Phát triển AutoCAD bằng ActiveX & VBA - Chương 8 potx

LÀM VIỆC TRONG KHÔNG GIAN BA CHIỀU 8 Trong chương này Xác định toạ độ ba chiều Định nghĩa hệ toạ độ người dùng Chuyển trục toạ độ Tạo đối tượng ba chiều Hiệu chỉnh trong k

Trang 1

LÀM VIỆC TRONG KHÔNG

GIAN BA CHIỀU

8

Trong chương này

 Xác định toạ độ ba chiều

 Định nghĩa hệ toạ độ người dùng

 Chuyển trục toạ độ

 Tạo đối tượng ba chiều

 Hiệu chỉnh trong không gian ba chiều

 Hiệu chỉnh vật thể khối

Vật thể 3 chiều (3D) thường được biểu diễn bởi các

bản vẽ gồm các hình chiếu của nó trên các mặt phẳng

(2D) Mặc dù phương pháp phác hoạ trên được sử

dụng rất rộng rãi trong các ngành kỹ thuật và kiến

trúc, nhưng nó bị hạn chế ở chỗ: bản vẽ 2D phải mô

tả vật thể không gian và phải thể hiện được một cách

trực quan Hơn nữa, vì các hình chiếu được tạo ra

độc lập nên khả năng lỗi và gây nhầm lẫn là rất lớn

Vì vậy, ta có thể tạo ra hình 3D thật thay vì thể hiện

nó bằng các hình 2D Có thể sử dụng các công cụ

của AutoCAD để tạo ra các hình 3D một cách chi tiết

và giống như thật, hơn nữa ta có thể thao tác với

chúng theo nhiều cách khác nhau

Trang 2

1 Xác định tọa độ ba chiều

Việc xác định toạ độ 3D cũng giống như trong hệ toạ độ 2D, chỉ thêm thành phần theo hướng thứ 3, trục Z Khi vẽ trong 3D, cần xác định được các giá trị toạ độ theo các trục X,Y và Z trong hệ toạ độ chung (WCS) cũng như trong hệ toạ độ người dùng (UCS) Hình vẽ dưới đây mô tả các trục X, Y, Z của hệ trục WCS:

Gốc tọa độ WCS Biểu tượng UCS

Gốc tọa độ UCS

1.1 Quy tắc bàn tay phải

Quy tắc bàn tay phải xác định chiều dương của trục Z khi đã biết hướng của trục X

và Y, đồng thời cũng xác định chiều quay dương xung quanh các trục trong không gian 3D

Để xác định chiều dương của các trục X, Y, Z, đặt bàn tay phải thẳng, các ngón tay hướng thẳng lên trên sao cho mu bàn tay hướng về phía màn hình, ngón cái hướng sang ngang, ngón trỏ chỉ hướng thẳng đứng lên trên và ngón giữa gập theo hướng vuông góc với lòng bàn tay, khi đó hướng chỉ của ngón cái sẽ trùng với hướng dương của trục X, hướng của các ngón trỏ trùng với hướng dương của trục Y, và hướng chỉ của ngón giữa là hướng dương của trục Z Để xác định chiều quay dương quanh các trục toạ độ đặt ngón cái trùng theo hướng dương của hệ trục toạ độ, gập các ngón tay còn lại hướng vào lòng bàn tay thì hướng gập các ngón tay trùng với chiều quay dương quanh trục toạ độ đó

1.2 Nhập tọa độ X, Y , Z

Nhập toạ độ trong hệ trục toạ độ WCS 3D tương tự như nhập tọa độ trong hệ trục tọa độ WCS 2D, nhưng cần chỉ ra toạ độ Z bên cạnh toạ độ X, Y Cũng như hệ trục toạ độ 2D, một biến được sử dụng để chuyển các tọa độ vào trong các phương thức hay thuộc tính trong ActiveX cũng như để nhập vào một tọa độ

