Auto CAD建模

Auto CAD建模（精选7篇）

Auto CAD建模 第1篇

计算机三维技术可以全方位模拟现实物体模型, 并通过立体、光泽以及色彩和动画等画面表达计算机内部产品的设计效果, 这种设计及应用能够脱离于传统的二维设计模式, 使得产品的设计和外观在设计初期有较好的雏形和体现。特别对于机械设计和自动化等电气设计, 三维设计方式已经成为业内主流的设计方式, 传统的简单二维设计已经基本无法满足复杂的机械产品的结构、自由曲面外形、运动干涉以及装配干涉等主要工作属性的设计。对比之下, 三维设计则可以简单实现以上功能, 并通过相关的转换软件或接口实现三维模型到二维图纸之间的简单转换, 生成符合工作需求的工程图纸, 甚至可以模拟机械产品的加工过程, 通过数控设备进行加工生产。因此, 三维设计是机械及自动化等多个领域工业设计的主要发展趋势, 相关学者专家也将研究重点放在其中。

2 三维建模概述

三维建模, 主要包括实体模型、表面模型和线框模型。其中前者包括线、面和体的全面信息, 基本综合了后两者的所有设计, 它不仅拥有体积和质量等物理特征更在外观上注重于事物的相似度契合。在设计上, 三维模型的实体之间能够进行包括交、并、差等布尔运算, 从而建立起更加复杂的组合实体模型。再之, 它还能在实际的计算机设计上通过绘制二维平面视图、断面图和剖析图进行二维数据上的分析, 甚至通过计算机软件实现对数控加工以及后续的有限元分析。

3 三维建模的思路和方法

3.1 形体分析

形体分析是三维建模的基础。由于计算机技术的设计原理和物体存在特性 (实际工作中复杂的形体都由简单形体进行布尔运算或截取而成) 在传统的三维设计软件中对模型进行形体分析是软件三维建模的基本工作。而在AUTOCAD的设计上, 考虑的重点在于:一是建模的对象是否为3D工具条中已有的基本设计体 (例如圆柱体、球体、长方体、圆锥体、凌锥体等等) 的布尔运算;二是是否可以以二维几何面进行旋转、拉伸和放样后, 再与基本体进行布尔运算;三是设计三维模型是否为上述基本体进行面截取。因此, 设计工作的核心主要在于组合体在布尔运算和差运算上对于用户三维形体分析的良好结合, 较好的形体分析能够带给设计更加优良的效果。

3.2 用户坐标变换设计

在AUTOCAD软件上, 系统拥有两个基本坐标系, 一是传统的世界坐标系 (WCS) , 二则是用户坐标系 (UCS, User Coordinste System) 。相比之下, AUTOCAD的三维建模设计不再等同于其二维设计的坐标原点位置以及坐标轴方向的固定不变 (WCS) , 而是基于用户坐标系, 一种可以根据用户设计需要进行原点位置变化、坐标轴方向变换的坐标系 (UCS) 。而在用户坐标系的操作和设计上, 首先是建立起新的坐标平面, 这一点也与二维的传统编辑命令有所差异 (例如传统的arc/pline/circle/ellipse等可以在平面内绘制) , 三维主要的图像形成是基于二维图形 (例如三维实体命令, 圆锥、圆柱、长方体、拉伸和旋转等等) 。因此, 从这一点上讲AUTOCAD是通过UCS将二维平面建立在所设计需要的空间上任意平面内实现三维设计。相关文献指出, 建立三维空间概念的过程, 是二维绘图到三维建模设计的过程, 而学习其过程的关键在于三维模型设计的空间变换。

当绘制的对象由当前平面变换到其他平行平面时必须重新指定UCS原点, 在AUTOCAD上主要实现在于保持UCS坐标轴不变对其原点进行平移。通过Z轴和原点的确立定义XY平面, 并根据需求指定Z轴的正向和原点。因此在设计上, 首先可以给定三个点定义新的UCS。第一个点可以对原点进行确定, 第二个点和第三个点则可以定义X轴和Y轴的正向;其次, 可以选择一个实体对象建立新的UCS。在新坐标系的Z轴方向与所选的三维对象的边缘延长线一致;再之, 可以选择一个三维实体中的平面对象使得新建立的UCS能够与其平行。在设计上可以选择三维实体的平面作为XY面进行设计;最后, 当然也可以选择Z轴垂直于当前的前视图平面, 这相当于设置一个新的UCS, 使其以WGS原点为原点, Z轴的正向为当前指向用户, XY平面平行于设计计算机屏幕, 并可以通过右手规则定义出X轴和Y轴的正向。更为特殊的, 当前坐标系绕用户坐标轴转过角度进行设计时, 可以通过旋转角度形成新的UCS, 而在对“UCS”命令行提示进行回车响应时AUTOCAD可以实现对世界坐标系的重返。因此三维设计上, 用户坐标变换是AUTOCAD对简单、复杂的三维模型设计的基础, 对其进行深入剖析是熟练掌握AUTOCAD设计的关键。

3.3 AUTOCAD三维设计的技巧

AUTOCAD作为一个成熟的软件, 在实际工作设计上有其独特的应用技巧。

首先, 对于复杂的三维模型设计, 分析好形体特征之后, 设计必须有先后的建模顺序, 并选择合理的造型设计方法。第一步创建好基本特征, 并根据基本特征与实际需要进行辅助特征的创建, 完成再加以附加特征的修缮, 即由大而小、由外而里、由粗而精的设计思路;其次, 在熟悉掌握UCS变换的前提下对于较为复杂的实体模型必须对布尔运算进行多次测试, 并坚持先加后减的原则。这在AUTOCAD的设计上可以减少一些设计的失误以及提高工作效率;再之, 进行分图层设计。对于产品设计较为复杂的模型, 必须对产品模型进行结构分析, 并分好图层。将相关图层进行冻结处理可以提高AUTOCAD图像生成效率, 这对于复杂形体的设计也是一个好的方式, 可以提供给用户较好的设计环境和设计界面;最后, 对于相对规范的二维图形, AUTOCAD可以通过其在基本视图中的位置进行分类分批处理, 甚至可以通过图形文件的输出实现二维图形生成三维实体。

