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1、机械CAD基础 第七讲裁剪、视图、显示、查询、图案填充,一、裁剪原理 1简介 显示指定区域内的图形，在区域外的不显示，就是裁剪。裁剪技术包括：被裁剪元素、裁剪窗口、裁剪算法。被裁剪元素可以分为线段、多边形、圆、任意曲线和字符 等；裁剪窗口可以分为矩形窗口、任意凸区域窗口、任意凹区域窗口、圆形窗口等；裁剪算法分：（1）、基于编码的求交算法、（2）、基于编码的中点分割算法、（3）、矢量裁剪算法等。,点的裁剪 若点P（x，y）满足,则点P（x，y）可见；否则，不可见。,直线段的裁剪 情况分析：直线段的两个端点均在窗口内，如c；直线段的两个端点均在窗口外，且与窗口不相交，如d、e；直线段的两个端点均在
2、窗口外，但与窗口相交，如b；直线段的一个端点在窗口外，另一个在窗口内，如a；,由于矩形窗口是凸多边形，因此，一条直线段的可见部分最多为一段。可以通过判断直线的两个端点的可见性来确定直线段的可见部分。,2基于编码的裁剪法,整个屏幕被窗口的边框分成九个区域，每个区域用4位二进制码表示 四条线分9个区，每个区有四个代码组成的标号（a b c d）编码规则(abcd)d:若端点在左边界的左侧（XXr)，则为1，否则为0；b:若端点在下边界的下侧（YYt)，则为1，否则为0；,STEP 1:首先确定一条线段是否整个地位于窗口内。如果不是，判别其是否整个地位于窗口外，若是，则舍弃。,STEP 2:如果“S
3、TEP 1”的判别均不成立，那么，就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分；再对每一部分进行第一步的测试。,步骤：,由编码规则可知：若线段两端点的编码均为0000，即为完全可见段；若线段两端点的编码逐位取逻辑“与”非零，则整条线段必位于窗口外。若线段不能由上述两种测试决定，则必须把线段再分割。问题：采用位逻辑与；对于跨越三个区域的 线段，不能一次作出判别。,裁剪过程：如果线段两端点的四位编码均为0，则此线段必全部在窗口内。若线段两端点编码的位乘非零，则此线段完全不在窗口内。对该线段进行再分割，求该线段与窗口一个边框的交点。重复上述编码判断，把不在窗口内的线段丢弃。,二、视图生成,1三维变换矩阵
4、,空间三维点的齐次表示为X Y Z 1，或X Y Z H,3X3子矩阵产生：比例、镜像、错切和旋转变换作用；1X3子矩阵产生：平移作用；3X1子矩阵产生：透视变换作用；1X1子矩阵产生：整体比例变换作用。,11比例变换,主对角线元素a、e、j分别起X方向、Y方向、Z方向比例变换作用，令其他元素为0，即：,若令a=e=j=1，而s不为1时s起整体比例变换作用，若s1图形整体缩小，s1整体图形放大。,12 错切变换,三维图形错切变换指图形沿X、Y、Z三个方向的错切变形，变换矩阵为：,13 镜像变换,指的是三维图形对坐标平面进行镜像。三维图形对XOY平面、ZOX平面、YOZ平面进行镜像变换的变换矩阵
5、分别为：,对XOY平面的镜像变换 对XOZ平面的镜像变换 对YOZ平面的镜像变换,14 平移变换,三维图形平移变换的变换矩阵为：,l、m、n分别表示物体沿X、Y、Z坐标轴正方向移动的距离。,15旋转变换,指图形对坐标轴的旋转变换。其中：绕X轴、Y轴、Z轴的旋转变换矩阵分别为：,下图给出的是三维图形分别绕X、Y、Z轴旋转90度的结果图。,2、投影变换,正投影变换指的是获得三维物体三面正投影的变换，正投影变换过程需要先在三投影面（V、H、W）上对物体进行正投影，然后将三投影连同投影面一起展开，最后将展开的H面、W面投影平移。,立体的正投影变换过程：,三投影面的展开,三面投影的平移,三面投影,2、投
