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AutoCAD 2002之三维绘图
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12.1 用户坐标系
用AutoCAD绘二维图形时，通常是在一个固定坐标系，即世界坐标系(World Coordinate System，WCS)中完成的。在AutoCAD中，世界坐标系又叫通用坐标系或绝对坐标系，其原点以及各坐标轴方向固定不变。对于AutoCAD的二维绘图来说，世界坐标系已足以满足要求，但在固定不变的世界坐标系中绘制三维图形时，会给用户带来很大的不便。
为便于绘制三维对象，AutoCAD允许用户定义自己的坐标系，并将该坐标系统称为用户坐标系(User Coordinate System，UCS)。利用UCS，用户就可以方便地创建各种三维对象。因为AutoCAD的大部分绘图操作是在当前坐标系的XY面或与XY面平行的面上进 行的。
AutoCAD用坐标系图标形象、直观地反映当前坐标系的形式与坐标轴方向。如果当前坐标系为WCS，坐标系原点处会有一个位于XY面上的正方形，如图12-1(a)、(b)所示。如果当前坐标系为UCS，则没有此正方形，如图12-1(c)、(d)所示。
下面再通过具体实例说明UCS的作用。
已知图12-2 (a)所示楔体，要求在其斜面ABCD上以A点为圆心绘圆。如果在当前坐标系下(如图中的坐标系图标所示)。以A点为圆心绘圆，得图12-2 (b)所示的结果，即所绘圆位于楔体的底面，这是因为当前坐标系的XY面与楔体底面重合。如果先定义成由图12-2 (c)中的坐标系图标所示形式的UCS，即使新UCS的XY面与斜面ABCD重合，再用绘圆命令绘圆，则可得到图12-2 (d)所示的结果。
(a) (b) (c) (d)
12.2节还将以该例为例介绍如何定义对应的UCS以及如何绘圆。实际上，只有根据需要建立各种用户坐标系，才能够在空间任何位置绘图。可以说，用户坐标系是用AutoCAD进行三维绘图的重要工具。
12.1.1 定义UCS
实现定义UCS的命令是UCS，执行UCS，AutoCAD提示：
输入选项 [新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)]<世界>:
各选项含义如下：
● 新建(N)
创建新UCS。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]:
此提示要求用户确定UCS的创建方法。
♦ 指定新UCS的原点
确定新UCS的原点，为默认项。执行该默认项，即确定新UCS的原点后，新UCS通过将原坐标系的原点移动到新位置后得到，且移动后新UCS的X、Y、Z坐标轴方向不发生改变。
♦ Z轴(ZA)
在不改变原坐标系X轴和Y轴方向的前提下，通过确定新坐标系原点和Z轴正方向上的任一点创建新UCS。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新原点:(确定新UCS的原点位置)
在正Z轴范围上指定点:(确定新UCS的Z轴正方向上任一点)
♦ 三点(3)
通过定义3个点创建新UCS，这是较常用的方法之一。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新原点:(确定新UCS的原点位置)
在正X轴范围上指定点:(确定新UCS的X轴正方向上的任一点)
在UCS XY平面的正Y轴范围上指定点:(确定新UCS上Y坐标值为正的XOY平面上的任一点)
♦ 对象(OB)
根据用户选择的对象创建新UCS。新UCS与所选对象具有同样的伸出方向(即正的Z轴)，其原点和X轴正方向按表12-1所示规则确定，Y轴方向符合右手规则。
对 象 类 型
确定UCS的方法
点(POINT)
该点为新UCS的原点，X轴任意，但必须与算法一致
线段(LINE)
线上离拾取点近的端点为新UCS的原点，X轴的选择要满足使该线位于新UCS的XZ面上，线上的另一个端点在新UCS中的Y坐标为0
圆弧(ARC)
新UCS的原点为圆弧的圆心，X轴通过离拾取点近的圆弧端点
圆(CIRCLE)
新UCS的原点为圆的圆心，X轴通过拾取点
二维多段线(POLYLINE)
二维多段线上的起始点为新UCS的原点，X轴位于起点到下一个顶点的连线上
尺寸标注(DIMENSION)
尺寸标注文字的中点为新UCS的原点，X轴方向平行于标注该尺寸文字时UCS的X轴方向
三维面(3D FACE)
三维面上的第一点为新UCS的原点，初始两点确定新UCS的X轴第一点与第四点确定Y轴的正向