4 三维设计实例

以机械工程和自动化设计中较为常见的三通模型为例, 浅析AUTOCAD三维建模的思路和方法。

4.1 形体分析

三通模型是主要的多直径管道连接器, 也是最为常见的机械零件模型之一。通过不同直径管道的分支, 三通模型可以实现不同接口管道的互相连接, 是一种典型的腔体类零件。因此可以将模型按照实际实体分为接头, 通孔以及分支接头三部分进行绘制, 并如上所述按照“由大而小、由外而里、由粗而精”的设计原则首先创建较大的、主要的结构, 再进行小的、次要的结构的修缮, 并对外部结构进行首要设计完毕后再设计内部结构, 由下而上完成组合基本体的设计。因此, 三通模型可以首先绘制接头, 再绘制通孔, 最后再绘制分支接头。

4.2 创建模型

首先, 绘制接头可以在AUTOCAD的三维空间内旋转三维视图中的东南等轴测方向进行绘图, 并调用基本体—圆柱体, 通过阵列和差集等主要命令实现接头的绘制;其次, 在通孔的绘制上可以调用圆柱体并采用并集命令实现上述接头与通孔的合二为一;再之, 绘制分支接头模块, 可以通过UCS的转换实现坐标系绕Y轴进行角度转换, 绘制完毕圆柱体后再将其原点平移至圆柱体的圆心, 最后调用拉伸命令和面域命令绘制各个分支接头, 实现并集差集运算;最后设计可以通过3D导航观察实体, 运用CUBE命令可以实现对所设计的三维模型进行直观的观察, 修改不符合要求的部分。

5 结束语

AUTOCAD是当前主流的三维建模设计软件之一, 其提供了与二维绘图设计较为合理的继承接口和设计理念, 在机械和自动化零配件的设计上受到广泛应用。本文浅析了三维设计的理论基础, 并在此之上对三维设计的形体设计、UCS变换进行进一步的浅析, 同时结合实际工作经验对AUTOCAD的软件操作技巧进行简单的介绍。最后根据实际工作设计模型以实例探讨了基于AUTOCAD三维建模的实际应用, 为相关的三维建模和AUTOCAD软件设计提供一种思路和参考。

参考文献

[1]邓学雄, 王高, 周旻.CAD三维技术与形态构成[J].工程图学学报, 2004 (03) .

[2]阎伟.3DSMAX与Auto CAD结合进行三维技术建模及动画制作方法[J].淮海工学院学报 (自然科学版) , 2000 (02) .

[3]贾云龙.三维技术在冷却塔风机运行状态监测系统上的应用[J].科技传播, 2012 (14) .

[4]梁云峰, 丁璞.基于Auto CAD软件的组合体三视图绘制方法研究[J].重庆文理学院学报 (自然科学版) , 2008 (01) .

AutoCAD五星足球三维建模 第2篇

下面来一步一步对五星足球建模：

1、同画普通足球一样 ,画边长50正五边形和正六边形,六边形旋转一角度(如有困难的朋友,另外具体说明)

2.添加辅助线 ,如图:

3、去掉多余的线，设置五星为红层、六边形为黄层 .如图:

4、以两图形的中心垂线交点为中心，两图形角点为半径画求球体

5、关闭红层，剖切出六边形体，倒角 R3

6、设当前为红关闭黄层，剖切出五角形的一个角

8、倒角、打开黄层

9、这两个基本图形做好后.接下来就是阵列,经过三次阵列，半个球好了.如图

10、以球心与半球面镜像另半个球2、再旋转36°就完成了

Auto CAD建模 第3篇

摘要：现代机械设计与制造领域中，数控加工自动编程（Automatic Programming，简称AP）和计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）已得到广泛运用，在科技发展的带动下实现了工艺设计自动化与计算机辅助设计以及辅助制造一体化。车削数控加工过程中可以使用VBA的机械加工方法对机械零件进行三维实体造型，这样可以有效实现车削数控加工过程中的设计与制造自动化，对缩短产品的开发周期、提高生产效率、节约人力以及物力资源有着重要意义。本文对基于AUTOCAD的三维建模在车削数控加工上的应用进行分析。

关键词：AUTOCAD；Master CAD软件；刀具路径

1、前言

现阶段CAD/CAM软件已广泛运用到数控领域，并且部分应用软件已实现了二维绘图、三维建模、刀具路径模拟、数控编程以及仿真模拟加工等多种功能于一身，简洁的图形界面和清晰的菜单结构可以帮助操作人员更好使用。由于基于AUTOCAD的三维建模对PC平台的低性能要求和灵活的性价比，使其在我国数控加工领域中有着十分广阔的应用前景，在机械产品的设计开发阶段，功能强大的绘图软件已取代了繁琐的手工绘图，高度的机械制造自动化已基本取代传统的产品加工工序，对提高产品的精读和缩短产品的开发周期有着重要意义。基于此因，本文对基于AUTOCAD的三维建模软件在车削数控加工中的实际应用进行研究。

