14三维建模_构造建模
三维几何建模技术
2.3 Pro/E软件的应用
表面表
顶点表
棱线表
2．常见曲面造型的形式
1) 2) 平面： 由三点(或数条共面的边界曲线)定义的面。 用初等函数描述几何形状的面： 如球面、圆锥面等。
3)
直纹面(Ruled Surface)： 一条直线的两端点沿两条导线分别匀速移动， 其直线的轨迹所形成的面。导线由两条不同的空间曲线组成。此面可 以表示无扭曲的曲面。
第2章三维几何建模技术
2.1 三维几何建模方法 2.2 机械零件的特征建模 2.3 Pro/E软件的应用
2.1 三维几何建模方法
2.1.1 几何建模概述 1.基本概念
2.几何建模过程
3.机械产品模型
2.1.2 造型原理
一ห้องสมุดไป่ตู้线框造型的原理与特点
1．线框造型的原理
利用基本线素(点、线)来表示一个三维物体。
1) 不完全性
2) 不一致性
二、曲面造型的原理与特点
1．曲面造型的原理
用平面、圆柱面、旋转表面等基本图素和用户自己定义的一些不规则 曲面为辅助图素来表示的几何图形。 把在线框模型中棱线所包围的部分再定义为面，便可构成表面模型， 面是由首尾连接的线段以及所包围面的种类（平面、圆柱面等）定义的。
2．参数化设计的分类
(1)尺寸驱动系统 尺寸驱动有时也称狭义参数化设计，它是一种静态的参 数化设计．只考虑设计产品的尺寸约束及拓扑约束，以控制产品的尺寸 与结构。 常用于结构形状相同而尺寸不同的产品设计中，例如大量的标准件、标 准夹具零件等已标准化或系列化的产品，以及齿轮、圆柱弹簧等结构确 定的产品。 (2)变量化设计 变量化设计是在设计过程中考虑所有的约束包括尺寸约束、 拓扑约束和工程约束，在确定产品参数时，需要用含有约束方程的方程组 联立求解。在包含有变量化设计的CAD系统内部，构造了几何参数模型、 力学参数模型等包含各种约束的模型。 变量化设计可以运用于公差分析、运动机构分析、优化设计、方案设计与 选型等更广泛的工程设计领域。目前在一些专用的CAD／CAM系统设计、 开发中常用此方法。
什么是三维建模？
什么是三维建模？一、三维建模的定义与作用三维建模是指利用计算机技术将三维对象的形状、纹理、颜色、光照等信息进行数学描述，并用虚拟三维图形的形式进行呈现的过程。
它是计算机图形学的核心内容之一，广泛应用于多个领域，如电子游戏、电影特效、工程设计、医学影像等。
通过三维建模，我们可以创建具有逼真外观和动态效果的三维模型，使得用户可以从各个角度观察和交互操作。
二、三维建模的基本原理1. 几何建模：通过定义几何体的形状、大小和位置等参数来创建三维模型。
常见的几何建模方法包括多边形网格模型、曲面建模和体素表示等。
这些方法可以利用数学方程和算法来描述物体的几何形状。
2. 材质与纹理：除了几何形状，三维建模还需要考虑物体的材质和纹理特性。
材质决定了物体的表面光泽、反射率和折射率等，而纹理可以模拟物体表面的细节和纹理特征。
3. 光照与渲染：在三维建模中，合理的光照和渲染是确保模型逼真性的重要因素。
通过模拟光线在物体表面的传播和反射，可以产生真实的光照效果，使得模型在渲染过程中更加真实。
三、三维建模的应用领域1. 电子游戏与影视特效：三维建模在电子游戏和影视特效中扮演着重要角色。
通过对游戏场景、角色和特效的建模，可以创造出逼真且精彩纷呈的虚拟世界，提升玩家的沉浸感和游戏体验。
2. 工程设计与制造：三维建模在工程设计和制造领域发挥着关键作用。
例如，在建筑设计中，通过三维建模可以更好地模拟和预览建筑物的外观和结构，帮助工程师和设计师提前发现和解决问题。
3. 医学影像与生物科学：三维建模在医学影像和生物科学研究中有着广泛的应用。
