机械制图三维虚拟模型库的设计探讨

摘 要：随着电脑制图的不断发展，机械制图从典型的二维形式中转换到三维模式中。机械制图三维虚拟模型库的建立，能够有效的帮助学生进行物体观察建模，从视觉上能够引导学生实现三维空间模型分析。从图形的分析上，三维虚拟模拟库与二维图形讲解相比，其讲解更加的便利。基于此，在本文中对机械制图三维虚拟模型库的设计进行综合性探究。

关键词：机械制图；三维虚拟模型库；设计；探讨

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.163

0 前言

机械制图三维虚拟模型库的设计需要遵循一定的设计原则，并且在实际设计环节中能够根据设计原则知道设计思路。具体三维虚拟模型库设计内容比较多，既涉及到了电脑动画的制作，也包含了Flas的演示，特别需要注意的是几何造型的应用。这类型机械制图无论在构图上还是设计技术上与传统的二维虚拟图形相比，都具有较大的优势。

1 机械制图三维虚拟模型库设计原则与总体思路

1.1 设计原则

在进行机械制图三维虚拟模型库的设计中，需要遵循一定的原则才能够满足用户需求，首先就是模型库的实用性，既能够保障系统的应用，也能够实现系统的应用目标。其次就是将模型库打造为的有效的认知工具，模型库能够为创造有针对性的学习环境，为学生提供多种工具以及信息资源，实现学生的自主学习；再者是虚拟模型库设计环节中的可扩充原则，在教学要求、教学环境不断变化的背景下，虚拟模型库的设计需要不断的增加其数量与种类，以满足实际教学需求。

1.2 设计总体思路

要想建立一个比较完善的机械制图虚拟模型库系统，需要充分的考虑到建设与到管理维护、系统功能实施的整个过程。在具体的系统设计中，更加注重的是对于零部件的调用，模型的浏览以及远程用户的查看。在机械制图虚拟模型库设计中，主要包含以下字模块：立体、组合体库；表达方法库；标准件、常用件库；零件库；部件库等。这些子模块，在具体的应用包含了不同的内容，如在立体、组合体模块中，涵盖了基本立体、切割体、相贯体、组合体画法、组合体补漏线、组合体二补三。基本立体中需要注重平面立体、曲面立体、平面切割体、曲面切割体以及组合体的尺寸等内容[1]。

2 机械制图三维虚拟模型库设计内容

在机械制图三维虚拟模型库设计中，首先需要进行三维电脑动画的制作，然后进行Flas的制作与演示，最后需要重点研究三维造型。

2.1 三维电脑动画制作

随着计算机技术逐渐成熟，三维电脑动画制作成为机械制图三维模型库设计中重点内容之一，三维电脑动画又被成为3D动画。三维动画软件的应用，首先需要在应用界面上建立起一个虚拟的环境，然后在该虚拟的环境中按照机械制图对象的尺寸设定运动轨迹、虚拟摄影机以及动画参数。最后在此基础上，为动画模型增加特殊化的材质，并且打光。在进行三维电脑动画制作环节中，需要按照以下流程进行设计：几何造型、表面材料编辑、动画O计、图像生成、图像编辑、后期制作。其中几何造型主要是借助具体的造型工具创造出系统所需要的实物。表面材料编辑能够对几何造型中所设计出的实物进行着色、设定纹理以及进行光照等，在进行表面材料处理编辑的图形，其成像效果更加的真实。动画设计布局，能够设定实物的位置、方向、大小、形状等。图像的生成采用的光照模型，在具体的应用中设计好动画图像的处理过程。

2.2 Flas制作与演示

实现机械制图三维模型库的设计，还需要增加Flas的制作。逐帧动画制作比较关键，具体的操作中需要讲不同的效果分布在不同的帧上，然后添加方法按键盘F6。在形状动画制作环节中，需要绘制原始图形，如，绘制一个普通的圆时，不能进行群组，而是需要将其转换为元件。按键盘上的F7 ，在时间轴上添加空白关键帧。在运动动画制作流程中，首先需要创建元件Crrl+F 8，打开控制面板F11，将元件拖拽到真实场景中。接下来进行截交线的动画制作，当立体图形被切割环节中，能够在立体表面上产生截交线。当立体图形为的回转体时，那么对于截交线的形状设定，需要根据截交平面位置的不同进行设定。用Flash制作圆锥截交线动画过程中，1）制作圆锥切割三维立体图；2）建立默认场景；3）将多个图片导入到多个元件中；4）设置运动动画；5） 绘制二维平面图[2]。

2.3 三维造型

机械制图三维虚拟模型库中应用到很多的建模技术，建模技术实际上能够将真实事物属性转换为计算机内部的数字化，并且控制模型图形的输出。对于三维虚拟库的三维造型，需要应用的建模技术之一就是CAD，可以说CAD是几何造型系统的核心。三维几何形体在计算机中的真实表达就是几何信息和拓扑信息。其中几何信息中包含线框模型的设计，该种模型能够直接表达出物体的几何形状，其边缘可以是直线、曲线、二次曲线、Bezier曲线等，线框模型最大的特点就是数据结构比较简单，所占有的的内存空间小，可生成三视图和是轴侧图。表面模型也是几何信息的一种，表面模型是对于物体各个表面的形态表达，是在线框模型的基础上所增加的拓扑信息。表面模型具体的特点就是能够可消隐、渲染等。其不足之处就是缺乏一定立体信息，不便于进行物性计算分析。

3 结论

综上所述，在本文中机械制图三维虚拟模型库的设计原则以及设计思路进行介绍，分析三维虚拟模型库设计的内容。在机械制图三维虚拟模型库设计中，首先需要进行三维电脑动画的制作，在应用界面上建立起一个虚拟的环境，然后在该虚拟的环境中按照机械制图对象的尺寸设定运动轨迹、虚拟摄影机以及动画参数。然后进行Flas的制作与演示，最后需要重点研究三维造型。

参考文献：

[1]金乐.机械制图三维虚拟模型库的研究与开发[D].山东大学，2010.

[2]孙小燕，汪列隆.三维虚拟模型库对机械制图教学的有效性研究[J].池州学院学报，2015（03）：152-153.