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1、 computer Aided industrial design2009 compute-Aided industrial design 计算机辅助设计计算机辅助设计2 2产品设计产品设计1优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 2优质材料课程安排课程安排: :产品建模部分产品建模部分: Rhino渲染部分渲染部分: Vray综合练习综合练习1-8周 48课时完成要求的 6-8课题独立完成 1-2课题9-12周 24课时完成要求的 2-4课题独立完成 1-2课题13-16周 24 课时独立完成 2课题计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 概述概述3优
2、质材料辅助设计软件介绍辅助设计软件介绍平面平面软件软件 平面图像处理软件(位图): Photoshop(PS)平面图形绘制软件(矢量图): Illustrator(AI) 、Corel Draw(CD)、 Freehand、Flash等工程图绘制软件: AutoCAD三维三维软件软件辅助工业产品: Rhino(flamingo) 、Alias等工程类软件: Pro-E 、UG等综合类软件: 3DMAX 、Maya等渲染插件: final render 、Brazil 、V-ray 、 mental Ray.计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 概述概述4优质材料前前 篇篇 用
3、用Rhino构建工业产品模型构建工业产品模型计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 5优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍6优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍命命令令栏栏 命令栏是Rhino的一个非常主要的组成部分 显示当前命令执行的状态显示当前命令执行的状态 键盘输入命令、键盘输入命令、参数参数 键盘输入数值，坐标键盘输入数值，坐标 提示下一步的操作提示下一步的操作 显示分析命令的分析结果显示分析命令的分析结果 提示操作（及操作失败的原因）提示操作（及操作失败的原因） 例例:用曲线剪切多
4、义曲面时用曲线剪切多义曲面时.许多工具在命令栏提供了相应的选项。如图所示，在命令栏中的选项上单击鼠标即可更改该许多工具在命令栏提供了相应的选项。如图所示，在命令栏中的选项上单击鼠标即可更改该选项的设置。选项的设置。7优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍工工具具箱箱 将鼠标停留在相应的按钮上，将会显示该按钮的名称。Rhino中很多按钮集成了两个命令，使用左键单击该按钮和使用右键单击该按钮执行的是不同的命令。 工具箱中很多按钮图标右下角带有小三角，表示该工具其下还有其它隐藏的工具。在图标上按住鼠标左键不放可以链接到该命令的子工具箱。 选择菜单栏中的【工具
5、】/【工具列配置】命令，弹出如图所示的【工具列】对话框。在【工具列】列表中勾选相应的选项，即可在界面中显示其它的工具箱。 8优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍自自 定定 义义 界界 面面界面的自定义：界面的自定义： 按住键盘的 Ctrl 键，并拖曳图标到工具栏中图标的间隙处后释放即可复制图标。按住键盘的Shift 键，并拖曳图标到工具栏中图标的间隙处后释放即可移动图标。更改工具箱的配置后，可以选择更改工具箱的配置后，可以选择【工具列工具列】对话框中菜单栏中的对话框中菜单栏中的【文件文件】/【另存为另存为】命令，命令，将自定义的工具箱保存起来，以便以
6、后调用，注意不要覆盖了原来的文件。将自定义的工具箱保存起来，以便以后调用，注意不要覆盖了原来的文件。 将设定好的界面保存：执行将设定好的界面保存：执行【文件文件】【保存为模板保存为模板】，即可保存界面方案，即可保存界面方案。执行执行【文件文件】 【新建新建】 命令。在弹出的对话框中勾选底部的命令。在弹出的对话框中勾选底部的“当当Rhino 启动时使用这个启动时使用这个文件文件”选项。选项。若不显示工具栏与命令栏，可以执行若不显示工具栏与命令栏，可以执行【工具】/【工具列配置】命令，在弹出的对话框中执行命令，在弹出的对话框中执行【文件文件】 【打开打开】命令，打开命令，打开Rhino 安装目录下
