機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的設(shè)計(jì)探討

王健

摘 要：隨著電腦制圖的不斷發(fā)展，機(jī)械制圖從典型的二維形式中轉(zhuǎn)換到三維模式中。機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的建立，能夠有效的幫助學(xué)生進(jìn)行物體觀察建模，從視覺(jué)上能夠引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)三維空間模型分析。從圖形的分析上，三維虛擬模擬庫(kù)與二維圖形講解相比，其講解更加的便利?；诖?，在本文中對(duì)機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合性探究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；三維虛擬模型庫(kù)；設(shè)計(jì)；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.163

0 前言

機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的設(shè)計(jì)需要遵循一定的設(shè)計(jì)原則，并且在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中能夠根據(jù)設(shè)計(jì)原則知道設(shè)計(jì)思路。具體三維虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)內(nèi)容比較多，既涉及到了電腦動(dòng)畫(huà)的制作，也包含了Flash動(dòng)畫(huà)的演示，特別需要注意的是幾何造型的應(yīng)用。這類(lèi)型機(jī)械制圖無(wú)論在構(gòu)圖上還是設(shè)計(jì)技術(shù)上與傳統(tǒng)的二維虛擬圖形相比，都具有較大的優(yōu)勢(shì)。

1 機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)原則與總體思路

1.1 設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的設(shè)計(jì)中，需要遵循一定的原則才能夠滿(mǎn)足用戶(hù)需求，首先就是模型庫(kù)的實(shí)用性，既能夠保障系統(tǒng)的應(yīng)用，也能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)。其次就是將模型庫(kù)打造為的有效的認(rèn)知工具，模型庫(kù)能夠?yàn)閯?chuàng)造有針對(duì)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供多種工具以及信息資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)；再者是虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的可擴(kuò)充原則，在教學(xué)要求、教學(xué)環(huán)境不斷變化的背景下，虛擬模型庫(kù)的設(shè)計(jì)需要不斷的增加其數(shù)量與種類(lèi)，以滿(mǎn)足實(shí)際教學(xué)需求。

1.2 設(shè)計(jì)總體思路

要想建立一個(gè)比較完善的機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)系統(tǒng)，需要充分的考慮到建設(shè)與到管理維護(hù)、系統(tǒng)功能實(shí)施的整個(gè)過(guò)程。在具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，更加注重的是對(duì)于零部件的調(diào)用，模型的瀏覽以及遠(yuǎn)程用戶(hù)的查看。在機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)中，主要包含以下字模塊：立體、組合體庫(kù)；表達(dá)方法庫(kù)；標(biāo)準(zhǔn)件、常用件庫(kù)；零件庫(kù)；部件庫(kù)等。這些子模塊，在具體的應(yīng)用包含了不同的內(nèi)容，如在立體、組合體模塊中，涵蓋了基本立體、切割體、相貫體、組合體畫(huà)法、組合體補(bǔ)漏線(xiàn)、組合體二補(bǔ)三?；玖Ⅲw中需要注重平面立體、曲面立體、平面切割體、曲面切割體以及組合體的尺寸等內(nèi)容[1]。

2 機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)內(nèi)容

在機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)中，首先需要進(jìn)行三維電腦動(dòng)畫(huà)的制作，然后進(jìn)行Flash動(dòng)畫(huà)的制作與演示，最后需要重點(diǎn)研究三維造型。

2.1 三維電腦動(dòng)畫(huà)制作

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸成熟，三維電腦動(dòng)畫(huà)制作成為機(jī)械制圖三維模型庫(kù)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)內(nèi)容之一，三維電腦動(dòng)畫(huà)又被成為3D動(dòng)畫(huà)。三維動(dòng)畫(huà)軟件的應(yīng)用，首先需要在應(yīng)用界面上建立起一個(gè)虛擬的環(huán)境，然后在該虛擬的環(huán)境中按照機(jī)械制圖對(duì)象的尺寸設(shè)定運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬攝影機(jī)以及動(dòng)畫(huà)參數(shù)。最后在此基礎(chǔ)上，為動(dòng)畫(huà)模型增加特殊化的材質(zhì)，并且打光。在進(jìn)行三維電腦動(dòng)畫(huà)制作環(huán)節(jié)中，需要按照以下流程進(jìn)行設(shè)計(jì)：幾何造型、表面材料編輯、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、圖像生成、圖像編輯、后期制作。其中幾何造型主要是借助具體的造型工具創(chuàng)造出系統(tǒng)所需要的實(shí)物。表面材料編輯能夠?qū)缀卧煨椭兴O(shè)計(jì)出的實(shí)物進(jìn)行著色、設(shè)定紋理以及進(jìn)行光照等，在進(jìn)行表面材料處理編輯的圖形，其成像效果更加的真實(shí)。動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)布局，能夠設(shè)定實(shí)物的位置、方向、大小、形狀等。圖像的生成采用的光照模型，在具體的應(yīng)用中設(shè)計(jì)好動(dòng)畫(huà)圖像的處理過(guò)程。

2.2 Flash動(dòng)畫(huà)制作與演示

實(shí)現(xiàn)機(jī)械制圖三維模型庫(kù)的設(shè)計(jì)，還需要增加Flash動(dòng)畫(huà)的制作。逐幀動(dòng)畫(huà)制作比較關(guān)鍵，具體的操作中需要講不同的效果分布在不同的幀上，然后添加方法按鍵盤(pán)F6。在形狀動(dòng)畫(huà)制作環(huán)節(jié)中，需要繪制原始圖形，如，繪制一個(gè)普通的圓時(shí)，不能進(jìn)行群組，而是需要將其轉(zhuǎn)換為元件。按鍵盤(pán)上的F7 ，在時(shí)間軸上添加空白關(guān)鍵幀。在運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)制作流程中，首先需要?jiǎng)?chuàng)建元件Crrl+F 8，打開(kāi)控制面板F11，將元件拖拽到真實(shí)場(chǎng)景中。接下來(lái)進(jìn)行截交線(xiàn)的動(dòng)畫(huà)制作，當(dāng)立體圖形被切割環(huán)節(jié)中，能夠在立體表面上產(chǎn)生截交線(xiàn)。當(dāng)立體圖形為的回轉(zhuǎn)體時(shí)，那么對(duì)于截交線(xiàn)的形狀設(shè)定，需要根據(jù)截交平面位置的不同進(jìn)行設(shè)定。用Flash制作圓錐截交線(xiàn)動(dòng)畫(huà)過(guò)程中，1）制作圓錐切割三維立體圖；2）建立默認(rèn)場(chǎng)景；3）將多個(gè)圖片導(dǎo)入到多個(gè)元件中；4）設(shè)置運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)；5） 繪制二維平面圖[2]。

2.3 三維造型

機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)中應(yīng)用到很多的建模技術(shù)，建模技術(shù)實(shí)際上能夠?qū)⒄鎸?shí)事物屬性轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)字化，并且控制模型圖形的輸出。對(duì)于三維虛擬庫(kù)的三維造型，需要應(yīng)用的建模技術(shù)之一就是CAD，可以說(shuō)CAD是幾何造型系統(tǒng)的核心。三維幾何形體在計(jì)算機(jī)中的真實(shí)表達(dá)就是幾何信息和拓?fù)湫畔?。其中幾何信息中包含線(xiàn)框模型的設(shè)計(jì)，該種模型能夠直接表達(dá)出物體的幾何形狀，其邊緣可以是直線(xiàn)、曲線(xiàn)、二次曲線(xiàn)、Bezier曲線(xiàn)等，線(xiàn)框模型最大的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所占有的的內(nèi)存空間小，可生成三視圖和是軸側(cè)圖。表面模型也是幾何信息的一種，表面模型是對(duì)于物體各個(gè)表面的形態(tài)表達(dá)，是在線(xiàn)框模型的基礎(chǔ)上所增加的拓?fù)湫畔?。表面模型具體的特點(diǎn)就是能夠可消隱、渲染等。其不足之處就是缺乏一定立體信息，不便于進(jìn)行物性計(jì)算分析。

3 結(jié)論

綜上所述，在本文中機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的設(shè)計(jì)原則以及設(shè)計(jì)思路進(jìn)行介紹，分析三維虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)設(shè)計(jì)中，首先需要進(jìn)行三維電腦動(dòng)畫(huà)的制作，在應(yīng)用界面上建立起一個(gè)虛擬的環(huán)境，然后在該虛擬的環(huán)境中按照機(jī)械制圖對(duì)象的尺寸設(shè)定運(yùn)動(dòng)軌跡、虛擬攝影機(jī)以及動(dòng)畫(huà)參數(shù)。然后進(jìn)行Flash動(dòng)畫(huà)的制作與演示，最后需要重點(diǎn)研究三維造型。

參考文獻(xiàn)：

[1]金樂(lè).機(jī)械制圖三維虛擬模型庫(kù)的研究與開(kāi)發(fā)[D].山東大學(xué)，2010.

[2]孫小燕，汪列隆.三維虛擬模型庫(kù)對(duì)機(jī)械制圖教學(xué)的有效性研究[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（03）：152-153.