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犀牛实验指导书
实验指导书
一、Rhino建模基础
1、实验目的:
(1)熟悉rhino的软硬件环境、启动退出、文件格式及管理等;
(2)熟悉rhino的工作界面、绘制线、面、体等工具的运用;
(3)熟悉精确绘制三维产品的基本方法。
2、实验内容
(1)认识Rhino的软硬件配置及安装;
(2)练习Rhino的基本界面操作、绘制线、面、体等工具的运用;
(3)练习绘制基本的产品三维造型;
(4)练习简单的三维渲染;
3、实验要求:
经过试验练习,对rhino的基本界面达到熟悉操作、掌握的程度。
实验步骤可自由安排,以达到熟练掌握为目的。
4、承担实验室:
工业设计计算机辅助设计实验室
(1)教学环境及方法
软件:
3DMax和RHINO。
教学方法:
理论部分采用文字、图形讲解;软件使用重点功能演示。
(2)实验环境
安装3Dmax和RHINO。
二、茶壶的建模与渲染
1、实验目的:
(1)熟悉rhino的绘制线、面、体等工具的配合运用;
(2)熟悉Rhino的图层、灯光的设置
(3)熟悉绘制、渲染三维产品的方法。
2、实验内容
(1)练习曲面建模;
(2)练习曲面建模的各方面的连接;
(3)练习绘制茶壶三维造型;
(4)练习茶壶的火烈鸟三维渲染;
3、实验要求:
能自主建立一个曲面平滑,无明显缺陷的茶壶模型。
并进行简单渲染。
在Rhino环境下制作模型的正确步骤。
B:
如何利用曲线生成曲面,以及如何编辑曲面,和曲面之间相互融合的技巧。
C:
如何在火烈鸟渲染器里为模型文件设置和编辑材质,以及灯光等渲染参数的设置。
4、实验步骤:
1.设置制作环境点击图标Opintions:
打开其对话框。
单击DocumentProperties按钮,在Grid选项卡中将捕捉间隔(Snapspacing)设置为0.1公分。
将坐标单位(Gridspacing)改为每格为2公分,如图1-1-01所示,。
在单位选项(Units)中将操作单位(Model)设置位Centimeter厘米
2.制作茶壶
设置图层,在front视窗中编辑曲线,这条曲线我们将作为差壶外形参考线,接下去我们将利用这条曲线放样旋转成型,做出茶壶的身子。
单击图标Revolve:
在命令行中出现提示语句SecletCurvesToRevolve,告诉你接下去将要执在跳出的对话框中我们选择默认Exact选项,这时我们看到茶壶的身子已经成型。
3.接下去,我们要完成整个茶身的制作,为其添加茶盖上部的球形物体。
勾选Snap选
项,打开网格捕捉,在top视图中点击图标Sphere,Center,Radius:
在笛卡儿坐标系原
点处单击作为圆心,在命令行Radius中键入2.5作为圆球的半径,完成后在front视图中将小
球移至顶端,如图所示:
4.接下去框选小球和茶身,点击图标BooleanUnion,布尔运算并集,来完成两实体的组
合,形成新的polysurface,
5.接下去我们要从茶身中分离出差盖,并对其制作细节。
点击图标ExtractIsoparm:
提取物体表面的iso线,在命令行中键入U,我们提取在u方向的iso线,作为分离茶盖和
茶身的参考线,如下图:
点击图标RectangularPlane,勾选Osnap中的Near,关闭End,打开near捕捉模式,该
模式将在曲线上进行捕捉,做出一个矩形平面,在top视图里将平面移至如图1-2-09所示的
位置(矩形平面的大小一定要大于茶盖口的大小)我们将用这个矩形平面切割差身,分离出
茶盖。
点击图标Split:
在命令行中提示SecletObjectsSplit(选择要分离的物体),我们点击茶身,
然后点击鼠标右键,命令行出现提示,SlecletCuttingObject(选择切割物体),我们点击矩形
平面,按回车键,命令完成。
这时茶身被分离成两半,删除矩形平面,图1-2-10
6.选择茶盖,点击ObjectProperties:
物体属性选项,在Layer菜单中选择我们命
名的chagai这一选项,接下去我们将制作些细节,主要是盖口和茶盖的倒角。
框选茶盖和茶身,点击图标CapPlanarHoles:
封闭曲面命令,这时茶盖和茶身已经成了两个封闭的polysurface。
点击图标FilletEdge:
将一复合曲面的边缘倒圆角的命令,用鼠标分别框选两polysurface的边缘,在命令行提示中输入4.5,倒角结果如图所示:
7.完成茶身的制作,选择我们先前提取的iso线,再有鼠标右键点击Scale2-D:
二
维缩放命令,缩小曲线,大小如图1-2-13所示,在front视图中,选择缩小后的曲线,在点
击图标ExtrudeStraight:
伸长曲线成曲面命令,在命令行的提示中输入C,(封闭曲面)
打开垂直捕捉模式,在上方任意处单击,再移动实体至如图所示的位置:
点击图标BooleanDifference:
布尔运算差集命令,选择茶身再选择圆柱体,点击鼠标
右键,完成运算,为了方便我们操作,我们可以将茶盖先暂时隐藏,点击茶盖,再点击图标
HideObjects,茶盖被隐藏,视图中只剩下茶身。
我们对茶身口的内部边缘进行倒圆角,
选择FilletEdge命令,在提示行中输入0.2,完成倒角。
选择茶身,在点击Explode,
炸开命令,将茶身分成几部分,删除多余的两个面,得到视图如图:
8.接下去我们要完成茶盖的制作,用鼠标右键点击图标ShowObjects,显示茶盖,
用同样的方法隐藏茶身,以方便我们制作。
用画圆工具在top视图中以坐标原点画一圆,复
制该曲线,用缩放工具进行缩放,并移动两曲线如图:
选择该两条曲线,点击图标ExtrudeStraight:
伸长曲线成曲面命令。
在命令行提示中
输入C,然后在输入T,在提示中输入-5,在下方的位置出单击:
点击图标BooleanUnion,布尔运算并集命令,在框选两实体,点鼠标右键确定。
组成新的单一实体,接下去我们对以下5处地方进行倒圆角.
倒完角后同上一样,炸开实体,删除多余的面,在用Join命令,重新组合曲面成实体.
现在我们完成了茶壶一半的制作,接下去我们要制作茶壶的茶嘴和握柄。
右键点击图标
ShowObjects:
命令,显示视图中所有的物体,如下图所示:
9.我们把当前层改为default模式,在front视图中,用ControlPointCurve这一命
令画出茶嘴的外形轮廓,如图所示:
打开end捕捉模式,选择Line:
直线命令,连接两曲线,再点击图标Circle:
打开
mid捕捉模式,在透视图中以直线中点为圆心画圆,此平面落在该直线和两曲线的相交平面
上,如图所示:
点击图标Sweepalong2Rails:
双轨放样工具,依据命令行的提示依次点击茶嘴的两条
外形曲线,最后点击圆,点击鼠标右键确认,完成命令。
结果如图所示:
框选茶嘴和茶身,点击图标BooleanUnion:
布尔运算并集,合并两实体。
在点击图标
FilletEdge:
复合曲面边缘倒角命令,点击茶嘴和茶身的接口边缘,在命令提示行中
输入倒角值2。
按回车键,完成运算,如图所示:
为了使倒角出来的面更简练,先用炸开命令,炸开实体,删除倒角面,我们将重新构造该曲
面,点击图标BlendSurface:
曲面融合命令,分别点击两曲面的边缘。
点击ok按钮,完成运算。
接下去我们可以检验下曲面的品质,框选茶嘴和茶盖,点击图标
Zebra,斑马纹检测工具,按回车键,完成运算,观看透视图如下图所示,曲面之间
达到了G2连续,是曲面质量最好的一种。
点击close,关闭检测工具。
点击图标OffsetSurface:
偏移曲面命令,在透视图中,选
择茶嘴的外形曲面,设置偏移曲面向内,在命令行的提示中输入0.2,新生成一个偏移曲面。
点击图标BlendSurface,曲面融合工具,在BlendBulge视窗里输入融合值为1.6,如
下图:
按回车键完成运算,删除原先偏移的曲面,框选茶嘴和茶身还有两个融合曲面,点击图标
Join,结合命令,按回车键结束。
组成新的实体,结果如下图所示:
10.最后我们要完成茶壶手柄的制作,其制作过程和茶嘴的制作过程一样也是先构建外
形曲线,再通过双轨放样工具,形成手柄,结合茶身和手柄,然后对其边缘处进行倒角,炸
开之后在用曲面融合工具重新构建曲面,最后用join的命令,重新组成实体。
(在此我们省
略了详细步骤)结果如下图:
从这为止我们已经完成了整个茶壶的制作,我们接触了一系列常用的曲面命令工具,希望读
者能做到融会贯通,事实上诸如汽车之内复杂的模型也不外乎是用这几种工具建起来的,所
以熟练的掌握以上命令,对接下去的高级建模有很大的帮助。
11.制作茶船:
除了上述的茶壶之外,在完整的茶具中还包括茶船,茶海,茶杯,托叠,茶匙,闻香杯等,
在这里我们省去了茶海,茶匙和闻香杯的制作,因为其外形雷同,建模方法大同小异。
step2:
首先我们要把渲染器从rhino自带的渲染器改为带光影追踪的Flamingo渲染器,如
下图所示,在Render的下拉菜单中选择CurrentRender中的FlamingoRatyce。
接下去我们制作紫砂材质,选择被群组后的茶壶,点击图标ObjectProperties:
物件属
性,在弹出的菜单栏中,我们选择Material这一选象,再点击Browse,进入到材质库中选
择我们需要的材质,如下图1-4-04所示,Flamingo的材质库非常丰富,金属,塑料,木头
等材质都有,我们可以很方便的为其编辑每个材质,为其增加凹凸和纹理贴图。
在进入材质库:
MaterialLibrary之后,我们在ARCHITECTURE(建筑)中选择SolidColors
(单色)并选择BrownsandTans(褐色和茶色)在其右边的材质库中找到Tan,Dark,Matte(茶
色,黑暗,不光滑的)这一材质,并右键点击材质图片,选择Edit:
编辑命令,我们来编辑
这一材质,所示:
在编辑栏的BaseColor中我们调整RGB的各参数如图1-4-06所示,在Highlight:
高光区中
勾选SpecifyHighlight,调整其高光的范围和强度,设置参数如图所示:
图
参数设置完毕后,点击ok按钮,在弹出的菜单栏中我们选择saveas:
另存材质,点击library
选象,新建一个文件夹,如图1-4-08所示,并把材质存储于新建的文件夹中,以备调用。
图1-4-08
step3:
同样的方法我们来设置水的材质,在此我们就省略步骤了。
现在我们来讲讲灯光的
设置,首先我们点击图标Options,在视窗Flamingo选象中,勾选Special下的Soft
Shadows,打开灯光的软阴影选象。
(此选象的作用是为了使渲染图中的物体被灯光照色时所
产生的阴影或者多个灯光叠加产生时的阴影起到柔和过度的作用,不至于使画面中阴影太生
硬,增加真实感,不过增加真实感的同时也当然减慢了渲染速度。
)选择视图中的Spotlight,
点击图标ObjectProperties:
物件属性,选择Light这一选象,勾选softshadows,并且设
置阴影强烈(Shadow),灯光强度(Light)和灯光生硬程度(Spotlight)的参数如下图1-4-09
所示,同样的方法设置泛光灯的参数,如下图所示:
图1-4-09
图1-4-10
step4:
使用一个地平面(Useareflectivegroundplane)
白色的地平面可以很好地表现了聚光灯所投射的阴影,点击Flamingo菜单下的
Environment。
在Environment对话框中,勾选GroundPlane。
在GroundPlane标签页上,点
击Material,从Plastic的Smooth的库中选取名为White的材质,点击对话框中的OK按钮。
渲染,反射与折射会使渲染的时间增加。
Step5:
在此为止我们基本上已经完成了所有渲染参数的设置,接下去我们可以点击图标
Render:
预览下渲染效果,如果渲染图中,灯光和材质已经达到了我们的要求,我们
就可以按产品级的质量渲染成图,点击图标Options,在Flamingo选象中,设置个参
数如下图所示,点击图标Render完成渲染运算,产品效果图如下图所示。
3、承担实验室:
工业设计计算机辅助设计实验室
(1)教学环境及方法
软件:
3DMax和RHINO。
教学方法:
理论部分采用文字、图形讲解;软件使用重点功能演示。
(2)实验环境
安装3Dmax和RHINO。
三、小型产品的建模与渲染
1、实验目的:
(1)熟悉rhino绘制产品的过程;
(2)熟悉绘制、渲染三维产品的方法。
2、实验内容
(1)练习布尔运算建模;
