第13章 三維繪製基礎與簡單圖形的繪製
在工程設計和繪圖過程中，三維圖形應用越來越廣泛。AutoCAD可以利用3種方式來創建三維圖形，即線架模型方式、曲面模型方式和實體模型方式。線架模型方式為一種輪廓模型，它由三維的直線和曲線組成，沒有面和體的特徵。
13.1教學目標
通過本章的學習，讀者應了解視圖觀測點的設立方法 。並掌握坐標系以及簡單圖形的繪製方法 。
13.2教學重點與難點
視圖觀測點的設立方法
掌握坐標系
簡單圖形的繪製方法
本章知識點
建立用戶坐標系
設立視圖觀測點
動態觀察
使用相機
漫遊與飛行
觀察三維圖形
繪製三維點
繪製三維直線和樣條曲線
繪製三維多段線
繪製螺旋線
13.2.1 建立用戶坐標系
在三維坐標系下，同樣可以使用直角坐標或極坐標方法來定義點。此外，在繪製三維圖形時，還可使用柱坐標和球坐標來定義點。
柱坐標系：使用XY平面的角和沿Z軸的距離來表示，其格式如下。
XY平面距離<XY平面角度，Z坐標(絕對坐標)
@XY平面距離<XY平面角度，Z坐標(相對坐標)
球坐標系：具有點到原點的距離、在XY平面上的角度及和XY平面的夾角3個參數，其格式如下。
XYZ距離<XY平面角度<和XY平面的夾角(絕對坐標)
@XYZ距離<XY平面角度<和XY平面的夾角(相對坐標)
13.2.2 設立視圖觀測點
視點是指觀察圖形的方向。例如，繪製三維零件圖時，如果使用平面坐標系即Z軸垂直於屏幕，此時僅能看到物體在XY平面上的投影。如果調整視點至當前坐標系的左上方，將看到一個三維物體。
使用“視點預置”對話框設置視點
使用羅盤確定視點
使用“三維視圖”菜單設置視點
1、使用“視點預置”對話框設置視點
選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點預置”命令(DDVPOINT)，打開“視點預置”對話框，為當前視口設置視點。
對話框中的左圖用於設置原點和視點之間的連線在XY平面的投影與X軸正向的夾角；右面的半圓形圖用於設置該連線與投影線之間的夾角，在圖上直接拾取即可。也可以在“X軸”、“XY平面”兩個文本框內輸入相應的角度。
單擊“設置為平面視圖”按鈕，可以將坐標系設置為平面視圖。默認情況下，觀察角度是相對於WCS坐標系的。選擇“相對於UCS”單選按鈕，可相對於UCS坐標系定義角度。
2、使用羅盤確定視點
選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點”命令(VPOINT)，可以為當前視口設置視點。該視點均是相對於WCS坐標系的。這時可通過屏幕上顯示的羅盤定義視點。
三軸架的3個軸分別代表X軸、Y軸和Z軸的正方向。當游標在坐標球範圍內移動的時候，三維坐標系通過繞Z軸旋轉可調整X、Y軸的方向。坐標球中心及兩個同心圓可定義視點和目標點連線與X、Y、Z平面的角度。
3、使用“三維視圖”菜單設置視點
選擇“視圖”|“三維視圖”子菜單中的“俯視”、“仰視”、“左視”、“右視”、“主視”、“后視”、“西南等軸測”、“東南等軸測”、“東北等軸測”和“西北等軸測”命令，從多個方向來觀察圖形 。
13.2.3 動態觀察
在AutoCAD 2007中，選擇“視圖”|“動態觀察”命令中的子命令，可以動態觀察視圖 。
13.2.4 使用相機
在AutoCAD 2007中，相機是新引入的一個對象，用戶可以在模型空間放置一台或多台相機來定義3D透視圖。
創建相機
相機預覽
運動路徑動畫
1、創建相機
選擇“視圖”|“創建相機”命令，可以在視圖中創建相機，當指定了相機位置和目標位置后，命令行顯示如下提示信息。
輸入選項 [?/名稱(N)/位置(LO)/高度(H)/目標(T)/鏡頭(LE)/剪裁(C)/視圖(V)/退出(X)] <退出>:
在該命令提示下，可以指定創建的相機名稱、相機位置、高度、目標位置、鏡頭長度、剪裁方式以及是否切換到相機視圖。
2、相機預覽
在視圖中創建了相機后，當選中相機時，將打開“相機預覽”窗口。其中，在預覽框中顯示了使用相機觀察到的視圖效果。在“視覺樣式”下拉列表框中，可以設置預覽窗口中圖形的三維隱藏、三維線框、概念、真實等視覺樣式 。
3、運動路徑動畫
在AutoCAD 2007中，可以選擇“視圖”|“運動路徑動畫”命令，創建相機沿路徑運動觀察圖形的動畫，此時將打開“運動路徑動畫”對話框。
在“運動路徑動畫”對話框中，“相機”選項組用於設置相機鏈接到的點或路徑，使相機位於指定點觀測圖形或沿路徑觀察圖形；“目標”選項組用於設置相機目標鏈接到的點或路徑；“動畫設置”選項組用於設置動畫的幀頻、幀數、持續視覺、解析度、動畫輸出格式等選項。