2、车削数控加工编程

PING是一个具有几何定义和2、4轴等功能的数控自动编程系统，一般都使用在零件的图形定义、加工等环节的自动编程，例如，机械制造、塑料制品制造过程中，可以对零件的复杂轮廓、型腔数控铣、点位钻、铰、镗、攻丝、车削、线切割以及激光切割等加工工序的编程。基于AUTOCAD的三维建模软件具有常用零件定义功能、刀位路径优化功能、后置处理功能等，而且其系统的核心算法在使用过程中先进、可靠，可以对凸轮、齿轮等常用标准件进行自动绘图，根据操作人员的特定要求对标准件进行相应的校核计算。系统中可靠的算法可以直接处理任意复杂的型腔边界、刀具轨迹以及轮廓等，可以有效避免车削数控加工中的过切工件，轨迹计算过程中充分考虑了工艺、刀具切入、切削停顿、粗精加工、最短换刀、精度等多方面因素，对提高数控加工中的工作效率、软件精度、合理切削量有着重要作用。

3、三维建模软件在车削数控加工中的实际应用

3.1轮廓加工设置

车削数控加工中零件的轮廓加工主要包括车端面和粗、精加工，设置刀具路径之前要确定工件毛坯的大小，所以可以在Job Setup对话框中根据零件的最终尺寸进行设置，在确定毛坯左下角点、右上角点后要选取所加工的外圆柱表面，并要使用边界线（Outer Boundary）对走刀的区域进行限制，这样对提高车削数控加工中的走刀效率有着重要作用。系统可以根据所使用的刀具自动设置加工参数，但是在实际应用中有部分参数不符合生产的实际需求，所以在使用前要对每个项目进行重新设置，最后需要根据在加工过程中是否允许底切来设置其参数。精车加工过程中不仅要设置共有的工艺参数，同时也要根据工艺实际需求设置1组精车加工特有的工艺参数，这样才能保证零件的整体加工效果可以满足其设计要求。

3.2切槽加工设置

我们可以从系统的Tool paths中进入到切槽选项（Lathe Groove），根据零件的实际加工要求来选取相应的槽，Master CAM在运行过程中可以沿着任意一个角度车削径向槽，并可以利用1个点或多个点对待加工的槽进行准确定义，所以可以避免了切槽加工过程中对槽需要构造几何形状的环节，在设置后，系统可以自动生成切槽刀具的加工路径。

3.3螺纹加工设置

本文中所介绍的Master CAM车削软件在使用过程中，其具备完整的螺纹加工功能，主要包括螺纹查表、多头螺纹加工以及螺纹直径自动计算等多项功能，我们可以在Toolpaths中选取到Thread选项，通过这一选项可以根据需求设置每毫米长度上螺纹的数量、螺纹的螺距、螺纹小径以及螺纹大径等，系统也可以在操作人员输入螺纹基本大径后自动计算出螺纹小径。

3.4钻孔加工设置

Master CAM软件在车削数控加工中，为操作人员提供了20余种钻孔形式，其主要包括7种标准形式和13种用户自定义形式，操作人员不仅需要设置共有的刀具参数，同时也要根据零件的实际需求来设置1组钻孔刀具路径特有的参数。

3.5截断加工设置

截断加工会根据实际需求生成1个垂直的刀具路径对工件进行切削，系统在运行过程中需要通过选取1个点来定义车削的起步位置，然后需要设置共有刀具参数和1组截断车削刀具独有的参数，我们可以在Toolpaths中选取Cutoff选项，在设置好截断坐标后其会默认使用径向车削的切槽刀，并且根据实际工作要求自动生成刀具的加工路径。

4、基于AITOCAD的车削控制

金属车削是一个十分复杂的過程，包含了很多物理机理现象，例如，切削力、切削热、刀具磨损以及工件表面质量等，而这些因素在实际生产中都会影响到切削量，而基于AUTOCAD的三维建模软件可以将这些软件充分考虑其中，其主要将某种类型的切削看作为一个整体，再将其分割细化并抽象出一系列的切削原型。金属切削过程中被切削的金属在实际上存在剪切变形和挤压变形等过程，而剪切变形的大小会直接影响到切削变形系数，在剪切变形过程中金属将产生相对滑移，可以通过下述公式对滑移量进行计算

ε=cosγo/sinφ ·cos（φ –γo）

式中剪切角为

Φ=π/4-β/2+γ/2

而整个剪切变形的变形细数为

ζ=cos（φ –γo）/sinφ

从上述公式中我们可以发现摩擦角也会对切削的变形产生直接影响，同时也可以证明凡是可以影响摩擦系数的因素都会影响到切削的变形，从而对车削数控加工中切削量带来很多影响。本文中所提到的基于AUTOCAD的三维建模程序在设计工程中便充分考虑这一点，其可以根据上述影响切削形成的各项主要因素进行自动调整，对工件材料性能参数、切削速度、切削厚度、进给量以及车刀的几何形状特征都可以进行充分考虑，从而通过计算获取最佳切削量。

5、结语

采用基于AUTOCAD的三维建模软件可以创建零件模型，根据系统设置自动生成数控代码并传输到数控设备，操作人员在车削数控加工中只需要做好工件的装夹和输入刀具参数等工作，车削数控加工机床便可以按照编制好的程序进行零件加工。基于AUTOCAD的三维建模软件不仅可以提高车削加工的工作效率，更可以轻松完成一些形状复杂的零件加工，对促进机械设计与制造领域在新时期的发展有着重要意义。

