AutoCAD三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)在制圖課程信息化教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)中的應(yīng)用

劉永強(qiáng)++馬彬彬

摘要：制圖課程信息化教學(xué)資源庫(kù)中需要大量的三維模型以及對(duì)應(yīng)的二維工程圖。該文介紹了如何應(yīng)用AutoCAD中的Vports、solprof以及solview、soldraw等命令，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單操作使已創(chuàng)建的三維模型自動(dòng)生成組合體三視圖。應(yīng)用此技術(shù)，可快速地創(chuàng)建大量資源庫(kù)中所需的教學(xué)圖形，對(duì)實(shí)施制圖課程的信息化教學(xué)具有較大的幫助。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué)；AutoCAD；三維轉(zhuǎn)二維；資源庫(kù)

中圖分類號(hào)：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）25-0084-03

The Application of AutoCAD 3D to 2D Technology in the Construction of the Information Teaching Resource Library of Graphics Course

LIU Yong-qiang， MA Bin-bin

（Taizhou Polytechnic College， School of Mechanical and Electrical Technology，Taizhou 225300， China）

Abstract： In the information teaching resource library of the graphics course， a large number 3D models and the corresponding 2D engineering drawings are needed. This paper describes AutoCAD software how to making a models three views automatically through some simple operation by using Vports， solprof， soldraw， solview and other commands. This technology will be greatly helpful to creating vast teaching drawing of resources library quickly， and implementing of the information teaching in the graphics course.

Key words： information teaching； AutoCAD； 3D to 2D；resources library

在制圖課程的信息化教學(xué)中，教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)是重中之重，其中豐富的輔助教學(xué)模型、習(xí)題及答案對(duì)于強(qiáng)化組合體的讀圖和繪圖教學(xué)，具有極大的幫助。制作這些教學(xué)模型的方法很多，有人習(xí)慣使用如Pro/E、UG、SolidWorks等三維軟件繪制模型并利用工程圖功能生成二維圖形，也有人喜歡使用AutoCAD軟件繪制三維圖形和二維圖形。但是繪制過(guò)程都是各自獨(dú)立的，同時(shí)在應(yīng)用二維繪圖功能繪制復(fù)雜形體的三視圖時(shí)，不但費(fèi)時(shí)也容易出現(xiàn)漏線現(xiàn)象。如果采用AutoCAD自帶的三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)，可以完全避免這一問(wèn)題，也可以大大提高繪圖效率。

教授制圖類課程的教師使用AutoCAD軟件的比例較高，所以作者在此介紹如何使用AutoCAD軟件的三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)來(lái)制作教學(xué)輔助圖形。

文獻(xiàn)【1】介紹了在AutoCAD中使用Solprof方法創(chuàng)建工程圖的方法，但其在模型空間對(duì)三維實(shí)體的操作過(guò)于繁瑣，而使用Vports命令可以大大減少操作步驟。另外文獻(xiàn)【1】和【2】都使用了一種在模型空間下使用flatshot命令對(duì)模型實(shí)行平面攝影以實(shí)現(xiàn)三維轉(zhuǎn)二維的方法，但這種方法一則只能應(yīng)用在AutoCAD2007以后的版本，二則編輯操作較多，效率不如本文中的兩種方法高。

1 使用Vports命令和Solprof命令實(shí)現(xiàn)三維轉(zhuǎn)三維

Vports命令是用于在布局環(huán)境下的多視口創(chuàng)建命令?？梢詣?chuàng)建一個(gè)到四個(gè)平鋪視口。每個(gè)視口中可以選擇放置不同的基本視圖和軸測(cè)圖。

Solprof命令可以將三維圖形轉(zhuǎn)化為二維工程圖。其原理是將每個(gè)視口中的三維圖向基本投影面進(jìn)行投影，且所有線條（包括不可見(jiàn)線）均投影在同一投影面上。比如在主視圖中使用該命令，所有線條投影在XOZ平面上，在俯視圖中使用該命令，所有線條投影在XOY平面上。在投影的同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)每個(gè)基本視圖創(chuàng)建兩個(gè)圖層，分別放置可見(jiàn)輪廓線和不可見(jiàn)輪廓線。圖層的名字無(wú)規(guī)律，但其前綴是固定的，分別是“PH”和“PV”。以“PV”為前綴的圖層放置可見(jiàn)輪廓線，以“PH”為前綴的圖層放置不可見(jiàn)輪廓線[3]。

