三维模型转二维图形生成方法

在AutoCAD中，模型空间与图纸空间是两种不同的屏幕显示工具。在模型空间中工作时，可以建立显示不同视图（VIEW）的视口（VIEWPOINT），并且可以保存视口的配置信息，然后在需要的时候恢复它。完成三维造型后，用户就可以从图形窗口下边缘选择“布局”（LAYOUT）标签准备输出图纸。一个布局就是一个图纸空间，它可以模拟图纸，让用户通过它了解输出图的外观。

4.11.3.1 模型空间和图纸空间

模型空间是一个完全的三维环境，用户可以在其中构造具有长、宽和高的三维模型。并可设置空间中的任一点为视点来观察这一模型，利用“VPOINT”命令可以把屏幕划分成多个视口，进而可从多个不同的视点同时观察这个模型。图4-112所示为法兰模型的多视点观察效果。

然而，在模型空间中，不管计算机屏幕上有多少个视口，仅能输出当前视口，因而不能同时输出三维模型的多个正投影视图，如主视图，俯视图和侧视图。这时添加注释、标注尺寸和控制实体是否可见等操作都很不方便，也难以根据任意视点输出具有精确比例的视图。

上述问题在AutoCAD中可用图纸空间予以解决。在图纸空间中，用户可以进行添加注释、绘制图框、添加标题栏等操作，而且可以借助于图纸空间视口观察模型空间。

图纸空间的作用是对在模型空间中创建的实体进行标注并输出二维图形。即模型空间用来造型、图纸空间用来输出。

由此可见，图纸的设置和输出离不开AutoCAD的模型空间和图纸空间。其中，模型空间又分为平铺视口里的模型空间和浮动视口里的模型空间。前面介绍的所有操作都是在平铺视口（TILED VPORT）里进行的，在位于AutoCAD图形窗口底边处的选项卡“布局1”上单击，打开“页面设置—布局1”对话框，设置图幅后单击“确定”按钮进入图纸空间。AutoCAD将在所设图纸上自动创建一个浮动视口，图纸空间为实现其功能而使用了浮动视口。

图4-112 多视点观察

图4-113所示为利用图纸空间输出三维模型的例子。在这个例子中，在图纸空间里建立了三个浮动视口来显示模型的三个不同观察角度的视图。注意：建立视口时，应将视口建立在独立的图层，并把该图层冻结，以隐藏视图。因此，在图4-113中，用户看不到视口的边框。另外，图纸空间中的UCS图标呈直角三角形形状。

图4-113 利用图纸空间输出三维模型

利用图纸空间来设置图纸具有以下好处：

（1）在图纸空间中所作的任何设置对模型空间里的模型都不会产生影响，这样，用户在模型空间里可以专注于模型的建立，而不必受标题栏等的干扰。

（2）可以在同一张图纸上同时输出三维模型各个方向的视图。在图纸空间里，用户可以设置多个视口，并可以分别设置各个视口的观察方向和视图比例，从而在同一张图中得到三维模型的主视图、俯视图、左视图等。

（3）可以方便、准确地设置输出比例，而无须使用“SCALE”命令缩放模型。这样，用户在模型空间中建模时就可以一律采用全比例建模，在图纸空间中输出图时再考虑输出的比例。而如果直接从模型空间输出图，则往往要用“SCALE”命令缩放图形或标题栏，这样做会导致尺寸标注也随之改变，虽然可以修改标注的比例系数，但操作非常麻烦。

（4）可以在同一张图中输出图形的多个副本，而无须使用“COPY”命令复制图形。对于平面图形，用户可以在图纸空间中设置多个视口，不同的视口观察图形的不同区域，并可以分别设置各个视口的图层的可见性。

另外，AutoCAD的一些命令，如专用于三维实心体的“SOLVIEW”“SOLDRAW”“SOLPROF”命令等必须使用图纸空间。

4.11.3.2 设置图纸空间

在AutoCAD中，设置图纸空间的操作比较简单。用户在图形窗口的“模型”标签中绘制好图形后，就可以单击“布局”标签进入图纸空间，并设置此空间环境。设置图纸空间的步骤如下：

（1）在“模型”中绘制好各投影视图。

（2）配置好绘图输出设备。

（3）指定“布局”页面设置。

（4）插入标题块。

（5）建立浮动视区。

（6）设置视图比例。

（7）绘图输出。

4.11.3.3 在模型空间中绘图

如前所述，模型空间提供了一个绘图环境，所有的几何体都可以在此建立。用户可在模型空间中按1∶1的比例，使用真实的尺寸与单位绘制图形，然后于各浮动视口建立一个布局，让AutoCAD按指定的比例输出图。

