позволяет рассмотреть ее под различными углами. В режиме Orbit (Орбита) нельзя использовать другие команды для редактирования модели.

В AutoCAD 2010 используются три разновидности данного инструмента. Кроме режима Free Orbit (Свободная орбита), который присутствовал в более старых версиях программы, имеются два других режима: Constrained Orbit (Ограниченная орбита), который запускается по умолчанию, и Continuous Orbit (Непрерывная орбита).

Выбрать один из режимов Orbit (Орбита) можно с помощью кнопок в группе Navigate (Навигация) на вкладке View (Отображение) ленты или из меню View → Orbit (Вид → Орбита). Можно также воспользоваться панелью инструментов Orbit (Орбита).

Производительность компьютера в режиме Orbit (Орбита) напрямую зависит от количества вращающихся объектов. Поэтому сначала выделите только те объекты, которые необходимо просмотреть в режиме вращения, а затем уже запустите команду. При этом с экрана исчезнут все невыделенные объекты. Они появятся вновь, как только вы завершите просмотр модели.

Свободное вращение

После выбора режима Free Orbit (Свободная орбита) на экране появляется окружность, показанная на рис. 9.10.

Рис. 9.10. Вид модели при включенном режиме Free Orbit (Свободная орбита)

Данная окружность делит графическую зону на несколько областей. При перемещении указателя из одной области в другую он изменяет свой внешний вид. Таким образом AutoCAD извещает пользователя о том, что изменился способ вращения модели, то есть программа будет по-разному реагировать на движения указателя мыши в зависимости от того, в какой области он находится.

Рассмотрим различные способы вращения модели.

Поворот в режиме круговой стрелки. Выведите указатель за внешний контур орбиты. Он примет вид круговой стрелки с точкой в центре

Если теперь перемещать указатель, удерживая нажатой левую кнопку мыши, то объекты, находящиеся на экране, будут вращаться вокруг воображаемой оси, проходящей через центр окружности перпендикулярно плоскости чертежа. Отпустив кнопку мыши, вы зафиксируете полученный вид модели.

Поворот в режиме сферы с линиями. Если переместить указатель внутрь окружности, то он приобретет вид двух эллипсов со стрелками, расположенных в перпендикулярных плоскостях

Теперь, перемещая указатель при нажатой кнопке мыши, вы добьетесь вращения модели вокруг оси, лежащей в плоскости экрана и проходящей через центр окружности перпендикулярно направлению перемещения указателя. Например, если в данном режиме перемещать указатель в горизонтальном направлении, то модель будет вращаться вокруг вертикальной оси, проходящей через центр окружности. Отметим также, что указатель лучше перемещать примерно по прямой линии, иначе можно легко запутаться в положении модели.

Поворот вокруг вертикальной оси. Наверное, вы уже заметили, что по контуру окружности расположены четыре кружка – они также предназначены для вращения модели. Если установить указатель мыши в левый или правый кружок, то он приобретет вид эллипса со стрелкой, вытянутого в горизонтальной плоскости

Теперь при перемещении указателя вращение модели будет происходить вокруг вертикальной оси, проходящей через центр окружности параллельно плоскости экрана. Чтобы получить лучшее представление о данном режиме, можно провести аналогию вращающегося на талии обруча. Даже если при перемещении указатель выйдет из маленькой окружности, вращение будет происходить до тех пор, пока вы не отпустите кнопку мыши. Чтобы повторить вращение в этой же плоскости, опять переместите указатель в одну из окружностей и начните буксировку.

Поворот вокруг горизонтальной оси. Если переместить указатель в нижний или верхний кружок, расположенный на контуре окружности, он примет вид вытянутого в вертикальной плоскости эллипса

В данном случае модель будет вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через центр окружности параллельно плоскости экрана. Чтобы представить себе такое вращение, вообразите, что вы толкаете перед собой колесо. Так же, как и в предыдущем случае, указатель не будет видоизменяться до тех пор, пока вы не отпустите кнопку мыши, чтобы закончить вращение.

Последние два режима хороши тем, что, независимо от того, в каком направлении вы будете перемещать мышь, вращение будет происходить только в одной плоскости – вертикальной или горизонтальной.

Ограниченное вращение

Режим ограниченного вращения в версии AutoCAD 2010 используется по умолчанию. Инструмент Constrained Orbit (Ограниченная орбита) можно вызвать одним из перечисленных выше способов. При этом окружность на экране не появится, а указатель примет такой же вид, как при вращении в режиме сферы с линиями

Основное отличие от поворота в режиме сферы с линиями состоит в том, что теперь вращение будет происходить в положительной полусфере, то есть вы не сможете взглянуть на модель со стороны отрицательного направления оси Z.

