职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《环境工程CAD》
三维实体的高级编辑教学设计
授课教师授课班级授课日期年月日课程名称环境工程CAD课程学时
项目名称三维图形绘制与编辑项目学时8
教学单元名称1.编辑三维实体对象
2.三维实体面的编辑
3.三维实体边的编辑
4.三维实体的后期处理
单元学时 2
学习者分析学习者为高职高专二年级学生，具备计算机文化基础知识和技能、掌握了工程制图的基本原理和方法，初步的了解了环境工程的专业知识，并进行了岗位认知实习，接触过典型的环境治理工程，对环境工程的主要处理设施有一定的感性认识，并有了一定的CAD 绘制工程二维图和三维图的基础。
单元教学目标1.会对三维实体对象进行剖切、加厚、抽壳等项编辑；
2.能根据工程图的需要对三维实体表面进行拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、删除、复制、着色等项编辑；
3.掌握压印边、着色边与复制边等方法对三维实体的边进行相应编辑；
4.会应用图形消隐、光源使用、材质使用、实体模型渲染等工具对三维实体进行后期处理。
单元教学内容1.编辑三维实体对象：剖切实体、加厚、抽壳实体；
2.三维实体面的编辑：拉伸表面、移动表面、旋转表面、偏移表面、倾斜表面、删除表面、复制表面、着色表面；
3.三维实体边的编辑：压印边、着色边与复制边；
4.三维实体的后期处理：图形的消隐、光源的使用、材质的使用、实体模型的渲染。
教学方法与手段灵活采用项目教学法、问题教学、启发式和讨论式教学、案例分析、分组讨论、探索研究等教学方法。
教学组织形式1.划分学习小组，推选组长，以小组为学习工作单元。首先明确和分析本阶段的学习目标和工作任务；
2.按照教学目标的要求，翻阅多种类型的环境工程图纸，查阅资料；
3.教师用课件及CAD制图软件结合实例讲解教学内容；
4.各组围绕着工作任务在教师的引导下进行上机，熟悉三维实体的高级编辑的一系列命令，并逐一练习其各种选项，并熟知其用途；
5.各组选出代表，讲解本组完成学习和工作的过程，展示成果，进行交流；
6.交流讨论，根据同学和老师提出的问题进行调整和提高；
7.教师归纳总结与评价。
教学资源设计教学场所（用√标记）
1.普通教室（）
2. 多媒体教室（）
3.理实一体教室（√）
4.实训室（）
5.其它
教学资源
1.教材及参考教材；
2.工程设计图纸；
3.给排水工程制图标准；
4.三废设计手册；
5.室外排水设计规范；
6.网络资源等。
学习效果分析学生在前面学习的基础上，比较容易掌握三维实体命令的应用，但空间感及投影知识的不扎实会影响理解及学习的效果。
备注
第10章三维操作和实体编辑 10.1任务33使用动态观察器 使用动态观察器允许用户从不同的角度、高度和距离查看图形中的对象。使用以下使用动态观察器在三维视图中进行动态观察、回旋、调整距离、缩放和平移。 10.1.1简单点评 三维动态观察器有如下所示的几点作用。 ● 调整距离：垂直移动光标时，将更改对象的距离。可以使对象显示的较大或较小，并可以调整距离。 ● 回旋：在拖动方向上模拟平移相 机。查看的目标将更改。可以沿 XY 平面或 Z 轴回旋视图。 ● 缩放：模拟移动相机靠近或远离对象。“放大”可以放大图像。 ● 平移：启用交互式三维视图并允许用户水平和垂直拖动视图。 10.1.2核心知识 三维动态观察是围绕目标移动。视点 位置移动时，视图的目标将保持静止。目 标点是视口的中心，而不是正在查看的对象的中心。可以创建任何导航的预览动画。 在创建运动路径动画之前要先创建预览以调整动画。用户可以创建、录制、回放和 保存该动画。 在“视图”面板中可以执行相关命令， 如图10-1所示。 图10-1三维动态观察器 1.受约束的动态观察 指模型沿 XY 平面或 Z 轴约束三维 动态观察。 2.自由动态观察 不参照平面，可以在任意方向上进行动态观察。沿 XY 平面和 Z 轴进行动态观察时，视点不受约束，与受约束的动态
观察相对应。 3.连续动态观察 连续地进行动态观察。在要使连续动态观察移动的方向上单击并拖动，然后松开鼠标按钮。轨道沿该方向继续移动。 10.1.3任务实际操作 前面只是概括性的介绍了三维动态观察的相关理论知识，下面就进入实质性的模拟练习，使用户对三维动态观察器有一个具体的认识。 步骤1 ：启动AutoCAD 2009，打开随书光盘中的“dwg\10\10.1.3.dwg”图形文件，如图10-2所示。 图10-2打开文件 步骤2：在功能区的“默认”选项卡下的“视图”面板中，单击“自由动态观察”后面 的下拉菜单按钮，在弹出的下拉菜单中单击“受约束的动态观察”按钮，如图10-3所示。 图10-3 执行“受约束的动态观察”命令 步骤3：按住鼠标左键，将其缓慢拖动，可见模型可以按其鼠标移动的方向沿XY 平面或Z 轴移动，如图10-4所示。 图10-4沿XY 平面移动 步骤4：当模型移动在如图10-5所示的位置时，如我们想向上移动以便更好的观察图形时，发现其向上移动不了模型，因其次命令是“.受约束的动态观察”，这就是它的局限性之一。 图11-5向上移动模型 步骤5：在功能区的“默认”选项卡下的“视图”面板中，单击“自由动态观察”后面 的下拉菜单按钮，在弹出的下拉菜单中单击“自由动态观察”按钮，如图10-6所示。 图10-6执行“自由动态观察”命令 步骤6：此时在绘图区中心出现一个绿色的圆，在其四周又分别套有其四个小圆，其光标显示也变换成了其特有的图形，如图10-7所示。
