什么是法线?AutoCAD详细解析法线

第一部分

这集说一个重要的东西"法线"。因为我在这上面吃了不少苦头,所以要急着说说,避免初学朋友重走我的弯路。"法线"是什么呢?大家也许都知道,不过还得说说。初中讲几何光学时,光的入射角与反射角相等,而中间这条线就是"法线";还有是在学习"圆"的时候,过切点并且跟切线垂直的线就叫"法线"。在高中阶段学习直线的的几种形式中,有一种就叫"法线式",而"法线式"和"一般式"一样是可以适合一切直线的。这些都是平面上的法线,跟cad中的法线说法上不同。

cad中的法线是通常是针对三维来说的,可以简单地理解为垂直于"面"的矢量,在cad中通常不考虑这个矢量的大小,而重点是这个矢量的方向。虽然有人提到cad中的"右手定则",我觉得这样仍然让初学朋友不太清楚,不知道有什么用处,不容易迅速地运用在实践中。

所以我在另一帖中,根据自己的的认识,借用了电学上的"右手螺旋定则"这个说法。这个"右手螺旋定则"是什么意思呢?如下图所示,就是说如果拇指的指向是法线的正方向,则"角度"的正方向就是四指弯曲的方向。

这个定则细说一下,有:

1、如果知道当前的旋转的正负(cad默认和数学上是一样的,逆时什为正,顺时什为负),就确定的法线的方向。

2、如果知道了法线的方向,可以确定旋转是往哪边进行的,就是方向问题。

3、用两点来指定法线方向时,第一点为掌根,第二点为拇指(切记!!)

初学朋友切不可认为就这么简单结论,有多少值得大吹大擂的?要知道,这里面学问就多了,以后遇到旋转角度之类的问题就可以迎刃而解了。空说无益,结合几个实例,就清清楚楚了。

在实体时旋转,你能完全控制实体的旋转方向吗?这个问题不容易看出来哦,因为我们旋转时,通常是一整周(360度),不管正转还是反转,结果都是一个回转体,看不出旋转方向。但是旋转如30度时,这个问题就必须要考虑了。举例说明之。

什么是法线?AutoCAD详细解析法线

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什么是法线?AutoCAD详细解析法线
什么是法线?AutoCAD详细解析法线

在第1、2集中,我就说过这种问题,一定对旋转的过程做到心中有数。

实体编辑中"旋转面",和"实体旋转"方法是一致的,但是结果的本质却不同,做出的不是回转体。"旋转面"和实体旋转是一样的,当指定一个面后,系统提示指定旋转轴的第一点,这时脑子一定要清晰,这一点就是对应"右手螺旋定则"中的"掌根";系统提示指定旋转轴的第2点,这一点就是对应"右手螺旋定则"中的"拇指"。比划一下右手,此时四指弯曲的方向就是角度的正方向,这时就可以输入角度了(cad中旋转面为正负90度之间)。

用右手螺旋定则旋转面是相当有用的,因为很多时候,实体较多,面较多时,需要用"三维动态观察器"来查看实体,视点的变化,不容易把握住旋转面的旋转方向,这时比划一下右手,就心中有数了。[这些可是秘密哦,一般人我不告诉他!我也是这样做的哦!不管视点如何变化,这个规律是不变的,比划一下右手,轻松搞定。]

什么是法线?AutoCAD详细解析法线

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在旋转时,系统提示用两个点来确定旋转轴,再强调一下,指定旋转轴上两个点的先后秩序,第一点为"掌根",第二点为"拇指"。如果自己指定相反了,也非常好办,想想这个定则,输入相反的角度(如果是30度,就输入-30度)就解决了。

据我观察,右手螺旋定则在cad中是普遍存在的规律,不光用于旋转,在其它地方也是这样的。说句自以为是的话,我当初对于旋转的方向是经常是猜测中进行,在平面上好猜,空间视点一乱则一脸茫然,自从总结出这个规律后,就发现cad不再那样"桀骜难训"。

再次希望初学朋友记住这个规律,避免了一个弯路。

第二部分

"法线"的用途不光是在旋转时的这一种用途。在渲染时,渲染选项中就有"法线为负"的这项,它有什么意义呢,我随便画一图来说明一下,请比较它们的区别!尤其是后面的两种情况,注意贴图后结果的不同。

什么是法线?AutoCAD详细解析法线

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什么是法线?AutoCAD详细解析法线

什么是法线?AutoCAD详细解析法线

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第三部分

"法线"在cad三维中是个相当重要的概念,但是我观察基本上没人单独详细地讲解它,结果造成相当多的混淆!

比如"剖切"命令中,有个"z轴"的选择项,这是如何运用的呢?我最初毫不迟疑地认为,这是根据当前坐标轴(包括ucs)中z轴的指向来确定剖切面的,因为"剖切"命令中"zx平面"等几个都是类似的用法,我的理解是"z轴"是指,剖切面通过当前坐标轴上的"z轴",系统要求指定的点就是说不在"z轴"上的一点,因为坐标轴相当于直线,现在直线和不在直线上的一点都确定了,毫无疑问,剖切面就确定了。没有用过"剖切"命令中"z轴"的朋友,你认为这样分析有无道理?而实际上,我这却是大错特错,我不清楚自己错在什么地方了,反正结果和自己预料的不一样,我不断地试验,不断地观察ucs坐标轴中z轴对结果的

说出来真想哭一场,终于有一天,恍然大悟,"剖切"命令中"z轴"与坐标轴中"z轴"没有关系,而是指剖切面上的法线!(欲哭无泪!),我一直被"z轴"这两个字迷惑了!

