Witam w kolejnym cyklu lekcji poświęconych programowi AutoCAD. W trakcie tej porcji wykładów będziemy zgłębiali tajniki projektowania z zastosowaniem trzeciego wymiaru. Narzędzia AutoCAD-a doskonale nadają się do wykonywania modeli 3D, które mogą być następnie wykorzystywane w innych programach, np. w Viz-ie.
Na początek odświeżymy sobie wiadomości związane z rzutniami oraz powiemy kilka zdań na temat ich współpracy z układami współrzędnych. Jako, że tworzenie układów współrzędnych oraz zarządzanie nimi jest tematem kolejnej lekcji, nie będę w tej chwili zagłębiać się w ten problem. Naszym podstawowym celem będzie skupienie się na odpowiednim operowaniu rzutniami, aby praca z modelami trójwymiarowymi była jak najbardziej ergonomiczna. Na początek przygody z 3D proponuję narysować zwykły prostokąt. Będzie on punktem wyjścia do dzisiejszej lekcji. Z jego pomocą pokażę, w jaki sposób można ustawiać rzutnie tak, aby praca z nimi pozwalała na odpowiednie oglądanie danego modelu oraz dorysowywanie do niego odpowiednich elementów.
Rys. 1
Po uruchomieniu programu zwykle mamy na ekranie tylko jedną rzutnię oraz jeden układ współrzędnych zwany globalnym - oznaczenie globalnego układu współrzędnych jest umieszczone w lewym dolnym rogu ekranu.
Rys. 2
W kolejnym kroku proponuję uruchomić pierwszą wersję rzutni, która będzie stanowiła punkt wyjścia do Twoich dalszych prób, drogi Czytelniku. Ustawmy sobie rzutnie w taki sposób, jak niegdyś oferowało stare 3D Studio, a mianowicie jeden duży obszar roboczy oraz trzy małe rzutnie po prawej stronie ekranu.
Rys. 3
Oczywiście ustawienie rzutni jest sprawą indywidualną, ale od czegoś trzeba zacząć. Teraz możemy odpowiednio zmodyfikować nasz rysunek, dodając do każdej rzutni inny lokalny układ współrzędnych. Jak widać, wykonujemy to na płaskim rysunku z powodu jego prostoty i łatwości sprawdzenia, jak dany układ współrzędnych wpływa na parametry rzutni. Zacznijmy zatem definiowanie lokalnych układów współrzędnych. Najpierw przełączmy się do największej rzutni, a następnie wpisujemy z klawiatury polecenie LUW. Następnie z szeregu dostępnych opcji wybieramy polecenie Nowy. Program "poprosi" nas teraz o wskazanie punktu, który ma być początkiem nowego lokalnego układu współrzędnych. Proponuję wskazanie lewego dolnego rogu prostokąta. Spowoduje to uruchomienie lokalnego układu współrzędnych dla danego elementu ze środkiem w punkcie jego wstawienia.
Rys. 4
Dokładnie takie same kroki możemy wykonać dla pozostałych rzutni, ustawiając lokalne układy współrzędnych w różnych miejscach.
Co ma na celu wykonanie takiego prostego ćwiczenia? Już śpieszę z odpowiedzią. Nowsze pakiety oprogramowania przeznaczone do pracy w przestrzeni trójwymiarowej posiadają bardzo zaawansowane możliwości definiowania i modyfikacji tak zwanych płaszczyzn konstrukcyjnych, które możemy zaczepiać w punktach oraz na odpowiednich płaszczyznach modeli 3D. AutoCAD, niestety, nie posiada takich możliwości. Jeśli mamy np. kostkę sześcienną i chcemy w jednej z jej ścianek wywiercić otworek, musimy na tej ściance umieścić odpowiednio usytuowany układ współrzędnych. Z tego powodu powstała ta lekcja przypominająca i utrwalająca materiał dotyczący rzutni oraz lokalnych i globalnych układów współrzędnych. Jak przekonasz się w trakcie lektury kolejnych lekcji, z pozoru błaha sprawa związana z definiowaniem układów współrzędnych będzie strasznie denerwująca, a jej rozwiązaniem może być właśnie stosowanie rzutni, ponieważ układ lokalny zdefiniowany dla danej rzutni jest w niej pamiętany i istnieje możliwość powrotu do niego praktycznie w każdej chwili.