通过对人体器官、细胞和分子等进行三维建模，可以帮助医生和科学家更好地理解和研究人体结构和生物过程，推动医学和生物科学的发展。
四、三维建模的发展与趋势随着计算机技术和图形学的不断进步，三维建模也在不断发展和演进。
未来的三维建模将更加注重真实感和交互性，模型的细节和精细度将更加精确，用户可以更加灵活地对模型进行操作和定制。
如何进行建筑物的三维建模
如何进行建筑物的三维建模建筑物的三维建模是现代建筑设计和规划的关键步骤。
通过使用计算机软件和技术，可以将建筑物从平面图转化为逼真的、有质感的三维模型。
这种技术不仅可以帮助建筑师和规划者更好地可视化和理解他们的设计，而且对于共享设计方案、进行虚拟现实演示以及进行可持续性分析等方面都具有重要意义。
在本文中，我们将探讨如何进行建筑物的三维建模。
首先，进行建筑物的三维建模需要使用专业的建模软件。
目前市场上有许多不同的软件可供选择，如AutoCAD、SketchUp、Revit等。
每个软件都有自己独特的功能和特点，选择适合自己需求和技能水平的软件非常重要。
无论选择哪个软件，其核心目标都是将建筑图纸转化为空间的、真实感的三维模型。
因此，在选择软件之前，了解软件的功能和使用方法是很有必要的。
其次，进行建筑物的三维建模需要准备合适的建筑图纸。
在建筑设计过程中，建筑师通常会绘制一系列平面图、剖面图和立面图，以显示建筑物的几何形状、构造和各个部分的功能。
这些图纸是进行三维建模的基础。
将这些图纸输入到建模软件中，建模软件将根据图纸的信息生成相应的三维模型。
因此，准确、详细的建筑图纸对于建筑物的三维建模至关重要。
三维建模的过程中，建筑师可以根据需要对建筑物进行不同层次的细节设计。
例如，他们可以调整建筑物的立面材质、窗户的位置和尺寸，以及屋顶的形状等。
通过对这些细节的设计和调整，建筑师可以更好地展示他们的想法和设计理念。
此外，他们还可以使用建模软件提供的丰富的家具和装饰品库，为建筑物添加逼真的内部装饰，以增强模型的真实感。
在建筑物的三维建模过程中，灯光和渲染也是非常重要的。
建筑师可以通过设置不同的灯光类型和位置，来照亮建筑物的内部和外部。
此外，渲染技术可以使模型看起来更逼真、更具质感。
通过调整材质的反射率、折射率和颜色等参数，可以使建筑物的立面和室内空间看起来更加真实，仿佛已经构建完成。
最后，建筑物的三维建模还可以与其他技术相结合，以进一步拓展其功能和应用。
三维建模与工程制图
三维建模与工程制图三维建模与工程制图是制造业中非常重要的一部分。
从产品设计到生产制造，三维建模和工程制图都是不可或缺的一环。
本文将介绍三维建模和工程制图的概念、应用、方法和工具。
一、三维建模概念三维建模是指采用计算机技术，在三维坐标系下，用虚拟的点、线、面组成物体、构造对象、建立模型。
三维建模技术是制造业中广泛应用的技术，可以用于研发、设计、生产、销售等领域。
它最大的优点是可以以各种角度、尺寸、颜色、外观等参数呈现3D模型，让用户更直观地了解设计方案，并与之进行交互。
二、工程制图概念工程制图是一门制图学科，其主要任务是通过技术手段将工程设计中的空间形态、尺寸、表面质量等信息转化为图形符号，以便工程实施、管理等环节的需求。
工程制图是把设计思路转化为具体的工程实施计划和技术文件的必要手段。
三、三维建模应用三维建模应用广泛，包括建筑、工业设计、机械、汽车、电子、航空航天、医疗等领域。
三维建模技术可以为设计者提供非常直观的设计想法展示，同时也为用户提供更具体的需求和意见反馈。
此外，在生产制造过程中，通过三维建模还可以实现快速原型制作和数字化加工，提高产品制造效率和精度。
四、工程制图应用工程制图在制造业中具有重要的地位。