型、文字、块、外部参照、属性及属性定义
对象的插入点为新UCS的原点，X轴方向沿着原UCS的X轴方向
在“指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]:”提示下执行“对象(OB)”选项，AutoCAD提示：
选择对齐UCS的对象:
在该提示下选择对象即可。
♦ 面(F)
根据三维实体上的平面创建新UCS。执行该选项，AutoCAD提示：
选择实体对象的面:
在此提示下在面内拾取一点或单击面的边界，该面以高亮度显示，且新UCS附着于此面，他的X轴对齐所找到面的最近的边，同时AutoCAD提示：
输入选项[下一个(N)/X轴反向(X)/Y轴反向(Y)]<接受>:
其中“下一个(N)”选项表示将新UCS放到邻近面或选择边所在面的反面；“X轴反向(X)”、“Y轴反向(Y)”选项分别表示将UCS绕X轴、Y轴旋转180°；“<接受>”选项则表示接受新UCS。
♦ 视图(V)
新UCS的XY平面与当前视图面平行，原点为原UCS的原点。
♦ X、Y、Z
X、Y、Z选项分别表示将原UCS绕X、Y、Z轴旋转指定的角度，得到新的UCS。
● 移动(M)
通过改变当前UCS的原点位置或Z向深度重新定义UCS，新UCS的X、Y坐标的方向不变。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新原点或[Z向深度(Z)]:
在该提示下进行选择即可。
● 正交(G)
将UCS设置成正交形式。执行该选项，AutoCAD提示：
输入选项[俯视(T)/仰视(B)/主视(F)/后视(BA)/左视(L)/右视(R)]<俯视>:
用户从中选择即可。
● 上一个(P)
退回到前一个坐标系设置。
● 恢复(R)
恢复命名保存的UCS，使其成为当前UCS。这种恢复并不重新建立保存原UCS时的有效视图方向，即“恢复(R)”选项仅恢复UCS，而原视图方向不能恢复。
● 保存(S)
将当前UCS设置命名保存。
● 删除(D)
从命名保存的UCS中删去指定的UCS。
● 应用(A)
当其他视口中保存有不同的UCS时，确定是将当前UCS应用于指定视口(读者可以把视口暂理解为绘图区域。有关视口的概念请参阅本书列出的参考书)，还是应用于所有视口。执行该选项，AutoCAD提示：
拾取要应用当前UCS的视口或[所有(A)]<当前>:
用户根据需要响应即可。
用AutoCAD绘二维图形时，通常是在一个固定坐标系，即世界坐标系(World Coordinate System，WCS)中完成的。在AutoCAD中，世界坐标系又叫通用坐标系或绝对坐标系，其原点以及各坐标轴方向固定不变。对于AutoCAD的二维绘图来说，世界坐标系已足以满足要求，但在固定不变的世界坐标系中绘制三维图形时，会给用户带来很大的不便。
为便于绘制三维对象，AutoCAD允许用户定义自己的坐标系，并将该坐标系统称为用户坐标系(User Coordinate System，UCS)。利用UCS，用户就可以方便地创建各种三维对象。因为AutoCAD的大部分绘图操作是在当前坐标系的XY面或与XY面平行的面上进 行的。
AutoCAD用坐标系图标形象、直观地反映当前坐标系的形式与坐标轴方向。如果当前坐标系为WCS，坐标系原点处会有一个位于XY面上的正方形，如图12-1(a)、(b)所示。如果当前坐标系为UCS，则没有此正方形，如图12-1(c)、(d)所示。
(a) WCS (b) WCS (c) UCS (d) UCS
图12-1 坐标系图标
下面再通过具体实例说明UCS的作用。
已知图12-2 (a)所示楔体，要求在其斜面ABCD上以A点为圆心绘圆。如果在当前坐标系下(如图中的坐标系图标所示)。以A点为圆心绘圆，得图12-2 (b)所示的结果，即所绘圆位于楔体的底面，这是因为当前坐标系的XY面与楔体底面重合。如果先定义成由图12-2 (c)中的坐标系图标所示形式的UCS，即使新UCS的XY面与斜面ABCD重合，再用绘圆命令绘圆，则可得到图12-2 (d)所示的结果。
(a) (b) (c) (d)
图12-2 绘圆示例
12.2节还将以该例为例介绍如何定义对应的UCS以及如何绘圆。实际上，只有根据需要建立各种用户坐标系，才能够在空间任何位置绘图。可以说，用户坐标系是用AutoCAD进行三维绘图的重要工具。
12.1.1 定义UCS
实现定义UCS的命令是UCS，执行UCS，AutoCAD提示：
输入选项 [新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)]<世界>:
各选项含义如下：
● 新建(N)
