Zasady modelowania 3D w programie AutoCAD

Transkrypt

1 Zasady modelowania 3D w programie AutoCAD Wstęp do modelowania w przestrzeni 3D Sterowanie wyświetlaniem 3D Układy współrzędnych 1

2 Zalety model 3D obserwowanie modelu z każdej strony, zaglądanie do wnętrza modelu, realistyczne sprawdzanie kolizji elementów, sprawdzanie przenikania części modelowanego obiektu, automatyczne tworzenie rzutów i przekrojów, generowanie realistycznych wizualizacji, automatyczne generowanie zestawień materiałowych, powierzchniowych, kubaturowych. 2

3 Rodzaje modeli przestrzennych w AutoCAD Model krawędziowy Model powierzchniowy Model bryłowy Model krawędziowy - składa się jedynie z linii odwzorowujących szkielet (krawędzie) obiektu. Polecenia: Linia, Polilinia lub Polilinia 3D Może być wykorzystywane np. przy projektowaniu instalacji. 3

4 Model powierzchniowy - składa się z krawędzi oraz nieprzeźroczystych ścian - powierzchni brzegowych modelu. Modele powierzchniowe można tworzyć technikami modelowania bryłowego (obracanie, wyciąganie obiektów otwartych). Model siatkowy - szczególny przypadek modelu powierzchniowego - obiekt przedstawiony za pomocą siatki wierzchołków, krawędzi i ścian. Modelowanie siatkami pozwala swobodnie kształtować obiekt z wykorzystaniem fałdowania, zagęszczania, wygładzania, technikami niedostępnymi w modelowaniu bryłowym. Model siatkowy - jest używany do odwzorowania powierzchni o nieregularnym kształcie np. powierzchni terenu. 4

5 Model bryłowy składa się z krawędzi, powierzchni oraz brył (prymitywów mających niezerową objętość) najlepiej oddaje rzeczywistość fizyczną pozwala na określenie parametrów fizycznych takich jak: masa, objętość, środek ciężkości, momenty bezwładności Model bryłowy - reprezentuje całą bryłę obiektu. Modelowanie bryłowe jest łatwiejsze od modelowania krawędziowego i siatkowego. 5

6 Modelując bryłami możemy korzystać z predefiniowanych brył elementarnych (prymitywów), takich jak: prostopadłościan, ostrosłup, walec, kula, itp., możemy zbudować bryłę wyciągając dowolny, dwuwymiarowy obiekt po dowolnej linii, łuku czy polilinii oraz obracać względem dowolnej osi. możemy bryły dodawać, odejmować, znajdować ich części wspólne. Wada modelowania bryłowego Brak możliwości dowolnego, plastycznego kształtowania brył, która istnieje w modelowaniu powierzchniowym. 6

7 Układy współrzędnych Modelowanie 3D w AutoCAD korzysta ze współrzędnych kartezjańskich: X, Y, Z współrzędnych walcowych: R <φ, Z współrzędnych sferycznych: R <φ <ϕ Współrzędne można definiować jako wartości bezwzględne (mierzone od aktualnego lokalnego układu współrzędnych): X, Y, Z wartości względne (mierzone od ostatniego UWAGI W układach walcowych i sferycznych TYLKO promień może być definiowany jako współrzędna względna. Kąty zawsze są interpretowane jako wartości bezwzględne. 7

8 Standardowo współrzędne odnoszą się do Globalnego Układu Współrzędnych Tworząc rysunki dwuwymiarowe korzystamy jedynie z płaszczyzny XY tego układu, zapominając, że oś Z istnieje, gdyż współrzędna Z zawsze jest równa 0. Modelując w przestrzeni 3D tworzymy obiekty wprowadzając (bezpośrednio lub domyślnie) wszystkie 3 współrzędne. 8

9 Płaszczyzna konstrukcyjna to płaszczyzna XY aktualnego układu współrzędnych (aktualnego LUW). Aby utworzyć obiekt 3D w innym położeniu należy zdefiniować nowy LUW czyli zmienić położenie płaszczyzny konstrukcyjnej XY. Można zdefiniować dowolną liczbę LUW. Należy pamiętać, że w danej chwili obowiązuje tylko jeden aktywny LUW. BARDZO WAŻNE: W modelowaniu 3D decydująca jest umiejętność zmiany lokalnego układu współrzędnych LUW. 9

