Autolisp教程

第八章二维几何建模方法第八章二维几何建模方法8.1交互几何建模8.2参数化几何建模8.3Autolisp语言简介8.1交互几何建模8.1.1AutoCAD简介AutoCAD是美国AutoDesk公司与1982年12月开始推出的一种通用的微机辅助设计和设计软件包，是目前应用最普遍的交互式图形软件。从AutoCADV1.0起，经AutoCADV2.0、R9、R10等经典版本的变更，至目前AutoCADR12、R13、R14和2000、2002版，其功能越来越强。它实际上已经成为一种微机CAD系统的标准、工程设计人员之间交流思想的公共语言。一、显著特点1.能够在绝大多数微机和工作站上运行，功能强大。2.具有使用方便的用户界面（图形窗口界面）。3.具有开放的体系结构，便于用户二次开发。4.可通过标准的或专用的数据格式与其它CAD系统进行图形信息交换。5.软件易学易用，可适用于各种层次的用户。二、AutoCAD运行环境2000版要求的硬件环境：主机：CPU主频为133以上的奔腾机，内存为32MB以上；硬盘：至少有100MB的剩余空间；显示器：VSG、SVGA彩显；软驱：1.44MB；键盘：101键；输入输出设备：鼠标、绘图仪、打印机等。2000版要求的软件环境：Windows95、98、2000或WinNT。三、用户界面绘图区屏幕菜单区标题栏下拉菜单工具栏命令窗口（命令提示区）状态栏用户界面(续）1.用鼠标和多种菜单与AutoCAD对话屏幕菜单、下拉菜单、弹出式菜单(即快捷菜单)、图标菜单等；2.用键盘和AutoCAD对话；3.用鼠标和对话框与AutoCAD对话。四、基本概念实体（entity）：即点、直线、圆、圆弧、文本等图形元素。图形单位：图形未输出时，图形的长度单位可看成抽象的（如可看成mm、cm、inch等），输出时要设置单位和比例。用UNITS命令可以设置长度或角度的单位制和精度。作图范围:是通过左下、右上两个角点的坐标所确定的矩形区域。用LIMITS命令可以设置作图范围或设置绘图界限的开关。坐标系图层模型空间和图纸空间坐标系世界坐标系（WCS）：AutoCAD采用笛卡尔右手坐标系。世界坐标系WCS的重要之处在于，它总是存在于每一个设计的图形之中，并且不可更改。用户坐标系（UCS）：相对于世界坐标系WCS，可以创建无限多的坐标系，这些坐标系通常称为用户坐标系（UCS），并且可以通过调用UCS命令去创建用户坐标系。坐标系图标：显示在屏幕左下角，便于了解当前坐标系的种类或状态。图层模型空间和图纸空间五、基本操作1.命令输入方式2.点输入方式3.点的四种坐标表示法4.增强的鼠标右键5.图形显示操作6.取消操作命令7.常用功能键1、四种命令输入方式2、点的输入方式3、点的四种坐标表示法4、增强的鼠标右键4、增强的鼠标右键4、增强的鼠标右键4、增强的鼠标右键5、图形显示操作6、取消操作命令常用功能键六、图形生成功能生成简单实体POINT（点）、LINE（直线）、CIRCLE（圆）、ARC（弧）、TRACE（轨迹线）和SOLID（区域填充）、文本等；生成复杂的实体PLINE（多义线）、ELLIPSE（椭圆）、POLYGON（正多边形）、DONUT（圆环）、TEXT（文本）和MTEXT（多行文本）等；绘制剖面符号、标注尺寸等。图形生成功能（续）生成三维表面3DPOLY三维多义线、3DMESH三维多边形网格、TABSURF柱面、RULESURF直纹曲面、REVSURF回转面等；生成三维实体SOLBOX长方体、SOLCYL圆柱体和SOLCONE圆锥体等；BLOCK命令定义块，INSERT命令插入块；用形文件定义形，用SHAPE命令调用形.七、图形编辑和查询功能1.通过DBLIST、LIST、AREA、DIST、ID等命令了解实体数据、或光标的位置；2.通过ERASE、MOVE、COPY、SCALE、ROTATE、MIRROR、ARRAY、CHANGE、BREAK、TRIM、EXTEND、STRETCH、FIILET、CHAMFER、OFFSET、EXPLODE、PEDIT等命令对实体进行编辑；图形编辑和查询功能（续）3.可通过SOLINT（交）、SOLUNION（并）、SOLSUB（差）、SOLCUT（切）命令对三维形体进行布尔运算，构造复杂形体。4.通过MOVE（移动）、SOLCHP（修改）SOLFILL（倒圆角）、SOLCHAM（倒棱边）、SOLSEP（坼散）命令修改三维形体形体。八、辅助作图功能1.通过UCS命令确定用户坐标系，并自动实现用户坐标系向世界坐标系变换；2.通过MVIEW或VIEWPORTS确定视窗数量、大小和位置；3.通过ZOOM、PAN、VIEW命令确定显示范围、大小和位置；4.通过VPOINT、PLAN和DVIEW命令确定用户的观察方向；辅助作图功能（续）5.通过LAYER（图层）、COLOR（颜色）、LINETYPE（线型）等命令确定实体的非几何信息；6.通过SNAP（捕捉）、OSNAP（目标捕捉）、GRID（栅格）、ORTHO（正交）等命令设置更好的工作环境，可以用较少的时间绘制出更高精度的图形。九、扩充或开发AutoCAD的多种途径1.利用块、形建立图形库或符号库；2.提供SCRIPT命令，可读入一文本文件，提高自动设计程度；3.可以读入或输出DXF、IGES等文件，用于与外部程序或其它图形系统交换图形信息；4.利用块和块属性（ATTRIBUTE）可实现AutoCAD数据库通信；5.提供菜单文件的格式，供用户定义自己的专业菜单；6.具有良好的二次开发环境，可以选择利用Autolisp、VisualLisp、VBA、ObjectARX等开发工具对AutoCAD进行二次开发。8.1.2图形交互技术1、交互任务交互任务是交互式图形系统要解决的主要问题。在作图过程中遇到了大量的交互现象，尽管它们的形式和内容多种多样，但都可以分解为下列4种基本交互任务：定位：为图形系统指定一个点的坐标。选择：从一个表中选出某一项。数值：输入一个数，如半径值、文本高度等.文本值：输入一个字符串。2、交互设备能够完成上面交互任务的设备即为交互设备。图形核心系统GKS定义六类逻辑设备：1)定位（Locator）:得到一个位置（坐标）2)笔划（Stroke）：得到一组位置。3)定值（Valuator）：得到一个数值。4)选择（Choice）：从一组可能选择的对象中选择一个，得到一个非负整数。5)拾取（Pick）：得到一个图段、标识或状态值。6)字符串（String）：得到一个字符串。与这六类逻辑设备对应的物理设备:鼠标、旋钮、按钮、光标、键盘、触笔、数字化仪等。3、交互方式逻辑输入设备的交互作用是一个进程，可以认为是在应用程序和输入进程之间发生的。任一逻辑设备都有四种操作方式，操作方式决定了输入数据的接收方法和应用程序获得数据的方法。1)请求方式应用程序与输入进程交替工作。应用程序请求输入，等待回答，输入进程启动，向应用程序传递数据。如：Command:SETVARVariablenameor?:MIRRTEXTNewValueforMIRRTEXT1:02)采样方式应用程序与输入进程同时工作，应用程序处于支配作用。如SKETCH命令徒手画线时，鼠标移动，立即在屏幕上就有一波浪线在不断增长，使用户立即见到效果，具有动态响应能力。3)事件方式(如鼠标事或键盘事件）应用程序与输入进程同时工作，输入进程处于支配作用。输入进程向应用程序传递数据并期待应用程序按所接收的数据工作。4)混合方式混合方式在交互图形系统中最常见，如在“Command:”状态下可直接键入命令，也可点菜单，菜单还可以是屏幕菜单、下拉菜单、图标菜单或数字化仪菜单。4、交互控制技术动态作图技术：动态方式作图可以使用户随时都能看到将要得到的图形形状、大小和位置，以便做出决策。