曲面投影线与工作面的应用

最后这部分介绍两种较特殊的工具使用，首先介绍的是“投影”工具栏中的“拉回曲线”命令，通常在曲面投影中使用“投影曲线”命令即可完成绝大多数的投影处理，“投影曲线”命令类似一台投影仪将曲线打在目标物体上所形成的正投影，在“投影曲线”命令的使用中需要注意的是，投影方向必须是正向垂直的，因此在投影之前一定要选择好投影执行的视图（只能是正视图而非透视图）。那么还有一些复杂的曲面投影曲线不仅仅存在于曲面的一个正向方向上，这种多角度多方向的立体投影曲线就必须用到下面介绍的“拉回曲线”命令进行处理，接下来结合一个实际案例来详细介绍“拉回曲线”命令的使用方法。这里将建立一个表面具有复杂立体沟槽的产品模型，先使用“建立实体”工具栏中的“球体”命令，在视图中建立一个半径为20mm的球体，如图4-142所示。

图4-142 建立球体

在刚刚建立完的球体上下两侧再次使用“圆弧曲线”工具中的“中心点、起点、角度”命令，在顶视图中围绕球体中心为中心点，角度为180°输入半径数值为10mm和12mm的两个半圆弧曲线，建立过程中需要打开“捕捉”工具及“正交”选项等，为了更清楚地了解投影命令，这里选择了两个不同半径尺寸的圆弧曲线，使大家能在后边更清晰地了解命令执行的效果，在前视图中将小半圆弧垂直移动到球体上侧，同时将大半圆弧移动到球体下侧，如图4-143所示。

接下来要建立另外一个方向上的曲线，先打开“捕捉”工具，执行“内插点曲线”命令，在两个半圆弧的同一侧端头处连接一段曲线，如图4-144所示。打开“点编辑”工具能看到刚刚建立的曲线上的控制点，选择中间的两个控制点，在右视图内将其向球体中心轴处移动一定距离，如图4-145所示。保持点的选择，然后继续在前视图中向球体外侧移动，选择并执行“比例缩放”工具栏中的“单轴缩放”命令，将选择的两个点围绕球体中心向外侧按比例放大，如图4-146所示，最终在前视图中形成半圆形形态。

图4-143 建立半圆弧曲线

图4-144 建立曲线连接

图4-145 调整曲线形态

图4-146 调整前视图曲线形态

调整结束后关闭“点编辑”工具，选择调整后的立体曲线，在键盘中输入divide命令，在数目数值中输入4（即将曲线上平分为四点），如图4-147所示，选择“曲线执行分割”命令，利用中间的两个平分点将曲线分为三段，操作完毕后按“Delete”键，只保留中间一段曲线，将与之相连的两段曲线删除掉，如图4-148所示。

图4-147 平分曲线后进行分割操作

执行“曲线”工具栏中的“弧形混接”命令，依次选择中间曲线和半圆弧曲线，这样在两个曲线间会形成一条自然过渡的曲线段，右击鼠标或按“Enter”键结束操作，如图4-149所示。对另外一侧半圆弧也同样执行“弧形混接”命令，建立光滑过渡曲线，选择中间曲线及刚刚建立的两段过渡曲线执行“镜像复制”，在右视图中围绕半圆弧中心垂直轴进行复制操作，将所有建立的曲线选中后执行“接合”命令，这样就得到了一条完整的、围绕球体的立体空间曲线。

图4-148 删除两端曲线

图4-149 弧形混接命令操作

建立完关键的空间包绕曲线就可以执行“拉回曲线投影”命令了，具体执行过程比较简单，选择球体和曲线然后直接单击即可，操作完成后就会在球体曲面上看到一条新的空间立体包绕曲线，如图4-150所示。“拉回曲线”命令的实质是将原有曲线以垂直于曲面的最近距离进行拉近投影，类似橡皮筋绷在曲面上的感觉。掌握了“拉回曲线投影”的运行方式后，那么再复杂的空间立体曲线投影也只是前期如何处理包绕曲线的建立过程，完成了曲线，其他就比较容易解决了。