参考文献：

[1]谭雪松.Master CAM数控加工实战训练.北京：人民邮电出版社.2005

[2]代明.Master CAM软件在车削数控加工中的应用.新技术新工艺.2010（22）

Auto CAD建模 第4篇

在此基础上,本文提出了利用产品设计重用技术对服装款式可重用信息参数化建模的方法,将建模好的可重用信息储存入数据库中,对款式基本相同的服装信息则不必进行重复的建模,可直接将已有的可重用信息修改重用。而且对不具备专业知识的设计人员也可轻松操作,这样便大大减少了成本、缩短了设计周期,并提高了企业的效率。

1服装可重用信息建模基本思路

服装产品设计的特点是多元化,所以研究服装产品设计可重用建模技术就需要找出一种可以全面描述 上海市重点学科建设项目(项目编号:082104)。

表达服装类产品特性的方法,如果仅仅单一的采用任何一种建模方法,都无法达到所需求的效果。所以本文在研究服装类产品设计可重用建模技术时,将层级分解树的BNF描述法、基于模板的界面设计和参数化建模技术这三种方法相结合,前两种是对产品特征信息的建模,后一种是对产品特征参数的建模,实验示例证明这种方法对服装类产品的特性描述的较为全面。

整体思路为:

(1)采用层级分解树的BNF描述法。将服装类产品分为三种不同的层次:拼接零件、拼接部件和成衣,然后针对每一层,给出服装类产品的实例具体信息BNF描述法。

(2)基于模板的界面设计。通过基于实例不同种类的模板定制和基于具体实例的模板定制这两种设计方法,可以将产品的可重用信息更直观的表现出来,并方便对类似的信息查询、重用。

(3)参数化建模技术。对产品特征参数的建模,输入不同设计需求参数,可直接得到不同尺寸的参数化模型。

2采用层级分解树的BNF描述法

产品设计问题一般比较复杂,仅依靠单个实例来表达,即使能表达,也会因其中包含的信息太多而变得十分庞大,使得实例上的操作事实上很难进行。况且,在产品设计上,有相当的一部分的设计问题是定义不良的,很多表面上一致的问题实际上隐含着冲突,而且,随着设计主题的不同,对同样设计问题的看法可能也是不同的[6]。

通过对服装产品设计过程的研究可以发现,一般的服装类产品按设计需求同样可以划分为以下三种不同的层次:拼接零件、拼接部件、成衣。对这种层次关系的研究可以给一般的服装类产品设计的实例表示提供借鉴,以服装类产品中的上装为例(图1),按设计需求可以分为以下几个拼接部件:衣领、衣袖、衣身等,接下来如衣片按不同的构成形式,可分为前片、后片等拼接零件,当然,拼接零件层次也可根据其特征属性等进行进一步的细分。需要指出的是层级分解树中一些节点可能由于设计需求的不同在某个类型产品中存在,而在另一个类型中不存在。

将服装类产品的设计需求层次和实例的类层次相结合,把产品实例分类组织在类层次结构的叶节点中,将特征属性组成一个层次结构,利用从一般抽象特征到相对具体的特征。这种结构有利于产品实例的检索。将设计实例采用层次表示后,不仅可以减少每个实例中的信息量,使得实例容易操作,还可以根据设计活动中不同阶段的特点,采用不同的方式来表示不同层次的实例,对于实例库的维护,实例检索,实例的调整和学习都较为容易。

层级分解树表达方式虽然直观,但却不能表达出产品实例丰富的信息,所以对照上图的分解树节点,给出了服装类产品的实例具体信息BNF描述法。

(1)成衣类实例::=〈实例标识〉〈设计描述〉〈设计结果〉〈实例标识〉::=〈实例id〉

〈设计描述〉::=〈设计需求特征〉〈穿着场合〉〈关键拼接部件〉〈各个拼接部件的尺寸特征〉〈配件描述〉

〈设计结果〉::=〈总体的设计方案图〉〈模型(二维、三维)〉〈二维、三维图片路径〉〈设计人员〉〈设计时间〉

(2)拼接部件类实例::=〈实例标识〉〈设计描述〉〈设计结果〉〈实例标识〉::=〈实例id〉

〈设计描述〉::=〈设计需求特征〉〈尺寸特征〉〈各个拼接零件的尺寸特征〉〈材料〉

〈设计结果〉::=〈总体的设计方案图〉〈模型(二维、三维)〉〈二维、三维图片路径〉〈设计人员〉〈设计时间〉

(3)拼接零件类实例::=〈实例标识〉〈设计描述〉〈设计结果〉〈实例标识〉::=〈实例id〉〈设计描述〉::=〈设计需求特征〉〈尺寸特征〉〈材料〉

〈设计结果〉::=〈总体的设计方案图〉〈模型(二维、三维)〉〈二维、三维图片路径〉〈设计人员〉〈设计时间〉

3基于模板的界面设计

在给出了实例的具体信息描述法之后,本文提出了基于模板的界面设计方法,这种方法可以更加直观、可视化的效果体现出上述所描述的实例信息。采用模板的方法可以实现不同层次上的定制化,以适应服装行业不同产品的个性化需求。

本文共定义了两个模板:基于实例不同种类的模板定制和基于具体实例的模板定制。基于实例不同种类的模板定制(如图2)可实现不同实例种类的定制,可以定义实例种类的名称、继承关系、属性的添加、修改与删除等功能。而基于具体实例的模板定制(如图3)则可在已定制的实例种类上添加、修改和删除不同的具体实例,并且实例对象定义提供实例属性值定制,给予实例模板可实现同类实例不同属性值的定制与修改。