你不可错过的25款免费3D建模常用软件 技术上，三维指的是在三种平面（ X ，Y和Z ）上构造对象。创造三维图形的过程可分为三个基本阶段：三维造型，三维动画和三维渲染。 三维（ 3D ）电脑绘图得到广泛使用，它们在任何地方都可看见，几乎是司空见惯，应用于电影，产品设计，广告,电子等等。虽然它们常见到，但并不意味着它们容易创建。为了交互式控制三维物体，创建3D模型必须使用那些非专业用户少用的3D专业创作工具。 三维模型通常是来源于计算机工程师使用某种工具创建的三维建模。因此创建三维模型是不容易的，而且软件的成本可能要花费一笔资金。另外我们应该去尝试一些实用性的开源三维建模工具。通过网站之间的推广和阅读最终用户的意见和反馈之后，我们为你带来你不应该错过的25个免费3D建模应用程序。清单如下： 1.Blender 一个自由和开放源码的三维建模和动画应用程序，可用于建模，紫外线展开，纹理操纵，水模拟，蒙皮，动画，渲染，粒子和其他仿真，非线性编辑，合成，并建立互动的3D应用程序。 2.K-3D K-3D是免费自由的三维建模和动画软件。其所有内容以采用插件为导向的程序引擎为物色，使K-3D变成一个用途很广，功能强大的软件包。
3.Art of Illusion Art of Illusion 是免费的、开源的3D建模和渲染工作室。一些亮点包括基于细分曲面建模工具，根据骨骼动画，图形和设计语言程序结构和材料。 4.SOFTIMAGE|XSI Mod Tool 一款为那些有志于游戏开发商和模型制作者作出贡献的免费三维建模和动画软件。这款模型工具是一个非商业游戏制作的XSI免费版本。它是每个人游戏、模型、3D等应用的一个必备工具。这款模型工具可插入所有主要的游戏引擎和下一代游戏的开发框架，休闲游戏，现时著称的三维建模，甚至基于Flash 的3D游戏。
第十七课时的编辑 重点与难点：本节重点讲解了使用三维实体的布尔运算创建复杂实体；使用三维阵列、镜像、旋转以及对齐等命令编辑三维对象；使用基本命令编辑三维实体对象 三维实体的布尔运算 在中，可以对三维实体进行并集、差集、交集来创建复杂实体。 ?并集运算：并集是指将两个实体所占的全部空间作新为物体 ?差集运算：指A物体在B物体上所占空间部分清除，形式的新物体（A-B或 B-A） ?交集运算：指两个实体的公共部公做为新物体。 A、选择“修改”---“实体编辑”---“并集”命令(UNION)，或在“实体编辑”工具栏中单击“并集”按钮，可以实现并集运算。 使用并集的步骤： 1. 从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击 中的按纽。 1. 为并集选择一个面域。 1. 选择另一个面域。 2. 可以按任何顺序选择要合并的面域。继续选择面域，或按 ENTER 键结束命令。 B、选择“修改”---“实体编辑”---“差集”命令(SUBTRACT)，或在“实体编辑” 工具栏中单击“差集”按钮，可以实现差集运算
使用差集的步骤： 1. 从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击 中的按纽。 2. 选择一个或多个要从其中减去的面域，然后按 ENTER 键。 3. 选择要减去的面域，然后按 ENTER 键。 即：已从第一个面域的面积中减去了所选定的第二个面域的面积。 C：选择“修改”---“实体编辑”---“交集”命令(INTERSECT)，或在“实体编辑”工具栏中单击“交集”按钮，可以实现交集运算。 使用交集的步骤 1. 从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击 中的按纽。 1. 选择一个相交面域。
CAD 绘制三维实体基础 1、三维模型的分类及三维坐标系； 2、三维图形的观察方法； 3、创建基本三维实体； 4、由二维对象生成三维实体； 5、编辑实体、实体的面和边； 1、建立用户坐标系； 2、编辑出版三维实体。 讲授8学时 上机8学时 总计16学时 AutoCAD除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD三维绘图的基本知识。 11.1 三维几何模型分类 在AutoCAD中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。 11.1.1线框模型(Wireframe Model) 线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。 11.1.2 表面模型（Surface Model） 表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的
薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。 11.1.3 实体模型 实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图11-3所示是实体模型。 11．2 三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面 AutoCAD 的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS ）和用户坐标系（UCS ）。图11-4表示的是两种坐标系下的图标。 图中“X ”或“Y ”的剪头方向表示当前坐标轴X 轴或Y 轴的正方向，Z 轴正方向用右手定则判定。 图11-1 线框模型 图11-2 表面模型 图11-3 实体模型