Trang 3

Đoạn chương trình con dưới đây, trước hết sẽ tạo ra một đường đa tuyến nét mảnh 2D với 3 đỉnh, sau đó sẽ tạo đường đa tuyến 3D với 3 đỉnh Chú ý rằng chiều dài của mảng chứa các đỉnh đó sẽ tăng lên để chứa thêm toạ độ Z của đường đa tuyến 3D Chương trình này kết thúc bởi việc xuất ra toạ độ các đỉnh của đường đa tuyến 2D và 3D bằng thông báo

Định nghĩa và truy vấn toạ độ của đường đa tuyến 2D và 3D

Ví dụ này sẽ tạo ra 2 đường đa tuyến, trong đó có một đường 3D Đường đầu tiên là

đa tuyến 2D và đường thứ hai sẽ là 3D Ví dụ này cũng sẽ truy vấn toạ độ của chúng và hiển thị trên các thông báo

Sub Ch8_Polyline_2D_3D()

Dim pline2DObj As AcadLWPolyline

Dim pline3DObj As AcadPolyline

Dim points2D(0 To 5) As Double

Dim points3D(0 To 8) As Double

’ Định nghĩa đỉnh polyline 2D

points2D(0) = 1: points2D(1) = 1

’ Định nghĩa đỉnh polyline 3D

points3D(0) = 1: points3D(1) = 1: points3D(2) = 0

’ Tạo polyline 2D

Set pline2DObj =

ThisDrawing.ModelSpace.AddLightWeightPolyline(points2D)

pline2DObj.Color = acRed

pline2DObj.Update

’ Tạo polyline 3D

Set pline3DObj = ThisDrawing.ModelSpace.AddPolyline(points3D) pline3DObj.Color = acBlue

pline3DObj.Update

’ Lấy các toạ độ đỉnh của các polyline

Dim get2Dpts As Variant

Dim get3Dpts As Variant

get2Dpts = pline2DObj.Coordinates

get3Dpts = pline3DObj.Coordinates

’ Hiển thị toạ độ

MsgBox ("2D polyline (red): " & vbCrLf & _

get2Dpts(0) & ", " & get2Dpts(1) & vbCrLf & _ get2Dpts(2) & ", " & get2Dpts(3) & vbCrLf & _ get2Dpts(4) & ", " & get2Dpts(5))

MsgBox ("3D polyline (blue): " & vbCrLf & _

get3Dpts(0) & ", " & get3Dpts(1) & ", " & _ get3Dpts(2) & vbCrLf & _

get3Dpts(3) & ", " & get3Dpts(4) & ", " & _ get3Dpts(5) & vbCrLf & _

get3Dpts(6) & ", " & get3Dpts(7) & ", " & _ get3Dpts(8))

End Sub

Trang 4

2 Định nghĩa hệ tọa độ người dùng

Định nghĩa một đối tượng hệ toạ độ người dùng (UCS) bao gồm thay đổi vị trí của gốc toạ độ (0,0,0) và thay đổi hướng của mặt phẳng XY và trục Z Hệ toạ độ người dùng có thể đặt ở một vị trí và theo một hướng bất kỳ nào đó trong không gian 3D,

có thể được định nghĩa, lưu lại và sử dụng với số lượng tuỳ vào nhu cầu sử dụng của người dùng Nếu có nhiều cổng nhìn được kích hoạt thì chúng dùng chung một

hệ trục toạ độ

Nếu vẽ nhiều trong không gian 3D thì ta nên định nghĩa sẵn một số hệ trục toạ độ, mỗi hệ trục tọa độ có gốc và hướng các trục toạ độ khác nhau, tùy theo yêu cầu cụ thể

