计算机三维辅助产品设计RHINO-基础入门.docx
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1、第1章: Rhino5.0基础入门本章重点u Rhino5.0软件的基本介绍u Rhino5.0常用工具讲解u Rhino5.0的常用操作和设置学习目的本章的学习目的是要让读者了解Rhino5.0软件的基本操作,熟悉操作环境,可以通过软件完成简单的建模操作,掌握基本的方法和技巧。1.1:Rhino5.0基本介绍Rhino是是美国Robert McNeel & Assoc.开发的PC上强大的专业3D造型软件,它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。1.1.1 Rhino软件的简单历史Rhino软件设计团队是原ALIAS Design Studio设计程序师,其Bet
2、a测试版即推出以来,历经一年半的测试,是有历以来态度最严谨的网上测试。它能轻易整合3DS MAX 与Softimage的模型功能部分,对要求精细、弹性与复杂的3D NURBS模型,有点石成金的效能。能输出obj、DXF、IGES、STL、3dm等不同格式,并适用于几乎所有3D软件,尤其对增加整个3D工作团队的模型生产力有明显效果,故使用3D MAX、AutoCAD、MAYA、Softimage、Houdini、Lightwave等3D设计人员不可不学习使用。2007年3月,Rhino正式推出了4.0版本以后,2012年12月,Rhino历经5年多的开发,首要目标是消除用户在设计生产作业流程所遇
3、到的瓶颈,这就意味着需要 Rhino 更快且能处理更大的模型与大型的团队项目,为此进行了上千个大大小小的改进,事实上包括3500多个改善与提高项,如图1- 1所示。图1- 11.1.2 Rhino软件的优点从设计稿、手绘到实际产品,或是只是一个简单的构思,Rhino所提供的曲面工具可以精确地制作所有用来作为渲染表现、动画、工程图、分析评估以及生产用的模型。Rhino可以在Windows系统中建立、编辑、分析和转换NURBS曲线、曲面和实体。不受复杂度、阶数以及尺寸的限制。Rhino也支援多边形网格和点云。不受约束的自由造形3D建模工具,以往只能在二十至五十倍价格的同类型软件中找到这些工具。让您
4、可以建立任何可以想象的造形,同时也完全符合设计、快速成形、工程、分析和制造从飞机到珠宝所需的精确度。(1)建模方便快捷由于Rhino采用的是NUBUS建模方式,即类似蒙皮方式,非常容易理解,用Rhino建模,可以方便快速的完成,在工业设计草图阶段,遇到几个方案需要比较效果的时候,需要快速的建几个草模来(不需要细节)进行比较,用Rhino就比较合适。(2)软件小巧,运行快速和其他三维软件相比,Rhino本身NUBRS建模功能比较强大,而同时渲染功能比较弱,同时不具有修改建模功能,所以Rhino软件比较小, 对系统的要求不高,所以运行速度也非常快,深得工业设计师的喜欢。(3)比较专业,强大的全面功
5、能Rhino软件在曲面建模方面有非常专业的设计,比如曲线和全面方面,专门针对造型这块。所以应用在工业设计领域,就成了设计师很好的造型工具,很多比较复杂的造型,通过具体的曲面分析和处理,都可以准确的建出来。(4)具有抽壳功能Rhino5.0版本新增加了抽壳功能,将大部分简单的曲面经过一个简单的抽壳步骤,就可以变为壳体,如图1- 2所示,大大提高了软件的实际使用能力。图1- 21.1.2 Rhino软件的缺点Rhino软件也有一些缺点,主要有一下几个方面:(1)不具有修改功能Rhino软件由于本身的限制,不具有修改功能,曲面或者体一旦建好,就不能像其他三维软件一样修改。在使用的时候,很多时候由于参
