AutoCad R14.0

[
Prednáška č.6 ]

Kreslenie v 3D

Zobrazenie objektu v troch rozmeroch
napomáha k vytvoreniu predstavy o jeho tvare
a často sa týmto zobrazením ovplyvňuje aj
celková koncepcia návrhu.

Ďalšou výhodou kreslenia
v troch rozmeroch je aj to, že z 3D modelu môžeme
odvodiť 2D výkresy, čo v prípade použitia
štandardných 2D kresliacich techník
v určitých prípadoch môže byť
časovo náročné. Napríklad, ak vytvoríme v
3D priestore mechanickú súčiastku, tak veľmi jednoducho
odvodíme jej nárys, pôdorys a bokorys.

V AutoCade existuje niekoľko
možností ako kresliť v 3D alebo vytvoriť
ilúziu trojrozmerného priestoru pomocou zobrazení
a projekcií.

Modelový a výkresový priestor

Skôr ako prejdeme k práci
v 3D objasníme si niekoľko základných pojmov
AutoCadu, ktoré sa využívajú pri práci
s výkresom.

AutoCad umožňuje pracovať na
výkrese buď v modelovom, alebo výkresovom priestore.
Väčšina práce na výkrese sa odohráva
v modelovom priestore. V tomto priestore môžeme
vytvárať, modifikovať a spracovávať 2D alebo 3D modely
reálnych objektov. Staršie verzie AutoCadu mali len modelový
priestor. Výkresový priestor sa používa na zobrazenie
niekoľkých pohľadov na navrhovaný model, vytvorenie
pomenovaní a informačných textov výkresu,
ktoré nie sú potrebné pri práci s modelom.
Každý pohľad môže zobraziť
rozličné časti modelu alebo modelového priestoru
a správa sa ako samostatná virtuálna obrazovka.
Viditeľnosť hladín je riadená samostatne pre
každé okno, čo umožňuje zobraziť rôzne
verzie tej istej oblasti. Výrezy je možné presúvať,
kopírovať a škálovať. Ak sa však
kreslí niečo vo výkresovom priestore, nestane sa to
súčasťou  modelového priestoru. Môže to
však byť zobrazené.

Prepínanie medzi
výkresovým a modelovým priestorom umožňuje
systémová premenná TILEMODE. Ak je nastavená
hodnota 0 (vypnutá) potom je aktivovaný výkresový
priestor. Ak je nastavená hodnota 1 (zapnutá) potom sa pracuje
v modelovom priestore. Stav tejto premennej možno zistiť
a zmeniť v spodnej lište AutoCadu, kde je
označená textom TILE alebo pomocou menu Viev/Model(Paper)
Space. V prípade, že je však použitá
voľba Model Space Floating, tak po vypnutí TILE je
umožnené editovanie modelového priestoru
v jednotlivých oknách výrezu. V tomto
prípade ostávame v modelovom priestore o čom
nás informuje text MODEL v spodnej lište AutoCadu. Ak
je TILEMODE =0 potom sa s výkresmi pracuje ako
s entitami AutoCadu: premiestňovanie, kopírovanie,
škálovanie, mazanie.

Hranice výrezov vo výkresovom
priestore je možné priradiť niektorej z hladín. Ak
takúto hladinu potom vypneme hranica výrezu zmizne. Tento
poznatok sa dá využiť pri záverečnej
kompozícii výrezov, kde si zväčša neprajeme
zobraziť rámy výrezov.

Príkazy na prácu
s modelovým a výkresovým priestorom:

TILEMODE
– prepnutie systémovej TILE premennej na správu model. a výkres.
priestoru

PSPACE –
nastavenie výkres. priestoru za predpokladu vypnutej sys. prem. TILE

MSPACE –
nastavenie modelového priestoru

MVIEW – ak TILEMODE
= 0 tak tento príkaz umožňuje vytvárať
pohľady na modelový priestor, ktoré sú
umiestnené vo výkresovom priestore. V modelovom priestore je
obdoba tohto príkazu príkaz VPORTS.

Voľby príkazu MVIEV
sú:

ON / OFF / Hideplot
/ Fit / 2 / 3 / 4 / Restore / <First Point>:

ON/OFF –
vypnutie, zapnutie vybraného pohľadu

Hideplot –
nastavenie nevykresľovania skrytých a pomocných
čiar pri tlači

Fit –
natiahnutie pohľadu do modelového priestoru na celý
oknový výrez, inak zadávanie okna výrezu pomocou
ukazovateľa myši.

