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计算机建模工业设计论文

2019/07/31 阅读:

摘要:工业设计手绘与计算机辅助建模作为工业设计的两大核心,对从事工业设计行业的人来说至关重要。但是,在现在的工业设计学习过程中,没有有意识的将这两者结合起来,只偏重或擅长单方面的学习。其实,工业设计手绘与计算机辅助建模两者之间是有互通性的。本文将简单介绍工业设计手绘与计算机辅助建模,主要介绍工业设计手绘与计算机辅助建模之间的互通性,两者之间的联系运用以及对个人学习产生的意义。

关键词:工业设计手绘;计算机辅助建模;互通性

目前已存在“基于手绘(sketch)的三维建模方法并实现相应的建模系统”,[1]但是在教学和工作中的普及程度不高。因此,工业设计手绘与传统建模方式结合学习具有重要意义。

1工业设计手绘与计算机辅助建模的介绍

工业设计手绘是工业设计行业的一种基础表达方式,在设计初期的构思过程中极其重要,因为手绘快速表达的特点,使设计师的灵感得以快速记录,便于后期的深度细化和三维建模。当然,随着近年来数位板、数位屏、电脑绘图软件的发展,数字手绘也在一定程度上得到了发展,它的表达更方便,画面干净,色彩丰富,展现效果更佳。但不论传统手绘还是数字手绘,其原理相同,都需要练习基本技法和明白形态表达的基本原理。计算机辅助建模是指借助计算机辅助工业设计对产品的造型,尺寸比例等虚拟构建出三维模型,它是工业设计领域重要的综合性技术手段和研究方法,与产品设计、制造等环节具有很大相关性。在建模时要考虑模型的真实尺寸,注意其比例关系,着重细节推敲,综合性的模型研究;计算机辅助建模常用的软件很多,高端工程软件如Creo和Catia,中端工程软件如Solidworks;高端造型软件如Alias,中端造型软件如Rhino。目前,计算机辅助工业设计常用软件是Solidworks和Rhino。[2]

2工业设计手绘与计算机辅助建模互通性

工业设计手绘是计算机辅助建模环节之前设计的早期环节,或者说手绘是计算机辅助建模的粗略表现。究其本质,都需运用空间想象能力、造型能力、明白造型的结构与原理以及点、线、面、体之间的转化,相互关系和构建的基本方法。本文将传统的纸笔手绘与犀牛(Rhino)软件建模建立联系,来说明工业设计手绘与计算机建辅助模的互通之处。(1)透视。工业设计手绘要求对空间透视原理有熟悉的了解并掌握;计算机辅助建模主要是在各个视图上操作来实现模型的综合搭建,从而得到需要的模型。在透视图中,所建模型符合空间透视原理,且可以改变模型的透视角度,多方位观察,更加清晰地了解空间透视。透视原理是两者的共同点之一,多分析模型中的透视结构对手绘有极大帮助。(2)手绘与三维模型中的线型。线型有轮廓线、分型线、结构线、剖面线,辅助线,其中轮廓线最深,其它线依次排序。在手绘表达图中,一个形体的清晰表达,前四种线型必不可少,当形体复杂时,还要借助辅助线;在计算机辅助建模过程中,其实这些线型都有体现,例如,在模型各部分的接缝处,都要建出模型的分型线;我们在犀牛软件里建一个球体,会看到球面上分布着结构线,软件中也有抽离结构线这一命令;我们在复杂形体建模时,有时必须要做出辅助线,才能建出理想的结构。从这些方面不难看出,手绘与计算机辅助建模是存在互通性的。当然,手绘的线型还受光影的影响,三维建模界面的光影效果表现不佳,体现不明显,光影对线型的影响在手绘时,也要考虑在内。[3](3)生面成体的方式,实体的穿插与倒角。手绘时我们所画的平面或曲面的形成方式其实类似犀牛软件的生面和成体工具。例如,拉伸(或“挤出”)直线或曲线,即某直线或曲线沿直线方向拉伸形成;曲线的旋转(Revolve)成形,某一曲线沿一中心轴线回转(任意角度)形成;单轨扫掠(Sweep1Rail),直线或曲线沿着一条路径(非直线)扫掠而成;双轨扫掠(Sweep2Rails),曲线在两条路径约束下扫掠而成,断面曲线可多于一个;复合曲面(Poly-surface)通常由上述几种面组合而成。[4]手绘中很多造型是通过实体间的穿插,体与体之间的相加或者相减构成,这在犀牛软件的布尔运算工具中体现最明显;软件中的倒角通过不等距倒角工具者不等距边缘混接,复杂情况还可通过手动倒角等多种方法,在手绘中其原理相同,笔就在充当软件中的分割,补面,延展等工具。

3工业设计手绘与计算机辅助建模互通性的运用与意义

在了解了两者之间的互通性之后,当我们再进行设计手绘时,要将计算机辅助建模的工具方法有意识的与手绘中点线面体的构成相类比;经过长时间的反复练习,就会将两者统一融合。对于优秀的三维模型要多观察了解;手绘要勤动笔,在基础的技能掌握之后,去着重体会设计的造型,比例,细节。要做到手绘与建模思想相互贯通,不仅仅要了解两者的互通性,更加重要的是反复地将两者的练习穿插进行,深刻体会。两者结合的学习方式有利于个人空间想象能力的提升,培养自己对造型的进一步理解,尤其对手绘的理解与学习有极大帮助。因为手绘画图和建模思维极为相似,所以在后期计算机建模和造型分析调整时,思路更清晰,在一定程度上提高了后期计算机辅助建模的效率。

4结语

在工业设计迅速发展的当下,工业设计教学工作也面临许多挑战。通过理解工业设计手绘与计算机辅助建模之间的互通性,能够在短时间内有效地掌握手绘与建模的思路,理解一些造型的构建原理,对于初学者帮助极大。当然,手绘基本功,例如,线条的掌握,需要自己大量的练习。

参考文献:

[1]赵娜,郭立,乔旭东.基于手绘的三维建模系统的研究和实现[J].计算机应用研究,2010,27(05):1959-1961+1964.

[2]陈雨.以模型研究为导向的计算机辅助工业设计课程内容研究[J].工业设计,2017(11):113-114.

[3]陶雪花.从实际教学中浅谈设计手绘的知识体系[J].文化创新比较研究,2018,2(09):59-60.

[4]刘传兵.工业设计手绘与CAID三维软件应用的整合———将NURBS建模思维植入设计草图[J].艺术与设计(理论),2018,2(11):138-140.

作者:李晓阳 李莹 盖森 王思雨 马天保 单位:河北农业大学机电工程学院

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