有了这条投影的空间线型后就可以在此基础上做更多的后期处理工作。接下来演示的是其中一种常见处理方式，就是利用它在球体曲面上建立装饰性凹槽结构，先选择“曲线执行实体”工具栏中的“圆管”命令，输入合适的圆管半径尺寸数值，这样就会有一条细管包绕着球体曲面，如图4-151所示。

图4-150 拉回曲线投影

图4-151 建立圆管实体

在圆管曲面和球体曲面间反复执行“分割”命令的操作，先选择球体曲面执行“分割”命令，再将分割下来的细条曲面按“Delete”键删除掉，再次选择圆管曲面执行“分割”命令，并再选择球体曲面，这次相当于将圆管曲面一分为二，将被圆管分割下来的球体外部的曲面也删除掉，最终在球体上出现了一条凹形立体槽型结构，如图4-152所示。

最后再对其做精细化细节处理，将所有曲面选中执行“接合”命令，将其整合成一个实体结构，再对其执行“实体”工具栏中的“不等距边缘圆角”命令进行倒角处理，将其导成0.3～0.5mm的圆角倒角，如图4-153所示，这样边缘处看起来将更加光滑，如图4-154所示。“拉回曲线投影”方式平时多用于产品的曲面分割、装饰等整体曲面处理，由于拉回曲线的定位并不能够像“投影曲线”命令那样精准，因此还需要多做实践练习，体会和掌握控制曲线的建立及投影。

图4-152 分割处理操作

图4-153 槽型边缘的倒角处理

最后介绍的这个方法也和投影相关。在操作中发现，在“正投影曲线”命令执行中，如果是普通的曲面就很好处理，但是如果投影曲线自身有一定空间角度或者投影的曲面立体位置出现偏差，则都会使投影后的曲线偏离所需的形状，往往会发生一定的变形。但是Rhino软件中的“工作面调整”工具可以轻松解决此类问题，即无论怎么变化都可以保证投影曲线能够以正向垂直的形式进行投影处理。下面利用一个产品细节投影处理的案例来详细解释一下“工作面调整”工具的使用方法。在视图中建立一个空心的圆柱曲面准备待用，如图4-155所示。

图4-154 拉回曲线投影处理模型阴影效果

图4-155 建立圆柱曲面

使用“内插点曲线”工具在前视图内沿着中心对称建立曲线，打开“点编辑”工具，将中间的两个控制点向下移动一定距离，将曲线调整为圆弧曲线形态，同时选择“镜像复制”工具沿水平轴进行上下复制，这样在圆柱曲面的下部建立了两条对称弧线，如图4-156所示。

刚刚建立的两条曲线还需要使用“曲线”工具栏中的“偏移曲线”命令，再次建立两条偏移曲线，如图4-157所示，选取所有的曲线及圆柱曲面执行“曲线投影”，投影后在圆柱曲面前后部各有一组投影曲线，只保留圆柱曲面前部的投影曲线，如图4-158所示，将其他曲线删除或隐藏即可。

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图4-156 曲线调整及镜像

图4-157 曲线偏移操作

图4-158 投影曲线操作

用投影得到的曲线对圆柱曲面进行分割操作，选择圆柱曲面执行“分割”命令，依次再选择投影曲线，操作完成后将从圆柱曲面上分割下两个细长条曲面，按“Delete”键将其进行删除，如图4-159所示。

图4-159 圆柱曲面分割后的阴影效果

要在分割出的曲面部分做出凹形效果并且保持曲面形态曲率，这就需要使用“曲面”工具栏中的“曲面偏移”命令来处理，选择需要偏移的小曲面执行“偏移曲面”命令，在其参数选项中除了需要输入偏移距离数值外，还需要注意的是“实体”选项要改成“否”，并且“偏移方向”（执行命令后会有法线箭头指向）改成“朝向内部圆心”，可以通过输入全部反转的F来改变，执行偏移后的效果如图4-160所示。然后删除原有小曲面，执行“曲面”工具栏中的“混接曲面”命令，将偏移曲面和圆柱大曲面之间的缝隙边线进行光滑过渡处理，最终会看到一个下部拥有凹槽效果的圆柱体，如图4-161所示。