當設置完動畫選項后，單擊預覽按鈕，將打開“動畫預覽”窗口，可以預覽動畫播放效果。
13.2.5 漫遊與飛行
在AutoCAD 2007中，用戶可以在漫遊或飛行模式下，通過鍵盤和滑鼠可以控制視圖顯示，或創建導航動畫。
“定位器”選項板
漫遊和飛行設置
1、“定位器”選項板
選擇“視圖”|“漫遊”或“視圖”|“飛行”命令，打開“定位器”選項板和“三維漫遊導航映射”對話框。
2、漫遊和飛行設置
選擇“視圖”|“漫遊和飛行”命令，打開“漫遊和飛行設置”對話框。可以設置顯示指令窗口的時機，窗口顯示的時間，以及當前圖形設置的步長和每秒步數 。
13.2.6 觀察三維圖形
在AutoCAD中，使用“視圖”|“縮放”、“視圖”|“平移”子菜單中的命令可以縮放或平移三維圖形，以觀察圖形的整體或局部。其方法與觀察平面圖形的方法相同。此外，在觀測三維圖形時，還可以通過旋轉、消隱及設置視覺樣式等方法來觀察三維圖形。
消隱圖形
使用“視覺樣式”菜單觀察三維圖形
改變三維圖形的曲面輪廓素線
以線框形式顯示實體輪廓
改變實體表面的平滑度
1、消隱圖形
在繪製三維曲面及實體時，為了更好地觀察效果，可選擇“視圖”|“消隱”命令(HIDE)，暫時隱藏位於實體背後而被遮擋的部分。
執行消隱操作之後，繪圖窗口將暫時無法使用“縮放”和“平移”命令，直到選擇“視圖”|“重生成”命令重生成圖形為止。
2、使用“視覺樣式”菜單觀察三維圖形
戶還可以通過選擇“視圖”|“視覺樣式”子命令更加真實的觀察三維圖形，例如選擇“概念”命令觀察三維圖形。
3、改變三維圖形的曲面輪廓素線
當三維圖形中包含彎曲面時(如球體和圓柱體等)，曲面在線框模式下用線條的形式來顯示，這些線條稱為網線或輪廓素線。使用系統變數ISOLINES可以設置顯示曲面所用的網線條數，默認值為4，即使用4條網線來表達每一個曲面。該值為0時，表示曲面沒有網線，如果增加網線的條數，則會使圖形看起來更接近三維實物。
4、以線框形式顯示實體輪廓
使用系統變數DISPSILH可以以線框形式顯示實體輪廓。此時需要將其值設置為1，並用“消隱”命令隱藏曲面的小平面 。
5、改變實體表面的平滑度
要改變實體表面的平滑度，可通過修改系統變數FACETRES來實現。該變數用於設置曲面的面數，取值範圍為0.01~10。其值越大，曲面越平滑 。
如果DISPSILH變數值為1，那麼在執行“消隱”、“渲染”命令時並不能看到FACETRES設置效果，此時必須將DISPSILH值設置為0。
13.2.7 繪製三維點
選擇“繪圖”|“點”命令，或在“繪圖”工具欄中單擊“點”按鈕，然後在命令行中直接輸入三維坐標即可繪製三維點。
由於三維圖形對象上的一些特殊點，如交點、中點等不能通過輸入坐標的方法來實現，可以採用三維坐標下的目標捕捉法來拾取點。
二維圖形方式下的所有目標捕捉方式在三維圖形環境中可以繼續使用。不同之處在於，在三維環境下只能捕捉三維對象的頂面和底面的一些特殊點，而不能捕捉柱體等實體側面的特殊點即在柱狀體側面豎線上無法捕捉目標點，因為主體的側面上的豎線只是幫助顯示的模擬曲線。在三維對象的平面視圖中也不能捕捉目標點，因為在頂面上的任意一點都對應著底面上的一點，此時的系統無法辨別所選的點究竟在哪個面上。
13.2.8 繪製三維直線和樣條曲線
兩點決定一條直線。當在三維空間中指定兩個點后，如點(0,0,0)和點(1,1,1)，這兩個點之間的連線即是一條3D直線。
同樣，在三維坐標系下，使用“繪圖”|“樣條曲線”命令，可以繪製複雜3D樣條曲線，這時定義樣條曲線的點不是共面點。例如，經過點(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)繪製的樣條曲線。
13.2.9 繪製三維多段線
在二維坐標系下，使用“繪圖”|“多段線”命令繪製多段線，儘管各線條可以設置寬度和厚度，但它們必須共面。三維多線段的繪製過程和二維多線段基本相同，但其使用的命令不同，另外在三維多線段中只有直線段，沒有圓弧段。選擇“繪圖”|“三維多段線”命令(3DPOLY)，此時命令行提示依次輸入不同的三維空間點，以得到一個三維多段線。
13.2.10 繪製螺旋線
選擇“繪圖”|“螺旋”命令，可以繪製三維螺旋線。當分別指定了螺旋線底面的中心點、底面半徑(或直徑)和頂面半徑(或直徑)后，命令行顯示如下提示。
指定螺旋高度或 [軸端點(A)/圈數(T)/圈高(H)/扭曲(W)] <1.0000>:
