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1、计 算 机 辅 助 设 计,主讲： 阮培英 maryruan,第2章 计算机辅助设计 的基础知识,2.1 几何建模,2.1.1 图形元素的概念 一个几何模型或一个图形，不管它有多么复杂，都是由 基本的图形元素组成的，这些基本图形元素简称为图元 （primitive或entity） 对于一个计算机辅助设计系统，基本的绘图工具就是这 些图元的建立工具,点 直线 圆、圆弧 基本图元 椭圆、椭圆弧 Bzier曲线 曲线 B样条曲线（B-Spline） 非均匀有理B样条曲线,2.1.2 图元的几何信息,图元的主要几何信息包括 图形的大小是由尺寸标注表示的， 尺寸标注是图形设计中的一项重要内容,尺寸的大小
2、,位置的关系,2.1.3 尺寸驱动的概念,尺寸标注 只是对已有图形标注上尺寸 图形的变化不一定引起尺寸标注的变化，反之，尺寸标注 的变化也不会引起图形的变化。 尺寸驱动 将图形与尺寸标注关联起来 图形的变化将会引起尺寸标注的变化，同样，尺寸标注的 变化也会引起图形的变化 这样就为设计提供了极大的方便,2.1.4 图元的拓扑信息,图元的相对位置 图元的拓扑信息主要包括 连接关系 这些关系除了可以用尺寸进行约束以外，一般还可以使用一些约定的几何约束关系来实现这些几何约束 这些几何约束关系一般包括水平、垂直、平行、共线、相切、同心、相等和对称等,1世界坐标系 其原点和坐标轴的方向始终固定不变 世界坐
3、标系有时又被称为绝对坐标系 2用户坐标系 用户坐标系又称相对坐标系 它是由用户自己创建的坐标系,2.1.5 坐标系的概念,2.1.6 图块与图组的概念,图块或图组就是将一组整体的图形，组成一个独立的图形块或图形组，在需要的时候把这一组图形按指定的位置插入到当前的图形中，从而避免每次重复绘制相同的图形，这样可以大大的提高绘图的效率。,2.1.7 几何模型的概念,用计算机绘制的表示三维对象的图形一般称为三维几何模型。 根据造型方法不同，可以将三维几何模型分为线框模型、表面模型和实体模型,2.1.8 线框模型,线框模型是对三维对象的轮廓描述 由描述对象的线段和曲线组成 线框模型的结构简单，但不能表达
4、三维对象的面和体的特征 优点： 存储的数据量少，生成的速度快。 缺点： 容易造成歧义性 无法指定以物理属性，无法用于工程分析等,2.1.9 表面模型 表面模型用面描述三维对象的轮廓 优点： 能够表达复杂的曲面形状 能够对模型着色和渲染， 缺点： 不能对其指定其他的诸如体积、重心等物理属性，无法用于工程分析等,2.1.10 实体模型 实体模型是三维对象的真实表达，它不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征 优点:能够表达复杂三维对象的外观形状和界面特征，能够对其进行着色和渲染，可以对其指定物理属性进行各种工程计算和分析 缺点:数据量大，对计算机的性能要求高等。 对于实体模型可以通过布尔运算的交、
5、并和差运算实现各种复杂三维对象的实体建模,2.2 图形的非几何特性,不管是二维图形还是三维图形，除了对图形的尺寸和位置等几何约束信息以外，一般均包含一些非几何信息如文字、颜色、线型和层等 这些图形的非几何信息与几何信息一起构成了完整的图形,1）文本使用的字库 现在的CAD系统一般都使用操作系统的字库 2）字体 3）字号 4）文字的几何属性,2.2.1 文字,2.2.2 颜色,颜色的应用可以分为两个阶段： 一个阶段是在图形的绘制过程中，指定不同的图形元素以不同的颜色 另一个阶段是在图形的着色或渲染阶段，给着色或渲染对象指定不同的着色或渲染颜色 所谓全局颜色是指该图形文件中的所有图形具有同一种颜色
6、,2.2.3 线型,线型是由线、点和间隔组成的图样 既可以指定全局线型，也可以通过图层指定对象的线型,2.3 设计空间、视图与视窗 2.3.1 模型空间 模型空间就是三维图形建模的工作环境 在模型空间中，既可以创建三维的线框模型、表面模型和实体模型，也可以创建二维的图形， 模型空间中，同一时刻只能显示模型的一个视图,2.3.2 图纸空间,图纸空间也称为布局空间，可以把它看作是绘图纸的平面 当需要把一个三维模型的不同视图绘制在一张图纸上时，就需要在图纸空间中设计图形,2.3.2 视图 视图是工程制图中的概念，即三维实体模型在不同方向投影面上的投影,本章小结,本章比较系统地介绍了计算机辅助设计技术的基础知识，包括几何建模的概念、尺寸驱动的概念、几何约束关系、坐标系的概念、几何模型的概念、参数化设计的概念、图形的非几何特性、设计空间与视图及视窗的概念等概念,习题,1基本的图形元素有哪些？ 2计算机辅助设计中常用的曲线有哪些？ 3基本图元的常用关键点有哪些？ 4什么是尺寸驱动，它有什么作用？ 5什么是参数化设计，它有什么作用？ 6常用的约束关系有哪些？ 7什么是世界坐标系，它有什么作用？ 8什么是用户坐标系，它有什么作用？ 9图块或图组有什么作用？,知识回顾Knowledge Review,