10 Bryły na rysunku zostały wymodelowane w różnych układach współrzędnych Stożek powstał w GUW, jego podstawa znajduje się na płaszczyźnie XY tego układu. Ostrosłup powstał w układzie lokalnym LUW1, podstawa ostrosłupa znajduje się na płaszczyźnie XY tego układu. Prostopadłościan powstał w LUW2. Walec powstał w LUW3. Podstawy tych brył leżą na płaszczyznach XY lokalnych układów współrzędnych. 10

11 Resume Komputerowe wspomaganie projektowania - Zakład Mechaniki Budowli i Zastosowań Informatyki - Wydział Inżynierii Lądowej - Politechnika Warszawska w przestrzeni 3D poruszamy się z pomocą Lokalnych Układów Współrzędnych, elementy 2D zawsze umieszczane są na płaszczyźnie XY aktywnego LUW, podstawa elementu 3D umieszczana jest płaszczyźnie konstrukcyjnej XY aktywnego LUW, oś Z wyznacza kierunek wysokości. narzędzia dwuwymiarowej operacji na elementach działają tylko na płaszczyźnie konstrukcyjnej XY aktywnego układu (przesunięcie, kopia, obrót itp.), narzędzia do operacji na elementach w przestrzeni 3D (np. obrót 3D, odbicie lustrzane 3D) pozwalają na modyfikację obiektów poza płaszczyzną konstrukcyjną. 11

12 Elementy sterujące rzutnią w przestrzeni MODELu Kontrolki rzutni Kontrolki widoku Kontrolki style wizualizacji 12

13 Przy prawej krawędzi mamy trzy narzędzia: narzędzie ViewCube razem z przyciskiem Widok główny (Home) pasek nawigacji narzędzie Koła nawigacyjne (SteeringWheels) Narzędzie ViewCube - zmiana punktu widzenia modelu 3D poprzez klikanie na podświetlające się fragmenty (narożniki krawędzie, płaszczyzny) sześcianu. Przycisk Widok główny (Home) - tuż nad ViewCube. UWAGA: Możliwość zmiany (redefinicji) Widoku głównego (Początek). 13

14 Narzędzie Koła nawigacyjne (SteeringWheels) Koła nawigacyjne - podzielone na kliny. Każdy klin na kole jest reprezentacją jednego narzędzia nawigacyjnego. Menu Koło nawigacyjne pomagają zaoszczędzić czas i liczbę kliknięć, łącząc wiele wspólnych narzędzi nawigacyjnych w jednym interfejsie. Koła nawigacyjne są dostosowane do kontekstu, w którym jest wyświetlany model. Do wyboru kilka różnych kół; każde ma własny motyw rysunkowy. Koła - do nawigacji 2D Koła - dostosowane do nawigacji 3D 14

15 Pasek nawigacji zawiera m.in. przyciski Koło nawigacji "Łapka" do przesuwania widoku - tak jak w 2D Zakresu zoomu - tak jak w 2D Orbita ograniczona - punkt celowy widoku pozostaje nieruchomy, a położenie kamery lub punktu obserwacji przemieszcza się dookoła celu. Orbita swobodna - wyświetla obiekt sterujący, który jest okręgiem. Jeśli opcja z menu podręcznego (prawego klawisza myszy) Włącz cel automatyczny orbity jest włączona, model obraca się względem środka wyświetlanych obiektów. W przeciwnym wypadku, punktem celu jest okręg sterujący. Ciągłe okrążanie - umożliwia oglądanie obiektów w ciągłym ruchu. 15

16 Polecenie WIDOK (Menedżer widoków) Orientację w przestrzeni modelu ułatwia nam zestaw predefiniowanych widoków, takich jak: widok z góry, z dołu z boku, izometryczne (różne kierunki). UWAGA Widoki NAZWANE (czyli predefiniowane w AutoCAD) mają zdefiniowane własne LUW. 16

17 Modele mogą być wyświetlane z różną dokładnością. Im większa dokładność, tym lepsza jakość wyświetlania modelu, ale tym dłuższy czas generacji obrazu. model koncepcyjny model szkieletowy 2D model szkieletowy 3D model ukryty (tzn. z ukrytymi liniami niewidocznymi) model realistyczny model cieniowany model cieniowany z krawędziami model z odcieniami szarości model szkicowy 17

18 model szkieletowy oraz model z liniami ukrytymi 18

19 model realistyczny oraz model koncepcyjny 19

20 Obszar roboczy Modelowanie 3D --> Karta Wyświetlanie --> Panel Nawigacja --> Panel Widok --> Panel Współrzędne --> Panel Style wizualizacji 20