图2－1 CAD 三维建模教程 一、工字型的绘制 步骤一：设置好绘图单位、绘图范围、线型、图层、颜色，打开捕捉功能。从下拉菜单View →Display →UCSIcon →On 关闭坐标显示。步骤二：根据图1所示尺寸绘制图形，得到如图1－1所示封闭图形。 步骤三：创建面域。在命令栏Command ：输入Region ，用框选方式全部选中该图形，回车。出现提示：1 loop extracted ，1 Region created ，表示形成了一个封闭图形，创建了一 个面域。步骤四：对该面域进行拉伸操作。Draw →Solids →Extrude ，选中该面域的边框，回车。在命令栏提示：Specify height of extrusion or [Path]：30，回车，再回车。三维工字形实体就生成了。步骤五：观察三维实体。View →3D Views →SW Isometric ，再从View →Hide 进行消除隐藏线处理，观察，最后进行着色渲染，View →Shade →Gouraud Shaded ，如图1－2所示。 二、二维五角形到三维五角星的绘制 步骤一：设置好绘图单位、绘图范围、线型、图层、颜色，打开捕捉功能。步骤二：绘制一 个矩形，以矩形中心为圆心，作一个圆及一个椭圆，修整直线。步骤三：阵列直线，创建光 线效果。将直线段在360度范围内阵列72个，形成光线效果步骤。 步骤四：修整直线。以椭圆为边界，将直线每隔一条修剪至椭圆；同时以矩形为边界，将矩形外的线条全部修剪至矩形；矩形内没修的剪线条延伸至矩形。步骤五：绘制五角形。在上图的旁边绘制一个圆，再绘制这个圆的内接正五边形。将五边形的五个端点连成直线，修剪掉每边的中间部分就得到五角形。步骤六：绘制五角星。先用交叉窗口选择的方法将五角形 图1－1 平面图 图1－2 三维效果图 图2－2
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《环境工程CAD》 三维实体的高级编辑教学设计 授课教师授课班级授课日期年月日课程名称环境工程CAD课程学时 项目名称三维图形绘制与编辑项目学时8 教学单元名称1.编辑三维实体对象 2.三维实体面的编辑 3.三维实体边的编辑 4.三维实体的后期处理 单元学时 2 学习者分析学习者为高职高专二年级学生，具备计算机文化基础知识和技能、掌握了工程制图的基本原理和方法，初步的了解了环境工程的专业知识，并进行了岗位认知实习，接触过典型的环境治理工程，对环境工程的主要处理设施有一定的感性认识，并有了一定的CAD 绘制工程二维图和三维图的基础。 单元教学目标1.会对三维实体对象进行剖切、加厚、抽壳等项编辑； 2.能根据工程图的需要对三维实体表面进行拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、删除、复制、着色等项编辑； 3.掌握压印边、着色边与复制边等方法对三维实体的边进行相应编辑； 4.会应用图形消隐、光源使用、材质使用、实体模型渲染等工具对三维实体进行后期处理。 单元教学内容1.编辑三维实体对象：剖切实体、加厚、抽壳实体； 2.三维实体面的编辑：拉伸表面、移动表面、旋转表面、偏移表面、倾斜表面、删除表面、复制表面、着色表面； 3.三维实体边的编辑：压印边、着色边与复制边； 4.三维实体的后期处理：图形的消隐、光源的使用、材质的使用、实体模型的渲染。 教学方法与手段灵活采用项目教学法、问题教学、启发式和讨论式教学、案例分析、分组讨论、探索研究等教学方法。 教学组织形式1.划分学习小组，推选组长，以小组为学习工作单元。首先明确和分析本阶段的学习目标和工作任务； 2.按照教学目标的要求，翻阅多种类型的环境工程图纸，查阅资料； 3.教师用课件及CAD制图软件结合实例讲解教学内容； 4.各组围绕着工作任务在教师的引导下进行上机，熟悉三维实体的高级编辑的一系列命令，并逐一练习其各种选项，并熟知其用途； 5.各组选出代表，讲解本组完成学习和工作的过程，展示成果，进行交流； 6.交流讨论，根据同学和老师提出的问题进行调整和提高； 7.教师归纳总结与评价。 教学资源设计教学场所（用√标记） 1.普通教室（） 2. 多媒体教室（） 3.理实一体教室（√） 4.实训室（） 5.其它 教学资源 1.教材及参考教材； 2.工程设计图纸； 3.给排水工程制图标准； 4.三废设计手册； 5.室外排水设计规范； 6.网络资源等。 学习效果分析学生在前面学习的基础上，比较容易掌握三维实体命令的应用，但空间感及投影知识的不扎实会影响理解及学习的效果。 备注
你不可错过的25款3D建模常用软件
你不可错过的25款免费3D建模常用软件 技术上，三维指的是在三种平面（ X ，Y和Z ）上构造对象。创造三维图形的过程可分为三个基本阶段：三维造型，三维动画和三维渲染。 三维（ 3D ）电脑绘图得到广泛使用，它们在任何地方都可看见，几乎是司空见惯，应用于电影，产品设计，广告,电子等等。虽然它们常见到，但并不意味着它们容易创建。为了交互式控制三维物体，创建3D模型必须使用那些非专业用户少用的3D专业创作工具。 三维模型通常是来源于计算机工程师使用某种工具创建的三维建模。因此创建三维模型是不容易的，而且软件的成本可能要花费一笔资金。另外我们应该去尝试一些实用性的开源三维建模工具。通过网站之间的推广和阅读最终用户的意见和反馈之后，我们为你带来你不应该错过的25个免费3D建模应用程序。清单如下： 1.Blender 一个自由和开放源码的三维建模和动画应用程序，可用于建模，紫外线展开，纹理操纵，水模拟，蒙皮，动画，渲染，粒子和其他仿真，非线性编辑，合成，并建立互动的3D应用程序。 2.K-3D K-3D是免费自由的三维建模和动画软件。其所有内容以采用插件为导向的程序引擎为物色，使K-3D变成一个用途很广，功能强大的软件包。