4参数化建模技术

参数化设计是CAD中最为重要的研究领域之一。在服装产品设计领域采用参数化建模技术,可以大大的缩减设计开发的时间,同样的款式可按参数的不同生成设计所需的不同尺码。

本文将参数化建模技术分为三个步骤,具体的流程图如图4。

(1)参数计算。包括计算出所建模型的圆心位置以及各关键参数的比例等。

(2)轮廓曲线设计。包括轮廓点的计算及轮廓曲线的生成等。

(3)模型拼接。即模型拼接点的选取及相交曲线的处理。

本文在AutoCAD[7]的平台上以女士开衫为例进一步探讨了可重用信息参数化建模策略。以下的基本参数影响女士开衫的形状和尺寸:Jk(肩宽)、Xw (胸围)、Yw(腰围)、Yc(衣长)。

这些参数与开衫尺寸形状位置之间以各种方程建立关联,每个参数的改变都会引起开衫形状的改变。将这些参数提取,通过变量的定义和传递给进行开衫实体造型的程序,当赋予一组具体参数值时,得到一个新的开衫模型,从而实现女士开衫设计的设计重用。

4.1关键参数比例系数的获取

一般而言,开衫可用四个尺寸来作为特征尺寸。围度用肩宽(Jk)、胸围(Xw)、腰围(Yw)来控制人体的胖瘦变化;长度用衣长(Yc)来控制人体的高矮变化,推档数据就是先找出新尺寸与标准尺寸的数学关系,再按此关系改变特征尺寸,就可生成各种不同尺码的开衫。

设原来的开衫特征尺寸是Jk0,Xw0,Yw0,Yc0,新的特征尺寸为Jkn,Xwn,Ywn,Ycn。现在就可以把所有的数据取出,进行推档变化。

取以上特征尺寸处的比例系数分别为:undefined

在每两个控制截面之间的变化比例了,利用线性插值求得,线性插值原理如下:

undefined

然后通过坐标变换得到开衫新的坐标数据:xn=x0比例系数;yn=y0比例系数;zn=z0比例系数。

围度方向的特征尺寸变化引起X,Z坐标的变化,在同一截面上,X,Z坐标的比例系数相同。长度方向的特征尺寸变化引起Y坐标的变化。

4.2轮廓曲线设计

已知开衫的四个特征参数为肩宽(Jk)、胸围(Xw)、腰围(Yw)和衣长(Yc),这四个参数的变化控制了开衫不同尺码的变化。

(1)肩端点的确定。设肩部的倾斜角度为∂,肩端点的坐标(xp,yp)为则undefined。在已知肩颈点坐标的情况下,以此可确定肩线曲线。

(2)袖窿弧线方程。因胸围点坐标为(xw,yw),肩端点的坐标为(xp,yp)所以胸宽点坐标undefined,设袖窿弧线的圆心坐标为(x0,y0),则圆心方程满足方程解:

undefined

(3)下摆线的确定。设下摆线的倾斜角为β,下摆线的端点坐标为(xb,yb),则tgundefined。若下摆线的圆心坐标为(x1,y1),则下摆线的方程满足:(x-x1)2+(y-y1)2=(xb-x1)2+(yb-y1)2。

(4)胸线、腰线B样条曲线的确定。样条曲线是AutoCAD中一种称为非均匀有理B样条曲线(NURBS)的特殊曲线。通过指定的一系列控制点,可以在指定的允差(Fit tolerance)范围内把控制点拟合成光滑的NURBS曲线。样条曲线的构成包含起点,终点和可自由添加的其他控制点,本文选取三点构成样条曲线。满足这三点的坐标分别为:胸围点坐标(xw,yw),腰围点坐标(xy,yy)和下摆线的端点坐标(xb,yb)。

4.3完整的开衫造型

根据以上的理论计算,计算出轮廓点的位置坐标,在将生成的点选取生成曲线。如果同时还设计了其他的配件模型,计算机交互界面将会让你选择是否进行拼接,以及相交线条的处理等。

5结束语

通过上述算法研究并且实践,证明这些算法可以较好的利用计算机对服装款式可重用信息进行建模,并且精度较高。由于这是一个服装方面较新较难的课题,所以其中还有许多有待完善的地方,比如针对复杂的服装款式参数化建模方面,需要继续进行不断的研究。

参考文献

[1]齐峰.产品设计信息可重用性及产品设计资源管理关键技术研究.浙江:浙江大学机械学院,2004.

[2]张东民.支持工程机械产品快速设计的关键技术研究与实现.南京:南京航空航天大学航天学院,2004.

[3]Lilia Gzaraa,Dominique Rieu,Michel Tollenaere.Product information systems engineering:an approach for building product mod-els by reuse of patterns.Robotics and Computer Integrated Manufacturing,2003,(19):239~261

[4]刘哲.毛针织服装款式轮廓计算机拆分算法研究.针织工业,2006,(7):20~23

[5]李克兢,刘哲.服装图片款式计算机分析技术研究.上海纺织科技计算机应用,2005,(1):53~55

[6]Young-Hyun Han,Kunwoo Lee.Acase-based framework for reuse of previous design concepts in conceptual synthesis of mecha-nisms.Computers in Industry,2006,(57):305~318

AutoCAD三维建模的新手教程 第5篇

先看一个自己做好的简单的三维实体本人使用的是2008版本的，感觉没有方便，但公司通用这个，没办法那具体得怎么样建模呢?先从平面二维的开始，因为CAD中所有的三维图都是基于二维的!新建一个文件然后画一个简单的矩形;你可以故意画歪点，这样三维才能看到很明显的效果然后画一条中心轴线只要不是正式的，这个中心轴线可以随便点，没必要非得点划线因为实体是由面经过一些实体修改命令(比如，旋转，拉伸等)，所以需要把这个不规则的长方形变成一个整体面，

