Текст книги "AutoCAD 2009 для студента. Самоучитель"

Неперекрывающиеся видовые экраны

Графическую область в пространстве модели можно разбить на несколько неперекрывающихся видовых экранов, а в пространстве листа создать перекрывающиеся (плавающие) видовые экраны.

Обычно работа с новым рисунком в пространстве модели вначале производится на одном видовом экране, занимающем всю графическую область. Этот видовой экран можно разделить на несколько, выводя на них одновременно различные виды: например, на одном – общий вид, а на другом – вид какого-либо элемента. При этом удобно наблюдать, как редактирование данного элемента отражается на рисунке в целом.

На неперекрывающихся видовых экранах допускается:

• производить панорамирование и зумирование, настраивать режимы сетки, шаговой привязки и изображения пиктограммы ПСК;

• задавать систему координат и восстанавливать виды для каждого отдельного видового экрана;

• переключаться с одного видового экрана на другой в ходе выполнения команд рисования;

• сохранять именованную конфигурацию видовых экранов в пространстве модели или применять ее в пространстве листа.

При работе с трехмерными моделями обычно требуется назначение различных систем координат для отдельных видовых экранов.

В процессе рисования все изменения, производимые на одном из видовых экранов, немедленно отражаются на остальных. Переключение с одного видового экрана на другой можно производить в любой момент, даже в ходе выполнения команды.

Создание нескольких видовых экранов

Конфигурации неперекрывающихся видовых экранов могут быть различными. Возможности размещения видовых экранов зависят от их количества и размеров.

Команда VPORTS открывает диалоговое окно Viewports – рис. 15.7. С помощью этой команды графический экран разделяется на несколько неперекрывающихся частей, каждая из которых может содержать отдельный вид рисунка. Команда VPORTS вызывается из падающего меню View → Viewports → New Viewports… либо щелчком на пиктограмме Display Viewports Dialog на плавающей панели инструментов Viewports.

Рис. 15.7. Диалоговое окно создания видовых экранов

Плавающие видовые экраны

Когда пользователь впервые переключается в пространство листа, графический экран пуст и представляет собой «чистый лист», где будет компоноваться чертеж. В пространстве листа создаются перекрывающиеся (плавающие) видовые экраны, содержащие различные виды модели. Здесь эти видовые экраны рассматриваются как отдельные объекты, которые можно перемещать и масштабировать, чтобы подходящим образом расположить их на листе чертежа. В отличие от неперекрывающихся видовых экранов, нет ограничений, разрешающих вывод на плоттер только одного вида пространства модели. Допускается вычерчивать на бумаге любую комбинацию плавающих видовых экранов. Кроме того, различного рода объекты (например, основную надпись или примечания) можно создавать и непосредственно в пространстве листа, не затрагивая модель.

Поскольку плавающие видовые экраны трактуются как самостоятельные объекты, редактировать модель в пространстве листа нельзя. Для получения доступа к ней на плавающем видовом экране необходимо переключиться из пространства листа в пространство модели. Редактирование при этом производится в пределах одного из плавающих видовых экранов. На рисунке определить, какой из видовых экранов является текущим, можно по находящемуся внутри его перекрестью. Кроме того, о работе в пространстве модели говорит соответствующая форма пиктограммы ПСК. В результате появляется возможность при работе с моделью видеть и скомпонованный лист.

Как указывалось выше, пространство модели можно увидеть из пространства листа через окна видовых экранов. Видовые экраны в пространстве листа – это прямоугольники, где отображаются определенные части и виды модели, сформированной в пространстве модели.

Возможности редактирования и смены вида плавающих видовых экранов почти те же, что и неперекрывающихся. Однако в первом случае имеется больше средств управления отдельными видами. Например, на некоторых видовых экранах можно заморозить либо отключить отдельные слои без воздействия на другие экраны. Кроме того, предусмотрено включение и отключение тех или иных видовых экранов. Есть возможность выравнивать вид на одном видовом экране относительно вида на другом, а также масштабировать виды относительно масштаба листа в целом.