7、的安装目录下的Default.tb文件。文件。9优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍状状态态栏栏状态栏是Rhino的一个重要组成部分，状态栏中显示了当前坐标、捕捉、图层等信息。熟练的使用状态栏将在很大程度上提高建模的效率。 10优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍状状态态栏栏(statusbar)CPlane/World切换坐标系统切换坐标系统:当前作图平面坐标系统/世界坐标系统X Y Z a 光标的坐标位置（x,y,z） / 下一点相对于上一点的距离图图层层(Layer)图层信息颜色，名称/（显示，锁定，
8、颜色，当前图层的切换，图层名称）捕捕捉捉(Snap)网格的捕捉正交限制平面限制对象锁点(ObjectSnap)每个视窗上的作图平面都有栅格在栅格上有红色与绿色的轴以代表作图平面上的X和Y轴灰色的线就是栅格这些栅格可以帮助您去观察物体与物体之间的关系在透视图中的栅格代表水平面，可以直观观察到物体的高度11优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍基基本本概概念念光标光标(cursor):标记鼠标的位置标记鼠标的位置标记标记(Marker):用于捕捉时，标记锁点的位置用于捕捉时，标记锁点的位置网格网格(Grid):工作视图中的辅助工具工作视图中的辅助工具世界坐
9、标世界坐标(Worldcoordinate):也叫绝对坐标也叫绝对坐标世界坐标世界坐标X轴轴(Xaxes):TOP视图中的红色轴视图中的红色轴世界坐标世界坐标Y轴轴(Yaxes):TOP视图中的绿色轴视图中的绿色轴世界坐标世界坐标Z轴轴(Zaxes):Front视图中的绿色轴视图中的绿色轴世界坐标轴图标世界坐标轴图标(Worldaxesicon):视图左下角的图标视图左下角的图标作图平面坐标作图平面坐标(Cplane/constructionplanecoordinates)：基于当前的工作平面的坐标系统：基于当前的工作平面的坐标系统在任何视窗上作图，鼠标输入的点都会处于这个作图平面上，除非，
10、使用了捕捉或打开了正交模式在任何视窗上作图，鼠标输入的点都会处于这个作图平面上，除非，使用了捕捉或打开了正交模式等。等。12优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍显显示示方方式式的的调调整整显示精度的调整：显示精度的调整： 在Rhino中的显示，NURBS模型不能直接进行显示，首先需要转化为Mesh模型方式后再显示。如图所示的两幅图为同一模型的不同精度的显示情况。调整方式：执行【工具工具】 【选项选项】 命令，单击【Rhino选项】对话框中左侧列表的【网格】选项，在右侧调整相应的数值即可，每个参数的解释参见帮助文件。13优质材料计算机辅助设计计算机辅助
11、设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍显显示示方方式式的的调调整整显示方式的调整：显示方式的调整： 在Rhino中，NURBS模型可以以多种方式进行显示，每一种显示方式都有各自的特点与作用。1.线框模式线框模式线框显示模式是系统默认的显示方式，它是一种纯粹的空间曲线显示方式，曲面以框架（结线框显示模式是系统默认的显示方式，它是一种纯粹的空间曲线显示方式，曲面以框架（结构线和曲面边缘）方式显示，这种显示方式最简洁，也是刷新速度最快的。构线和曲面边缘）方式显示，这种显示方式最简洁，也是刷新速度最快的。线框模式可以通过快捷键线框模式可以通过快捷键Ctrl+Alt+W来进行切换。来进行切换。
12、2.着色模式着色模式着色显示方式中曲面显示是不透明的，曲面后面的对象和曲面框架将不显示，这种显示方式着色显示方式中曲面显示是不透明的，曲面后面的对象和曲面框架将不显示，这种显示方式看起来比较直观，能更好的观察曲面模型的形态。快捷键为看起来比较直观，能更好的观察曲面模型的形态。快捷键为Ctrl+Alt+S。3.渲染模式渲染模式和着色模式很相似，显示的颜色基于模型对象的材质设定。可以不显示曲面的结构线与曲面和着色模式很相似，显示的颜色基于模型对象的材质设定。可以不显示曲面的结构线与曲面边缘，这样可以更好的观察曲面间的连续关系。快捷键为边缘，这样可以更好的观察曲面间的连续关系。快捷键为Ctrl+Al
13、t+R。14优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍15优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍4.半透明模式半透明模式和着色模式很相似，但是曲面以半透明方式显示，可以看到曲面后面的形态。可以在和着色模式很相似，但是曲面以半透明方式显示，可以看到曲面后面的形态。可以在【Rhino选项选项】对话框中自定透明度。快捷键为对话框中自定透明度。快捷键为Ctrl+Alt+G。5.X光模式光模式和着色模式很相似，但是可以看到曲面后面的对象和曲面框架。快捷键为和着色模式很相似，但是可以看到曲面后面的对象和曲面框架。快捷键为Ctr