在机械制造领域中，工程图纸是机械设计师最基本也是最重要的工具之一。
通过工程图纸，制造工艺人员可以确定物料需求，如何架设工具和设备，如何检测零件，操作顺序，工序完成的时间和质量等，以确保产品质量、减少生产周期和成本。
五、三维建模与工程制图的关系三维建模和工程制图是相互依存的过程。
三维建模提供了大量的模型数据，建立了一个虚拟的3D世界。
而工程制图是将这些3D世界中的几何、尺寸、形态和设计参数，准确的表达在2D的平面上，以便工厂工作人员依照图纸要求生产出最终产品。
六、三维建模的方法和工具三维建模的方法有许多种，常见的有多边形网格建模、NURBS建模和体素模型等。
多边形网格建模是用数百个平面形状的多边形来描述物体形状。
计算机三维建模技术
计算机三维建模技术及其应用摘要：三维建模是利用三维数据将现实中的三维物体或场景在计算机中进行重建，最终实现在计算机上模拟出真实的三维物体或场景。
而三维数据就是使用各种三维数据采集仪采集得到的数据，它记录了有限体表面在离散点上的各种物理参量。
三维建模逐渐在各个领域中发挥着越来越重要的作用。
关键字：曲面建模、实体建模1.三维建模的含义三维建模在现实中非常常见，雕刻、制作陶瓷艺术品等，都是三维建模的过程。
人脑中的物体形貌在真实空间再现出来的过程，就是三维建模的过程。
广义地讲，所有产品制造的过程，无论手工制作还是机器加工，都是将人们头脑中设计的产品转化为真实产品的过程，都可称为产品的三维建模过程。
狭义地说：三维建模是指在计算机上建立完整的产品三维数字几何模型的过程。
一般来说，三维建模必须借助软件来完成，这些软件常被称为三维建模系统。
三维建模有以下特点：三维建模呈现立体感，具有动画演示产品的动作过程，直观、生动、形象；三维建模的图形、特征元素之间通过参数化技术保持数据一致，尺寸和几何关系可以随时调整，更改方便；三维建模的造型方法多样，较好的适应工程需要，支持工程应用，支持标准化、系列化和设计重用，提供对产品数据管理、并行工程等的支持。
三维建模方法从原理上可以分为几何建模和特征建模两大类，而几何建模又可以分为线框建模、曲面建模和实体建模等几种方法。
2.三维曲面建模三维曲面建模是通过对物体的各个表面或曲面进行描述而构成曲面的一种建模方法。
建模时，先将复杂的外表面分解成若干个组成面，这些组成面可以使构成一个个基本的曲面元素。
然后通过这些曲面元素的拼接，就构成了所要的曲面。
在计算机内部，曲面建模的数据结构只需要在线框建模的基础上建立一个面表，即曲面是由哪些基本曲线构成。
一般常用的曲面生成方法：线性拉伸面、直纹面、旋转面、扫描面等。
曲面模型主要适用于表面不能用简单的数学模型进行描述的复杂物体型面，如汽车、飞机、传播、水利机械等产品外观设计以及地形、地貌、石油分布等资源描述中。
使用Revit进行三维建模的基本原理
使用Revit进行三维建模的基本原理Revit是一款专业的建筑信息模型（BIM）软件，提供了一套强大的工具和功能，用于三维建模和建筑设计。
通过Revit可以对建筑物进行全面的数字化建模，实现快速、精确的设计和构造过程。
本文将介绍使用Revit进行三维建模的基本原理。
一、Revit的基本概念1. 运用对象：Revit将建筑物分为一系列对象，如墙体、楼板、窗户、门等，每个对象都有自己的参数和属性。
2. 面向对象：Revit是面向对象的软件，建筑物的每个对象都可以独立编辑和修改。
3. 参数化建模：Revit使用参数化建模的方式进行设计，通过调整参数值可以随时修改对象的尺寸和属性。
二、Revit的工作环境1. 用户界面：Revit的用户界面分为几个主要区域，包括项目浏览器、属性调整器、视图窗口等。