Kolejna lekcja zostanie poświęcona jeszcze dokładniejszemu omówieniu układów współrzędnych, które, jak widać, są sprawą bazową w modelowaniu 3D z zastosowaniem AutoCAD-a, oraz ich współpracy z widokami.
Wiemy już, w jaki sposób AutoCAD współpracuje z rzutniami oraz jak definiować w nich odpowiednie lokalne układy współrzędnych. Podczas dzisiejszej lekcji dowiemy się, co to są widoki oraz w jaki sposób z nich korzystać. Pokażę również, jak zdefiniować własne widoki.
Ale od początku. Jak już wiemy, podczas modelowania w przestrzeni trójwymiarowej często zachodzi konieczność zdefiniowania lokalnego układu współrzędnych (LUW). Do tej pory LUW-y były definiowane na płaszczyźnie, więc widoki izometryczne na stałe zdefiniowane w AutoCAD-zie były praktycznie zbędne. Teraz, kiedy nasza przestrzeń modelowania została rozszerzona o dodatkową współrzędną - Z - widoki izometryczne będą więcej niż przydatnym narzędziem podczas tworzenia projektów. Zaraz postaram się udowodnić moje twierdzenie, i to najlepiej poprzez przykład. Proponuję nieznacznie wyprzedzić kolejne lekcje i narysować teraz nasz pierwszy element 3D. Niech będzie to bryła oznaczona jako Kostka. Zanim jednak zaczniemy rysowanie kostki, wybierzmy z menu Widok->Widoki3D opcję Izometryczny SW.
Mając ustawiony jeden z widoków izometrycznych - obrazuje to odpowiednie ustawienie znacznika Głównego Układu Współrzędnych (GUW) - możemy zabrać się za tworzenie kostki.
W tym celu z menu Rysuj wybieramy opcję Bryły, a następnie Kostka.
Teraz AutoCAD prosi o wskazanie pierwszego narożnika kostki - proponuję kliknięcie w dowolnym miejscu przestrzeni.
Po wskazaniu odpowiedniego punktu program zapyta nas, czy chcemy podać długość pierwszego boku, czy też chcemy, aby narysowana kostka była regularnym sześcianem - oczywiście my chcemy, aby kostka była prostopadłościenna, z tego powodu wybierzemy parametr D. Teraz będziemy mogli podać jej długość, np. 50 jednostek. Po zatwierdzeniu długości podajemy szerokość, np. 80 jednostek, a następnie podajemy wysokość prostopadłościanu, np. 40 jednostek.
Rys. 5
Nasz prostopadłościan powinien wyglądać następująco.
Rys. 6
Mamy odpowiedni model, aby przećwiczyć na nim przydatność używania widoków izometrycznych oraz innych widoków zdefiniowanych w programie. Na dobry początek z menu Widok wybierzmy opcję Widoki 3D, a następnie wybierzmy sobie opcję Góra.
Rys. 7
Po wybraniu tej opcji AutoCAD pokaże nam standardowo zdefiniowany widok górnej płaszczyzny kostki.
Rys. 8
Oczywiście kolejne widoki będą pokazywały naszą kostkę z odpowiednio innej strony. Widoki izometryczne będą natomiast generowały odpowiedni rzut sceny, można powiedzieć obrazowo: pod odpowiednim kątem.