14、l+Alt+X。6.平坦着色平坦着色可以将光滑的曲面转为四边面块方式显示，该模式并不常用。可以将光滑的曲面转为四边面块方式显示，该模式并不常用。 单击【Rhino选项】对话框中左侧列表的【外观】/【高级设置】/【着色模式】选项，即可在对话框右侧自定义着色模式的显示选项，如图2-24所示。每种模式都可以自定义背景颜色、对象的可见性、对象的显示颜色、点的大小、曲线的粗细等。 16优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍工工 作作 视视 图图( v i e w port）顶视图顶视图（Top），前视图前视图（Front），右视图右视图（Right）通称为正交视
15、图或作图平面视图。正交视图用于创建图形。正交视图中对象不会产生透视变形效果。通常绘制曲线等操作都在正交视图中完成。透视图透视图（Perspective）：一般不用于绘制曲线，可以在该视图中观察模型的形态，偶尔会在此视图中通过捕捉来定位点。工作中的视图工作中的视图/视图的激活（视图的激活（ActiveViewport)：视图标题栏以蓝色显示，创建图形时可移动鼠标来切换视图。17优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍快快捷捷方方式式平移视图平移视图：正交视图中，RMB+拖动鼠标拖动鼠标透视图中，Shift+RMB+拖动鼠标拖动鼠标RMB即即 right m
16、ouse button （鼠标右键） 放大视图放大视图：Ctrl+RMB+向上拖动鼠标向上拖动鼠标缩小视图缩小视图：Ctrl+RMB+向下拖动鼠标向下拖动鼠标旋转视图旋转视图：正交视图中，Ctrl+Shift+RMB+拖动鼠标拖动鼠标透视图中，RMB+拖动鼠标拖动鼠标最大化视图最大化视图: 双击视图名称双击视图名称18优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍快快捷捷方方式式取消操作取消操作：Ctrl+Z重复操作重复操作：Ctrl+Y删删除除：Delete显示栅格线显示栅格线：F7捕捉栅格点捕捉栅格点：F9正交限制正交限制：F8显示显示CV点点：F10隐藏
17、隐藏CV点点：F11重复上一命令重复上一命令：单击鼠标右键/Enter键19优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍点选点选:点选单个物体的方法非常简单，只需在所要选取的物体上单击鼠标左键即可，被点选的物体将以亮黄色显示。取消选择：在视图中的空白处单击鼠标即可取消所有对象的选取状态。加选：按住键盘上的Shift键，再点选其它对象，即可将该对象增加至选取状态。减选：按住键盘上的Ctrl键，再单击要取消的对象，即可取消该对象的选取状态。当场景中有多个对象重叠或交叉在一起，这时要选取其中某个对象时，会弹出如图2-26所示的【候选列表】对话框，视图中待选的对象会
18、以粉色框架显示，在【候选列表】中选择待选物体的名称，即可选取该对象。如果【候选列表】中没有要选择的对象，选择【无】选项，或直接在视图中空白处单击鼠标左键即可，然后重新进行选取。选选择择工工具具20优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍框选框选:Rhino中的框选物体的方法与AutoCAD中的框选十分类似。当按住鼠标左键从左上方向右下方框选时，只有被完全框住的物体才能被选中，而从右下方向左上方进行框选时，只要选取框与待选取的物体有接触即可被选中。按类型选取按类型选取:在一个场景中的所有物体，系统能够按类型分为曲线、曲面、多边形、灯光等几类，使用按类型选取
19、的方法可以很方便地同时选取场景中的某一类物体。在工具箱中的按钮上按住鼠标左键不放，即可弹出如图2-27所示的【选取】子工具箱。这些选择方式也可以在菜单栏中的【编辑】/【选取物体】中找到。选选择择工工具具21优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍End：端点Near：近点Mid:中点Point：点捕捉Cen:圆心Int：交点Qerp:垂直点Tan：相切点Quad:圆的四分点Knot:节点捕捕 捉捉 工工 具具(snap)当Rhino要您选择一个点时，您可以开启对象锁点模式，将标记限制在现存对象的指定部分上。按 Alt 键可暂停物件锁点。如果对象锁点被锁定
20、，按Alt键可暂时切换它们。22优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍世界坐标输入法：世界坐标输入法：极坐标输入法：极坐标输入法：相对坐标输入法：相对坐标输入法：相对极坐标输入法：相对极坐标输入法：格式是： “a,ba,b” 或 “a,b,ca,b,c” “a,ba,b” 基于当前作图平面的x,y轴“a,b,ca,b,c” 基于世界坐标系统格式是： “d ad a”，基于当前作图平面的原点其中 d 是极坐标的半径，a 是角度格式是：“rx,yrx,y”，含义是相对于前一点的 X，Y 的坐标，也可以理解为把前一点当作原点，其 X，Y 的坐标数值可以使用格