2. 视图切换：Revit提供多种视图类型，如平面、立面、剖面等，可以在不同的视图中编辑和查看建筑物的不同部分。
三、Revit的建模过程1. 创建项目：在Revit中，首先需要创建一个新的项目，包括设置项目单位、导入CAD图纸等。
2. 创建建筑元素：使用Revit的绘图工具可以创建建筑物的各个部分，如墙体、楼板、柱子等。
可以通过点击、拖拽等方式精确地绘制建筑元素。
3. 编辑建筑元素：Revit允许对建筑元素进行修改和编辑，如调整尺寸、更改属性等。
可以通过参数化建模的方式实现快速的修改。
4. 添加建筑组件：Revit提供了丰富的构件库，可以添加窗户、门、家具等建筑组件，使建筑物更具完整性和实用性。
5. 创建视图：使用Revit可以创建不同类型的视图，如平面图、立面图、剖面图等，方便查看和编辑建筑物的不同部分。
6. 制作图纸：Revit可以自动生成建筑图纸，并提供各种注释和标记工具，使图纸更加清晰和易于理解。
四、Revit的优势和应用1. 数字化建模：Revit提供全面的建筑信息模型，可以实现建筑物的全面数字化建模和设计，大大提高设计效率和准确性。
常见的三维建模流程
常见的三维建模流程三维建模是指使用计算机图形学技术来创建虚拟三维对象的过程。
它在许多领域都有广泛应用，如电影、游戏、建筑、工业设计等。
下面是常见的三维建模流程：1.规划阶段：在开始建模之前，需要先进行规划。
这一阶段中，需要明确建模的目标和要求，确定需要建模的对象的形状、尺寸、材质等。
同时，还需要考虑对象的用途和场景，为后续的建模工作做出合理的决策。
2.参考收集：在建模之前，通常需要收集一些参考资料，以便更好地理解和模拟对象。
这些参考资料可以是真实世界中的物体、照片、绘画、手绘草图等。
通过收集参考资料，可以有利于建模师更准确地把握对象的形状和材质特征。
3.概念设计：在开始具体建模之前，通常需要进行概念设计。
这一阶段中，建模师会用手绘草图或简单的几何体模型来表达自己对对象的初步设计构思。
概念设计有助于理清思路和构思，为后续具体建模提供框架。
4.建模软件设置：在进行具体建模之前，需要先进行建模软件的设置。
建模软件通常提供了各种建模工具和选项，通过设置不同的参数和选项，可以对建模流程和结果进行控制和调整。
建模软件设置涉及到单位选择、坐标系设置、单位尺度设定等。
5.几何建模：几何建模是三维建模的核心过程。
在这一阶段中，建模师使用建模软件提供的各种几何建模工具和操作，逐步构建出对象的形状。
具体的建模方法有很多，如使用基本几何体进行建模、使用动态模型构造进行建模、使用曲面建模等。
建模师需要根据对象的形状和特征选择合适的建模方法。
6.纹理映射：在完成几何建模之后，建模师需要给模型上色或添加纹理。
这一阶段称为纹理映射。
建模软件通常提供了纹理映射工具和材质库，建模师可以使用这些工具和资源来细化模型的外观。
纹理映射可以通过将图像或材质贴在模型表面来实现，以增加真实感和细节。
7.灯光设置：灯光设置是为模型添加适当的光照效果，使其在渲染过程中看起来更加真实。
通过设置不同的光源类型、光照强度、光照颜色等参数，建模师可以调整模型的阴影、高光反射、环境光等效果，以达到所需的效果。
三维建模技术
3.曲面建模
曲面建模是将物体分解成组成物体的表面、边线和顶 点，用顶点、边线和表面的有限集合表示和建立物体 的计算机内部模型
• 曲面建模的原理 • 曲面建模的特点 • 常见的曲线、曲面模型
• 曲面造型的现状与发展趋势
曲面建模的原理
表面建模分为平面建模和曲面建模 平面建模
平面建模是将形体表面划分成一 系列多边形网格，每一个网格构 成一个小的平面，用一系列的小 平面逼近形体的实际表面
ni
其中
n! C t!( n t )!