(2)练习产品中按钮等的制作;
(3)练习常见产品的火烈鸟三维渲染;
3、实验要求:
建立准确地小型产品模型并渲染
4、实验步骤:
设置制作环境
运行Rhino3d然后选择菜单栏中的Tools>Opintions命令或者点击图标Opintions:
打开
其对话框。
单击DocumentProperties按钮,在Grid选项卡中将捕捉间隔(Snapspacing)设
置为0.1公分。
将坐标单位(Gridspacing)改为每格为2公分。
在单位选项(Units)中将操作单位(Model)设置位Centimeter厘米
1.单击图标EditLayers:
为其设置图层,以方便我们编辑和选取场景中的物体
绘制轮廓:
想制作出准确的模型,最好能够找到模型的图片作为参考。
本例中使用了三张背景图片,首先要将参考图片输入到Rhino中并将图片对齐。
运行Rhino3.0后激活顶视图,执行View菜单中的BackgroundBitmap/Place命令输入顶视图的参考图片。
先不必考虑图片的尺寸,单击鼠标右键重复输入背景图片命令,分别在侧视图和前视图中输入对应的参考图片。
创建一个长方体作为参照物,使用BackgroundBitmap/Scale命令调整背景图片的尺寸。
然后执行View菜单中的BackgroundBitmap/Move命令按照(图1)所示对齐背景图片,(注意轴心的位置)对齐参考图片后将长方体删除。
2.激活顶视图,执行Curve菜单中的Rectangle/CornertoCorner命令,键入“R”后按下回车确定,接着拖出一个矩形,键入“1”后按下回车创建一个圆角矩形。
选中圆角矩形后按下F10键显示出控制点,根据顶视图的参考图片对控制点进行调整,
3.激活右视图,执行Curve菜单中的Polyline/Polyline命令,根据参考图片创建PDA侧面的大致轮廓。
执行Curve菜单中的Arc/Tangent,Tangent,Radius命令按照所示创建5个与轮廓相交的过渡圆弧。
4.按下Ctrl+Shift+S键后在右视图中选中轮廓,按下回车后依次选中所有的圆弧,再次按下回车切分轮廓。
删除轮廓多余的部分后按下Ctrl+J键,使用连接命令将轮廓与圆弧连接为一体,并按照(图4)所示调整各控制点的位置。
5.激活前视图,创建两条线段。
为了确保两条线段角度和位置的一致,最好是先创建一条线段,然后开启Ortho捕捉模式,照准轴心后执行Transform菜单中的Mirror命令镜像出另一条线段。
创建机身:
1.选中右视图的轮廓,执行Solid菜单中的ExtrudeSolid/Straight命令,在前视图中沿X轴挤压轮廓,(挤压的长度要大于参考图片中PDA的宽度)。
选中顶视图中的轮廓,单击鼠标右键重复命令,前视图中沿Z轴进行挤压。
选中前视图中的两条线段,重复命令后在顶视图中沿Y轴对线段进行挤压,结果如(图6)所示。
2.执行Solid菜单中的Intersection命令,在视图中选中右视图轮廓挤压出的固体,按下回车后选中顶视图轮廓挤压的固体,再次按下回车完成交集运算。
单击鼠标右键重复交集运算命令,选中交集后的物体,按下回车后选中前视图中左侧线段挤压的曲面,再次按下回车完成运算。
执行Solid菜单中的Difference命令,选中交集后的物体,按下回车后选中前视图中右侧线段挤压的曲面,按下回车后得到PDA的大致形状。
3.执行Solid菜单中的FilletEdge命令,在透视图中依次选中(图8)所示的边,键入“0.2”后按下回车完成圆角处理。
4.选中顶视图中的轮廓,执行Curve菜单中的OffsetCurve命令,输入“0.2”回车后选择方向,再次回车创建一条偏移的轮廓。
在前视图中将轮廓放置到(图9)所示的位置。
5.选中偏移的轮廓,执行Solid菜单中的ExtrudeSurface命令,在前视图中沿Z轴挤压出实体。
执行Solid菜单中的FilletEdge命令对边进行0.03的圆角处理。
6.选中前面挤压的实体,执行Transform菜单中的Copy命令复制一个实体,并使两个实体重合。
执行Solid菜单中的Difference命令,选中PDA的主体后按下回车,选中复制的实体后按下回车。