3.Art of Illusion Art of Illusion 是免费的、开源的3D建模和渲染工作室。一些亮点包括基于细分曲面建模工具，根据骨骼动画，图形和设计语言程序结构和材料。 4.SOFTIMAGE|XSI Mod Tool 一款为那些有志于游戏开发商和模型制作者作出贡献的免费三维建模和动画软件。这款模型工具是一个非商业游戏制作的XSI免费版本。它是每个人游戏、模型、3D等应用的一个必备工具。这款模型工具可插入所有主要的游戏引擎和下一代游戏的开发框架，休闲游戏，现时著称的三维建模，甚至基于Flash 的3D游戏。
CAD 绘制三维实体基础 AutoCAD 除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD 可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD 三维绘图的基本知识。 11.1 三维几何模型分类 在AutoCAD 中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。 11.1.1线框模型(Wireframe Model) 线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D 空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。 11.1.2 表面模型（Surface Model ） 表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的 1、三维模型的分类及三维坐标系； 2、三维图形的观察方法； 3、创建基本三维实体； 4、由二维对象生成三维实体； 5、编辑实体、实体的面和边； 1、建立用户坐标系； 2、编辑出版三维实体。 讲授8学时 上机8学时 总计16学时
三维实体编辑（SOLIDEDIT）问答与技巧 1．三维实体编辑有什么意义？ 答：在前面的三维实体命令问答与使用技巧中，我们已经熟悉了各立体之间的定位和布尔运算功能，在三维设计中的重要性以及使用的频繁。但仍然有很多的复杂程序，使得设计工作滞后和繁琐。三维实体的编辑可以通过对某一个平面的处理， 图一实体编辑工具栏 来改变整个立体的结构形状，从而使得三维实体设计变得相对容易。图一所示是实体编辑工具栏，下面针对其中的各个命令进行讨论，并介绍在设计过程中的使用技巧。 切记：三维实体编辑的强大功能和方便简捷的操作技法，使得您在建模过程中完全可以不要顾及细微结构的设计，即使某一尺寸设计有误，您可以很容易地进行修改或校正。 2．在三维组合建模设计过程中何时使用布尔运算的并集命令？ 答：三维建模设计中要经常使用该命令，有分散的实体合并为一个实体。但在使用时要注意两个方面。首先，布尔运算的并集可以将两个或以上不相重合实体合并一体。如图二所示，左边是分散的实体。而右边是执行并集运算后的实体。通过对它们的捕捉可以清楚地看出结果是不同的。 图二分散实体的并运算 其次，在三维建模设计过程中，某个要穿孔或开槽的立体在与另外的立体组合时，应先组合后开孔挖槽，从而保证其孔和槽能够通畅。如图三所示。
图三立体组合——并运算 而如果先开孔槽后合并，则产生另一种结果，如图四所示，这不是需要的结果模型。 图四立体组合——错误的并运算 3．在组合设计过程中差集与并集两个命令是否交替使用？ 答：对。这两个命令使用的是否得当，直接影响组合体的效果以及工作效率的高低。用户从图五所示的图例中，可以再一次明白两个命令使用次序不同，最终形成的结果是不同的。显然，图C所示的组合体不是我们所要的结果。 图五立体的差运算 5．在三维组合建模设计过程中布尔运算的交集命令有什么用途？ 答：这是一个很奇特的命令，巧妙地使用它产生意想不到的三维实体造型。
不可错过的25款免费3D建模程序 技术上，三维指的是在三种平面（ X ，Y和Z ）上构造对象。创造三维图形的过程可分为三个基本阶段：三维造型，三维动画和三维渲染。 三维（ 3D ）电脑绘图得到广泛使用，它们在任何地方都可看见，几乎是司空见惯，应用于电影，产品设计，广告,电子等等。虽然它们常见到，但并不意味着它们容易创建。为了交互式控制三维物体，创建3D模型必须使用那些非专业用户少用的3D专业创作工具。 三维模型通常是来源于计算机工程师使用某种工具创建的三维建模。因此创建三维模型是不容易的，而且软件的成本可能要花费一笔资金。另外我们应该去尝试一些实用性的开源三维建模工具。通过网站之间的推广和阅读最终用户的意见和反馈之后，我们为你带来你不应该错过的25个免费3D建模应用程序。清单如下： 1.Blender 一个自由和开放源码的三维建模和动画应用程序，可用于建模，紫外线展开，纹理操纵，水模拟，蒙皮，动画，渲染，粒子和其他仿真，非线性编辑，合成，并建立互动的3D应用程序。 2.K-3D K-3D是免费自由的三维建模和动画软件。其所有内容以采用插件为导向的程序引擎为物色，使K-3D变成一个用途很广，功能强大的软件包。
3.Art of Illusion Art of Illusion 是免费的、开源的3D建模和渲染工作室。一些亮点包括基于细分曲面建模工具，根据骨骼动画，图形和设计语言程序结构和材料。 4.SOFTIMAGE|XSI Mod Tool 一款为那些有志于游戏开发商和模型制作者作出贡献的免费三维建模和动画软件。这款模型工具是一个非商业游戏制作的XSI免费版本。它是每个人游戏、模型、3D等应用的一个必备工具。这款模型工具可插入所有主要的游戏引擎和下一代游戏的开发框架，休闲游戏，现时著称的三维建模，甚至基于Flash的 3D游戏。