21、式“x,yx,y”原理与上面介绍一样，格式是 “rdarda” 或 “dada ”坐坐标标的的输输入入23优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 界面介绍界面介绍坐标的输入坐标的输入(0,0) 0,0 0,0 0,5 / r590 0,5 / r590 r200 / r20,0 r200 / r20,0 r3060 r3060 r50-45 r50-45 r70-180 / r-70,0 r70 Corner PointsSurface Corner Points命令：命令：SrfPtSrfPt形成方式：形成方式：以空间上的三个或四个点空间上的三个或四个点之间的连线形成
22、闭合区域。常用工具常用工具36优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)以二，三或四条边缘曲线建立曲面（以二，三或四条边缘曲线建立曲面（Surface from 2, 3 or 4 Edge CurvesSurface from 2, 3 or 4 Edge Curves）菜单：菜单：Surface Edge CurvesSurface Edge Curves命令：命令：EdgeSrfEdgeSrf形成方式：形成方式：空间上，端点互相衔接（重合）的曲线，形成曲面。常用于大块简单的曲面的创建，也用于补面。即使曲线端点不相接，也可以形成曲面，但是这
23、时生成的曲面边缘会与原始曲线有偏差。该命令只能达到G0连续，形成的曲面优点是曲面结构线简洁，通常使用该命令来建立大块简单的曲面。常用工具常用工具37优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)以平面曲线建立曲面（以平面曲线建立曲面（Surface from Planar CurvesSurface from Planar Curves）菜单：菜单：Surface Planar CurvesSurface Planar Curves命令：命令： PlanarSrfPlanarSrf形成方式：形成方式：在同一平面上的闭合曲线，形成一平面上的曲面。如果
24、某些曲面部分重迭，会产生不期望的结果。如果某条曲线完全包含在另一条曲线之中，这条曲线将会被视为一个洞的边界。需要注意的是使用改命令的前提是必须是闭合的并且是同一平面内的曲线，当选取开放或空间曲线来执行此命令时，命令栏会提示创建曲面出错的原因常用工具常用工具38优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)平面平面 （plane)plane)菜单：菜单：Surface Plane Corner to CornerSurface Plane Corner to Corner命令：命令： PlanePlane说明：说明：生成一矩形平面，生成一矩形平面，常
25、用工具常用工具39优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)拉伸（拉伸（surface by extruding a curve)surface by extruding a curve)菜单：菜单：Surface Extrude StraightSurface Extrude Straight形成方式：沿直线拉伸曲线形成曲面。形成方式：沿直线拉伸曲线形成曲面。拉伸的方式：直线拉伸，沿曲线拉伸。拉伸的方式：直线拉伸，沿曲线拉伸。 结合结合体倒角体倒角命令，常用于产品分模线细节的模拟。命令，常用于产品分模线细节的模拟。常用工具常用工具40优质材料
26、计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)挤出曲线命令在模拟曲面表面的分模线用的比较多，先创建一个挤出曲面，再修剪曲面，之后在两个曲面间生成圆角，如图所示的流程示意图。挤出曲面用【往曲面法线方向挤出曲线】命令生成的曲面来创建圆角产生的效果要好一些；使用【直线挤出】命令生成的曲面来创建圆角，分模线之间的缝隙有时会在局部过大，如右上图所示。常用工具常用工具41优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)放样（放样（LoftLoft）菜单：菜单：Surface LoftSurface Loft形成方式：以空间上
27、，同一走向上的一系列曲线建立曲面。形成方式：以空间上，同一走向上的一系列曲线建立曲面。1. 1. 这些曲线必须同为开放曲线这些曲线必须同为开放曲线 或或 闭合曲线。闭合曲线。2. 2. 在位置上最好不要交错。在位置上最好不要交错。常用工具常用工具42优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)单轨扫描（单轨扫描（one-rail sweep)one-rail sweep)菜单：菜单：Surface Sweep 1 RailSurface Sweep 1 Rail形成方式：一系列的截面曲线（形成方式：一系列的截面曲线（cross-section)c