Rys. 9
Wszystko zatem ładnie działa, możemy sobie rysować bryły i oglądać je praktycznie z dowolnej strony z zastosowaniem zdefiniowanych widoków, ale jak możemy dorysować cokolwiek do naszego projektu . czyli w jaki sposób praktycznie wykorzystać zdefiniowane widoki. I tu, jak się domyślasz Drogi Czytelniku, z pomocą znów przyjdą LUW-y. Mając możliwość oglądania bryły z zastosowaniem izometrii, możemy dowolnie manipulować wstawianymi LUW-ami, wykorzystując pełny wgląd w ich ułożenie na rysunku. Proponuję teraz ustawienie kostki w dowolnym rzucie izometrycznym i dodanie lokalnego układu współrzędnych posiadającego początek w jednym z dowolnych wierzchołków.
Rys. 10
Mając tak ustawiony LUW, możemy spokojnie narysować cokolwiek na dolnej podstawie prostopadłościanu.
Rys. 11
Jeśli chcemy jednak dorysować coś na przedniej ścianie tego widoku, wystarczy dokonać obrotu LUW-a o 90 stopni względem osi X. W tym celu z menu Narzędzia wybieramy opcję Nowy LUW, a następnie Obrót wokół osi X.
Rys. 12
Teraz wystarczy podać odpowiedni kąt obrotu, proponuję zostawić domyślny 90 stopni.
Rys. 13
I już możemy spokojnie dorysować cokolwiek na przedniej ściance kostki.
Rys. 14
Na tym etapie proponuję zakończenie dzisiejszej lekcji, ponieważ nadszedł czas na samodzielną pracę z modelem. Zachęcam do przetestowania innych ustawień widoków oraz zastosowania w nich odpowiednich lokalnych układów współrzędnych. Podczas kolejnej lekcji będziemy tworzyli bryły proste, które będą wykorzystywane w 80% projektów.
W poprzednich lekcjach napisałem, jak zarządzać oglądaniem projektów tworzonych w przestrzeni trójwymiarowej. Podczas tej lekcji dowiemy się, w jaki sposób tworzyć podstawowe bryły trójwymiarowe. Aby nie przeciągać wstępów, proponuję uruchomienie dwóch bardzo przydatnych pasków narzędzi. Pierwszy pasek, zatytułowany Widok, pozwoli na łatwiejsze przełączanie się pomiędzy standardowymi widokami zdefiniowanymi w programie.
Drugi pasek narzędzi będzie pomocny podczas wstawiania brył do rysunku. Pamiętasz Drogi Czytelniku, jaką długą drogę trzeba było pokonać, aby dostać się do narzędzia pozwalającego na wygenerowanie kostki. Teraz wystarczy nacisnąć odpowiednią ikonę na pasku Bryły.
Tyle na początek, teraz zabierzmy się za tworzenie standardowych brył. Zacznijmy od ustawienia jednego z widoków izometrycznych, aby łatwiej było obserwować tworzone modele. Wiemy już, jak wykonać prostopadłościan, wykonywaliśmy go podczas poprzedniej lekcji, więc naukę tworzenia brył zaczniemy od wykonania sześcianu. W tym celu klikamy na ikonie Kostka na pasku narzędziowym Bryły.
Następnie wskazujemy pierwszy narożnik kostki w przestrzeni trójwymiarowej, klikając w dowolnym miejscu. W kolejnym kroku program zada pytanie, czy chcemy, aby tworzona kostka była sześcianem. Oczywiście odpowiadamy twierdząco poprzez wybranie opcji S. Teraz nie pozostaje nic innego, jak podać długość boku sześcianu, np. 80 jednostek. Kostka sześcienna jest gotowa.
Kolejną bryłą, jaką wykonamy, będzie Sfera. W tym celu klikamy na ikonie Sfera na pasku narzędziowym Bryły.
Następnie wskazujemy punkt w przestrzeni trójwymiarowej będący środkiem sfery. Po jego wskazaniu AutoCAD poprosi nas, abyśmy podali długość promienia bądź średnicę sfery. Proponuję ustalenie promienia sfery na 40 jednostek. Po tych zabiegach nasza pierwsza sfera jest gotowa.