2/3/4 – počet
výrezov alebo pohľadov na obrazovke

Restore –
umožňuje vytvoriť pohľady na základe pohľadov
uložených príkazom VPORTS

VPORTS –
príkaz pracuje len v modelovom priestore a má tieto
voľby:

Save / Restore /
Delete / Join / SIngle / ? / 2 / <3 > / 4:

Save – uloženie aktuálnej
konfigurácie

Restore – aktivovanie uloženej
konfigurácie pohľadov

Delete – vymazanie konfigurácie
pohľadov

Join – spojene dvoch
priľahlých pohľadov

Single – aktívny pohľad sa
zobrazí na celej obrazovke

2/3/4 – počet pohľadov
deliacich obrazovku

Orientáciu jednotlivých pohľadov vo výrezoch,
vytvorených príkazom VPORTS je možné prestaviť
pomocou príkazu VPOINT
s nasledujúcimi parametrami.

Rotate/<View point>:

Rotate – touto voľbou
určíme azimut a eleváciu pohľadu na výkres

Viev point – umožňuje
určiť vektor, v smere ktorého sa pozeráme na model

Príkaz VPOINT a jeho ďalšie možnosti
si preberieme v nasledujúcom texte.

Izometrické kreslenie

Pravouhlú štandardnú
mriežku môžeme zmeniť na izometrickú
zaškrtnutím voľby Izometric Snap v dialógovom
okne vyvolanom príkazom DDRMODES alebo pomocou menu Tools/Drawing
Aids. V izometrickej mriežke súradnicové osi XY
zvierajú uhol 120°. Uhol medzi osami XZ alebo YZ je 60°.
Súradnicovú rovinu, v ktorej sa bude kresliť vyberieme
v dialógovom okne Drawing Aids pomocou položiek Left(rovina
XZ), Top(rovina XY), Right(rovina YZ). Počas
kreslenia sa medzi týmito rovinami prepína pomocou kláves CTRL+E.
Ak je zapnutý mód ORTHO, úsečky sa kreslia
rovnobežne s osami. Ak spustíme príkaz Ellipse,
nachádza sa tam voľba Isocircle pomocou nej
môžeme zostrojiť izometrické kružnice. Na izometrické
kreslenie možno použiť len príkazy LINE, PLINE
a ELLIPSE.

Prechod z 2D do 3D

Jednou z možností ako
nakresliť model 3D objektu je jeho vytvorenie v dvojrozmernom
priestore a následné vysunutie do 3D. Pod vysunutím
rozumieme priradenie určitých hodnôt súradnici
Z vytváraným 2D objektom.

Ak máme vytvorené
náčrty objektov v 2D priestore môžeme im
priradiť hrúbku (THICKNESS) pomocou ikony Object
Properties alebo príkazu DDMODIFY. Pod hrúbkou sa  v AutoCade rozumie dĺžka,
ktorá sa priradí Z-tovej súradnici objektov.
V prípade ak chceme kresliť všetky nasledujúce
objekty rovnakou hrúbkou môžeme použiť
príkaz THICKENSS, ktorým zmeníme nastavenie
systémovej premennej určujúcej veľkosť vytiahnutia
v smere súradnice Z. Aby sme videli výsledok tejto operácie
je potrebné zmeniť pohľad na výkres pomocou
príkazu VPOINT.

Príkaz ELEV použijeme na
zadanie základnej úrovne objektov a výšky
objektov vzhľadom na rovinu určenú súradnicovými
osami XY. Príkaz má dva parametre, ktorými sa určí
nová hodnota elevácie alebo zdvihu objektu a jeho
nová hrúbka v smere osi Z. V prípade ak
potrebujeme kresliť objekty v rovine, ktorá je
rovnobežná s rovinou XY, ale je posunutá v smere súr.
osi Z, môžeme nastaviť sys. premennú ELEVATION na
stanovenú hodnotu a všetky objekty sa budú kresliť
v danej rovine.