AutoCAD2008三维建模的新手教程

，或者绘图工具栏里面然后选择那四条线，面域成功后最下面会出现这样才表示这个长方形变成一个面了变成一个面后它就是一个整体了

面域这个是最重要的一步

继续，然后选择创建好的面域确定，下面提示然后选择那条中心轴线默认旋转360度(当然，你也可以不要360度)

Auto CAD建模 第6篇

关键词：建筑物,三维建模,数据采集,AutoCAD,3DMax

0 引言

数字城市的提出使得建筑物的三维数字化成为研究热点。而三维数字化就是三维建模, 也就是将建筑物由平面图形扩展为三维图形, 使人们能够体验到逼真的场景。而寻求一种高精度、高效率的建模方法是建筑物三维数字化的首要任务。

现代城市建筑物鳞次栉比, 传统的单栋建筑物建模方法效率较低, 精度不高, 特别是后期处理繁琐, 室内工作量大, 生产周期较长, 不能满足建筑物快速三维建模的需要。结合Auto CAD和3Dmax, 进行建筑物的三维建模, 能够满足建筑物的精度要求。

Auto CAD具有完善的图形绘制功能, 有强大的图形编辑功能, 可以采用多种方式进行二次开发, 实现多种图形格式的转换, 具有较强的数据交换能力[1]。同时Auto CAD三维模型建模能力和精确度是其他软件不能比拟的, 也正是因为追求精确而使得其在建模上变得复杂。3DMax具有丰富的造型工具, 材质贴图等, 可以制成效果好、直观、逼真的模型, 但是其交互性比较差, 精确度不高。两款软件都有各自的优点和局限, 利用Auto CAD和3DMax两款软件的建模优点, 以某大楼为例, 来实现对建筑物的三维建模。

1 Auto CAD和3DMax建模主要方法和步骤

结合Auto CAD和3DMax对建筑物进行三维建模, 整体流程包括:全站仪采集特征数据点、导入Auto CAD结合Auto Lisp软件形成线框图、导入3DMax建立三维模型、3DMax纹理映射、模型输出, 整体流程如图1所示。

1.1 数据点采集

利用全站仪采集建筑物的特征点来实现对建筑物的三维建模, 所测点的坐标都是建筑物的真实坐标, 建立的模型也是真三维模型, 可满足现代化城市规划和管理的需要。

全站仪数据采集主要包括:场地勘查、控制点布设、控制测量、建筑物特征点测量。①场地勘察:勘查场地主要是要了解建筑物的周边环境、建筑物位置、走向以及总体结构等。由于该大楼所处在教学区, 四周只有少量的树木, 周围有一条水泥路, 便于安置仪器, 尽量减少房子本身和树木的遮挡。②控制点布设:控制点布设要保证每一控制点和至少两个其他控制点通视。由于该大楼属于长方形, 且宽度较窄, 在两端布点要保证能和两边控制点通视。③控制测量:为了布设高精度的控制网, 获取高精度的控制点坐标, 将控制测量分为平面控制测量及高程控制测量, 分别进行测量与平差计算, 得到各控制点坐标[2]。④建筑物特征点测量:测量建筑物时, 最佳的方法就是采用免棱镜的电子全站仪进行三维数据采集。为了提高效率和精度, 必须针对建筑物构件的三维特征点进行散点式数据采集。测量建筑的特征点时不仅要测平面特征点, 还特别要注意建筑物的立面上特征点的测量, 例如墙角和墙顶等建筑构件必须要有特征点。建筑构件的三维图形是由各种形状的面组成的, 大部分为平面, 少数为曲面。全站仪测量时, 一般需要测出面与面之间棱线上的特征点, 并赋予特征点相应的特征编码, 以便在Auto CAD中对其自动连线。

1.2 建筑线框图的生成

将全站仪所测的数据导入到Auto CAD中, 在Auto CAD中加载用Auto Lisp语言编写的程序“Archline.lsp”, 对所测的特征点进行自动展点和初步连线, 形成建筑物的线框图。

特征点代码采用“四位编码法”。其中前两位代码是建筑构件分类, 取建筑构件名称的汉语拼音首位大写字母。如:QB为墙壁, MC为门窗等。编码的第3位和第4位是连线码, 表示点的连线次序和线条种类。第3位:B (begin) 为连线起点;M (mid) 为连线中间点;E (end) 为连线终点;C (close) 为闭合到起点。第4位:“1”为直线;“2”为圆弧;“3”为样条线。根据特定的编码规则对建筑物的各个特征点进行观测记录[2]。

测量过程中有些必要的特征点被遮挡而不能观测时, 就需要用几何关系在Auto CAD里得到闭合的建筑物结构体。然后在Auto CAD中对总线框图进行分析, 对模型进行一系列的处理, 包括分层、删除注记等。

1.3 三维模型的建立

在将模型导入3DMax之前, 首先对3DMax进行单位设置, 使其系统单位比例与显示单位比例一致, 都设为毫米。然后将在Auto CAD中修改好的线框图.DWG文件导入到3DMax里, 导入时导入文件选择原有的Auto CAD文件, 在“层”选项中选中需要导入到3DMax中的层级, 将不需要的图层 (如CAD中的辅助线、标注层) 过滤掉, 几何体选项中的“焊接”不要打勾, 其他选项不用改动。

导入3DMax后, 图形一般与视图存在一定交角, 这时首先需要重组所有图形并旋转至合适位置 (如与视图平行) , 以便在任意三个视图可以很好地对线框图进行编辑和建模。然后运用画样条线和矩形等一系列操作, 采用挤出功能拉伸出合适的长度。一些没有实测的内部细物, 例如门窗、装饰物等, 根据所得尺寸和现场所拍照片进行建模, 将建好的附件合并到主体建筑物的模型上。

