个人介绍
计算机绘图 侯洪生
专业大类: 计算机科学与技术
专业: 计算机应用技术

本系列介绍了计算机绘图是相对于手工绘图而言的一种高效率、高质量的绘图技术。手工绘图使用三角板、丁字尺、圆 规等简单工具,是一项细致、复杂和冗长的劳动。不但效率低、质量差,而且周期长,不易于修改。

教师团队

侯洪生 教授

单位:吉林大学

部门:工程与计算机图学教研室

职位:主任

计算机绘图简介

简介

发展历程

50年代初,人们根据数控床的原理,用绘图笔代替刀具而发明了第一台平板式数控图机,随后又发明了滚筒式数控绘图机。同期国际上发明了阴极射线管,从而使数据可以以图形的方式显示在荧光屏上。以后,由于计算机、图形显示器、光笔、图数据转换器等设备的生产和发展,和人们对图学的理论探讨及应用研究,逐渐形成了一门新兴的学科枣计算机图学。

归属及特点

计算机绘图是计算机图学的一个分支,它的主要特点是给计算机输入非图形信息,经过计算机的处理,生成图形信息输出。一个计算机绘图系统可以有不同的组合方式,最简单的是由一台微型计算机加一台绘图机组成。除硬件外,还必须配有各种软件,如操作系统、语言系统编辑系统、绘图软件和显示软件等等。

绘图

当操作者通过键盘或图形输入板输入原始数据后,系统便可自动进行绘制和显示工作,一个复杂的零 件图或装配图,往往可以在几分钟甚至几秒钟之内完成。这种绘图方式称自动绘图。它的优点是快捷而省事,缺点是观察者不能对绘制和显示过程进行干预,只能在过程结束后才能得知输出结果的正误。这种绘图和显示又叫被动的(或静态的)计算机绘图。

有许多绘图工作,尤其地设计阶段,不可避免地要进行反复试画和推敲,而产品的不断更新也要求对已定型图纸进行必要的修改。为此在图形的绘制和显示过程中,需要有观察者的参与,要求系统具有人机对话的交互功能。这样的系统称为动态的计算机绘图。在动态绘图中,观察者根据需要可以控制和干预正在显示的图形,直接在荧光屏上对图形进行修改和增补。该系统目前所使用的人机交互工具有光笔、鼠标器、图形输入板或数字化仪,以及操纵杆、轨迹球等。

计算机绘图所研究的内容,主要有图形变换的矩阵方法,立体图形的绘制和消稳技术,图形数据库,样条曲线和自由曲面,几何造型,动画技术,以及上述内容的程序设计。

其中,图形变换的基本原理是用矩阵描述一个图形,用变换矩阵表示平移、旋转、缩小和放大等功能,而通过这两种矩阵的运算,即可改变图形的位置、方向或大小。消隐指的是自动消除立体图中被前面遮挡的不可见线条,从而显示清晰图形的技术。由于复杂的实际曲线很难用单数学曲线表示,所以借助工程图中用样条或曲线板描画曲线的原理,用多条首尾衔接的数学曲线来近似替代实际的曲线,这些分段曲线称为样条曲线。

它们既可以用数学公式描述,又便于设计人员控制和修改,同时还要求衔接光滑。几何造型的主要工作,先是用定义语言描述一个形体的形状,再由专门的程序转换成形体的几何表达式和拓扑表达式,最后经过形体的拼合运算,构造出新形体。三维几何实体造型和特征技术是实现集成CAD/CAM的关键技术之一。

CAD绘图技法

选用合适的命令

用户能够驾驭CAD,是通过向它发出一系列的命令实现的。CAD接到命令后,会立即执行该命令并完成其相应的功能。在具体操作过程中,尽管可有多种途径能够达到同样的目的,但如果命令选用得当,则会明显减少操作步骤,提高绘图效率。下面仅列举了几个较典型的案例。

1.生成直线或线段

(1)在CAD中,使用LINE、XLINE、RAY、PLINE、MLINE命令均可生成直线或线段,但唯有LINE命令使用的频率最高,也最为灵活。

(2)为保证物体三视图之间"长对正、宽相等、高平齐"的对应关系,应选用XLINE和RAY命令绘出若干条辅助线,然后再用TRIM剪截掉多余的部分。

(3)欲快速生成一条封闭的填充边界,或想构造一个面域,则应选用PLINE命令。用PLINE生成的线段可用PEDIT命令进行编辑。

(4)当一次生成多条彼此平行的线段,且各条线段可能使用不同的颜色和线型时,可选择MLINE命令。

2.注释文本

(1)在使用文本注释时,如果注释中的文字具有同样的格式,注释又很短,则选用TEXT(DTEXT)命令。

(2)当需要书写大段文字,且段落中的文字可能具有不同格式,如字体、字高、颜色、专用符号、分子式等,则应使用MTEXT命令。

3.复制图形或特性

(1)在同一图形文件中,若将图形只复制一次,则应选用COPY命令。

(2)在同一图形文件中,将某图形随意复制多次,则应选用COPY命令的MULTIPLE(重复)选项;或者,使用COPYCLIP(普通复制)或COPYBASE(指定基点后复制)命令将需要的图形复制到剪贴板,然后再使用PASTECLIP(普通粘贴)或PASTEBLOCK(以块的形式粘帖)命令粘帖到多处指定的位置。

(3)在同一图形文件中,如果复制后的图形按一定规律排列,如形成若干行若干列,或者沿某圆周(圆弧)均匀分布,则应选用ARRAY命令。

(4)在同一图形文件中,欲生成多条彼此平行、间隔相等或不等的线条,或者生成一系列同心椭圆(弧)、圆(弧)等,则应选用OFFSET命令。

(5)在同一图形文件中,如果需要复制的数量相当大,为了减少文件的大小,或便于日后统一修改,则应把指定的图形用BLOCK命令定义为块,再选用INSERT或MINSERT命令将块插入即可。

(6)在多个图形文档之间复制图形,可采用两种办法。其一,使用命令操作。先在打开的源文件中使用COPYCLIP或COPYBASE命令将图形复制到剪贴板中,然后在打开的目的文件中用PASTECLIP、PASTEBLOCK或PASTEORIG三者之一将图形复制到指定位置。这与在快捷菜单中选择相应的选项是等效的。其二,用鼠标直接拖拽被选图形。注意:在同一图形文件中拖拽只能是移动图形,而在两个图形文档之间拖拽才是复制图形。拖拽时,鼠标指针一定要指在选定图形的图线上而不是指在图线的夹点上。同时还要注意的是,用左键拖拽与用右键拖拽是有区别的。用左键是直接进行拖拽,而用右键拖拽时会弹出一快捷菜单,依据菜单提供的选项选择不同方式进行复制。

(7)在多个图形文档之间复制图形特性,应选用MATCHPROP命令(需与PAINTPROP命令匹配),类似于Word中的格式刷。

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