如交互图形系统中常见的橡皮筋。•图形拖动技术：交互图形系统中某些命令，如Move、Copy、Scale、Rotate、Mirror等，在选中待编辑实体后它们的位置和大小将随光标移动而变化，这就是图形拖动现象。它的原理是，首先获取被选中这些实体的图形信息，包括它们的几何数据和颜色、线型等非几何数据，然后不断重复删除原有位置上的这些实体，在新位置上生成这些实体。◆约束技术：SNAP（捕捉）命令可设置约束网格。2）约束橡皮筋的方向如当ORTHO正交命令为ON时可控制橡皮筋为水平或垂直方向。3）将光标约束到实体的某些特殊点上用目标捕捉命令OSNAP，特殊点有端点、中点、交点、切点、垂点等。1）网格约束将光标限制在格点上。8.2参数化几何建模一、参数法图形程序设计的特点在机械图中，象键、销、螺钉、螺母、滚动轴承等标准件，其形状是相似的，因此它们的二维视图也很相似，所以常采用参数化编程方式来绘图。参数化绘图：将图形中的某些尺寸或全部尺寸定义为变量，在画几何形状类似的图形时给变量赋以新值，就可以得到大小不同的图形。参数化绘图主要是确定基本参数和参数化处理。参数化绘图特点:1、在参数化程序方式下，用户无需逐步绘图，只需输入一些参数即可。2、参数化绘图减少了用户输入数据的数量，提高了作图精度和作图效率。3、可以解决用交互方式难以绘制的图形。二、参数法编程步骤与方法1、确定参数1）对抽象的几何图形，可用尺寸标注作为图形参数。2）机械图中的图形表示具体的零件或结构，因此参数的名称和定义应尽量结合工程实际，如普通平键的图形参数为：LRRLa)不好b)好3）优先考虑描述零件规格、性能的参数作为图形参数。如：螺钉外径、滚动轴承内径、用齿轮的模数、齿数和变位系数代替分度圆和齿顶圆直径等。4）为便于用户操作，参数的数量应尽量少。方法：①利用规格尺寸，从文件或数据库中检索出其它尺寸数据；（如P180表8-1中开槽圆柱头螺钉可由D和L查其它参数）②在不影响零件表达情况下，图形的某些部分采用简化画法，使其参数间建立一定关系，从而可省去一些参数。（如P180的图8-27螺栓的简化画法）2、通过已确定参数确定构成图形的各个实体的几何参数3、调用图形函数或图形命令绘制图形如：用Autolisp语言绘制8.5Autolisp语言简介Autolisp语言是嵌入AutoCAD软件包的LISP(Lispprocessinglanguage)编程语言，它是一种符号处理语言，又称函数型的语言，它没有语句，程序就是表。每个函数都是以表的形式书写的，它可以交互执行，也可写成程序。程序存贮是ASCII码，属于文本编辑文件。一、数据类型Autolisp语言数据类型有数值型（整型、实型）、字符型、表（图括号内的单元）等。二、语法规则三、常用函数1．赋值setq(setqx5);将数字5赋值给变量x(setqx(+35));将数字8赋值给变量x（函数名┕┘参数１┕┘参数２┕┘…）2．算术函数：＋、－、＊、／(-1023);即10-2-3(/被除数除数除数…)(1+数);加1(1-数);减13．三角函数sin、cos等(sin弧度)(cos弧度)(atan数1[数2])；数2为可选项，若没有数2，则返回数1的反正切值，否则返回数1/数2的反正切值。4.常用数学函数(ABS数);求数的绝对值(exp数);返回e的数)次方值(expt底数幂);返回底数的幂)次方值(log数);返回以e为底数)的对数(sqrt数);返回数d的平方根(fix数);返回数的整型数常用数学函数（续）(float数);返回数的实型数(max数1数2…);求最大值(distance点1点2);返回两点间距离如：(distance’(1.02.5)’(7.72.5));返回两点间距离6.7(angle点1点2);返回通过点1的水平线与两点连线的夹角(弧度)(p