6、数的调节问题,需要不断的返回重建面或者体。同时为了保留一些曲面或曲线,需要不断的存盘,因为Rhino不具有历史纪录功能,使用起来很不方便,这也是Rhino本身运行速度和体积的原因造成的。(2)工具的整合还不够Rhino软件的整合性不够,不如其他软件对工具的整理规范,很多相对比较常用的工具没有整合在一起,这需要使用者自己调节,对于新手来说,有些常见的工具不能用到,需要逐渐的熟悉,这就给学习带来了障碍。1.2:Rhino5.0常用工具讲解Rhino软件的工具面板内容较多,不能一一详细讲述,这里结合产品建模的实际经验,选择曲线、曲面和实体三种典型的工具建模和处理工具来讲解。1.2.1:曲线和曲线工具
7、面板鼠标左键按住如图1- 3所示的画曲线工具不动,就弹出如图1- 4所示的曲线面板。 图1- 3 图1- 4在曲线面板中,下面简单介绍几个常用曲线工具。(1)控制点曲线()控制点曲线工具就是利用鼠标在画面上点击,通过控制点的位置来决定曲线的方向(如图1- 5),画出的曲线平滑,曲线质量较高,如图1- 6所示。 图1- 5 图1- 6在绘制时,通过命令栏可以看到控制画线的参数,如图1- 7所示,可以通过阶数的调整,来改变画曲线的质量,如果改为2,画出的曲线就是两阶曲线,如果是1,画出的就是折线,如图1- 8所示。 图1- 7 图1- 8将鼠标放置在控制点曲线工具上,可以看出该工具还有一个右键命令
8、“通过数个点的曲线”,如图1- 9所示。图1- 9可以用鼠标右键点击工具图标,然后全选画面上的数个点,得到如图1- 10所示的曲线效果。图1- 10使用这个工具时,可以通过命令栏上的参数调整来改变画线的质量,如图1- 11所示。图1- 11也可以改变阶数,调整曲线质量,也可以调整曲线类型,节点方式,是否封闭等,如果封闭改为否,画出的曲线如图1- 12所示。图1- 12(2)内插点曲线() 内插点画曲线方式画线如图1- 13所示,控制点在曲线上,这样的画线方式可以方便的控制画线的位置,但是很难很好的控制曲线的方向。图1- 13内差点曲线工具和控制点曲线工具画出的曲线看起来类似,但曲线质量是有差异
9、的,通过点击如图1- 14所示的物件属性图标来观察。图1- 14在弹出的窗口中点击详细数据,如图1- 15所示。图1- 15得到如图所示的曲线详细数据,同用控制点曲线画出的曲线对照(图1- 16和图1- 17),可以看出两者的差异主要在节点上,控制点曲线工具画出的曲线节点是均匀的,比较容易控制,线条质量也比较高,所以比较常用。图1- 16图1- 17(3)弹簧线()弹簧线的应用也较多,具体画法比较简单,点击之后拉动,就可以根据需要来画出不同大小和长度的弹簧线来,如图1- 18所示。图1- 18可以通过命令栏上的参数来进行调整,如图1- 19所示。图1- 19(4)螺旋线()螺旋线的使用方法和弹
10、簧线有点类似,只不过多了一步,在控制螺旋线的上下两个曲线的直径,如图所1- 20示。图1- 20同样可以通过命令栏调整螺旋线的形状和大小。按住如图1- 21所示的曲线圆角工具不动,就弹出如图1- 22所示的曲线工具面板。 图1- 21 图1- 22下面对曲线工具面板中的工具做简单介绍,主要介绍一些常用工具。第一个工具和第二个工具分别是倒圆角(图标)和倒切角工具(图标),分别可以进行不同的倒角操作。图1- 23图1- 23是倒圆角的操作的结果,注意命令栏上的提示,如图1- 24所示。图1- 24可以在这里设定倒角半径,是否把倒角和原有的线条结合在一起,是否把角部的线条切掉等。如图1- 25所示的