Совет

Чтобы быстро переключиться в режим Free Orbit (Свободная орбита), находясь в режиме Constrained Orbit (Ограниченная орбита), нажмите и удерживайте клавишу Shift. Кроме того, чтобы просто активизировать режим Constrained Orbit (Ограниченная орбита), нажмите клавишу Shift и среднюю кнопку (колесико) мыши. Отпустив кнопку или клавишу, вы вернетесь в режим черчения.

Непрерывное вращение

После выбора режима Continuous Orbit (Непрерывная орбита) необходимо задать направление вращения модели. Для этого нужно, удерживая нажатой левую кнопку мыши, указать то направление, которое необходимо. Для окончания вращения модели нажмите клавишу Esc или щелкните кнопкой мыши.

Настройки режима Orbit (Орбита)

Как говорилось ранее, в режиме Orbit (Орбита) невозможно выполнение команд, то есть их нельзя ввести в командную строку. Однако щелчком правой кнопки мыши можно вызвать контекстное меню с достаточно богатым набором возможностей (рис. 9.11).

Рис. 9.11. Контекстное меню в режиме Orbit (Орбита)

Рассмотрим команды, которые имеются в контекстном меню.

• Пункт Exit (Выход) завершает выполнение команды и убирает контекстное меню с экрана.

• Выделив строку Current Mode (Текущий режим), вы просто свернете контекстное меню без завершения работы команды.

• В подменю Other Navigation Modes (Другие режимы навигации) перечислены все возможные инструменты, позволяющие просматривать модель различными способами в интерактивном режиме. Обратите внимание на то, что каждой команде назначена своя цифра, поэтому переключаться между данными режимами можно, не вызывая контекстное меню, а просто нажимая соответствующую клавишу на клавиатуре.

· Первые три позиции занимают различные варианты режима Orbit (Орбита), описанные достаточно подробно.

· После выбора пункта Adjust Distance (Регулировка расстояния) указатель принимает вид стрелки. Теперь если перемещать его вверх или вниз при нажатой левой кнопке мыши, то чертеж на экране будет приближаться или удаляться соответственно.

· Команда Swivel (Шарнир) позволяет сымитировать вращение камеры вокруг вертикальной оси.

· Команды Walk (Прогулка) и Fly (Полет) предоставляют ранее недоступные возможности. При выборе первой из них появляется возможность «прогуляться» по модели и рассмотреть ее с точки зрения обозревателя. Управление осуществляется клавишами управления курсором и с помощью палитры Position Locator (Положение наблюдателя) (рис. 9.12), которая появляется автоматически после вызова команды.

Рис. 9.12. Палитра управления перемещением по модели

Инструмент Fly (Полет) во многом аналогичен предыдущему. Эти две команды можно настроить в окне Options (Параметры) на вкладке 3D Modeling (Трехмерное моделирование).

· Используйте команды Zoom (Масштабирование) и Pan (Панорамирование) точно так же, как если бы вы находились не в орбитальном режиме. В данном случае масштабирование производится в режиме реального времени.

• Команды Zoom Window (Показать рамкой), Zoom Extents (Показать границы) и Zoom Previous (Показать предыдущий) предназначены для увеличения или уменьшения изображения модели в режиме Orbit (Орбита). Заметим, что изменять масштаб объектов можно и не вызывая контекстное меню, а просто используя колесико мыши.

• Параллельную или перспективную проекцию можно выбрать, воспользовавшись командой Parallel (Параллельный) или Perspective (Перспективный). При применении первого способа все параллельные линии модели останутся таковыми и в изображении. Если же выбрать вариант Perspective (Перспективный), то линии, уходящие вглубь экрана, будут визуально сходиться. Такой эффект обычно используют в архитектурных чертежах.

• Команда Reset View (Сбросить вид) может помочь в том случае, когда после долгих манипуляций с моделью вы желаете вернуть на экран вид, который был до перехода в режим Orbit (Орбита).

• Из подменю Preset Views (Стандартные виды) можно выбрать один из стандартных видов модели, рассмотренных ранее.

• В подменю Visual Styles (Стили визуализации) перечислены все стили визуализации, кроме 2D Wireframe (Двухмерный каркас).

• Наконец, подменю Visual Aids (Визуальные средства) позволяет воспользоваться некоторыми дополнительными средствами, помогающими сориентироваться в трехмерном пространстве:

· Compass (Компас) – изображение на экране дополнится тремя окружностями – X, Y и Z, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях;

· Grid (Сетка) – в плоскости XY вырисовывается сетка;

· UCS Icon (Знак ПСК) – добавляет на экран трехмерную пиктограмму ПСК (эта функция включена по умолчанию).