Použitie kompasu v príkaze VPOINT

Ak v príkaze VPOINT
namiesto výberu voľby vektora pohľadu alebo uhlov azimutu
a elevácie stlačíme klávesu ENTER objaví
sa na obrazovke súradnicový kríž a dvojica
sústredných kružníc predstavujúcich kompas.
Pohybom terčíka v oblasti sústredných
kružníc sa mení poloha súradnicových
osí. Aktuálnu polohu vzhľadom na stred
sústredných kružníc zobrazuje dynamický
snímač polohy súradníc v dolnej časti okna
AutoCadu. Súradnicový kríž zobrazuje orientáciu
pozorovateľa vzhľadom na vytvorený model.
Vnútornú kružnicu si možno predstaviť ako
pologuľu nachádzajúcu sa nad nakresleným modelom.
Čím bližšie sa nachádza terčík
k stredu sústredných kružníc, tým
väčšia je elevácia. Ak terčík zhodný
so stredom sústredných kružníc,
súradnicová os Z smeruje k pozorovateľovi
a pohľad na výkres predstavuje pôdorys. Ľavý
vnútorný kvadrant predstavuje pohľad na výkres zo
záporného smeru osi X-ovej (alebo z ľavého
dolného rohu). Podobne ostatné vnútorné kvadranty.
Ak terčík posunieme do vonkajších kvadrantov, ide
o pohľad zdola na vytvorený model.

Túto voľbu príkazu VPOINT
je možné vyvolať aj pomocou menu View/3D Vievpoint/Tripod.

Použitie menu View/3D Vievpoint/Select
je ďalším spôsobom ako nastaviť pohľad na
výkres pomocou jednoduchého dialógového okna.
Štvorcová stupnica nachádzajúca sa vľavo
umožňuje výber uhla pohľadu vzhľadom na os X.
Polovičný kruh na pravo nastavuje veľkosť
elevácie.

Vizualizácia modelu

AutoCad ponúka na vizualizáciu
trojrozmerných modelov niekoľko techník. Patria medzi ne
jednoduchšie metódy ako potlačenie zobrazovania
zakrytých hrán a tieňovanie, alebo
zložitejšie ako rendering, použitie materiálov
a textúr a fotorealistické zobrazovanie.
V prípade ak výsledky vizualizácie v AutoCade
nie sú postačujúce, je možné použiť aj
iné vizualizačné nástroje pretože
výstupné súbory AutoCadu sú široko
podporované. Fotorealistické zobrazovanie presahuje rámec
tejto prednášky a preto sa mu nebudeme venovať.

Potlačenie
zobrazovania skrytých hrán

Zložité 3D modely zobrazené
pomocou príkazu VPOINT
bývajú často značne neprehľadné
z dôvodu zobrazenia všetkých hrán tvoriacich
objekt. Identifikácia priesečníkov takýchto objektov
je nemožná, pokiaľ nevieme poradie zobrazených objektov
vzhľadom na pozorovateľa. Tento problém dokáže
čiastočne vyriešiť príkaz HIDE, ktorým
je možne skryť zakryté hrany modelu a takto vytvoriť
lepšiu predstavu o modelovanom objekte. Príkaz sa
nachádza aj v menu View/Hide. Hide neskrýva
textové objekty, pokiaľ textu nie je priradená hrúbka(thickness).
Kružnice vytiahnuté do priestoru sa zobrazia po použití
príkazu HIDE ako valcové telesá (sú
vyplnené). Ak sa však namiesto kružnice použijú
dva oblúky bude toto teleso zobrazené ako valcová plocha
(otvorené). Na zobrazenie plných telies je možné
použiť kružnice, segmenty lomenej čiary s nenulovou
šírkou, objekty vytvorené príkazom SOLID.
Príkaz SOLID umožňuje vytvoriť vyplnené
plochy, ktoré sa po vytiahnutí do 3D správajú ako
vyplnené telesá. Príkaz HIDE  neskrýva hrany zakryté objektom
patriacim hladine, ktorá je vypnutá.

Hraničné body
pre obdĺžnik v príkaze SOLID sa
zadávajú podľa nasledujúceho obrázku:

1                         2

3                  4

Tieňovanie

Na názornejšie zobrazenie 3D
modelu je možné využiť príkaz SHADE, alebo
pomocou menu View/Shade.... Rôzne tipy tieňovania sa
nastavujú pomocou príkazu SHADEDGE. Tento príkaz
očakáva zadanie jednej z hodnôt 0,1,2,3, ktorých
význam je nasledujúci:

0 – tieňovanie povrchov bez
zvýraznenia hrán

1 – tieňovanie povrchov so
zvýraznením hrán

2 – tieňovanie povrchov farbou
pozadia a hrany farbou povrchu

3 – opačne ako v 2

Filtrovanie
súradníc

Pri práci s 3D objektmi je
potrebné mať dostatočnú predstavu o úlohe
3D súradníc vo vytváranom modeli. Pre zjednodušenie
zadávania  3D bodov
ponúka AutoCad techniku nazývanú filtrovaním
súradníc. Filtrovanie umožňuje postupné
zadávanie ľubovoľnej kombinácie alebo aj
jednotlivých súradníc bodu. Používateľ
najskôr určí, ktoré súradnice sa budú
zadávať a po ich zadaní bude AutoCadom vyzvaný
na zadanie zvyšných súradníc. Napríklad ak
potrebujeme nakresliť úsečku v 3D priestore, pričom
v pôdoryse výkresu vieme určiť len súradnice
X,Y a na súradnicu Z potrebujeme nárys
výkresu môžeme postupovať podľa
nasledujúceho návodu:

-
aktivujeme príkaz LINE

-
pri výzve na zadanie
počiatočného bodu stlačíme kl. SHIFT
a pravé tlačítko myši a z menu vyberieme
Point Filters/.XY

-
zvolíme bod
v pôdorysnom pohľade

-
prepneme sa do
nárysného pohľadu na model a určíme Z-ovú
súradnicu v danom bode

-
analogicky postupujeme pri
zadávaní ďalších bodov

Pri výbere umiestnenia bodov
môžeme použiť režim OSNAP, ale len
dočasný t.z. SHIFT+pravé tlačítko myši
a z menu vybrať typ uchopenia bodu. Najskôr je
potrebné zadať filter a až potom režim uchopenia.
V prípade ak sa na miesto hodnoty súradnice
napíše znak @ , tak sa použije hodnota súradnice
predchádzajúceho bodu.

Užívateľský systém
súradníc

V AutoCade je pevne nadefinovaný globálny
súradnicový systém (WCS), ktorý
nemôže byť zmenený. Používateľ
má však možnosť definovať si vlastný
vzťažný súradnicový systém (vzhľadom
ku globálnemu súr. sys.), ktorý sa nazýva užívateľský
súradnicový systém (UCS). Počiatok UCS
môže byť umiestnený kdekoľvek vnútri WCS
a jeho osi môžu byť ľubovoľne orientované
a natočené. Používanie UCS má množstvo
výhod medzi, ktoré patrí napríklad posunutie
konštrukčnej roviny na ľubovoľné miesto
v rámci WCS alebo zjednodušenie umiestňovania bodov. Ak
sa body vo WCS líšili vo všetkých
súradniciach, v UCS sa môžu líšiť len
v dvoch. Užívateľských súradnicových
systémov si môžeme nadefinovať ľubovoľný
počet. Práve jeden z nich je však aktuálny
a to znamená, že všetky zadávania
súradníc sa vzťahujú k tomuto systému. Ak
sa pracuje s niekoľkými výrezmi, všetky
používajú ten istý aktuálny UCS. UCS je
možné definovať aj vo výkresovom priestore.

Pre zjednodušenie si možno UCS
predstaviť ako 2D rovinu (výkres). Ak napríklad máme
3D model domu so šikmou strechou a potrebujeme na túto strechu
nakresliť strešné okno, tak jednou z možností
ako toto dosiahnuť je položiť UCS rovný rovine strechy
s počiatkom v jej rohu. Následne už kreslíme
akoby v 2D priestore, pričom stále vytvárame 3D objekt.

AutoCad si pamätá 10
posledných súradnicových systémov. Aktuálny
zdvih platí aj keď sa zmení UCS a určuje
konštrukčnú rovinu pre aktuálny UCS.

Príkaz UCS

Užívateľské systémy
možno definovať viacerými spôsobmi. Môžeme
ich používať samostatne alebo vo vzájomnej
kombinácii. Medzi základné operácie s UCS
patria:

·
definovanie nového
začiatku roviny Oxy alebo novej osi Z

·
skopírovanie
orientácie podľa existujúceho objektu

·
nastavenie nového UCS
podľa aktuálneho smeru pohľadu

·
otočenie aktuálneho
UCS okolo ľubovoľnej osi.