28、ross-section)沿着路径曲线（沿着路径曲线（rail curve)rail curve)扫扫描而成，截面曲线和路径曲线在空间位置上交错，截面曲线之间不能交错。描而成，截面曲线和路径曲线在空间位置上交错，截面曲线之间不能交错。截面曲线（截面曲线（cross-section)cross-section)的数量没有限制。的数量没有限制。路径曲线（路径曲线（rail curve)rail curve)只有一条。只有一条。1. 1. 常用于大块简单的曲面，常用于大块简单的曲面，2. 2. 常模拟产品的卷边效果。常模拟产品的卷边效果。常用工具常用工具43优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品
29、外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)双轨扫描（双轨扫描（two-rail sweep)two-rail sweep)菜单：菜单：surface Sweep 2 Railssurface Sweep 2 Rails原理同单轨扫描，路径曲线有两条。原理同单轨扫描，路径曲线有两条。常用工具常用工具44优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)旋转成形旋转成形 （RevolveRevolve）/ / 沿路径旋转（沿路径旋转（Revolve with a railRevolve with a rail）菜单菜单:SurfaceRevolve
30、命令命令:Revolve曲线绕着旋转轴旋转生成曲面。保证旋转曲面光滑的技巧：保证旋转曲面光滑的技巧：确保旋转曲线上转折出的两点处在同一水平线上。1、直接划线时，按住shift键，控制后一点与前一点正交。2、在曲线画好后，调整CV点。使用命令“transform/set points”命令。 同时打开捕捉给CV点精确定位。常用工具常用工具45优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)沿路径旋转（沿路径旋转（Revolve with a railRevolve with a rail）菜单菜单:SurfaceRailRevolve命令命令:Rail
31、Revolve在旋转成型的基础上加了一个旋转路径的限制。常用工具常用工具46优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲 面面(Surface)从曲线网线建立曲面（从曲线网线建立曲面（Surface from Network of CurvesSurface from Network of Curves）菜单：菜单：Surface Curve NetworkSurface Curve Network命令：命令：NetworkSrfNetworkSrf所有在同一方向的曲线必须和另一方向上所有的曲线交错，不能和同一方向的曲所有在同一方向的曲线必须和另一方向上所有的曲线交错，
32、不能和同一方向的曲线交错线交错常用工具常用工具47优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 变变换换(Transform)T Tr ra an ns sf fo or rm m移动移动 (move):复制复制 (copy):旋转旋转 (Rotate):缩放缩放 (Scale):镜像镜像 (Mirror):阵列阵列 (Array): 矩形阵列，环行阵列。矩形阵列，环行阵列。设置点设置点 (Set points): 对齐点对齐点E Ed di it t结合结合 (Join): 炸开炸开 (Explode): 剪切剪切 (Trim): 删除鼠标点击部位。删除鼠标点击部位。分裂分
33、裂 (Split): 保留所有的被分裂对象。保留所有的被分裂对象。常用工具常用工具48优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 曲曲面面的的编编辑辑(EditSurface)Rhino提供了8 8类曲面编辑工具。曲面的编辑：曲面的编辑：延伸未修剪的曲面（Extend Surface）建立圆角曲面（Fillet Surface）/建立斜角曲面 （Chamfer Surface）偏移复制曲面（Offset Surface）混接曲面 （ Blend Surface)衔接曲面/匹配曲面（Match Surface)融合曲面（Merge Surfaces）抽离曲面（Extract Surfaces)在两个曲面之间建立变化半径混接（VRBSrf/variable radius blend between two surfaces)常用工具常用工具49优质材料计算机辅助设计计算机辅助设计-产品外观设计产品外观设计 常用工具常用工具50优质材料