如何运用,"剖切"命令中"z轴"来剖切实体呢?请看下图。

什么是法线?AutoCAD详细解析法线

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cad中这个迷惑的"z轴"(真实姓名叫"法线"这家伙),不光在剖切命令出现过哦,感兴趣的朋友自己找找来。"剖切"命令中"z轴"的用法简单地说,系统提示第一点时,是指的是剖切面上的一点,而第二点就是与剖切面垂直且不在剖切面上的一点,这两点就确定了法线,剖切面就是与法线垂直的面,所以这样就知道了剖切面所在。而与当前坐标轴"z轴"的指示没有关系!!

这集就到此,希望初学朋友不再为旋转时,明明感觉往东转,结果往西转,估计这下往东转,结果又猜对了!想信这下就完全心中有数了吧,仔细一想这个规律又是这样浅显易懂,学cad就是这样,经过一番"痛彻心扉"的苦想后,一旦豁然开朗,却发现折磨自己的东西原来也不怎样嘛,自己想到的东西也不咋样嘛。

最后,回答前几集中一些朋友回帖的问题。

1、为什么实体旋转不成功?

答:作为旋转的对象可以是面域,也可以是多段线。这就是说,不是简单画出线就可以了,要么把它做成面域,要么用二维多段线来画成,这里说的多段线是二维多段线,必须是闭合的多段线,所以在用多段线画图时,最后一步输入"c"来结束,确保完全闭合!还有就是如"矩形"和"正多边形"的实质也就是闭合的多段线,所以它们是可以直接旋转或者拉伸成实体。

就是说,闭合的多段线是可以直接旋转或者拉伸成实体的,当然有些情况也不成功(比如多段线自己发生了交叉,这是成不了实体的,这类情况基本上没遇到过,因为多段线是自己画的,自己不可以画一个无法成功的东西出来而要它成功。)

当然把闭合的多段线再转成面域也是可以的(用bo命令或面域命令),一般无此必要。不过用多段线来沿面域的边界描线则有运用,这个估计是软件自己的原因,我曾多次遇到做比较复杂的面域时(轮廓相当复杂),系统出错,难道是这样的轮廓不可能做成实体吗?我索性用多段线描边,最后封闭,然后拉伸或者旋转,就轻松成功了。所以我总结出这样的经验,如果感觉面域做不好时,就用多段线描边,就这样简单。

和曲面上的旋转不一样,实体旋转的对象必须在旋转轴的一侧(!),不能超过旋转轴。

不管用面域还是用多段线来旋转与拉伸,它们必须是平面的图形,相当多的时候,空间相交的直线从一个视图是封闭的,这样连面域都做不出来,显然这是不能旋转与拉伸的。

2、三维五角星的做法。

这个虽然说过了,应该能看明白。第一步是画出平面上的五角星,这里方法是比较多的,一种方法是画个正5边形,然后连接用直线隔一个连接顶点,平面上的五角星就画出来了,然后就用上面这个方法吧,再用多段线描边。

到拉伸成实体,就是确定拉伸的高度,这个自己指定。但是怎样才能拉伸后汇集成一点,而出现尖顶呢?这一步才算有点"技术含量",就是用捕捉的方式来倾斜角,为了达到这个目的,动用了"偏移命令",拉伸实体借助平面上的"偏移"命令,未见别人用过,我可是想了许久的哦,灵感的来源就是大家再熟悉不过的"勾股定理"了,通过两直线边就确定了"仰角"(即正切值)。

相信这位朋友应该清楚怎样做的了吧,只要做几个例子就会完全明白了。

3、渲染时怎么一动鼠标渲染效果就没有了?

这个问题陆续说过,因为渲染极其消耗资源,即使一个简单和结果,可能要渲染一两分钟,如果第一步都渲染的话,电脑真的要休克了。还有一点是,我们渲染的目的是为了最后得到效果图,渲染就是为出图用的,所以渲染时要保存为图片。常规方法用:(1)渲染成图片文件;(2)在工具栏中保存为图片;(3)渲染到渲染窗口中支保存:(4)抓图。所以渲染一动鼠标就消失了,这是正常而且相当必要的。如果要渲染,就要重新点渲染。

4、用cad画三维实体有多大的意义?

用cad画三维实体,因为软件的原因,有相当的东西是做不出来的,比如说拿一个"土豆"来,谁能照着完全画出来,可谓高手了。cad画三维实体,通常适合于一些规则的图形,简单地说,能机床能加工出来的东西,都是可以画的。

虽然cad有一定的局限性,但是用cad来学习三维,我认为是再好不过的了,因为这样可以培养三维思维能力,只有思维能力提高了才是最重要的,软件只是一个工具,过分地依赖优良的工具而且是缺少思维,这终究是难也立足的。总体上说,学画三维最好的学习工具就是cad,而cad三维实体的核心就是运用"实体旋转"和"实体拉伸"工具加上布尔运算。

当实体做出来后,后期是"渲染",渲染的结果也是最吸引人的地方,相当多的人是看到渲染的结果而萌发了学三维也纳实体的想法。在后面几集中,我侧重是说说自己对渲染的粗略认识。在渲染中常有"实体容易,渲染难"的感觉,因为要想调出自己想要的效果是个相当耗时的过程。

拙帖上传以来,谢谢大家的支持。最初写这个系列纯粹偶然,我是想到那里就写到那里,随心所欲,所以有些朋友感觉比较乱。

以上就是AutoCAD法线的详细解析,希望对大家有所帮助!

什么是法线?AutoCAD详细解析法线

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