三维模型轻量化技术 1 模型轻量化的必要性 设计模型是一种精确的边界描述(B-rep)模型，含有大量的几何信息，在现有的计算机软硬件条件下，使用设计模型直接建立大型复杂系统装配、维修仿真模型是不可能的，因此需要使用轻量化的模型建立仿真模型，以达到对仿真模型的快速交互、渲染。 2 细节层次轻量化技术 90年代中期以来，模型轻量化技术得到了快速的发展，出现了抽壳(hollow shell)技术和细节层次(Level of Details, LOD)技术。抽壳技术只关心产品模型的几何表示而不考虑产品建模的过程信息，LOD技术将产品几何模型设定不同的显示精度和显示细节，根据观察者眼点与产品几何模型之间的距离来使用不同的显示精度，以此达到快速交互模型的目的。 LOD技术是当前可视化仿真领域中处理图形显示实时性方面十分流行的技术之一。LOD模型就是在不影响画面视觉效果的条件下，对同一物体建立几个不同逼近精度的几何模型。根据物体与视点的距离来选择显示不同细节层次的模型，从而加快系统图形处理和渲染的速度。保证在视点靠近物体时对物体进行精细绘制，在远离物体时对物体进行粗略绘制，在总量上控制多边形的数量，不会出现由于显示的物体增多而使处理多边形的数量过度增加的情况，把多边形个数控制在系统的处理能力之内，这样就可以保证在不降低用户观察效果的情况下，大大减少渲染负载。 通常LOD算法包括生成、选择以及切换三个主要部分。 目前轻量化的技术有多种，具有代表性的有JT和3DXML两种。3DXML是Dassault、微软等提出的轻量化技术，JT是JT开放组织提出的轻量化技术。SIEMENS公司的可视化产品都采用JT技术，如我们使用的VisMockup软件。 JT技术用小平面表示几何模型，采用层次细节技术，具有较高的压缩比，模型显示速度很快。 jt、ajt模型及其结构 jt模型文件是三维实体模型经过三角化处理之后得到的数据文件，它将实体表面离散化为大量的三角形面片，依靠这些三角形面片来逼近理想的三维实体模型。 模型精度不同，三角形网格的划分也各不相同。精度越高，三角形网格的划分越细密，三角形面片形成的三维实体就越趋近于理想实体的形状。模型曲面精度由Chordal、Angular 两个参数控制。图1(a)，Chordal表示多边形的弦高的最大值，图1(b)，Angular表示多边形相邻弦的夹角的最大值。 图1 Chordal和Angular示意图
第十章三维实体的编辑 在实际绘图过程中，我们在对创建的三维实体进行修改，AutoCAD提供了一个“实体编辑”工具栏，利用其中的工具可以对三维实体进行编辑。另外，我们还可以利用三维实体的编辑命令创建一些复杂的三维实体。 10．1三维实体的基本编辑命令 一、拉伸面 1．拉伸面：是将三维实体的一个同或多个面向里或向外拉伸。它是拉伸的一种补充，与坐标无关。 2．分类： （1）、普通拉伸 （2）、路径拉伸 （3）、角度拉伸 3．调用方式： （1）、命令行：solidedit （2）、菜单：修改实体编辑拉伸面 （3）、工具栏：“实体编辑“工具栏拉伸面 4拉伸的格式 命令：solidedit —F—E 选择面或[放弃（U）/删除（R）/全部（ALL）]： 指定拉伸高度或[路径（P）]： 5．注意： （1）、可以对一个面或多个面进行拉伸操作。 （2）、拉伸面与拉伸一样，也有路径与角度拉伸。 二、着色面 着色面命令可以对物体的一个或多个面设置颜色。它一般是作为辅助命令使用的。目的是对实体进行外观的修饰或设置特殊的效果。 1、调用： （1）、命令行：solidedit （2）、菜单：修改实体编辑着色面 （3）、工具栏：“实体编辑“工具栏着色面 2、格式： 命令：solidedit—F—L 选择面或[放弃（U）/删除（R）]： 4、说明： （1）、选择“着色面”后，系统弹出“选择颜色”对话框。 （2）、选择相应的颜色。 三、剖切 1、概念：剖切是指用一个指定平面将指定实体切成若干个独立的对象，剖切后可以保留一部分，也可保留两部分。 2、调用： 命令行：SLICE（缩写：SL） 菜单：绘图实体剖切 工具栏：“实体编辑”工具栏中的“剖切”按钮。
第十七课时三维实体的编辑 重点与难点：本节重点讲解了使用三维实体的布尔运算创建复杂实体；使用三维阵列、镜像、旋转以及对齐等命令编辑三维对象；使用基本命令编辑三维实体对象 三维实体的布尔运算 在AutoCAD中，可以对三维实体进行并集、差集、交集布尔运算来创建复杂实体。 并集运算：并集是指将两个实体所占的全部空间作新为物体 差集运算：指A物体在B物体上所占空间部分清除，形式的新物体（A-B或B-A） 交集运算：指两个实体的公共部公做为新物体。 A、选择“修改”---“实体编辑”---“并集”命令(UNION)，或在“实体编辑”工具栏中单击“并集”按钮，可以实现并集运算。 使用并集的步骤： 1. 从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击 中的 按纽。 1. 为并集选择一个面域。 1. 选择另一个面域。 2. 可以按任何顺序选择要合并的面域。继续选择面域，或按 ENTER 键结束 命令。
B、选择“修改”---“实体编辑”---“差集”命令(SUBTRACT)，或在“实体 编辑”工具栏中单击“差集”按钮，可以实现差集运算 使用差集的步骤： 1. 从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击 中的按纽。 2. 选择一个或多个要从其中减去的面域，然后按 ENTER 键。 3. 选择要减去的面域，然后按 ENTER 键。 即：已从第一个面域的面积中减去了所选定的第二个面域的面积。 C：选择“修改”---“实体编辑”---“交集”命令(INTERSECT)，或在“实体编辑”工具栏中单击“交集”按钮，可以实现交集运算。 使用交集的步骤