创建新UCS。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]:
此提示要求用户确定UCS的创建方法。
♦ 指定新UCS的原点
确定新UCS的原点，为默认项。执行该默认项，即确定新UCS的原点后，新UCS通过将原坐标系的原点移动到新位置后得到，且移动后新UCS的X、Y、Z坐标轴方向不发生改变。
♦ Z轴(ZA)
在不改变原坐标系X轴和Y轴方向的前提下，通过确定新坐标系原点和Z轴正方向上的任一点创建新UCS。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新原点:(确定新UCS的原点位置)
在正Z轴范围上指定点:(确定新UCS的Z轴正方向上任一点)
♦ 三点(3)
通过定义3个点创建新UCS，这是较常用的方法之一。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新原点:(确定新UCS的原点位置)
在正X轴范围上指定点:(确定新UCS的X轴正方向上的任一点)
在UCS XY平面的正Y轴范围上指定点:(确定新UCS上Y坐标值为正的XOY平面上的任一点)
♦ 对象(OB)
根据用户选择的对象创建新UCS。新UCS与所选对象具有同样的伸出方向(即正的Z轴)，其原点和X轴正方向按表12-1所示规则确定，Y轴方向符合右手规则。
表12-1 根据对象定义UCS
对 象 类 型
确定UCS的方法
点(POINT)
该点为新UCS的原点，X轴任意，但必须与算法一致
线段(LINE)
线上离拾取点近的端点为新UCS的原点，X轴的选择要满足使该线位于新UCS的XZ面上，线上的另一个端点在新UCS中的Y坐标为0
圆弧(ARC)
新UCS的原点为圆弧的圆心，X轴通过离拾取点近的圆弧端点
圆(CIRCLE)
新UCS的原点为圆的圆心，X轴通过拾取点
二维多段线(POLYLINE)
二维多段线上的起始点为新UCS的原点，X轴位于起点到下一个顶点的连线上
尺寸标注(DIMENSION)
尺寸标注文字的中点为新UCS的原点，X轴方向平行于标注该尺寸文字时UCS的X轴方向
三维面(3D FACE)
三维面上的第一点为新UCS的原点，初始两点确定新UCS的X轴第一点与第四点确定Y轴的正向
型、文字、块、外部参照、属性及属性定义
对象的插入点为新UCS的原点，X轴方向沿着原UCS的X轴方向
在“指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]:”提示下执行“对象(OB)”选项，AutoCAD提示：
选择对齐UCS的对象:
在该提示下选择对象即可。
♦ 面(F)
根据三维实体上的平面创建新UCS。执行该选项，AutoCAD提示：
选择实体对象的面:
在此提示下在面内拾取一点或单击面的边界，该面以高亮度显示，且新UCS附着于此面，他的X轴对齐所找到面的最近的边，同时AutoCAD提示：
输入选项[下一个(N)/X轴反向(X)/Y轴反向(Y)]<接受>:
其中“下一个(N)”选项表示将新UCS放到邻近面或选择边所在面的反面；“X轴反向(X)”、“Y轴反向(Y)”选项分别表示将UCS绕X轴、Y轴旋转180°；“<接受>”选项则表示接受新UCS。
♦ 视图(V)
新UCS的XY平面与当前视图面平行，原点为原UCS的原点。
♦ X、Y、Z
X、Y、Z选项分别表示将原UCS绕X、Y、Z轴旋转指定的角度，得到新的UCS。
● 移动(M)
通过改变当前UCS的原点位置或Z向深度重新定义UCS，新UCS的X、Y坐标的方向不变。执行该选项，AutoCAD提示：
指定新原点或[Z向深度(Z)]:
在该提示下进行选择即可。
● 正交(G)
将UCS设置成正交形式。执行该选项，AutoCAD提示：
输入选项[俯视(T)/仰视(B)/主视(F)/后视(BA)/左视(L)/右视(R)]<俯视>:
用户从中选择即可。
● 上一个(P)
退回到前一个坐标系设置。
● 恢复(R)
恢复命名保存的UCS，使其成为当前UCS。这种恢复并不重新建立保存原UCS时的有效视图方向，即“恢复(R)”选项仅恢复UCS，而原视图方向不能恢复。
● 保存(S)
将当前UCS设置命名保存。
● 删除(D)
从命名保存的UCS中删去指定的UCS。
● 应用(A)
当其他视口中保存有不同的UCS时，确定是将当前UCS应用于指定视口(读者可以把视口暂理解为绘图区域。有关视口的概念请参阅本书列出的参考书)，还是应用于所有视口。执行该选项，AutoCAD提示：
拾取要应用当前UCS的视口或[所有(A)]<当前>:
用户根据需要响应即可。
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