Walec będzie kolejną bryłą, jaką wykonamy podczas tej lekcji. W celu wstawienia walca do rysunku klikamy na ikonie Walec na pasku narzędziowym Bryły.
W następnym kroku określamy punkt centralny podstawy walca, klikając w dowolnym miejscu w przestrzeni trójwymiarowej. Następnie określamy promień lub średnicę podstawy - ustalmy go np. na 50 jednostek. Teraz podajemy wysokość walca poprzez wprowadzenie danych bezpośrednio z klawiatury bądź poprzez wskazanie środka drugiej podstawy walca. Proponuję tu podać wysokość z klawiatury i określić ją np. na 100 jednostek. Nasz walec jest gotowy.
Kolejną bryłą, jaką weźmiemy na warsztat, jest stożek. W celu wstawienia stożka do rysunku klikamy na jego ikonie na pasku narzędziowym Bryły.
Następnie, zwyczajowo, klikamy w dowolnym miejscu przestrzeni trójwymiarowej w celu określenia punktu będącego środkiem podstawy stożka. W kolejnym kroku podajemy promień podstawy, a następnie wysokość stożka.
Bardzo często podczas tworzenia projektów architektonicznych używa się bryły o nazwie Klin. Teraz narysujemy taką bryłę. W tym celu klikamy na ikonie tego elementu umieszczonej na pasku narzędzi Bryły.
Następnie wskazujemy pierwszy narożnik klina i podajemy kolejno długości boków prostokąta tworzącego podstawę bryły. W kolejnym kroku wprowadzamy wysokość klina.
Ostatnią bryłą, jaką poznamy w ramach tej lekcji, będzie Torus. Klikamy zatem na jej ikonie.
Następnie, w kolejnym kroku, wskazujemy, jak zwykle, środek bryły, oraz podajemy dwa promienie - jeden będący całkowitym promieniem bryły i drugi będący promieniem tuby składającej się na kształt bryły.
Teraz wiemy już, w jaki sposób tworzyć kolejne bryły. Zachęcam do przećwiczenia wszystkich opcji, jakie oferuje AutoCAD podczas wstawiania kolejnych brył w przestrzeń modelu. Takie eksperymenty pozwolą na bardziej elastyczne podejście do projektowania w przyszłości. Na zakończenie dodam jedynie, że zmienna ISOLINES, która zawsze pojawia się na prezentowanych rysunkach, odpowiada za zagęszczenie linii na prezentowanych modelach. Zmiana jej wartości np. na 10 spowoduje, że bryły będą bardziej czytelne.
Rys. 15
Niestety, wynikowy plik DWG będzie również miał większe rozmiary, a program na słabszych komputerach może spowolnić pracę.
Podczas dzisiejszej lekcji poznamy metody wycinania brył przy pomocy innych brył z zastosowaniem algebry Boole'a. Oczywiście całą lekcję oprzemy na przykładach pozwalających na praktyczne prześledzenie stosowania takiej techniki modelowania.
Na początek proponuję otwarcie kolejnego paska narzędzia zatytułowanego Edycja brył.
Pasek ten będzie nam towarzyszył podczas wielu lekcji, więc jego obecność jest jak najbardziej wskazana. Kolejną zmianą, jaką proponuję wykonać, aby praca w przestrzeni 3D była bardziej efektowna, jest mimo wszystko zwiększenie wartości zmiennej ISOLINES na do 10. Wpływ tej zmiany na pracę programu opisałem w poprzedniej lekcji, lecz jestem przekonany, że Czytelnicy dysponują w miarę mocnymi maszynami.
