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        基于CAXA三視圖教學(xué)動畫的研究與制作

        2013-10-10 06:04:52馬宏亮
        中國教育技術(shù)裝備 2013年15期
        關(guān)鍵詞:投影面三視圖視圖

        馬宏亮

        無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇無錫 214121

        三視圖是關(guān)于如何用正投影的方法把三維實體轉(zhuǎn)換為二維平面圖形方面的知識,它是制圖教學(xué)的開篇部分,也是機械制圖教學(xué)中至關(guān)重要的知識點。但由于學(xué)生空間想象能力的訓(xùn)練在三視圖教學(xué)前還沒有進行,所以學(xué)生對由三維向二維轉(zhuǎn)換往往難以適應(yīng)。尤其是空間投影面的“展開”后,空間物體的前后方位反應(yīng)在平面視圖中為俯視圖的下、上及左視圖中右、左位置,學(xué)生在畫圖時往往會混淆。而傳統(tǒng)教學(xué)手段是采用黑板、掛圖和實物模型展示等,內(nèi)容以靜態(tài)為主,無法表現(xiàn)出三視圖形成這一動態(tài)過程,而且由于學(xué)時有限,一般只能在一次授課中把三視圖的形成及畫法講完,多數(shù)學(xué)生不能完全掌握。唯一的做法是通過多做習(xí)題來揣摩、領(lǐng)會,這樣做的效果只能是事倍功半,學(xué)生學(xué)習(xí)也很吃力。

        如果借助多媒體課件,利用電腦進行動畫模擬,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,渲染教學(xué)氛圍,而且可以觀察到許多無法用模型、掛圖說明的動態(tài)過程等。目前雖然也見到一些已開發(fā)的三視圖動畫課件,但由于三視圖存在信息量大、信息的表達難度大,因此該類課件往往數(shù)量較少,制作難度大,需耗費大量的時間和精力,有時效果也不盡如人意。有鑒于此,筆者根據(jù)多年制圖及三維軟件的教學(xué)經(jīng)驗,開發(fā)了一種以CAXA實體軟件為平臺的快速制作三視圖教學(xué)課件的方法,用該方法制作的此類課件既可以用于教師上課講解,又可以為學(xué)生自學(xué)提供幫助。

        1 CAXA實體軟件簡介

        CAXA實體設(shè)計是以智能圖素為主體、以獨特的三維球為主要操作工具的一種三維設(shè)計軟件,它易學(xué)易用,可以高效快速地完成零件的三維建模。由于該軟件無縫集成CAXA電子圖板作為2D設(shè)計環(huán)境,用戶可以在同一軟件環(huán)境下輕松進行3D和2D設(shè)計,不再需要任何獨立的二維軟件。此外,它還具有智能動畫功能,可以制作裝配、仿真等動畫。正是基于CAXA實體設(shè)計軟件的上述優(yōu)點,選用此軟件作為平臺來制作三視圖教學(xué)課件。

        2 課件的設(shè)計與實現(xiàn)

        2.1 課件的設(shè)計思路

        根據(jù)CAXA實體設(shè)計軟件造型及動畫特點,要完成三視圖課件的制作,必須按一定制作順序來進行,其具體的設(shè)計思路如圖1所示。

        圖1 設(shè)計思路圖

        2.2 課件實現(xiàn)

        要想成功地制作出三視圖課件,必須搞清各創(chuàng)建環(huán)節(jié)的制作要點。下面來講解該課件的具體制作方法。

        1)投影面的建立及物體的三維建模。投影面的創(chuàng)建可通過CAXA設(shè)計元素庫中的長方體圖素來制作,但需注意的是3個投影面的定位錨必須設(shè)在3個投影面的交點上,這樣才能為后面創(chuàng)建三視圖的展開動畫創(chuàng)造條件。接著要對創(chuàng)建好的3個投影面進行復(fù)制,復(fù)制出的3個面是為了創(chuàng)建用于表達投影形成的遮罩動畫。最后利用CAXA設(shè)計元素庫及特征命令來創(chuàng)建動畫所需的其他三維造型,如投影物、投影箭頭等,注意所有用于創(chuàng)建動畫的元素均必須為獨立的零件。此外,還可以通過CAXA軟件創(chuàng)建用于解釋說明的三維文字,并通過CAXA三維球來調(diào)整文字的觀看角度,效果如圖2所示。

        圖3 三維轉(zhuǎn)二維操作界面

        圖4 標準視圖對話框中三視圖設(shè)置

        2)生成二維圖形及圖片。單擊CAXA軟件上方快速啟動欄上的“新的圖紙環(huán)境”按鈕,進入CAXA二維繪圖環(huán)境中;單擊功能面板上“三維接口”面板中的“標準視圖”按鈕,如圖3所示。

        在出現(xiàn)的“標準視圖輸出”對話框中調(diào)入上面創(chuàng)建的三維圖文件,并對該對話框中的其他部分進行相關(guān)設(shè)置,如圖4所示。單擊“確定”按鈕就可獲得所需的三視圖。用抓圖軟件抓取3個視圖,注意視圖的抓取范圍要與其投影面的范圍一致,以確保隨后操作中各投影面的投影大小及位置正確。

        3)創(chuàng)建空間各投影面的投影。將CAXA二維繪圖環(huán)境關(guān)閉,回到原先的三維繪圖環(huán)境,選中主視圖所在的投影面,右鍵選擇“智能渲染”命令,在彈出的“智能渲染屬性”對話框中作“貼圖”操作的設(shè)置,如圖5所示,最后單擊“確定”按鈕完成空間主視圖投影。

        圖5 “智能渲染屬性”對話框中貼圖

        圖6 三面投影效果圖

        用同樣的方法完成其他兩投影面上的投影,效果如圖6所示。

        4)創(chuàng)建及輸出動畫。利用CAXA智能動畫功能,為3個投影面的復(fù)制面添加移動動作路徑,創(chuàng)建用于表達投影形成的遮罩動畫;接下來為3個投影面添加旋轉(zhuǎn)動作路徑創(chuàng)建三視圖的展開動畫,同時為投影物、投影箭頭、文字添加相關(guān)的動作路徑;然后通過智能動畫編輯器調(diào)整各元素動畫的時間長度、播放次序等;最后對動畫進行渲染,并以AVI的格式保存。

        3 結(jié)論

        多媒體課件的研制是當前許多圖學(xué)教育工作者的主要研究方向之一,利用多媒體教學(xué),使原來在黑板講授時靜態(tài)的圖形及文字變成動態(tài),加大課堂上信息的傳播。上述用CAXA軟件制作三視圖動畫的方法不僅簡單實用,而且容易掌握。用該方法制作的動畫素材,可以將三視圖形成過程以動畫的形式形象地展示在學(xué)生面前。實踐證明,使用該課件教學(xué)大大地提高了教學(xué)效率,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和空間思維能力,收到良好的教學(xué)效果。此外,該課件的制作方法也可用于工程制圖中其他內(nèi)容的動畫制作,并且特別適合課件中圖形案例的實時更新,以及制作出融合教師個人教學(xué)經(jīng)驗、教研成果與特色的課件。

        [1]錢可強.機械制圖[M].北京:高等教育出版社,2007.

        [2]呂志杰,丁明峰,等.CAXA實體設(shè)計2011實例教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012.

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