i n
t——局部参数，t ∈[0，1]
三次Bezier曲线
Pu Bi ,3 u Qi 1 u
3
i 0 3
3u 1 u
2
3u 2 1 u u 3 Q0 1 Q0 Q 0 1 0 Q2 0 Q3
5
[11]
[12]
3
4
7
线框建模的优缺点
线框建模的优点
• 只有离散的空间线段，处理起来比较容易，构造模型操作 简便 • 所需信息最少，数据结构简单, 硬件的要求不高 • 系统的使用如同人工绘图的自然延伸，对用户的使用水平 要求低，用户容易掌握
线框建模的缺点
• 线框建模构造的实体模型只有 离散的边，没有边与边的关系。 信息表达不完整，会使物体形状 的判断产生多义性 • 复杂物体的线框模型生成需要 输入大量初始数据，数据的统一 性和有效性难以保证，加重输入 负担
曲面建模
曲面建模是把需要建模的曲面划 分为一系列曲面片，用连接条件 拼接来生成整个曲面 CAD领域最活跃、应用最广泛的 几何建模技术之一
常用曲面生成方法的种类
基本曲面 规则曲面 自由曲面 派生曲面
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第十三讲： GeoEast三维构造建模子系统
③ 生成层面：
用地震解释层位数据创建
用解释层位创建层面
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
④ 定义地层接触关系： 如果层面之间在地质上确实存在诸如上超、下 超和尖灭等地质现象，那么就需要定义层面之间的
第十四讲：GeoEast三维构造建模子系统
三维构造建模是以三维交互操作方式利用层位、断层 数据，快速建立三维地质构造模型的工具。
三维地质构造建模主界面
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
基本概念
层面（Horizon Surface）：解释层位经过插值或外推后得到
的地层层面，系统中以三角网格曲面表示。
断面交切关系
F1 主 F2 辅
主辅关系（辅主关系）
F1
主
F2 主十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
层面交切关系
主
H1
H2
辅
用于定义顶 超、底超等 地质现象
主辅关系 （辅主关系）
H1
H2
用于定义透 镜体地质现 象
混合关系（主主关系）
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
第十四讲 GeoEast解释系统 三维构造建模子系统
主讲人：李全虎
第十四讲：GeoEast三维构造建模子系统
教学目的：
了解三维构造建模流程，掌握构造建模的
方法，通过学习能够独立完成三维构造建模工 作，为属性建模提供合理的构造框架模型。
第十四讲：GeoEast三维构造建模子系统
构造建模主要功能
① 生成断面 ② 定义断面的交切关系 ③ 生成层面 ④ 定义地层接触关系 ⑤ 层面自动建模 ⑥ 提取地层块
断面（ Fault Surface）：解释断层经过插值或外推后得到的 曲面，系统中以三角网格曲面表示。 控制点（Control Points）：指地震解释得到的层面或断面的
原始解释点。
相交环线(Intersection Loop Line)：指层面与断面相交后得 到的空间交线。
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
地震解释的层位 和断层数据 定义模型范围
生成初始层面和断面
断面编辑和断面交切关系定义 层面自动建模 层面相交环线编辑
定义地层接触关系
提取地层块模型
三维构造建模流程
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
① 生成断面：
利用解释的断层数据
解释断层数据生成断面
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
关系。
上超
上超
下超
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
⑤ 层面自动建模
这是一种在断面交切框架模型约束下的断裂层面自动建模功能， 通常用户不需要高强度的编辑相交环线，可以提高建模的速度和精 度。
第十四讲： GeoEast三维构造建模子系统
⑤ 提取地层块
所谓地层块就是指由多个空间相交曲面片所围成的一个封闭 的空间体积。一个块体可以是断层块、地层块、盐体或通道和其 他可能的对象。块体之间确保严格的拓扑一致和几何一致，不互 相刺穿。