6、影变换,21 主视图,以XOZ为正投影面，X，Z坐标不变，Y坐标为零。,变换矩阵：,22 俯视图,1)、先将立体向XOY(H)面投影（变换矩阵为TH1）；2）、然后H面上的投影随H面绕X轴逆时针旋转90度（变换矩阵为TX）；3)、最后再沿Z轴方向平移距离-n（变换矩阵为T移Z）。,23 左视图,1)、先将立体向W面投影（变换矩阵为TW1）；2）、然后W面上投影随W面绕Z轴正转90度（变换矩阵为TZ）；3)、最后再沿X轴方向平移-l距离（变换矩阵为T移X）。,立体的正投影变换过程：,三投影面的展开,三面投影的平移,三面投影,24 投影坐标与屏幕坐标的转换,物体投影的坐标为XOZ，Y坐标为0，屏幕
7、坐标为：XOY 原点在左上角，则关系如下：,矩阵变换为：,三、图形显示,1视图缩放,图形的缩放指的是缩小或放大所绘图形在绘图窗口上的显示尺寸，但图形的真实尺寸并不发生变化。图形的缩放命令为ZOOM。,命令执行方式：l 下拉菜单：视图/缩放l 工具栏：缩放工具栏l 命令：zoom,命令执行过程：l 命令：zooml全部（A）/中心（C）/动态（D）/范围（E）/上一个（P）/比例（S）/窗口（W）实时：,命令选项说明：,l“全部（A）”：显示整个图形。l“中心点（C）”：以确定的点作为显示中心。l“动态（D）”：提供一种连续缩放不同图形区域的快捷方法。l“范围（E）”：可在绘图窗中尽可能大地显示
8、所有图形。l“上一个（P）”：恢复到上一次缩放操作之前的状态。l“比例（S）”：即按一定比例缩放图形。l“窗口（W）”：显示窗口中的图形放大至整个绘图窗口。l“实时”：执行时光标变为放大镜符号，按住鼠标左键垂直向上移动可动态放大图形；向下移动则缩小图形。,2图形的平移显示,好象移动图纸以观察图形的不同部分一样。,有两种模式，即定点平移显示和实时平移显示。,21 图形的定点平移显示,命令执行方式：下拉菜单：视图/平移/定点,命令执行过程：l 指定位移的基点：拾取显示窗口移动时的基点。l 指定第二点：拾取显示窗口移动时的位移点。,22 实时平移显示,实时平移显示类似于用手动态地移动图纸，以观察图形
9、的不同部分。实时平移显示命令为PAN。,命令执行方式：l下拉菜单：视图/平移/实时l工具栏：标准工具栏中“实时平移”图标按钮（）l命令：pan,执行PAN命令后，光标变为小手状，按下并移动鼠标左键就可以动态地移动显示窗口。,3重画REDRAW：刷新当前视口中的显示 4重新生成REGEN：从当前视口重生成整个图形。REGEN 在当前视口中重生成整个图形并重新计算所有对象的屏幕坐标。它还重新创建图形数据库索引，从而优化显示和对象选择的性能。5鸟瞰图：视图鸟瞰视图,四、查询,1点坐标ID：查询点的坐标信息2列表显示 2.1 状态（STATUS）文本窗口显示信息，相当于按F2。2.2 列表（LIST）
10、文本窗显示信息，列出图形对象的属性。3距离（DIST）4.面积和质量（AREA）：计算对象或指定区域的面积和周长,五、图案填充（画剖面线）,概述 剖面图案：Auto CAD提供了53种剖面线和图案,存放在标准图案文件ACAD.PAT中。在绘制剖面符号时，剖面符号是以块的形式存放在图形文件（.DWG)中的。边界条件：绘制剖面符号，首先要确定它的边界。边界可以是直线、圆弧、圆、二维多义线、三维面等实体，或用这些实体定义的区域。绘制剖面线的方式：正常方式（Normal），外层方式（Outer），忽略方式（Ignore）,正常方式（Normal）默认方式该方式从边界开始，从每条剖面线的两端向里画。遇到