4.11.3.4 建立平铺视区

平铺视区（Tiled Viewports）需要在模型空间中建立，用于建立各投影图，以便于进行绘图与编辑操作。在AutoCAD的默认状态下，开始绘图时是在一个视口中进行操作的。如果需要，用户可以建立多个平铺视口，让各视口显示不同的视图。这样进入图纸空间后，各浮动视口就能完整地显示各视图。

建立平铺视口的步骤如下：

（1）单击“单击”标签，进入模型空间。

（2）在“视图”下拉菜单中选择“视口”命令，进入“视口”子菜单后，选择“新建视口”命令，如图4-114所示。

图4-114 Viewports子菜单

（3）在“视口”对话框中单击“新建视口”选项卡，如图4-115所示。

图4115 单击New Viewports选项卡

（4）在“新名称”文字编辑框中输入新的平铺视区名称，如“T-L-R”。

（5）在“标准视口”列表中选择一个视口配置标准，如图4-116所示。

图4-116 选择视区配置标准

（6）单击“设置”下拉按钮，在下拉列表中选择“三维”项。

该列表中的“二维”项用于使用当前所有视口中的视图配置，“三维”项则可以设置标准的三维正交视图。

（7）单击“应用于”下拉按钮，在下拉列表中选择“显示”项，将当前视口配置应用于所有视口，或当前视口。

说明：通过“视口”对话框中的预览窗口可以观察当前配置结果。

（8）在预览窗口中单击左上角的视口。

（9）单击“修改视图”按钮，出现如图4-117所示的下拉列表。

图4-117 Change view to下拉列表

（10）从“修改视图”下拉列表中选择“当前”项。

在“设置”下拉列表中选择了“三维”项，就可以在“修改视图”此项列表中指定各视区的视图。AutoCAD列出了各种视图名，用户可以从中选择各种正投影视图、等轴测图。

（11）按上述操作步骤设置右视、前视、俯视等视图，如图4-118所示。

图4-118 设置其他视区的视图

（12）单击“确定”按钮。

完成上述操作后，设置完成的平铺视口如图4-119所示。此后，用户就可以在这些视口中绘制图形了。如果绘制一个三维实体，它的各投影图将分别显示在各视口中。

图4-119 设置平铺视区

4.11.3.5 输出模型空间图形

输出模型空间中的图形至图纸上时，AutoCAD只允许输出某一个视口中的图形（只有通过图纸空间才能全部输出在一张图纸上）。若要输出全部视口中的图形，需要进行多次操作，而且只能分别输出在不同的图纸上。其操作步骤如下：

（1）选择图形窗口下边缘的“模型”标签。

（2）从“文件”下拉菜单中选择“打印-模型”命令。

（3）进入“打印-模型”对话框（图4-120）后，参照前面的内容进行操作。

图4-120 页面设置对话框

4.11.3.6 使用图纸空间

图纸空间的主要用途是预览与输出图，但是如果用户不会使用三维方式进行设计，那么，使用它的意义就不太大。

4.11.3.7 配置布局页面

从绘图窗口下边缘上选择一个“布局”标签进入图纸空间。在当前图形中，若为第一次进入，则屏幕上将显示“打印设置”对话框的“布局”选项卡，让用户设置页面。其操作步骤如下：

（1）单击“纸张大小和单位”区域中的表示mm单位制式的单选按钮。

（2）单击“纸张大小”下拉按钮，进入图4-121所示的下拉列表，在其中选择一种图纸尺寸。

（3）参照前面的内容完成“打印设置”对话框中的操作。

（4）单击“确定”按钮。

完成上述操作后，用户就将进入图纸空间，但此时只有一个浮动视口，如图4-122所示。

4.11.3.8 建立浮动视口

建立浮动视口与建立平铺视口的操作方法相同。

图4-121 图纸尺寸选择

图4-122 图纸空间(https://www.xing528.com)

为了建立图4-123中的四个浮动视口，用户可以按下列步骤进行操作：

（1）选择视口边界线，如图4-124所示。

（2）按下键盘上的（Delete）键，删除此视区，结果如图4-125所示。

（3）参见前面建立平铺视口的操作，为图纸空间建立四个浮动视口。

4.11.3.9 由三维实体生成二维图形的命令

完成了上述操作后，屏幕上将显示如图4-123所示的结果。如果用户单击右下角的浮动视口的边界线，然后按下键盘上的<Delete>键删除该视口，那么该布局中的图形就将如同第一角投影的“三视图”，如图4-126所示。