1. 从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击 中的 按纽。 1. 选择一个相交面域。 1. 选择另一个相交面域。 1. 可以按任何顺序选择面域来查找它们的交点继续选择面域，或按 ENTER 键结束命令 编辑三维对象 在AutoCAD中，选择“修改”---“三维操作”子菜单中的命令，可以对三维空间中的对象进行阵列、镜像、旋转及对齐操作。 A、选择“修改”---“三维操作”---“三维阵列”命令(3DARRAY)，可以在三维空间中使用环形阵列或矩形阵列方式复制对象。 B、选择“修改”---“三维操作”---“三维镜像”命令(MIRROR3D)，可以在三维空间中将指定对象相对于某一平面镜像。执行该命令并选择需要进行镜像的对象，然后指定镜像面。镜像面可以通过3点确定，也可以是对象、最近定义的面、Z轴、视图、XY平面、YZ平面和ZX平面。 C、选择“修改”---“三维操作”---“三维旋转”命令(ROTATE3D)，可以使对象绕三维空间中任意轴(X轴Y轴或Z轴) 、视图、对象或两点旋转，其方法与三维镜像图形的方法相似。 D、选择“修改”---“三维操作”---“对齐”命令(ALIGN)，可以对齐对象。对齐对象时需要确定3对点，每对点都包括一个源点和一个目的点。第1对点定义对象的移动，第2对点定义二维或三维变换和对象的旋转，第3对点定义对象不明确的三维变换。 此工具栏中其它工具的含义：
绘制三维图形 重点与难点：本节重点讲解了三维坐标表示及三维图形观察方法；使用直线、样条曲线、三维多段线和各种曲面绘制命令绘制三维图形；使用基本命令绘制三维实体以及通过对二维图形进行拉伸、旋转等操作创建各种各样的复杂实体。 在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用3种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。表面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面即具有面的特征。实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形。 如何将单个视口变成四个视口方法 视口工具栏中点击显示“视口”对话框，选四个相等视图，改为三维，在左上角为俯视图，右上角为主视图（前视图），左下角为左视图，右下角为--—等轴测。 观察三维图形
在AutoCAD中，使用“视图”菜单下的“缩放”、“视图”菜单下的“平移”子菜单中的命令可以缩放或平移三维图形，以观察图形的整体或局部。其方法与观察平面图形的方法相同。此外，在观测三维图形时，还可以通过旋转、消隐及着色等方法来观察三维图形。 ◆消隐图形 在绘制三维曲面及实体时，为了更好地观察效果，可选择“视图”菜单下的“消隐” 命令(HIDE)，暂时隐藏位于实体背后而被遮挡的部分。 ◆着色图形 在AutoCAD中，使用“视图”菜单下的“着色”子菜单中的命令，可生成“二维线框”、“三维线框”、“消隐”、“平面渲染”、“体渲染”、“带边框平面渲染”和“带边框体渲染”多种视图。例如，选择“视图”----“着色”---“平面着色”命令，以图形的线框颜色着色图形。
AutoCAD文字三维实体模型建模方法 AutoCAD是一种功能强大的计算机绘图和辅助设计软件，很多工程技术人员用于设计绘图，学校教师用于机械制图课程的辅助教学，或将AutoCAD绘图与机械制图合为一个课程。 作为一种应用广泛的CAD软件，AutoCAD具有较为完备的三维实体模型建模功能。然而让很多使用者感到不便的是没有提供文字三维实体模型的建模方法，让很多使用者感到不便。笔者通过摸索，找到了一种在AutoCAD中进行文字三维实体模型的建模方法，下面就以建立“WenZi SanWei MoXing 文字三维模型”为例，介绍这种方法实现的步骤。 一、建立二维的文字对象 AutoCAD建立二维文字对象，首先要设置合适的文字样式。执行“style”命令新建一个文字样式，名称为“宽笔划样式”，字体必须是笔划具有一定宽度的，这里选用“楷体”字体。 使用“text”或“mtext”命令建立所需要的文字对象，如“WenZi SanWei MoXing 文字三维模型”，文字的字高等尺寸可根据实际需要设定。建立的二维文字对象如图1所示。 这样建立的文字对象属性是“TEXT”,是不能通过“拉伸extrude”“回转r evolve”等命令生成三维实体模型的，只有属性是“LWPOLYLINE”或“REGION”的对象，才能通过三维编辑命令生成三维实体模型。如何将“TEXT”属性的文字对象转变成“LWPOLYLINE”或“REGION”属性的对象就是接下来要解决的关键问题。 二、添加一个DXB打印机 操作步骤如下： 点击“工具”下拉菜单； 选择“选项”； 在打开的“选项”对话框中选“打印和发布”； 选“添加或配置绘图仪”； 在弹出的对话框的“名称”列表中双击“添加绘图仪向导”。 弹出“添加绘图仪向导”的对话框；