Để chỉ ra gốc toạ độ và hướng của hệ trục toạ độ người dùng, ta cần hiển thị biểu tượng của UCS tại gốc của hệ toạ độ đó bằng cách sử dụng thuộc tính UCSIconAtOrigin (xem thuộc tính UCSIconOn) và để không hiển thị biểu tượng tại gốc tọa độ, nó được hiển thị tại tọa độ WCS được định nghĩa bởi biến hệ thống

UCSORG

Các hệ trục toạ độ người dùng rất hữu ích trong không gian 3D Ta sẽ dễ dàng sắp xếp các hệ toạ độ thẳng hàng với các khối hình học đã có hơn là phải tìm ra độ dịch chuyển chính xác của một điểm trong không gian 3D

Hệ trục thứ nhất Hệ trục thứ 2 Mô hình với 2 hệ trục toạ độ

Có thể định nghĩa hệ trục toạ độ mới trong không gian in cũng như trong không gian mô hình, tuy nhiên, các hệ trục người dùng trong không gian in chỉ được thao tác thủ công AutoCAD lưu giữ được 10 hệ trục toạ độ sau cùng, mà được tạo ra trong không gian mô hình và trong không gian in

Hệ trục toạ độ mới được tạo bằng phương thức Add Phương thức này yêu cầu 4 giá trị đầu vào, bao gồm: toạ độ của điểm gốc ; toạ độ trên trục X, trục Y ; tên của hệ trục toạ độ

Tất cả các toạ độ của các đối tượng ActiveX Automation của AutoCAD đều nhập vào từ hệ toạ độ chung (WCS) Phương thức GetUCSMatrix được dùng để tính ma trận biến đổi của một hệ trục UCS bất kỳ Dùng ma trận này để tìm toạ độ tương đương trong WCS

Trang 5

Sử dụng thuộc tính ActiveUCS trong đối tượng Document để kích hoạt một hệ toạ độ UCS Nếu hệ trục UCS đang sử dụng bị thay đổi thì đối tượng UCS mới cần được khởi động lại như hệ toạ độ UCS hiện hành để những thay đổi được xuất hiện

Hệ trục UCS hiện hành được thiết lập lại bằng cách sử dụng một lần nữa thuộc tính ActiveUCS với đối tượng UCS được cập nhật

Ví dụ tạo một hệ toạ độ UCS mới, kích hoạt và chuyển toạ độ của một điểm sang

hệ toạ độ UCS này

Thủ tục dưới đây sẽ tạo một hệ trục toạ độ mới và kích hoạt Sau đó yêu cầu người dùng chọn một điểm trong bản vẽ và trả về toạ độ của điểm đó trong cả hệ trục UCS

và hệ trục WCS

Sub Ch8_NewUCS()

’ Định nghĩa các biến cần dùng

Dim ucsObj As AcadUCS

Dim origin(0 To 2) As Double

Dim xAxisPnt(0 To 2) As Double

Dim yAxisPnt(0 To 2) As Double

’ Gán gốc toạ độ cho hệ trục UCS

origin(0) = 4: origin(1) = 5: origin(2) = 3

xAxisPnt(0) = 5: xAxisPnt(1) = 5: xAxisPnt(2) = 3

yAxisPnt(0) = 4: yAxisPnt(1) = 6: yAxisPnt(2) = 3

’ Thêm hệ trục UCS vào tập đối tượng UserCoordinatesSystems Set ucsObj = ThisDrawing.UserCoordinateSystems _

Add(origin, xAxisPnt, yAxisPnt, "New_UCS")

’ Thể hiện biểu tượng UCS

ThisDrawing.ActiveViewport.UCSIconAtOrigin = True

ThisDrawing.ActiveViewport.UCSIconOn = True

’ Chuyển hệ trục UCS mới thành hệ trục hiện thời

ThisDrawing.ActiveUCS = ucsObj

MsgBox "The current UCS is : " & ThisDrawing.ActiveUCS.Name _

& vbCrLf & " Pick a point in the drawing."