21 LUW 21

22 Obracanie LUW w osi X Obracanie LUW w osi Y Obracanie LUW w osi Z 22

23 Polecenie LUW - Widok - ustawia płaszczyznę XY aktualnego LUW jako współliniową z ekranem. UWAGA Polecenie PLAN wyświetlenie ortogonalnego widoku płaszczyzny XY dla LUW. 23

24 Polecenie LUW - Początek Definiuje nowy LUW, przesuwając punkt początkowy. 24

25 Polecenie LUW - Wektor osi Z Ustawia oś Z danego LUW jako współliniową z linią prostą, zdefiniowaną przez dwa punkty. 25

26 Polecenie LUW - 3 punkty Definiuje nowy LUW z pomcą 3 punktów. Punkt 1: początek LUW\ Punkt 2: punkt na dodatniej części osi X Punkt 3: punkt na dodatniej części osi Y 26

27 LUW - kopia z AutoCAD Exchange Ustawia początek i orientację bieżącego LUW. Metody dostępu Przycisk Uwaga: Domyślnie panel Współrzędne w obszarze roboczym Rysowanie i opisy jest ukryty. Aby wyświetlić panel Współrzędne, kliknij kartę Widok, a następnie kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz polecenie Pokaż panele, po czym kliknij opcję Współrzędne. W obszarach roboczych 3D panel Współrzędne jest dostępny na karcie Start. Wstążka: Karta Widok panel Współrzędne LUW Menu: Narzędzia Nowy LUW Pasek narzędzi: LUW Menu skrótów: Kliknij prawym przyciskiem myszy ikonę LUW i kliknij opcję. Podsumowanie LUW jest aktywnym układem współrzędnych, który określa płaszczyznę XY (płaszczyzna robocza) i kierunek osi Z do rysowania i modelowania. Sterowanie początkiem LUW i orientacją ułatwia rysowanie podczas określania punktów, wprowadzania współrzędnych i pracy z pomocami rysunkowymi, na przykład trybem Orto i siatką. Układ LUW można zapisać z rzutnią, jeśli zmienna systemowa UCSVP dla tej rzutni ma wartość 1. 27

28 Lista monitów Komputerowe wspomaganie projektowania - Zakład Mechaniki Budowli i Zastosowań Informatyki - Wydział Inżynierii Lądowej - Politechnika Warszawska Wyświetlane są następujące monity. Określ początek układu LUWlub [Powierzchnia/Nazwana/OBiekt/Poprzedni/Widok/Globalny/X/Y/Z/Ośz] <Globalny>: Określ początek układu LUW Definiuje nowy układ LUW za pomocą jednego, dwóch lub trzech punktów: Jeśli został określony jeden punkt, wówczas początek bieżącego układu LUW przesuwa się, ale nie zmienia się orientacja osi X, Y i Z. Jeśli został określony drugi punkt, układ LUW obraca się, tak aby dodatnia oś X przechodziła przez ten punkt. Jeśli został określony trzeci punkt, układ LUW obraca się wokół nowej osi X, tak aby zdefiniować dodatnią oś Y. Trzy punkty określają punkt początkowy, punkt na dodatniej części osi X i punkt na dodatniej części płaszczyzny XY. Uwaga:Jeśli podczas wprowadzania współrzędnych nie określono wartości współrzędnych Z, jest używana bieżąca wartość Z. Porada:Można również wybrać i przeciągnąć uchwyt początku ikony LUW bezpośrednio do nowego położenia lub wybrać opcję Przesuń tylko początek z menu uchwytu początku. Więcej informacji znajduje się w temacie Aby określić początek nowego LUW za pomocą uchwytu początku. 28

29 Powierzchnia Porada:Ikonę LUW można również wybrać i przeciągnąć (lub można wybrać opcję Przesuń i wyrównaj z menu uchwytu początku), aby dynamicznie wyrównać układ LUW z powierzchniami. Dynamicznie dopasowuje układ LUW do powierzchni obiektu 3D. Przesuń kursor na powierzchnię, aby zobaczyć podgląd wyrównania układu LUW. Następna Umieszcza układ LUW na powierzchni, przyległej lub tylnej, wybranej krawędzi. odwróćx Obraca układ LUW o 180 stopni względem osi X. odwróćy Obraca układ LUW o 180 stopni względem osi Y. Akceptuj Akceptuje zmiany i umieszcza układ LUW. Nazwany Zapisuje lub przywraca definicje nazwanych układów LUW. Porada:Można również kliknąć prawym przyciskiem myszy ikonę układu LUW i kliknąć Nazwany LUW, aby zapisać lub przywrócić definicje nazwanych układów LUW. 29