Плавающие видовые экраны создаются и управляются командой MVIEW. Некоторые стандартные конфигурации (включая стандартную конструкторскую с различными видами на каждом видовом экране) вызываются с помощью команды MVSETUP.

Вновь создаваемые плавающие видовые экраны можно расположить в любом месте области рисунка. Как и в случае с неперекрывающимися видовыми экранами, для них допустим выбор одной из стандартных конфигураций.

Видовые экраны произвольной формы

Удобными представляются возможность создания в пространстве листа непрямоугольных видовых экранов и связывание с видовыми экранами контуров подрезки, благодаря которым их видимая форма может быть любой.

При создании видового экрана произвольной формы обычному видовому экрану ставится в соответствие подрезающий контур – полилиния, окружность, область, сплайн или эллипс. Ассоциативная связь между этими объектами действует, пока они оба существуют в рисунке.

Допускается модификация уже имеющихся видовых экранов путем переопределения их границ. В качестве новой границы при переопределении можно задать замкнутую полилинию, окружность, сплайн, эллипс, область или дуговой сегмент.

Для создания видовых экранов предназначены два ключа команды VPORTS – Object и Polygonal.

Ключи команды VPORTS следующие:

Object – позволяет преобразовать в видовой экран объект, построенный в пространстве листа. Вызов команды осуществляется из падающего меню View → Viewports → Object.

Если выбирается полилиния, она должна быть замкнутой и иметь не менее трех вершин. Допускается наличие в ней сегментов любого типа (как линейных, так и дуговых), а также самопересечения. Полилиния связывается с вновь создаваемым видовым экраном; в результате получается видовой экран неправильной формы. Этот процесс происходит так: AutoCAD описывает прямоугольник вокруг выбранного объекта, создает на его основе прямоугольный видовой экран, а затем «подрезает» его этим объектом.

Polygonal – позволяет описать границу видового экрана путем указания точек-вершин. Последовательность запросов аналогична той, которая используется при построении полилиний. Вызов команды при этом осуществляется из падающего меню View → Viewports → Polygonal Viewport.

Как и любые другие объекты, контуры подрезки можно редактировать с помощью ручек.

Тренинг-система

Выполните упражнения Vpr1–Vpr3 и тест 9 из раздела 5.

Глава 16
Построение трехмерных моделей

Создание трехмерных моделей – более трудоемкий процесс, чем построение их проекций на плоскости, но при этом трехмерное моделирование обладает рядом преимуществ, среди которых:

• возможность рассмотрения модели из любой точки;

• автоматическая генерация основных и дополнительных видов на плоскости;

• построение сечений на плоскости;

• подавление скрытых линий и реалистичное тонирование;

• проверка взаимодействий;

• экспорт модели в анимационные приложения;

• инженерный анализ;

• извлечение характеристик, необходимых для производства.

AutoCAD поддерживает три типа трехмерных моделей: каркасные, поверхностные и твердотельные. Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. Для моделей каждого типа существует своя технология создания и редактирования.

Поскольку перечисленным типам моделирования присущи собственные методы создания пространственных моделей и способы редактирования, не рекомендуется смешивать несколько типов в одном рисунке. AutoCAD предоставляет ограниченные возможности преобразования тел в поверхности и поверхностей в каркасные модели, однако обратные преобразования недопустимы.

Каркасная модель представляет собой скелетное описание трехмерного объекта. Она не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающих ребра объекта. AutoCAD дает возможность создавать каркасные модели путем размещения плоских объектов в любом месте трехмерного пространства.

Моделирование с помощью поверхностей – более сложный процесс, чем формирование каркасных моделей, так как в нем описываются не только ребра трехмерного объекта, но и его грани. AutoCAD строит поверхности на базе многоугольных сетей. Поскольку грани сети плоские, представление криволинейных поверхностей производится путем их аппроксимации. Чтобы было проще различать два упомянутых типа поверхностей, под термином «сети» будем понимать те из них, которые составлены из плоских участков.