Mając przygotowane środowisko pracy możemy zacząć tworzyć bardziej zaawansowane bryły na bazie brył podstawowych. Pierwsze ćwiczenie pozwoli nam na wykonanie prostej podkładki. Oczywiście, jak już niejednokrotnie pisałem, metod wykonania takiego elementu jest tyle ilu jest projektantów, z tego powodu proszę traktować kolejne ćwiczenia raczej jako podpowiedź niż jedyną słuszną drogę postępowania. Zaczniemy od narysowania walca o wysokości 3 jednostek i średnicy 50 jednostek.
W kolejnym kroku proponuję zdefiniowanie nowego lokalnego układu współrzędnych w środku okręgu dolnej płaszczyzny. Oczywiście nie jest to konieczne, lecz wyrobi w nas to dobre nawyki. Lokalny układ współrzędnych wstawiamy poprzez użycie polecenia LUW.
Teraz możemy wstawić do rysunku kolejny walec, który będzie posiadał wymiary równe średnicy otworu podkładki. Podczas wstawiania walca oczywiście zatwierdzamy położenie środka podstawy w punkcie (0, 0, 0) - po to między innymi wstawiliśmy LUW w środek dużego walca. Proponuję również ustalenie średnicy walca na 20 jednostek oraz jego wysokość na 10 jednostek.
W kolejnym kroku musimy spowodować, aby mniejszy walec odjął swoją objętość od większego. W tym celu proponuję kliknąć na ikonie różnicy logicznej.
Teraz wskazujemy obiekt, który ma zostać wycięty i potwierdzamy nasz wybór prawym klawiszem myszy, następnie wskazujemy obiekt, który odejmujemy i również zatwierdzamy wybór prawym klawiszem myszy. Nasza podkładka powinna teraz wyglądać tak jak na poniższym rysunku.
Pierwsze koty za płoty - więc teraz wykonamy element, w którym dodamy do siebie dwie bryły. Na początek proponuję narysować kolejny walec o dowolnej średnicy oraz wysokości.
Następnie narysujmy stożek o dowolnej średnicy podstawy. Narysujmy go w taki sposób, aby środek podstawy leżał w środku dolnej podstawy walca, natomiast wysokość stożka powinna nieco przewyższać wysokość walca.
Teraz z tych dwóch brył wykonamy jedną bryłę poprzez dodanie ich do siebie z zastosowaniem narzędzia sumy logicznej.
Po kliknięciu na ikonie tego narzędzia wskazujemy kolejno bryły, które będą do siebie dodane. Po ich wskazaniu klikamy prawym klawiszem myszy w celu zatwierdzenia wyboru.
Proponuję teraz wykonanie iloczynu obiektów, to znaczy, że elementem wynikowym będzie część wspólna brył. Możemy narysować nowe elementy, ja pozostanę przy walcu i stożku narysowanych podobnie jak w poprzednim ćwiczeniu. A więc mając już przygotowane elementy, wybieram narzędzie iloczynu logicznego.
W kolejnym kroku wskazuję kolejno elementy, które chcemy zastosować w iloczynie logicznym. Po ich wskazaniu zatwierdzamy wybór prawym klawiszem myszy.
Jak widać, praca z narzędziami algebry Boole'a jest bardzo wydajna i pozwala na zaoszczędzenie czasu podczas tworzenia zaawansowanych modeli 3D. Narzędzia te są niejednokrotnie niedoceniane przez projektantów, ponieważ zdarza się, że generują błędne bryły wynikowe - lecz przy mało skomplikowanych kształtach są niezastąpione.
Teraz wiemy już, w jaki sposób wykonywać bryły proste oraz w jaki sposób modyfikować je przy pomocy algebry Boole'a. Dzisiejsza lekcja rozszerzy naszą wiedzę o wyciągnięcia proste oraz o połączenie wszystkich omówionych do tej pory tematów w jedną całość.
Proponuję wykonać ćwiczenie pokazujące sposób tworzenia bryły trójwymiarowej z płaskiego szkicu. Narysujmy szkic bazowy będący punktem wyjścia do wykonania popularnego extrude-a, czyli bryły otrzymanej poprzez wyciągnięcie proste szkicu. W pierwszym kroku rysujemy profil, który następnie będziemy wyciągali, innymi słowy, szkic jest jedną z podstaw naszego modelu 3D.