第二十三课编辑三维模型之二 我们前面已经学习了一些三维模型的编辑命令，并认识到许多用于修改二维对象的命令也可用于三维对象修改。但三维模型编辑是一项庞大的工程，我们所学的三维模型编辑命令还是远远不够，这课继续深入学习三维模型编辑命令。 通过本课学习，读者应掌握以下主要内容： z对实体的表面进行拉伸、旋转、复制、删除等修改 z对三维实体进行抽壳和实体压印 23.1 拉伸实体的表面 用户可以沿一条路径拉伸平面并指定一个高度值和倾斜角，也可以沿指定的直线或曲线拉伸实体对象的面。选定的路径不能和选定的面位于同一平面且不能有大曲率。 拉伸实体表面的步骤： （1） 单击菜单【Modify】→【Solids Editing】→【 Extrude faces】命令。 （2） 选择要拉伸的面，按【Enter】键确认。 （3） 输入拉伸的高度，按【Enter】键确认。 （4） 输入倾斜角度，按【Enter】键确认。 实例演练 步骤1 绘制圆柱体 绘制一半径为50，高为50的圆柱体，如图23-1所示。 步骤2 使用Extrude faces命令对模型的面进行拉伸。 图23-1 图23-2 （1） 单击菜单【Modify】→【Solids Editing】→【 Extrude faces】命令，在命令窗口执行如下操作： Select faces or [Undo/Remove]: 1 face found. 选择圆柱顶面； Specify height of extrusion or [Path]：30 输入拉伸高度； Specify angle of taper for extrusion <0>：20 输入倾斜角度； Solid validation started. Solid validation completed. （2） 结果如图23-2所示。 23. 2 移动实体的表面
《三维建模》模拟卷 （A ） 考试时间 （ 90 ） 分钟 使用专业 考试类型 题 序 一 二 三 四 五 ……. 总分 得 分 一、选择题（30×2=60 分） 1. 以下关于图形修复，说法错误的是？（ ） A. 在进行图形修复之前最好复制要修复的图形文件，因为有的图形修复命令会用不同的方式改变这 个文件。 B. 使用图形修复命令修复一图形文件，将得到与原图形文件完全一致的图形。 C.图形修复可以使用 RECOVER 命令或 AUDIT 命令 D.在进行图形修复之前最好复制和损坏文件有关的.BAK 文件，因为有的图形修复命令会对原来的.BAK 文件进行覆盖。 2. 如果某一自动保存文件的文件名为 drawing4_8_6_0004.sv $， 则以下说法错误的是哪个？ （ ） A. 当前图形的文件名为 drawing4。 B. 同一工作任务中打开同一图形实例的次数为 4。 C.不同任务中打开同一图形实例的次数为 6。 D.0004 为随机数。 3. 假定经过修改，“三维制作”板组包括“建模”、“绘图”、“修改”和“图案填充”4 个选项板，“样例”板组只有“命令工具”一个选项板，且“样例”板组嵌套在“三维制作”板组下。设定“三维制作”板组为“当前”，则工具选项板窗口中包含的选项板数目为多少？（ ） A.4B.5C.1D.0 4. 如图（a ）所示的尺寸标注，点击点 1 右键快捷菜单选择"翻转箭头"，再次选择点 1，右键选择" 翻转箭头"，结果会是图中哪个所示？（ ） A.（a ）B.（b ）C.（c ）D.以上都不是 5. 在模型空间创建直径为 20 的圆，视口比例为 1：2 那么，DIMLFAC 为 2，在图纸空间进行的非关联标注直径值为? （ ） A.20 B.10 C.40 D.80 6. 已知金属板各凹凸部分各角角度为 30°的倍角，线段长度为 10 的倍数，要快速绘制凹凸部分， 如何绘制？（ ） A. 动态输入（DYN ） B.用极坐标 C.用极轴追踪，并在“草图设置”>“捕捉和栅格”>“捕捉类型和样式”中选择“极轴捕捉”，然后设置“极轴距离”为 10 D.极轴追踪和对象追踪 7. 在绘制三维多段线时，第一点坐标为 110,30，第二点坐标为@130<150<180，则生成的三维多段线长度为？（ ） A.130.00 B.150.00 C.180.00 D.329.28 8. 如图所示的弧长，对其进行拉伸 STRETCH 操作，则弧长标注？（ ） A. 不变 B. 随拉伸变动，文本数字不变 C. 随拉伸变动，文本数字跟随变化 D.无法确定 9. 如图所示的图形，要对其进行图案填充，间隙填充的设置为？（ ）
1.请列举几种常用的三维物体修改器。（至少5种以上） 弯曲、锥化、扭曲、倾斜、FFD修改器、形体变换、噪声、车床修改器、倒角修改器、面片修改。 2.请简述制作一幅简单的室内效果图的思路与关键步骤。 (1)三维建模及材质：创建和修改对象。并表达出物体的材质，例如金属、木制、玻璃等等. (2)灯光:烘托场景中的环境时间、气氛，完全是由灯光来控制的。(3)摄像机:当一个三维场景绘制完成后，Perspective（透视）图就无法满足用户的观察需要了，这时需要架设Camera（摄像机），将透视图转为摄像机视图，用摄像机模拟人的眼睛从不同的位置以不同的视角观察场景。(4)最终渲染:Render（渲染）命令或将三维模型文件转为二维位图文件，以便进入Photoshop 进入后期处理。 3. 请列举3DS MAX软件在不同领域中的应用情况? （1)制作人物(2)制作游戏(3)制作动物(4)在影视上的应用(5)在建筑上的应用(6)在广告上的应用三大要素：建模、材质、灯光 4. 常用的2D转3D建模功能有哪些? 挤出：沿着二维对象的局部坐标系的Z轴给它增加一个厚度。 车削：绕指定的轴向旋转二维图形。 倒角：在挤出的基础上，还可以分三个层次调整截面的大小。 倒角剖面：类似于倒角，用一个称为侧面的二维图形定义截面大小。 晶格：将网格物体进行线框化，将图形的线段或边转化为圆柱形结构，并在顶点上产生可选的关节多面体。 5. 什么是三维布尔运算建模？ 利用布尔运算（并集、交集、差集和切割等）对对象进行操作，进而建立自己想要的3D 模型。 