三维建模不同于平面图形的测绘, 不能简单地用实测点位的连线并作某些补充或修饰来完成建模。例如, 对建筑物主体墙壁上的点位数据采集, 在墙的基底部位实测点位的连线应该是在同一高程上的一条狭长的矩形, 但由于墙体的施工误差、形变和测量误差而使获得的结果不为严格矩形, 且不在同一高程面上, 所建起来的模型自然就不在同一高程面上了。那么在建模时就需要在3DMax里开启2.5维捕捉, 这样所建的模型可在同一个平面上, 然后在顶视图或者其他视图移动到该模型的真实位置。

1.4 纹理映射

纹理贴图是一个用图像、函数或者其他数据源来改变表面在每一处外观的过程。例如, 不必用精确的几何去表现一块砖或者木地板, 只需要把一幅砖墙或者木地板图像贴到一个多边形上。这样既节省了大量的造型工作, 也节省了内存, 加快了绘制速度。对于建筑模型的纹理通常要到现场用数码相机获取照片, 对照片进行正射纠正处理为正射影像, 更改材质, 将修改好的图片贴到材质球上面并赋给建筑物, 再运用贴图坐标进行修改, 尽量做到与实际相同的效果, 达到用户的要求, 最后渲染输出效果图。

2 实例介绍

以某大楼为例, 首先在大楼周围布设一条闭合导线, 测量并计算出各控制点坐标。接着用全站仪SET230R进行特征数据采集, 再将所采集到的大楼数据导入到Auto CAD中。然后在Auto CAD中执行已编制的LISP程序, 读取按编码规则测量的数据文件, 实现对测定的建筑物及构件的自动化展点和初步连线。初步连线结果如图2所示。

由于所测特征点都具有各自的编码, 在Auto CAD中会形成一系列的图层。如果在导入图形的时候没有进行特别的设置 (即默认状态下) , 3DMax会保留Auto CAD中原有的图层。Auto CAD中自带的图层都是用字母表示的, 为了方便以后的管理和查看, 可以新建图层, 如窗户、门、墙体、台阶等, 如图3所示, 这样在3DMax里这些层仍然存在, 方便以后建模。

线框图生成之后, 将模型导入3DMax, 刚导入的线框图与视图存在一定的交角, 如图4所示, 这时需要重组所有图形并旋转至合适位置 (如与视图平行) , 如图5所示。调整后的线框图就可以从顶、左、前三个视图观察并编辑对象。

在3DMax中对建筑物进行三维模型, 主要包括墙体的建模和建筑物部件的建模。

2.1 墙体建模

首先是对部分墙体建模, 当对某部分建模时, 首先将这部分冻结, 其他部分全部隐藏起来, 然后从其他三个视图对其进行建模, 这样就便于查看和建模, 也可以避免对其他部分的误操作。建模的时候需开启2.5维捕捉, 用“样条线”对单面墙 (如南墙) 进行重画, 然后用矩形对南窗进行重画。再在线的“修改器”面板下找到“附加”命令, 将所有的窗户和墙体附加在一起, 然后运用“挤出”命令, 挤出厚度为240mm, 最后在顶视图将建好的模型移动到真实位置。同样的方法对其他3面墙体进行建模, 并移动到合适的位置。

2.2 部件建模

建筑物部件主要是只除建筑物主体墙面以外的柱子、台阶、门窗等部分。对特定的部件应采取不同的建模方法。

(1) 柱子:直接用矩形捕捉, 然后挤出一定的高度, 再将其转换为可编辑的多边形, 选择顶点级别并在前视图将顶点拉伸出真实的长度, 最后在顶视图移动到真实的位置。

(2) 台阶:先用线捕捉出其形状, 再挤出一定的长度, 然后转换为可编辑多边形, 选择顶点级别拉伸到真实的长度, 最后在顶视图移动到合适位置。

(3) 镂花和铁门:由于这部分数据在全站仪采集数据时并没有进行测量, 只有其范围, 所以只能根据形状和尺寸对其建模, 主要方法就是充分运用可渲染样条线。

(4) 地板和屋顶:用直线在顶视图中重画线框图的最上面和最下面轮廓, 直接挤出一定厚度即可。

(5) 门窗建模:在Auto CAD中量出其长和宽, 结合其形状在3DMax里制成模型, 并赋予相应材质。然后将做好的窗户, 镶嵌到墙上。由于大楼的门是古式的, 也要根据所拍照片来绘其形状, 然后挤出并赋予相应材质。

(6) 其他部分:用线或者矩形等捕捉出它们的形状, 然后挤出并移动到合适的位置。

建筑物所有小部件建模完成之后, 将所有的部件都移动至正确的位置, 然后找到相应的材质附到建筑物主体模型上。实例中, 选择接近建筑物实际颜色的材质附到其主体模型, 并赋予相应的砖墙材质、玻璃材质等, 再做相应调整, 提高视觉效果, 最后得到与实际建筑物一致的模型。最终所得模型如图6所示。

3 精度评定

为了分析所建立的三维模型的精度, 选择了其中比较具有代表性的一些几何体 (如门、窗等) 从不同的角度进行了精度评估, 如边长误差、面积误差等, 这些都会影响到几何体的变形, 分析结果如表1所示。其中, 将全站仪测得的几何体的边长与构建的模型中的几何体的边长以及面积进行对比。

从表1的误差结果分析中可以看出, 建立的模型与全站仪观测所得的模型之间存在一定的偏差, 边长的变形一般在2cm以内, 面积误差都在0.1m2内, 其精度还是相当高的。

4 总结

通过充分发挥Auto CAD与3DMax的特长, 将二者结合起来对建筑物进行快速三维建模, 从数据采集、数据处理到最终的三维建模, 避免了复杂繁琐的操作。结果表明, 该方法简单易操作, 效率高, 精度满足要求, 能得到逼真的模型, 而且所建模型都具有真实的三维坐标, 能满足实际建模的需要, 有助于数字城市的建设。对于理论上在同一个平面上的特征点, 最后连线可能并没有形成一个平面, 建模中需开启2.5维捕捉, 这会增加内业工作量, 如何将那些不在同一个平面的特征点拟合到同一平面上, 是后续需要研究的问题。

参考文献

[1]王莹莹, 郭文峰, 李锦阳.AutoCAD 3DMAX OpenGL在计算机辅助机械设计中的应用比较[J].微型机与应用, 2002, (8) :49～51.