11、内部实体与之相交，就断开剖面线，直到遇到下一次相交时再画。,外层方式（Outer）该方式从边界开始，从每条剖面线的两端向里画。但只要遇到内部实体与之相交，就断开剖面线，不再画。,忽略方式（Ignore）该方式忽略边界内的所有实体，剖面线覆盖整个边界内的区域。,命令：HATCH该剖面线命令对边界的要求较高，它要求构成剖面区域的实体边界必须在它们的端点处相交，否则可能会出现非用户所期望的剖面线。,操作：HATCH,HATCH,HATCH,如何解决？,命令：BHATCH,1quick快速选项可以定义图案的外观和填充边界 1）、Type（类型）：包含三种类型：1.predefined（预定义）；2.u
12、ser defined用户定义；3.custom自定义。2）、Pattern（图案名)。3）、Angle（角度），设置填充图案的角度。4）、Scale（比例），设置填充图案的比例。,5）、Spacing（间距）6）、ISO pen width（ISO笔宽）：只针对ISO图案，设置笔的宽度7）、Pick points（拾取点按钮）8）、Select Object（选择对象按钮）9）、Remove Island（删除弧岛）10）、View selection查看边界。11）、Inherit properties继承特性：用图样中已有的填充图案作为当前的填充图案。12）、Double双向：填充线是一
13、组平行线还是两组相互垂直的平行线。13）、Preview 预览14）、Composition组合：关联/不关联当边界线位置变动时，填充图案是否会根据边界位置的改变而自动改变。,2高级选项（advanced）1）、Island detection style弧岛检测类型，有三种填充方式：Normal正常方式，Outer外层方式，Ignone整体方式。,（a）(b)（c）“孤岛”填充方式,“正常Normal”方式：图案填充时，从边界开始以每条剖面线的两端向区域里面绘制。“外部Outer”方式：从填充的区域边界开始向里绘制剖面线，只要在边界内部与图元对象相交时就不再进行绘制。“整体Ignor”方式：
14、忽略填充区域内的图元对象，使得所有内部图形结构均被绘制上剖面线。,（a）“普通”方式（b）“外部”方式（c）“忽略”方式,2）、Object type边界类型3）、Boundary set边界集4）、Island detection method弧岛检测方法 1、Flood填充法，内部图形元素作为侯选边界对象。2、Ray casting射线法，内部元素不作为侯选边界对象。,3填充图案的编辑,使用图标菜单，或HATCHEDIT，可修改各种参数；双击；修改对象图案填充。,4色块填充和多次填充 不同色块可用solid图案填充。多次填充可得组合图案，如钢筋混凝土可分别填充AR-CONC 和ANS131
15、。,5填充图案的显示控制 Fill为on图案可见。Fill为off图案不可见。用Regen重新生成图案。6注意问题图形应封闭。用EXTEND延伸或封闭。将图线断开成封闭图形。用PLINE画成封闭后再删去。开口要画剖面线的方法。用Explode分解后再修改。,7.作业（轴）,步骤：1.设图形边界：limts 297，210（A4）ZOOM A回车 画图框 0，0 297，210 25，5 292，205 标题栏 插入 2.设4层：1黄 2绿 3天蓝 4紫 中心 虚线 双点划 粗实线3.设字体：S1 仿宋 字高5 宽0.8 字母用S2 ROMMAND 存一个模板，*.dwt格式，取名字为A4.dwt 在打开模板。4.作图：先画作图定位线 利用目标捕捉osnap；利用对象追踪画图，设画图单位unit及对象跟踪3.注尺寸，写文字，技术要求。,