·
uloženie a obnovenie UCS
podľa jeho názvu

Príkaz UCS má
nasledujúce voľby:

Origin/ZAxis/3point/OBject/View/X/Y/Z/Prev/Restore/Save/Del/?/<World>:

Origin – zadefinovanie
nového počiatku súradnicového systému, smer
osí sa nemení

ZAxis –
nový UCS sa zadefinuje pomocou nového počiatku súr.
sús. a bodom na osi Z v jej kladnej časti, ak sa
bude prázdna odpoveď na 2. bod => os Z-ová ||
s pôvodnou osou Z

3Point –
nový UCS zadaný pomocou počiatku a bodov
určujúcich kladné smery osí x a y, súr.
systém bude pravotočivý, smer kladnej časti osi
z sa určí pravidlom pravej ruky, ak prázdna
odpoveď na:             1.
výzvu => začiatok sa nezmení

2.
výzvu => smer osi x sa zachová

3.
výzvu => os y || s rovinou XY starého UCS

OBject –
definovanie nového UCS podľa vybraného geometrického
objektu; nový UCS má kladnú poloos osi
Z zhodnú so Z-ovú os vybraného objektu; rovina
XY nového UCS je rovnobežná z rovinou XY, ktorá
bola použitá pri vytváraní objektu; ako objekty
nemôžu byť použité nasledujúce entity: 3D
solid, 3D polyline, 3D mesh, viewport, mline, region, spline, ellipse, ray,
xline, leader, mtext;

nový UCS je definovaný
podľa nasledujúcej tabuľky:

Objekt

Počiatok
UCS

X-ová
os

oblúk (arc)

stred oblúka

prech. konc. bodom ARC –
bližšie k výberu

kružnica (circle)

stred kružnice

cez bod výberu

kóta (dimension)

stred kót. textu

X || s X UCS použitým pri
kótovaní

úsečka (line)

koncový bod

úsečka v rovine XZ,
druhý konc. bod má y=0

bod (point)

bod

štandardne

2D lom. čiara (2D polyline)

začiatok krivky

zo začiatku do nasledujúceho
vrcholu

doska (solid)

1. bod

úsečka 1., 2. bod

stopa (trace)

1. bod

leží v stredovej čiare

3D plocha (3D face)

1. bod

x=1.,2. zadaný bod , y=1.,
4.zadaný bod

shape, text, attribute, blok

referenčný bod

z otočenia objektu okolo jeho smer.
vektora

View –
rovina XY nového UCS je kolmá na smer aktuálneho
pohľadu, počiatok sa nemení

X/Y/Z – otočenie aktuálneho
UCS okolo vybranej osi, voľba uhla pomocou klávesnice alebo
zvolením dvoch bodov uhla vzhľadom na os X aktuálneho UCS

Prev –
obnoví predchádzajúci UCS

Restore –
obnoví uložený UCS, pamätá si posledných
10, neobnoví smer pohľadu

Save –
uloženie aktuálneho UCS so zvoleným názvom, ? –
vypíše uložene UCS

Del –
vymaže UCS podľa mena

? –
vypíše zoznam uložených UCS

World –
nastaví WCS

Pri práci s UCS je vhodné
zobraziť UCS nástrojovú lištu, kde sa nachádzajú
všetky voľby príkazu UCS názorne zobrazené.
Prácu zjednoduší aj nástrojová lišta
Viewpoint.

Nastavenie ikony UCS

Príkazom UCSICON je možne
nastaviť umiestnenie ikony UCS:

ON/OFF/All/Noorigin/ORigin <ON>:

ON/OFF – ikona je
zobrazená/nezobrazená

All – pre zobrazenie zmeny UCS ikony vo
všetkých výrezoch

NoOrigin –
klasická poloha ikony UCS

Origin –
ikona premiestnená do počiatku súr. systému

Ak je 0,0,0 mimo obrazovky potom bude ikona
v umiestnená vľavo.

Zobrazenie pôdorysu

Na zobrazenie pôdorysného
pohľadu vzhľadom k aktuálnemu UCS je možné
použiť príkaz PLAN. Príkaz PLAN
ovplyvňuje iba aktuálny výrez, mení smer
pohľadu, vypína perspektívu a vzťahuje sa
k aktuálnemu UCS. Voľby príkazu sú: <Current
UCS>/Ucs/World

Current UCS
– regeneruje obrazovku v danom výreze a prekreslí
ju pôdorysom vzhľadom na aktuálny UCS

Ucs –
vytvorí pôdorys UCS s daným názvom,
ktorý bol predtým uložený

World –
vytvorí pôdorys vzhľadom na WCS