’ Tìm toạ độ trong hệ trục WCS và UCS của một điểm

Dim WCSPnt As Variant

Dim UCSPnt As Variant

WCSPnt = ThisDrawing.Utility.GetPoint(, "Enter a point: ") UCSPnt = ThisDrawing.Utility.TranslateCoordinates _

(WCSPnt, acWorld, acUCS, False) MsgBox "The WCS coordinates are: " & WCSPnt(0) & ", " _

& WCSPnt(1) & ", " & WCSPnt(2) & vbCrLf & _

"The UCS coordinates are: " & UCSPnt(0) & ", " _

& UCSPnt(1) & ", " & UCSPnt(2) End Sub

3 Chuyển trục tọa độ

Phương thức TranslateCoordinates sẽ chuyển một điểm hoặc một véctơ từ hệ toạ độ này sang hệ toạ độ khác Một đối số kiểu point, gọi là OriginalPoint (điểm gốc), có thể được hiểu như là một điểm 3D hoặc là một véctơ chuyển vị 3D Đối số này có thể được phân biệt bởi đối số kiểu Boolean và Disp Nếu đối số Disp được gán

Trang 6

bằng True thì đối số OriginalPoint được xem như là véc tơ chuyển vị, ngược lại thì được coi như là một điểm Hai đối số nữa nhằm xác định xem

OriginalPoint thuộc hệ trục toạ độ nào và nó sẽ được chuyển sang hệ toạ độ nào Các hệ trục toạ độ dưới đây của AutoCAD có thể được xác định từ các đối số From và To :

WCS

World Coordinate System (WCS) - hệ trục toạ độ tham chiếu Tất cả các hệ trục toạ độ khác đều được định nghĩa thông qua hệ trục này vì đây là hệ trục không thay đổi Tất cả các giá trị được tính thông qua WCS là ổn định dù có

sự thay đổi các hệ trục toạ độ khác Tất cả các điểm sử dụng trong các phương thức và thuộc tính của ActiveX đều được biểu diễn trong hệ trục WCS ngoại trừ khi có những trường hợp khác được chỉ rõ

UCS

User Coordinate System (UCS) - hệ trục toạ độ làm việc Người dùng tạo ra

hệ trục UCS để tạo thuận lợi cho các thao tác với bản vẽ Tất cả các điểm được chuyển vào dòng lệnh của AutoCAD, bao gồm cả những điểm trả về

từ các hàm AutoLISP và các hàm mở rộng, là những điểm trong hệ trục UCS hiện tại (trừ khi người dùng thêm vào phía trước dấu * ở dấu nhắc dòng lệnh) Nếu muốn ứng dụng gửi toạ độ điểm theo hệ trục WCS, OCS, DCS đến dòng lệnh của AutoCAD, trước hểt phải chuyển tọa độ về hệ trục toạ độ UCS bằng cách gọi phương thức TranslateCoordinates

OCS

Object Coordinate System (OCS) - giá trị toạ độ được xác định trong các phương thức và thuộc tính cho đối tượng Polyline và LightweightPolyline, đều được biểu diễn trong hệ toạ độ này, tương đối so với đối tượng Những điểm này thường được chuyển sang hệ toạ độ WCS, hệ toạ độ UCS hiện tại hoặc hệ toạ độ DCS hiện tại, tuỳ theo mục đích sử dụng của đối tượng Ngược lại, các điểm trong hệ tọa độ WCS, UCS hay DCS phải được chuyển

về hệ trục OCS trước khi ghi vào cơ sở dữ liệu bằng chính các thuộc tính đó

Xem thêm tài liệu “ActiveX and VBA Reference” để tìm hiểu thêm về các

phương thức và thuộc tính được sử dụng trong hệ trục toạ độ này

Khi chuyển toạ độ sang hệ OCS hoặc ngược lại, cần đưa vào véc tơ pháp tuyến1 cho hệ trục OCS trong đối số cuối cùng của hàm TranslateCoordinates