1.1創(chuàng)建三維模型

在模型空間按照1：1比例繪制實(shí)體三維模型，示例模型如圖1所示。

1.2設(shè)定顯示窗口

1）轉(zhuǎn)換到布局，設(shè)定圖紙大小以及圖形方向，若需打印，還可設(shè)置打印機(jī)等選項(xiàng)，點(diǎn)擊確定。

2）刪除默認(rèn)視口。使用Vports命令，打開(kāi)“視口”對(duì)話框，選擇“四個(gè)：相等”視口。在下方的“設(shè)置”下拉組合框中選擇“三維”，并使用“預(yù)覽”和“修改視圖”下拉組合框設(shè)置主視圖、左視圖和俯視圖的位置，右下角視口放置軸測(cè)圖。點(diǎn)擊“確定”后返回布局窗口，點(diǎn)擊兩個(gè)對(duì)角點(diǎn)，獲得三視圖及軸測(cè)圖。

1.3設(shè)定顯示比例和對(duì)齊基本視圖

完成上述步驟后，各視口中的圖形根據(jù)各視圖的長(zhǎng)、寬、高尺寸最大化地顯示，其長(zhǎng)、寬、高往往顯示不一致，且三視圖不對(duì)齊，需要重新調(diào)整。

1）設(shè)定相同比例。框選四個(gè)視口，在“特性”窗口中設(shè)置“自定義比例”為統(tǒng)一值。若軸測(cè)圖比例過(guò)大，可單獨(dú)設(shè)置。

2）對(duì)齊視圖。鍵入Mvsetup命令，選擇“對(duì)齊”選項(xiàng)，應(yīng)用“水平（H）”子選項(xiàng)捕捉主視圖和左視圖中的同一高度上兩點(diǎn)，對(duì)主視圖和左視圖設(shè)置高平齊，應(yīng)用“垂直對(duì)齊（V）”子選項(xiàng)對(duì)主視圖和俯視圖設(shè)置長(zhǎng)對(duì)正。

此時(shí)，主、俯、左視圖雖然以工程圖的形式顯示，但其實(shí)質(zhì)上仍是三維圖形。在“二維線框”狀態(tài)下，看到的圖形如圖2所示，所有線條不管可見(jiàn)與否均以細(xì)實(shí)線形式存在。

1.4三維轉(zhuǎn)二維創(chuàng)建基本視圖

1）雙擊主視圖視口，進(jìn)入模型空間，鍵入Solprof命令，在命令提示下選擇視口內(nèi)的正面投影，后續(xù)選項(xiàng)一律選“是”。對(duì)水平投影和側(cè)面投影進(jìn)行同樣的操作。

2）在圖層中對(duì)所有以“PV”為前綴的圖層設(shè)置線寬為0.6mm，對(duì)所有以“PH”為前綴的圖層設(shè)置線型為HIDDEN（虛線）。

打開(kāi)“線寬”開(kāi)關(guān)后，可觀察到圖紙部分線條的寬度發(fā)生變化，但依舊無(wú)虛線。原因?yàn)楦饕暱谥型队暗玫降墓こ虉D與原有的三維圖形是重合的。在模型空間移開(kāi)三維實(shí)體后，可觀察到如圖3所示的共存圖形。此時(shí)可關(guān)閉三維圖形所在圖層0層，只顯示二維工程圖，同時(shí)消失的還有各視口之間的分界線，結(jié)果如圖4所示。

如需在圖4中顯示軸測(cè)圖，也要對(duì)軸測(cè)圖視口中的實(shí)體進(jìn)行Solprof操作，并設(shè)置線寬和線型。

2 使用Solview和Soldraw命令實(shí)現(xiàn)三維轉(zhuǎn)二維

Solview命令為在布局環(huán)境下的設(shè)置視圖命令，共有四個(gè)選項(xiàng)，即UCS（U）/正交（O）/輔助（A）/截面（S）。其中的UCS（U）選項(xiàng)用于創(chuàng)建投影視圖，其投影方向與模型空間投影方向一致，故在使用前須先設(shè)置模型空間的三維模型為俯視或主視等。投影視圖實(shí)質(zhì)上還是一個(gè)三維模型。正交（O）選項(xiàng)用于創(chuàng)建與前面所創(chuàng)建的投影視圖成垂直的其他投影視圖。輔助（A）用于創(chuàng)建斜視圖，截面（S）用于創(chuàng)建剖視圖和斷面圖。本文中只用到UCS和正交選項(xiàng)。

Soldraw命令為設(shè)置圖形命令，其功能為生成二維輪廓線，實(shí)質(zhì)上與前面所述的Solprof命令相同，均是在基本投影面上投影實(shí)體的所有線條。但Soldraw命令只能對(duì)用Solview命令生成的視口操作。與Solprof命令類似，使用Soldraw命令后，對(duì)應(yīng)每個(gè)視口也將自動(dòng)生成三個(gè)圖層，其名字由視口名稱+后綴組成。其中以“DIM”為后綴的圖層用于存放尺寸標(biāo)注，以“HID”為后綴的圖層用于放置不可見(jiàn)輪廓線，以“VIS”為后綴的圖層用于放置可見(jiàn)輪廓線【3】。