现在PDA的主体分为三个部分,如(图11)所示。
如果只是制作模型,那么可以忽略这个步骤。
但是如果要为PDA编辑材质,那么这一步骤就是不可缺少的。
选中PDA主体的三个部分按下Ctrl+G键暂时将它们进行成组。
7.在顶视图中执行Curve菜单中的Rectangle/CornertoCorner命令,键入R后参照背景图片创建一个圆角为0.8的矩形。
选中矩形后执行Curve菜单中的OffsetCurve命令,键入0.5偏移一条矩形,调整矩形的控制点,结果如(图12)所示。
8.执行ExtrudeSurface命令,在前视图中分别将两个矩形沿Z轴挤压出实体。
执行FilletEdge命令对底部的边进行0.03的圆角处理。
将圆角后的实体在前视图中参考背景图片放置到正确的位置后,使用差集布尔运算减去两个实体
制作按钮:
1.主体完成后我们继续来制作PDA的按钮部分,因为本例中的线很多,为了容易区分我们在Rhino主界面下方的快捷层中勾选Layer01,将按钮部分放置到一个新的层中。
执行Curve菜单中的Circle/Center,Radius命令,在顶视图中参考背景图片创建两个半径为1.7的圆。
执行Curve菜单中的Arc/Tangent,Tangent,Radius命令后创建两个与圆相交的圆弧,结果如(图14)所示。
2.按下Ctrl+Shift+S键后选中两个圆,按下回车后选中两个圆弧,再次按下回车进行切分。
删除多余的部分后使用连接命令将圆与圆弧连接为一体,结果如(图15)所示。
选中连接后的轮廓使用Mirror命令镜像出另一侧的轮廓,并放置到正确的位置。
3.同时选中两个轮廓,使用ExtrudeSolid/Straight命令在前视图中沿Z轴进行挤压。
执行Difference命令,用PDA的主体减去挤压的两个实体,并对边进行0.03的圆角处理,结果如(图16)所示。
4.执行Circle/Center,Radius命令后开启Cen捕捉模式,将光标移动到前面制作的轮廓的上方,根据捕捉到的圆心分别创建两个半径为1.68和1.25的圆。
执行Curve菜单中的Arc/Start,End,Direction命令后开启Near捕捉模式,创建一个与两个圆相交的圆弧,结果如图所示。
5.执行Surface菜单中的Sweep2Rails命令,按照顺序依次选中大圆,小圆和与之相交的圆弧,按下回车后在弹出的窗口中单击OK按钮扫描出曲面,结果如图所示。
接下来我们可以使用复制命令复制出另一个曲面,但是为了精确的定位,我们最好重复前面的步骤来制作另一个曲面。
6.开启Cen捕捉模式,创建4个相交的圆弧,并执行Arc/Start,End,Direction命令在其中两个圆弧之间创建一个相交的圆弧,按照图所示调整好各控制点的位置,注意不要对圆弧进行连接。
执行Sweep2Rails命令,依次选取各圆弧后按下回车扫描出曲面。
7.执行Solid菜单中的Cylinder命令创建一个半径为1.25,高度为1的圆柱体。
开启Cen捕捉模式后执行Solid菜单中的Ellipsoid/FromCenter命令,创建一个与圆柱体同心的椭圆体,如图所示。
执行Difference命令,使用圆柱体减去椭圆体,并对圆柱体的边缘进行0.03的圆角处理,现在我们制作完成了一个按钮。
8.复制一个按钮并放置到正确的位置,按Ctrl+G键将按钮与按钮的其它部分成组。
使用镜像命令复制另一侧的按钮部分,并放置到所示位置。
9.执行Curve菜单中的Free-Form/ControlPoints命令,在顶视图中参照背景图片建立按钮的轮廓。
选中建立的轮廓执行OffsetCurve命令偏移出两个小一些的轮廓。
执行Arc/Start,End,Direction命令后开启Near捕捉模式,创建一个与两个大轮廓相交的圆弧。
10.执行Sweep2Rails命令,在视图中依次选中最大的两个大轮廓和与之相交的圆弧按下回车扫描出曲面。
选中最小的轮廓执行ExtrudeSolid/Straight命令在前视图中沿Z轴挤压出按钮,挤压结果后对按钮的边进行0.03的圆角处理。
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