11、效果就是倒角时设定“修剪(T)=否”的结果。图1- 25倒切角工具使用和倒圆角类似,这里就不详述了。第三个工具是对折线作全部倒角操作命令(图标)这里命令可以点击如图1- 26的矩形,然后拖动一定距离作为倒角半径,一次性的把矩形的四个角都倒出来。图1- 26得到如图1- 27所示的倒角效果。图1- 27同样的方法适用于如图1- 28所示的折线。图1- 28经过设定倒角以后,可以得到如图1- 29所示的效果。图1- 29 可调式混接曲线工具如图1- 30的两条曲线,可以用这个工具将两条线融合起来。图1- 30点击融合命令后,分别点击两条线后回车,得到如图1- 31所示的效果。图1- 31如图所示,
12、在连续性选项上,可以选择位置连续(G0)、正切连续(G1)和曲率连续(G2),以及更多的G3和G4连续方式,默认情况是用的G2连续,即最平滑的过渡,有时候需要G0或者G1连续的时候可以在这里设定。在确定连续方式的时候,可以直接在曲线上进行拖动,调节连续的形状,如图1- 32所示。图1- 32这样的调节,可以保证两边都是连续的,同时对线条形状进行调节,让线条符合自己的建模需要。注意在曲线混接的时候,可以选择如图1- 33所示的“组合”,这样混接后直接组合到了一起,同时还可以点击下面的“显示曲率图形”(图1- 34)。 图1- 33 图1- 34这时候曲线上就出现了曲率图形,观察图像的连续情况,如
13、图1- 35所示。图1- 35 曲线匹配工具这是非常常用的曲线调节工具,用来作匹配的曲线必须相交,同时在一个平面中,如图1- 36所示的两条曲线。图1- 36点击匹配工具后,分别点击两条曲线,得到如图1- 37所示的界面。图1- 37匹配参数中注意,最上面的是“连续性”选项,位置、相切和曲率,分别可以定义为G0、G1和G2;中间的选项是保留另外一端的方式,可以对保留下来的曲线作曲率调整;下面4个选项分别为与边缘垂直(衔接的线条与另一条线条边缘垂直)、互相衔接(两端对称衔接)、组合(衔接后两端的曲线结合起来,可以打散)和合并(衔接后两端的曲线结合起来,不能打散)”图1- 38如图1- 38是匹配
14、后的效果,由于是两端对称的匹配,所以得到的是对称的效果。对称工具这个工具用来做曲线的对称复制,如图1- 39所示是一条曲线。图1- 39点击对称工具后,根据提示,点击曲线的边缘,然后命令栏上提示如图1- 40所示。图1- 40选择对称中心,点击上端端点,然后按住Shift键,如图1- 41所示。图1- 41这样就可以得到对称的一个图形。打开和关闭点工具这个工具在Rhino4.0中是放置在外侧工具栏上,没有什么变化,不仅可以打开编辑曲线的点,还可以通过按住这个工具,弹出如图1- 42所示的调节工具组。 图1- 42 图1- 43在这个工具中,值得讲解的是调整曲线端点工具,如图1- 43所示。 调
15、整曲线端点工具这个工具可以对曲线的端点处进行调节,调节时可以设置两个端点处的连接方式为G0、G1和G2方式,如图1- 44所示。图1- 44调节时可以看到如图1- 45所示的两个调节点。图1- 45这样可以保持两个端点处和下面的垂直线条维持为G2连续的情况下进行调节,调节成如图1- 46所示的效果。图1- 46也可以设定为G1方式,这样调整出来的端点出和下面的连接就为相切,如果设定为G0则没有必要,因为直接调节端点的控制点效果就和这样的调节方式一样。 平移复制曲线工具用这个工具可以对曲线进行平行复制,如图1- 47,点击命令后,选择后复制的方向,然后在命令栏上可以设定复制的距离。图1- 47设
16、定好距离和其他参数后,可以得到如图1- 48所示的效果。图1- 48如果在命令栏上选择“两侧”,就可以得到如图1- 49所示的效果。图1- 49确认后,得到如图1- 50所示的两边同时复制的效果。图1- 50在Rhino5.0中,对这个攻击股进行了优化,如图1- 51所示的是命令栏。图1- 51可以点击“加盖”,得到如图1- 52所示的效果。图1- 52点击“圆头”后,得到如图1- 53所示的偏移曲线。图1- 53也可以点击“平头”,得到如图1- 54所示的效果。图1- 54 想曲面法向方向偏移曲线工具如图1- 55所示的是一条在曲面上的曲线。图1- 55通过这个命令可以作出如图1- 56所示