Моделирование с помощью тел – это самый простой способ трехмерного моделирования. Средства AutoCAD позволяют создавать трехмерные объекты на основе базовых пространственных форм: параллелепипедов, конусов, цилиндров, сфер, клинов и торов (колец). Из этих форм путем их объединения, вычитания и пересечения строятся более сложные пространственные тела. Кроме того, тела можно строить, сдвигая плоский объект вдоль заданного вектора или вращая его вокруг оси.

Твердотельный объект, или тело, представляет собой изображение объекта, хранящее, помимо всего прочего, информацию о его объемных свойствах. Следовательно, тела наиболее полно из всех типов трехмерных моделей отражают моделируемые объекты. Кроме того, несмотря на кажущуюся сложность тел, их легче строить и редактировать, чем каркасные модели и сети.

Модификация тел осуществляется путем сопряжения их граней и снятия фасок. В AutoCAD имеются также команды, с помощью которых тело можно разрезать на две части или получить его двумерное сечение.

В отличие от всех остальных моделей, у тел можно анализировать массовые свойства: объем, момент инерции, центр масс и т. п. Данные о теле могут экспортироваться в такие приложения, как системы числового программного управления (ЧПУ) и анализа методом конечных элементов (МКЭ). Тела могут быть преобразованы в более простые типы моделей – сети и каркасные модели.

Ниже приведены некоторые понятия и определения, принятые в трехмерном твердотельном моделировании:

• грань – ограниченная часть поверхности;

• ребро – элемент, ограничивающий грань;

• полупространство – часть трехмерного пространства, лежащая по одну сторону поверхности;

• тело – часть пространства, ограниченная замкнутой поверхностью и имеющая определенный объем;

• тело (примитив) – наипростейший (основной, базовый) твердотельный объект, который можно создать и строить из него более сложные твердотельные модели;

• область – часть плоскости, ограниченная одной или несколькими планарными гранями, которые называются границами;

• область (примитив) – замкнутая двумерная область, которая получена путем преобразования существующих двумерных примитивов, имеющих нулевую высоту, и описана как тело без высоты;

• составная область – единая область, получаемая в результате выполнения логических операций объединения, вычитания или пересечения нескольких областей;

• объект – общее наименование области или тел, причем тип объекта не имеет значения: это может быть область, тело или составная модель (группа объектов, связанных в единое целое);

• пустой объект – составное тело, не имеющее объема, или составная область, не имеющая площади.

Простейшие «кирпичики», из которых строятся сложные трехмерные объекты, называют твердотельными примитивами. К ним относятся ящик (параллелепипед, куб), цилиндр (круговой, эллиптический), шар, тор. С помощью команд BOX, CYLINDER, SPHERE, TORUS, CONE, WEDGE можно создать модели любого из этих тел заданных размеров, введя требуемые значения.

Примитивы заданной формы создаются также путем выдавливания, осуществляемого командой EXTRUDE, или вращения двумерного объекта – командой REVOLVE. Из примитивов получают более сложные объемные модели объектов.

Запускаются все вышеназванные команды из падающего меню Draw → Modeling или с плавающей панели инструментов Modeling (рис. 16.1).

Рис. 16.1. Инструменты для формирования тел

Для трехмерного моделирования удобно использовать рабочее пространство 3D Modeling. Оно устанавливается на панели инструментов Workspaces (рис. 16.2) и включает только необходимые наборы меню, инструментальные панели и палитры, сгруппированные и упорядоченные соответственно решаемой задаче.

Рис. 16.2. Панель рабочих пространств

Элементы интерфейса, не являющиеся необходимыми для решения текущей задачи, скрываются, максимально освобождая область экрана, доступную для работы (рис. 16.3).