图4-123 建立四个浮动视区

图4-124 选择视区边界

但是，图4-126中的视图与实际投影图是有区别的。比如，主视图中虚线、实线不分，缺轴线，俯视图中缺圆的中心线等。要使所得的视图符合国家制图标准的有关规定，须在将三维模型生成二维视图后再作适当的编辑。而由上述方法得到的视图实际上还是三维图，即图4-126中的每个视图还可切换成三维模型。为得到真正的二维视图，AutoCAD有三条专用命令——“SOLPROF”“SOLVIEW”“SOLDRAW”，用于在图纸空间中处理三维实体，生成各种二维视图。

（1）SOLPROF命令 用于生成三维实体的轮廓和边的线框对象组成的图块。虽然此图块位于模型空间中，但这个命令须在图纸空间的浮动视口中执行。所有边，不管是可见的或是隐藏的，都包含在此图块中。用户可以把可见的边和隐藏的边放在不同的图块中。

图4-125 删除视区

图4-126 机械设计中的“三视图”

AutoCAD使用“PV-handle”图层放置实体的可见边，用“PH-handle”图层放置实体的隐藏边。这些图层名中handle是浮动视口的描述字。例如，如果浮动视口的描述字是“7A”，则图层名为“PV-7A”和“PH-7A”（浮动视口的描述字是AutoCAD分配的十六进制数。通过“LIST”命令可以看到视口的描述字）。

“SOLPROF”命令的格式如下：

命令：SOLPROF

选择对象：是否在单独的图层中显示隐藏的轮廓线？[是（Y）/否（N）]<是>：（输入“Y”或“N”，或按<Enter>键）

是否轮廓线投射到平面？[是（Y）/否（N）]<是>：（输入“Y”或“N”，或按<Enter>键）

是否删除相切的边？[是（Y）/否（N）]<是>：（输入“Y”或“N”，或按<Enter>键）

（2）“SOLVIEW”命令 “SOLVIEW”命令可为由三维实体模型生成多个视图的工程图纸建立浮动视口，为正投影图、辅助视图和剖视图创建和排列浮动视口；为这些视口中的模型设置合适的视图方向和比例；为可见线、隐藏线、尺寸线和剖面线在每个视口中创建图层。创建的视口被放置在名为“VPORTS”的图层中。如果此图层不存在，AutoCAD会自动生成。

AutoCAD为可见线、隐藏线、尺寸线和剖面线创建的图层由“SOLDRAW”命令来使用，为尺寸线创建的图层是为用户绘图提供方便，它仅在适用的视口中解冻，而在其他视口中都是冻结的。这些图层包括：

View_name-VIS（放置“可见对象的线和边”）

View_name-HID（放置“隐藏对象的线和边”）

View_name-DIM（放置“尺寸对象”）

View_name-HAT（放置“剖面线”）

“SOLVIEW”命令是一条交互式的命令，将提示用户输入位置、尺寸、比例和图名。如果系统变量Tilemode的值不为0，AutoCAD将把它设置为0，然后继续该命令的操作，“SOLVIEW”命令的格式如下：

命令：SOLVIEW

输入选项[Ucs（U）/正交（O）/辅助（A）/截面（S）]：（输入一选项或按<Enter>键）

执行完一个选项后重复这一提示，按<Enter>键结束本命令。除“Ucs”外的所有选项都需要一个现有的浮动视口，因此，用户选择的第一个选项必须是“Ucs”。

（3）“SOLDRAW”命令 “SOLDRAW”命令是“SOLVIEW”命令的配套命令。“SOLVIEW”命令建立视口，而“SOLDRAW”命令则画出轮廓和各边，以及这些视口中的剖面和剖面线。此命令完成很多操作，用户只需选择在哪个视口操作即可。“SOLDRAW”命令的命令格式如下：

命令：SOLDRAW

选择要绘图的视口：

选择对象（选择用“SOLVIEW”命令建立两个视口）

注意：如果视口不是由“SOLVIEW”命令配置，或者三维实体是一个图块，“SOLDRAW”命令将无法执行。

4.11.3.10 三维模型生成二维视图实例

下面以法兰为例，说明由法兰的三维模型生成二维图形的过程。预期的表达方案为用主、俯两个视图表达法兰，其中主视图采用全剖视图，俯视图表达在圆周方向均匀分布的孔，各视图都应画出轴线或中心线。其操作步骤如下：