6. 3ds max 的视图区缺省设置为4个视图是哪几个？ 顶视图、前视图、左视图和透视图。 7. 3ds max 中提供了几种坐标系，各有什么特点。 世界坐标系：总是显示在每个视口的左下角 屏幕坐标系：每次激活不同的视口，对象的坐标系就发生改变 视图坐标系：世界坐标系和屏幕坐标系的混合体。在正交视口，视图坐标系与屏幕坐标一致，而在透视视口或者其他三维视口，视图坐标系与世界坐标系一致。 局部坐标系：坐标系的方向与对象被创建的视口相关，Z轴总是指向高度方向。 父对象坐标系：只对有链接关系的对象起作用。 栅格坐标系：使用当前激活栅格系统的原点作为变换的中心 万向坐标系：与局部坐标系类似，但三个旋转轴并不一定相互正交。 拾取坐标系：使用特别的对象作为变换的中心。 8. 框选物体时有哪两种模式?有何区别？ 窗口选择：选择完全在选择框内的对象 交叉选择：在选择框内和与选择框线交叉的对象都被选择 9. 简述正交视图与透视图各自的特点? 正交视图默认状态采用屏幕坐标系，面对视图，XY轴分别朝向右和上，Z轴从里向外；透视图采用世界坐标系统，X、Y、Z轴分别朝右、左和上。透视图有很强的立体空间的表现力，而正交视图能准确表达物体在空间中的位置和状态 10.内置模型建模的基本思路是什么? 基本思路：简单的物体可以用内置模型以类似搭积木的方法进行搭建，通过参数调整其大
第一章三维实体建模技术 学习重点 了解三维实体建模设计的特点和一般过程； 熟释NX 3.0的各个功能面板，建模方式以及模型分析功能； 掌握NX 3.0 关于草图绘制，零件设计，装配设计，工程图设计的基本操作。 1.1概述 三维建模设计不同于二维绘图设计，二维绘图设计在一个平面上即可完成，而三维建模设计是在三维空间中进行，建立的模型具有长度，高度，宽度三个方向的尺寸。在三维建模设计中，首先建立在工作空间的坐标系（包括原点，坐标轴和基准平面），然后在草绘平面绘制模型的特征截面或扫描轨迹，并根据参照平面放置特征截面的各图形元素，对二维特征截面进行拉伸，旋转，扫描等操作，可生成三维模型的基础特征。特征是构成三维模型的基础，各中各样的三维模型就是由不同的特征按照一定的设计要求进行组合所形成的集合体。 NX 3.0 软件系统是美国UGS公司研制的一套由设计到制造的一体化三维软件，是新一代的产品造型系统。本章所有操作界面，设计流程以及模型均在NX 3.0环境中进行。 1.2实训1——机械零件实体模型建立 1.2.1问题描述 零件设计是机械设计的基础，通过对零件进行实体设计，可以使设计过程更加直观，并尽量多地获取零件的体信息。零件实体建模的基本技术是基于特征的，任何零件的建立都离不开特征的建立，而参数化绘制是创建各种零件特征的基础，贯穿整个零件建模过程。熟悉掌握特征截面的参数化草图绘制技术，进而由截面草图生成零件特征的操作技术，是进行 三维 设计 的基图1-1 轴、键和半联轴器的实体模型 本功。本章以机械设计中常用零件轴，键，半联轴器的设计为例，简要说明在NX 3.0环境中进行零件设计，装配体设计和工程图设计的建模过程。 1.2.2实训目的 熟悉NX 3.0的操作界面，了解个功能面板；了解用NX 3.0进行零件三维实体建模的设计过程，初步实验用NX 3.0进行计算机辅助机械设计的强大功能。
三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。 三维模型广泛用于任何使用三维图形的地方。实际上，它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。许多计算机游戏使用预先渲染的三维模型图像作为sprite用于实时计算机渲染。现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。 三维模型本身是不可见的，可以根据简单的线框在不同细节层次渲染或者用不同方法进行明暗描（shaded）。许多三维模型使用纹理进行覆盖，将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。纹理就是一个图像，它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。例如，一个人的三维
模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。除了纹理之外，其它一些效果也可以用于三维模型以增加真实感。例如，可以调整曲面法线以实现它们的照亮效果，一些曲面可以使用凸凹纹理映射方法以及其它一些立体渲染的技巧。 三维模型经常做成动画，例如，在故事片电影以及计算机与视频游戏中大量地应用三维模型。它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。为了容易形成动画，通常在模型中加入一些额外的数据，例如，一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统，这样运动时看起来会更加真实，并且可以通过关节与骨骼控制运动。 三维模型既然如此重要,那么,我们应该怎样来建立三维模型呢?首先,我们要了解什么是三维建模。每个人在日常生活中所见到的事物都占据着一定的空间、具有一定的体积和形状，任何事物都是立体的、三维的。如果不参与物体的构造工作，通常不会去考虑物体之间应该怎样组织，以及制造它们都需要一些什么样的技术。一旦需要在计算机中制作一个三维的物体，那么就必须在很多默认规定的基础上来完成一系列的诸如测量、构图和定序等工作。然后在此基础上，利用软件创建三维物体的形体，这就是通常所说的建模过程。