Рис. 16.3. Рабочее пространство 3D Modeling

Политело

Команда POLYSOLID преобразует имеющуюся линию, двумерную полилинию, дугу или окружность в тело с прямоугольным профилем, которое может содержать криволинейные сегменты, но профиль при этом всегда является прямоугольным. Команда вызывается из падающего меню Draw → Modeling → Polysolid или щелчком на пиктограмме Polysolid на панели инструментов Modeling.

Запросы команды POLYSOLID:

Specify start point or [Object/Height/Width/Justify] <Object>: – указать начальную точку для профиля тела или выбрать один из ключей

Specify next point or [Arc/Undo]: – указать следующую точку

Specify next point or [Arc/Undo]: – указать следующую точку

Specify next point or [Arc/Close/Undo]: – указать следующую точку

Specify next point or [Arc/Close/Undo]: – указать следующую точку или нажать клавишу Enter

Ключи команды POLYSOLID:

• Object – указывается объект для преобразования в тело: линия, дуга, двумерная полилиния или окружность;

• Height – указывается высота тела;

• Width – указывается ширина тела;

• Justify – задаются значения ширины и высоты, обеспечивающие выравнивание тела. Выравнивание привязывается к начальному направлению первого сегмента профиля:

· Left – слева;

· Center – по центру;

· Right – справа;

• Arc – к телу добавляется дуговой сегмент. Начальным направлением дуги по умолчанию является касательная к последнему построенному сегменту:

· Close – тело замыкается путем построения линейного или дугового сегмента от заданной последней вершины до начальной точки тела. Для применения этой опции следует указать как минимум две точки;

· Direction – задание начального направления дугового сегмента;

· Line – выход из режима построения дуговых сегментов и возврат к начальным запросам команды POLYSOLID;

· Second point – указываются вторая точка и конечная точка трехточечного дугового сегмента;

· Undo – удаление последнего дугового сегмента, добавленного к телу.

Параллелепипед

Команда BOX формирует твердотельный параллелепипед (ящик, куб) (рис. 16.4). Основание параллелепипеда всегда параллельно плоскости XY текущей ПСК. Команда вызывается из падающего меню Draw → Modeling → Box или щелчком на пиктограмме Box на панели инструментов Modeling.

Рис. 16.4. Твердотельный параллелепипед

Запросы команды BOX:

Specify first corner or [Center]: – указать первый угол параллелепипеда

Specify other corner or [Cube/Length]: – указать противоположный угол параллелепипеда

Specify height or [2Point]: – указать высоту параллелепипеда

При формировании параллелепипеда следует задать параметры в одном из нижеперечисленных вариантов:

• положение диагонально противоположных углов;

• положение противоположных углов основания и высота;

• положение центра ящика с назначением угла или высоты либо длины и ширины ящика.

Ключи команды BOX:

• Center – позволяет сформировать ящик, указав положение его центральной точки;

• Cube – создает куб, то есть параллелепипед, у которого все ребра равны;

• Length – создает параллелепипед заданных длины (по оси X), ширины (по оси Y) и высоты (по оси Z) текущей ПСК.

Тренинг-система

Выполните упражнение Box1 из раздела 5.

Клин

Команда WEDGE, формирующая твердотельный клин (рис. 16.5), вызывается из падающего меню Draw → Modeling → Wedge, или щелчком на пиктограмме Wedge на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Рис. 16.5. Твердотельный клин

Запросы команды WEDGE:

Specify first corner or [Center]: – указать первый угол клина

Specify other corner or [Cube/Length]: – указать противоположный угол клина

Specify height or [2Point]: – указать высоту

Основание клина всегда параллельно плоскости построений XY текущей системы координат; при этом наклонная грань располагается напротив первого указанного угла основания. Высота клина может быть как положительной, так и отрицательной и обязательно параллельна оси Z.

Все запросы и ключи команды WEDGE аналогичны запросам и ключам команды BOX.

Тренинг-система

Выполните упражнение Wed1 из раздела 5.