17、的曲线复制效果。图1- 56这个工具还可以根据自己的需要在线上不同的位置设置复制平移的高度,得到如图1- 57的效果。图1- 57 偏移曲面上的曲线工具这个根据可以保持在同一个曲面上对曲面上的曲线进行平移复制,如图1- 58点击命令后,分别点击曲面上的曲线和所处的基础曲面,得到如图所示的提示。图1- 58可以通过命令栏上的“反转”来翻转视图中的方向,设定好需要的距离后,得到如图1- 59所示的曲线效果。图1- 59由此可以看到,产生了一条延伸到 边缘的平行复制曲线。 根据两个视图上的曲线来确定线这个工具可以把两个侧面的曲线效果融合成一个三维曲线,非常方便,如图1- 60是两条不同视图的曲线。图
18、1- 60点击这个命令后分别点击两条曲线,可以得到如图1- 61所示的空间三维曲线效果。图1- 61可以看出这样的线条在两个视图上和前面画出的曲线是重合的,这就是这个工具的基本原理。延伸曲线工具(图1- 62)图1- 62按住延伸曲线工具不动,可以按住弹出来一个不同延伸方式的面板,如图1- 63所示。图1- 63第一个是普通的延伸曲线工具(图标),不过必须有边界,如图所示的曲线就可以进行延伸,点击延伸命令后先点击用来作边界的线,然后点击曲线,就可以得到如图1- 64所示的延伸后的曲线效果。图1- 64注意点击的位置如果上图中点击要延伸曲线的左端,就会得到如图1- 65所示的效果。图1- 65表
19、示延伸的是左端的线条,这时候可以自己定义延伸的方向和距离。图1- 66如图1- 66所示的工具是两条线的延伸后拐点相交命令,可以对如图1- 67的线条作处理。图1- 67点击命令后,分别点击两条曲线,得到如图1- 68所示的效果。图1- 68其他几个命令都类似,不同的是延伸出去的线条分别形状不同。图1- 69图1- 69是延伸平滑曲线的操作(图标)。图1- 70图1- 70是延伸直线操作(图标)。图1- 71图1- 71是延伸出圆形弧线操作(图标)图1- 72图1- 72是延伸时保持半径操作(图标)图1- 73图1- 73是延伸时可以设定半径来调节延伸出来的弧线操作(图标)最后一个工具是在曲面
20、上延伸曲线操作(图标),这个工具非常使用,特别是在调节一些曲线的时候,很容易调节过后必须再次投影,才能够确保曲线在曲面上,而这个工具可以确保曲线都在曲面内,如图1- 74的曲线是用在曲面上画线工具画出的。图1- 74要延伸这条曲线,就需要点击曲面上延伸曲线工具,然后就可以在曲面上进行延伸操作,得到如图1- 75的延伸效果。图1- 75图中可以看到一直延伸到曲面的边缘。 调整封闭曲线的接缝点封闭曲线都有一个接缝点,比如圆形(图1- 76),这样的接缝点普通情况下是看不出来的,一旦拉伸成面以后后分离,就会看出接缝点是一个断点。图1- 76点击移动接缝点工具以后,可以把接缝点拉动(如图1- 77所示
21、),来避开一些建模的关键点,或者把接缝点的方向作翻转。图1- 77两个视图的曲线工具这个工具可以通过两个视图的曲线来建立一条曲线,如图1- 78所示在顶视图和前视图分别画出两条曲线。图1- 78然后点击这个两个视图画曲线工具,根据命令栏提示,分别点击这两条曲线,回车后得到如图1- 79所示的效果,可以看出,得到的曲线分别符合两条曲线在两个方向上的特征。图1- 79 从断面轮廓线建立曲线工具这个工具的实现必须有几条曲线用来选择,如图1- 80所示的场景中画好了是四条曲线。图1- 80点击这个工具以后,分别沿顺时针或者逆时针选择这些线条,然后在视图中拉动线条,注意拉动的线条宽度要超过四条线条,得到
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