2.1創(chuàng)建模型

在模型空間創(chuàng)建示例三維模型如圖5所示。

2.2在布局環(huán)境下創(chuàng)建投影視圖

1）模型空間中設(shè)置為主視圖。然后點(diǎn)擊布局或新建布局，設(shè)置打印機(jī)、圖紙幅面、圖形方向及打印比例等信息，也可采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊確定。刪除布局中的默認(rèn)視口。

2）鍵入Solview命令，選擇UCS（U）選項(xiàng)，選擇<當(dāng)前>和默認(rèn)比例1不變，然后指定主視圖中心位置（可多次指定），并用兩點(diǎn)確定主視圖視口所在矩形，輸入主視圖視口名稱（本例為01）。主視圖視口出現(xiàn)，其內(nèi)為模型的正面投影。

3）雙擊主視圖所在視口，使用縮放及平移命令調(diào)整正面投影的顯示比例及位置。后面兩個(gè)投影視圖的顯示比例默認(rèn)與第一個(gè)視圖相同。

4）重新鍵入Solview命令，選擇正交（O）選項(xiàng)。在提示“指定視口要投影的那一側(cè)：”時(shí)捕捉主視圖視口左邊框中點(diǎn)，然后光標(biāo)右移指定左視圖中心位置，并用兩點(diǎn)確定左視圖視口所在矩形，輸入左視圖視口名稱（本例為02）。此時(shí)顯示左視圖視口及其內(nèi)的側(cè)面投影。

5）重復(fù)步驟（4），確定俯視圖視口（03）及其內(nèi)水平面投影。如圖6所示。此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建圖層Vports，其中存放視口矩形邊框。另外系統(tǒng)自動(dòng)為每個(gè)視口創(chuàng)建三個(gè)圖層，其后綴分別為DIM、HID和VIS。

應(yīng)用此方法創(chuàng)建的各投影視圖具有相同的顯示比例，且自動(dòng)滿足長(zhǎng)對(duì)正、和高平齊。

2.3三維轉(zhuǎn)二維創(chuàng)建基本視圖

在2.2節(jié)中顯示的各視口中的投影視圖雖視覺(jué)上為二維圖形，但實(shí)質(zhì)上仍為三維模型，三個(gè)投影存在關(guān)聯(lián)。要將其轉(zhuǎn)化為二維圖形，必須要使用Soldraw命令。

1）鍵入Soldraw命令，在提示“選擇要繪圖的視口...：”時(shí)選擇三個(gè)視口邊框（非實(shí)體輪廓）。

2）將后綴為VIS的圖層設(shè)置線寬為0.6mm，將后綴為HID的圖層設(shè)置線型為HIDDEN，打開(kāi)線寬開(kāi)關(guān)，并設(shè)置合適的線型比例。布局中的三個(gè)基本視圖的線型和線寬自動(dòng)根據(jù)其類型進(jìn)行改變。與第一種方法不同，此方法不需要關(guān)閉三維模型所在的0層。

3）關(guān)閉Vports圖層，視口邊框消失。在圖紙空間狀態(tài)下，添加中心線。最終工程圖如圖7所示。

這種方法不能在工程圖中創(chuàng)建軸測(cè)圖。

3 結(jié)論

根據(jù)本文所述方法獲得二維工程圖不僅方便快捷，而且完全避免了漏線情況。其最終圖形可用于教學(xué)參考，也可用于教學(xué)作業(yè)。比如對(duì)工程圖刪除部分直線或某個(gè)視圖，可改編為補(bǔ)漏線和二補(bǔ)三的繪圖作業(yè)。視情況可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作適當(dāng)?shù)男薷?，添加尺寸?biāo)注和相關(guān)注釋。這兩種方法所需的布局環(huán)境也方便打印出圖。

在信息化教學(xué)應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛的今天，不論是課堂多媒體教學(xué)，還是建設(shè)課程教學(xué)資源庫(kù)，抑或是編寫(xiě)教材和習(xí)題集，都需要用到大量的實(shí)體模型以及對(duì)應(yīng)的二維工程圖。應(yīng)用好三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)，可以大大提高教學(xué)人員的工作效率，為信息化教學(xué)提供有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王國(guó)業(yè)，胡仁喜，劉昌麗.AutoCAD2008中文版三維造型實(shí)例教程[M]. 北京：中國(guó)水力水電出版社，2005.