Конус

Команда CONE формирует твердотельный конус (рис. 16.6), основание которого (окружность или эллипс) лежит в плоскости ХY текущей системы координат, а вершина располагается по оси Z. Команда вызывается из падающего меню Draw → Modeling → Cone, или щелчком на пиктограмме Cone на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Рис. 16.6. Твердотельный конус

Запросы команды CONE:

Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: – указать центральную точку основания конуса

Specify base radius or [Diameter]: – указать радиус основания конуса

Specify height or [2Point/Axis endpoint/Top radius]: – указать высоту конуса

Ключи команды CONE:

• 3Р – строит основание конуса в виде окружности по трем точкам, лежащим на ней;

• 2P – строит основание конуса в виде окружности по двум точкам, лежащим на диаметре;

• Ttr – строит основание конуса в виде окружности по двум касательным и радиусу;

• Elliptical – позволяет создавать основание конуса в виде эллипса;

• 2Point – указывает, что высотой конуса является расстояние между двумя заданными точками;

• Axis endpoint – задает положение конечной точки для оси конуса, которой является верхняя точка конуса или центральная точка верхней грани усеченного конуса. Конечная точка оси может быть расположена в любой точке трехмерного пространства. Она определяет длину и ориентацию конуса;

• Top radius – определяет радиус при вершине усеченного конуса.

Чтобы построить усеченный конус или конус, ориентированный под некоторым углом, можно вначале нарисовать двумерную окружность, а затем с помощью команды EXTRUDE произвести коническое выдавливание под углом к оси Z. Если необходимо усечь конус, можно, используя команду SUBTRACT, вычесть из него параллелепипед, внутри которого находится вершина конуса.

Тренинг-система

Выполнитя упражнения Con1, Con2 из раздела 5.

Шар

Команда SPHERE формирует твердотельный шар (сферу) (рис. 16.7). Для этого достаточно задать его радиус или диаметр. Каркасное представление шара располагается таким образом, что его центральная ось совпадает с осью Z текущей системы координат. Команда вызывается из падающего меню Draw → Modeling → Sphere, или щелчком на пиктограмме Sphere на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Рис. 16.7. Твердотельный шар

Запросы команды SPHERE:

Specify center point or [3P/2P/Ttr]: – указать центр шара

Specify radius or [Diameter]: – указать радиус шара

Ключи команды SPHERE:

• 3P – определяет окружность сферы путем задания трех произвольных точек в трехмерном пространстве. Три заданные точки также определяют плоскость окружности шара;

• 2P – определяет окружность сферы путем задания двух произвольных точек в трехмерном пространстве. Плоскость окружности шара определяется координатой Z первой точки;

• Ttr – построение шара по заданному радиусу, касательному к двум объектам. Указанные точки касания проецируются на текущую ПСК.

Чтобы построить часть шара в виде купола или чаши, нужно, используя команду SUBTRACT, вычесть из него параллелепипед. Если необходимо построить шарообразное тело специальной формы, следует вначале создать его двумерное сечение, а затем, применив команду REVOLVE, вращать сечение под заданным углом к оси Z.

Тренинг-система

Выполните упражнение Sph1 из раздела 5.

Цилиндр

Команда CYLINDER, формирующая твердотельный цилиндр (рис. 16.8), вызывается из падающего меню Draw → Modeling → Cylinder или щелчком на пиктограмме Cylinder на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Рис. 16.8. Твердотельный цилиндр

Запросы команды CYLINDER:

Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: – указать центральную точку основания цилиндра

Specify base radius or [Diameter]: – указать радиус основания цилиндра

Specify height or [2Point/Axis endpoint]: – указать высоту цилиндра

Информация, необходимая для описания цилиндра, аналогична той, что используется для описания конуса, поэтому запросы команды CYLINDER совпадают с запросами команды CONE.

Если необходимо построить цилиндр специальной формы (например, с пазами), следует вначале при помощи команды PLINE создать двумерное изображение его основания в виде замкнутой полилинии, а затем, используя команду EXTRUDE, придать ему высоту вдоль оси Z.

Тренинг-система

Выполните упражнение Cyl1 из раздела 5.