（1）打开法兰的三维模型，单击“模型”标签，进入图纸空间，再单击“布局”标签成为活动的模型空间。

（2）选择“绘图”\“视口”\“新建视口”菜单，对弹出的“视口”对话框进行设置，如图4-127所示。

图4-127 视口设置

按“确定”按钮后得到的结果如图4-128所示，单击“模型”标签进入图纸空间后，删除原法兰图形并对主视图作适当移动，如图4-129所示。此时已得到主、俯两个视图，但这两个视图仍然是三维图形，为了获得真正的二维图形，再单击“布局”标签进入活动的模型空间，然后应用“SOLPROF”命令来获得每个视图的轮廓。其操作步骤为：输入“SOLPROF”命令后选中主视图，按<Enter>键，在此过程中，对选项不作任何选择直到回到命令状态，即可得到主视图的轮廓；然后对俯视图进行同样的操作。至此已得到了两个视图的轮廓，但图形与操作“SOLPROF”命令前没有变化，需要删除原三维图形后才能得到仅保留主、俯视图轮廓的图形，即真正的二维图，如图4-130所示。

图4-128 进入图纸空间

图4-129 调整后的主、俯视图

图4-130还不符合预期的视图表达方案，须进行适当的编辑，为便于编辑，将主视图、俯视图复制到一个新建图形中，应用“EXPLODE”命令将其分解，然后按二维绘图命令编辑视图，最后得到所需的视图，如图4-131所示。

图4-130 真正的二维视图

以上是获得二维图的一种方法，下面介绍另一种用“SOLVIEW”“SOLDRAW”“SOLPROF”三个命令获得二维视图形的方法。其具体步骤如下：

（1）打开法兰三维模型，单击“模型”标签，进入图纸空间，再单击“布局”标签成为活动的模型空间。将法兰移动到左上角，单击“模型”标签，进入图纸空间后，将图框缩小（只需用鼠标单击图框，此时图框线变成虚线，按住鼠标左键向左上角移动即可）如图4-132所示。

图4-131 编辑后的二维图形

图4-132 进入图纸空间并作调整

（2）输入“SOLVIEW”命令，选正交（O），按<Enter>键后，选中视口要投射的那一侧。因为要获得俯视图，所以用鼠标点中虚线框上面一条边，表示俯视图由上向下投射获得。

（3）将鼠标移到主视图下方的适当位置以指定视口中心。按<Enter>键后，用左下角点和右上角点确定俯视图的图形范围，如图4-133所示。

（4）输入俯视图名称后按<Enter>键得到俯视图。

（5）因为要将主视图作全剖视，所以继续选截面（S）选项，然后按<Enter>键。之后，要确定剖切平面的位置，由于剖切平面与主视图所在投影面平行，而该平面从上向下投影为一条直线，因此，可在俯视图上输入两个点，这两个点所确定的直线就代表了剖切平面位置。

（6）剖切平面的位置确定后按<Enter>键，系统要求指定从哪一侧查看，因主视图是由前向后投射在正立平面上得到的，所以用鼠标在俯视图下方（在空间代表前方）点击，并默认视图比例值，按<Enter>键后，指定剖视图中心，并用左下角与右上角两个点确定剖视图范围，然后输入剖视图名称，即可得到剖视图（剖面线还未画），如图4-134所示。

图4-133 由SOLVIEW命令获得俯视图

图4-134 获得剖视图

（7）由图4-154可知，获得剖视图后原来的主视图变为多余，应删除。可用鼠标单击主视图边框线，然后用“ERASE”命令将其删除，再用“MOVE”命令将剖视图调整到适当的位置，如图4-135所示。

（8）设置剖面图及比例的命令如下：

命令：HPNAME

输入HPNAME的新值<“ansi31”>（输入图案的名称）

命令：HPSCALE

输入HPSCALE的新值<1.0000>：6

图4-135 调整后的剖视图

（9）输入“SOLDRAW”命令，按<Enter>键后用鼠标单击剖视图的线框，再按<Enter>键即可得到剖视图，如图4-136所示。

图4-136 画剖面线

（10）输入“SOLPROF”命令，按<Enter>键后选择俯视图，连续按<Enter>键直回车到命令状态。

（11）用“ERASE”命令删除原俯视图中的三维模型，剩下的轮廓便是二维的俯视图，其结果如图4-137所示。

（12）获得两个二维视图后，再将其编辑成符合制图标准的工程图，其编辑方法与第一种由三维模型生成二维图形所用的方法相同，这里不再重复。

图4-137 获得主、俯二维视图