Mając przygotowany szkic, możemy pokazać go w jednym z rzutów izometrycznych.
Teraz dokonamy wyciągnięcia w celu uzyskania elementu trójwymiarowego. W tym celu klikamy na ikonie Wyciągnij na pasku narzędziowym Bryły.
Następnie klikamy na przygotowanym profilu - no i dzieje się coś niepożądanego, a mianowicie profil nie jest wybierany w całości, lecz wybierają się jego poszczególne składniki - jest to zupełnie nie do przyjęcia. W związku z tym musimy zamienić profil na polilinię. W tym celu wpisujemy z klawiatury polecenie EDPLIN pozwalające na zamianę linii, łuku, czy okręgu na polilinię. Po wprowadzeniu tego polecenia wskazujemy jedną z linii, następnie odpowiadamy twierdząco na pytanie, czy chcemy zamienić ten element na polilinię. AutoCAD pozwoli nam teraz wybrać polecenie Dołącz i będziemy mogli bez problemów wybrać resztę elementów składających się na nasz profil.
W tej chwili nic nie stoi na przeszkodzie, aby wyciągnąć nasz profil, nadając mu trzeci wymiar. Klikamy zatem ponownie na ikonie narzędzia Wyciągnij, następnie wskazujemy profil - będący już teraz polilinią. Po wyborze profilu zatwierdzamy wybór prawym klawiszem myszy i podajemy wysokość wyciągnięcia. Na zakończenie program zapyta o wielkość przewężenia wyciąganego elementu - proponuję tu podać wartość 0, ponieważ chcemy, aby nasz pierwszy wyciągany element nie posiadał ścianek bocznych o skośnych krawędziach (następne ćwiczenie wyjaśni pojęcie przewężenia). Nasze pierwsze wyciągnięcie jest gotowe.
Aby wykonać kolejne ćwiczenie, proponuję cofnięcie poprzedniej operacji i wykonanie kolejnego wyciągnięcia, lecz tym razem wprowadzając wartość kąta przewężenia, np. 20 stopni.
Na zakończenie połączymy poznane do tej pory wiadomości w celu uzyskania jednego modelu 3D. Proponuję cofnąć ostatnią operację, a następnie wykonać standardowe wyciągnięcie bez przewężenia. Następnie dodajmy do rysunku dwa walce usytuowane w środkach okręgów i mające średnice mniejsze od średnic okręgów oraz posiadające większą wysokość od naszego wyciągnięcia.
Mając tak przygotowane elementy, możemy użyć narzędzi korzystających z zasad algebry Boole-'a w celu usunięcia nadmiaru materiału. Po naszych zabiegach element powinien wyglądać następująco.
Jak widać, tworzenie elementów 3D z zastosowaniem narzędzia wyciągnięcia prostego nie jest specjalnie trudne. Możliwość łączenia ze sobą elementów standardowych z nowo tworzonymi modelami pozwala na łatwiejsze generowanie dokumentacji technicznej, co znacznie przyspiesza tworzenie modeli. W kolejnej lekcji pokażę, w jaki sposób tworzyć modele obrotowe.
Podczas ostatniej lekcji poznaliśmy techniki modelowania za pomocą wyciągnięcia prostego profilu. Dzisiejsza lekcja poszerzy nasz warsztat o kolejne narzędzie, a mianowicie o narzędzie Przekręć, pozwalające na obrót narysowanego przekroju względem zadanej krawędzi.
Oczywiście, jak zwykle, poznamy to narzędzie na konkretnym przykładzie. Proponuję zatem narysować pierwszy prosty przekrój, z którego wykonamy bryłę obrotową. Proponuję narysować pierwszy profil przy pomocy polilinii ...
raga76