30 Przywróć Przywraca definicję zapisanego układu LUW i ustawia go jako bieżący układ LUW. Nazwa Określa nazwę definicji układu LUW do przywrócenia.? Wyświetl listę definicji układów LUW Wyświetla szczegółowe informacje o określonych definicjach układów LUW. Zapisz Zapisuje bieżący układ LUW pod podaną nazwą. Nazwa Usuń Określa nazwę definicji układu LUW. Usuwa określoną definicję układu LUW z listy zapisanych definicji. Jeżeli usunięto definicję układu LUW, która była aktualnie aktywna, układ LUW pozostaje w tym samym miejscu, ale jest wymieniany jako BEZ NAZWY.? Wyświetl listę definicji układów LUW Wyświetla listę zapisanych definicji układów LUW ze wskazaniem początku oraz osi X, Y i Z dla każdej zapisanej definicji układu LUW względem bieżącego układu LUW. Wprowadź gwiazdkę, aby 30

31 wyświetlić wszystkie definicje układów LUW. Jeśli bieżący układ LUW jest taki sam jak GUW (globalny układ współrzędnych), jest on wymieniany jako GLOBALNY. Jeśli jest niestandardowy, ale bez nazwy, jest wymieniany jako BEZ NAZWY. Obiekt Dopasowuje układ LUW do wybranego obiektu 2D lub 3D. Układ LUW może być wyrównany z obiektem dowolnego typu, z wyjątkiem prostych i polilinii 3D. Przesuń kursor na obiekt, aby zobaczyć podgląd wyrównania układu LUW, a następnie kliknij, aby umieścić układ LUW. W większości przypadków początek LUW zostanie umieszczony w punkcie końcowym, który znajduje się najbliżej wskazanego punktu, oś X zostanie wyrównana do krawędzi lub stycznej do krzywej, a oś Zzostanie wyrównywana prostopadle do obiektu. Poprzedni Przywraca poprzedni układ LUW. Można wrócić do ostatnich 10 ustawień układu LUW w bieżącej sesji. Ustawienia układu LUW są przechowywane niezależnie dla obszaru modelu i obszaru papieru. Widok Wyrównuje płaszczyznę XY układu LUW względem płaszczyzny prostopadłej do kierunku obserwacji. Punkt początkowy pozostaje niezmieniony, ale osie X i Y stają się poziome i pionowe. 31

32 Globalny Wyrównuje układ LUW względem globalnego układu współrzędnych (GUW). Porada:Można również kliknąć ikonę układu LUW i wybrać opcję Globalny z menu uchwytu początku. X, Y, Z Obraca bieżący układ LUW względem określonej osi. Wskaż kciukiem prawej dłoni dodatni kierunek osi X i zaciśnij palce. Palce pokazują dodatni kierunek obrotu wokół osi. Wskaż kciukiem prawej dłoni dodatni kierunek osi Y i zaciśnij palce. Palce pokazują dodatni kierunek obrotu wokół osi. Wskaż kciukiem prawej dłoni dodatni kierunek osi Z i zaciśnij palce. Palce pokazują dodatni kierunek obrotu wokół osi. Można zdefiniować dowolny układ LUW, określając jego początek i jeden lub więcej obrotów wokół osi X, Y lub Z. 32

33 Oś Z Wyrównuje układ LUW względem określonej dodatniej osi Z. Punkt początkowy układu LUW jest przesuwany do pierwszego punktu, a jego dodatnia część osi Z przechodzi przez drugi podany punkt. Obiekt Wyrównuje styczną osi Z do punktu końcowego, który jest najbliżej wskazanego punktu. Dodatnia część osi Z jest zwrócona w stronę od obiektu. Zastosuj Stosuje ustawienia bieżącego układu LUW do danej rzutni lub do wszystkich aktywnych rzutni, które mają zapisany inny układ LUW. (zmienna systemowa UCSVP) Rzutnia Stosuje bieżący układ LUW do określonej rzutni i kończy polecenie LUW. Wszystkie Stosuje bieżący układ LUW do wszystkich aktywnych rzutni. Tematy pokrewne Praca w lokalnym układzie współrzędnych (LUW) UCSSELECTMODE 33