[2]顾孝烈, 鲍峰, 程效军.测量学 (第四版) [M].上海:同济大学出版社, 2012.

[3]石银涛, 程效军, 张鸿飞.地面三维激光扫描建模精度[J].河南科学, 2010, 2 (28) :182～186.

[4]张鸿飞, 程效军, 王峰.激光扫描技术在建筑数字化中的应用[J].地理空间信息, 2011, 9 (3) :86～89.

Auto CAD建模 第7篇

螺旋桨二维图如图1所示。螺旋桨桨叶一般由侧视图、投影轮廓图、伸张轮廓图、型值表和外形尺寸表等组成。图1中的a为侧视图, 桨叶中间的母线为参考线, 即OU线, 母线OU与轴线OX的夹角θ为纵倾角, t表示该半径处叶切面的最大厚度, 最大厚度的延长线与轴线交点、原点的距离为假想厚度;图1中的b为投影轮廓图;图1中的c为桨叶的伸张轮廓图, 反映桨叶在0.2R~0.9R处叶切面的展开轮廓, 包含螺距、导边和随边与叶面参考线的距离、最厚位置等数据。

2 螺旋桨三维曲面型值的转换

螺旋桨桨叶与同轴不同半径的圆柱面相交得到螺旋面, 经过投影得到叶切面型值点坐标, 其投影关系如图2所示。图1是由图2提供的叶切面尺寸表和桨叶轮廓尺寸表等数据绘制的。利用设计逆过程, 将二维尺寸利用空间坐标转化关系转化成三维空间点。

由图2可见, 全局坐标系为OXYZ, OY是螺旋桨平放时的竖直方向, OXZ面与轮毂端面平行, O′是参考线OH与圆柱面的交点。其中, 坐标系O′X′Y′Z′与坐标系OXYZ平行。将局部坐标系O′X′Y′Z′转换到O1X1Y1Z1的计算方式为:

式 (1) 中:φ为螺距角, °。

式 (1) 中tanφ的计算方法为:

将坐标系O′X′Y′Z′转换到全局坐标系OXYZ下, 由柱面公式可得到:

由式 (3) 可得到全局坐标系OXYZ的坐标:

由式 (1) 和 (4) 可得:

式 (5) 中:θ为后倾角, °。

3 螺旋桨的三维建模

螺旋桨二维图的数据一般由螺旋桨设计桨叶轮廓尺寸表和叶切面尺寸表构成, 同时, 可根据投影几何关系完成三幅图形的绘制。本文以某MAU3-55型型螺旋桨为例, 阐述三维建模的过程。

3.1 螺旋桨的特征

以某厂MAU3-55型螺旋桨为例, 其直径为5.6 m, 螺距比P/D=0.7, 盘面比为0.55, 纵倾角为10°, 螺旋桨效率为0.55, 毂径比为0.18, 旋向为右旋。该螺旋桨的桨叶轮廓尺寸如表1所示, 叶切面尺寸如表2所示。

3.2 螺旋桨二维坐标转化成三维坐标

三维螺旋桨桨叶的三维空间转化步骤如下: (1) 根据表1, 采用Excel公式编辑功能, 并根据螺旋桨的型号特征, 计算相应的螺旋桨设计桨叶轮廓尺寸; (2) 根据表1的螺旋桨设计桨叶轮廓尺寸, 计算表2中每个挡位的叶切面尺寸; (3) 根据表1和表2的数据, 再根据式 (4) 计算三维空间型值点。二维点转化成三维空间点的过程如图3所示。

3.3 基于Auto CAD二次开发的三维建模

Auto CAD软件的VBA二次开发功能可有效调用表1和表2的Excel螺旋桨型面数据。将每个挡位的空间型值点用样条曲线光滑连接, 其部分程序为:

生成样条曲线后通过放样、阵列等命令生成三维螺旋桨模型, 如图4所示。

4 结论

本文结合螺旋桨的侧视图、投影轮廓图、伸张轮廓图、叶切面尺寸表和桨叶轮廓尺寸表, 通过空间坐标转化关系, 将二维型值点转化成三维空间型值点。通过Auto CAD的VBA二次开发, 采用样条曲线, 自动拟合每个挡位型线, 并通过放样、阵列等指令完成三维螺旋桨的建模。该方法直接调用了Auto CAD二维图形数据和Excel型值数据, 无需转入其他软件中进行数据转化, 提高了建模的效率和质量。

参考文献

[1]彭勤学.基于Solidworks的船用螺旋桨建模[J].武汉交通职业学院学报, 2014, 16 (2) .

[2]吴利红, 董连斌, 许文海.基于MATLAB和Pro E的螺旋桨三维建模[J].大连海事大学学报, 2011, 37 (2) .

[3]刘胜, 张丽敏.计算机辅助技术在螺旋桨总图绘制上的应用[J].图学学报, 2012, 33 (1) .