图4-160 曲面向内偏移

图4-161 产品凹形槽的阴影效果

之前做的步骤还只是铺垫，接下来开始介入主体内容了，要在凹槽曲面右侧建立一个椭圆形的凹槽，这里先在前视图中建立一个尺寸大小合适的椭圆曲线，如图4-162所示，并在右视图中将其围绕圆心处旋转到之前建立的凹槽中心处，如图4-163所示。这时如果直接投影曲线，那么投影在凹槽曲面上的曲线必然会因为角度问题发生变形，要想正确投影曲线的话就需要想办法让椭圆曲线垂直于凹槽曲面，要想实现这一点就必须使用“工作面调整”工具，有了它所有问题就会轻而易举地解决掉。

图4-162 建立椭圆曲线

在“工作平面”工具栏中首先单击选择“以名称保存工作平面”命令，如图4-164红色箭头1所示，并起一个保存的名称如aaa（可以通过保存的名称恢复原始保存的工作平面），接着选择椭圆曲线，并执行“设定工作平面至物体”命令，如图4-164红色箭头2所示，这时工作平面就会发生跳转，同时视图内的物体方向也会随之发生变化，如图4-165所示。当工作面设定为椭圆曲线后，凹槽曲面和椭圆曲线的工作视角就变为正向垂直，从几个视图内观察都会验证这一点，后面的工作就容易处理了。

图4-163 旋转椭圆曲线至投影位置

图4-164 调整工作面

图4-165 在新工作面内工作

在新工作面内的前视图中选择“椭圆曲线执行曲线”工具栏中的“偏移曲线”命令，在原有的椭圆曲线内部再建立一个新的椭圆曲线，如图4-166所示。选择所有的椭圆曲线及凹槽曲面，并执行“投影曲线”命令，最终得到想要的投影曲线，而且这次投影后的曲线不会发生任何变形。

图4-166 投影后的曲线效果

执行完操作后，为了建模需要还要将工作面再次调整回之前的初始状态，这里有两种调整方式，一种是选择“还原工作平面”命令，如图4-167中的红色箭头1所示（即刚刚用过的“以名称保存工作平面”命令），右击鼠标，通过输入名称或直接选择名称即可恢复成为工作平面。另外一种是设定工作平面为世界视图，如图4-167红色箭头2所示，如在前视图内单击选择设定工作平面为世界Front来改变，或者选择别的视图并选择与之对应的相应世界视图。

图4-167 工作面恢复原始操作

利用投影上去的两个椭圆曲线将曲面分割下一个小的椭圆曲面，并且把细的椭圆缝隙曲面删除掉，最终分割后的阴影效果如图4-168所示。再次选择分割下来的椭圆曲面，执行“曲面”工具栏中的“偏移曲面”命令，也让其向圆心方向偏移一定距离，偏移参数的设定可参见之前步骤中的数值选项，如图4-169所示。

图4-168 曲面分割后的阴影效果

图4-169 小椭圆曲面向内偏移

最后选择“曲面”工具栏中的“曲面混接”命令，分别选择两个椭圆曲面边线，设定混接倒角值，选择“曲率”选项后单击“确定”按钮，如图4-170所示，结束当前操作后一个非常准确的椭圆凹槽就全部完成了，最终产品阴影显示效果如图4-171所示。“设定工作面平面”工具栏中还有其他方式，根据需要进行合理设定，使用方法跟案例中的设定方式类似，这里就不赘述了。在很多产品建模的过程中，尤其是在细节的把控上要多加注意，这样才能保证投影曲线的准确性，同时也保证了产品建模的精确性，因此在工作中遇到类似问题时别忽略细节，要善于应用该工具。

图4-170 曲面边缘混接参数

图4-171 产品阴影效果显示