DCS

Display Coordinate System (DCS) - hệ trục toạ độ mà các đối tượng sẽ được biến đổi trước khi chúng được hiển thị Gốc của DCS là điểm được lưu trong biến hệ thống TARGET của AutoCAD và trục Z của hệ trục này là hướng quan sát Nói cách khác, khung nhìn luôn là mặt phẳng quan sát của

1 Véc tơ pháp tuyến (Normal vector): véc tơ pháp tuyến đơn vị trong hệ toạ độ WCS, dùng để định nghĩa trục toạ độ z cho hệ toạ độ OCS

Trang 7

hệ trục DCS Các toạ độ này có thể được sử dụng để xác định xem những đối tượng nào sẽ được hiển thị trong AutoCAD

PSDCS

Paper Space DCS (PSDCS) - hệ trục toạ độ này chỉ có thể được biến đổi từ

hệ trục DCS hoặc sang hệ trục DCS trong khung nhìn của không gian mô hình hiện hành Thực chất đây là sự biến đổi 2D, trong đó toạ độ X và Y luôn được nhân tỷ lệ và tịnh tiến nếu đối số Disp là True, còn toạ độ Z chỉ được nhân tỷ lệ nhưng không bao giờ tịnh tiến Do đó, toạ độ Z có thể được dùng để tìm hệ số phóng đại giữa hai hệ trục toạ độ Hệ trục PSDCS chỉ có thể được biến đổi trong khung nhìn của không gian mô hình hiện tại Nếu đối số from là PSDCS thì đối số to sẽ là DCS và ngược lại

Biến đổi toạ độ từ hệ trục OCS sang hệ trục WCS

Ví dụ sau đây sẽ tạo ra đối tượng Polyline trong không gian mô hình Đỉnh thứ nhất của đa tuyến sẽ được biểu diễn theo toạ độ trong cả hệ trục OCS và WCS Quá trình biến đổi ngược từ OCS sang WCS cần phải nhập véc tơ pháp tuyến của hệ trục OCS vào đối số cuối cùng trong phương thức TranslateCoordinates

Sub Ch8_TranslateCoordinates()

’ Tạo một polyline trong không gian mô hình

Dim plineObj As AcadPolyline

Dim points(0 To 14) As Double

’ Gán các đỉnh cho polyline

points(0) = 1: points(1) = 1: points(2) = 0

’ Tạo đối tượng light weight Polyline trong không gian mô hình Set plineObj = ThisDrawing.ModelSpace.AddPolyline(points)

’ Tìm toạ độ X và Y của đỉnh đầu tiên của đường polyline

Dim firstVertex As Variant

firstVertex = plineObj.Coordinate(0)

’ Tìm toạ độ Z của đường polyline sử dụng thuộc tính

Elevation

firstVertex(2) = plineObj.Elevation

’ Thay đổi véc tơ pháp cho polyline để thấy sự sai khác

’ giữa hai hệ toạ độ

Dim plineNormal(0 To 2) As Double

plineNormal(0) = 0#

plineNormal(1) = 1#

plineNormal(2) = 2#

plineObj.Normal = plineNormal

’ Chuyển toạ độ từ hệ trục OCS sang WCS

Dim coordinateWCS As Variant

coordinateWCS = ThisDrawing.Utility.TranslateCoordinates _

(firstVertex, acOCS, acWorld, False, plineNormal)

’ Biểu diễn toạ độ của điểm

MsgBox "The first vertex has the following coordinates:" _

& vbCrLf & "OCS: " & firstVertex(0) & ", " & _

Trang 8

firstVertex(1) & ", " & firstVertex(2) & vbCrLf & _

"WCS: " & coordinateWCS(0) & ", " & _ coordinateWCS(1) & ", " & coordinateWCS(2) End Sub

4 Tạo đối tượng ba chiều

AutoCAD hỗ trợ ba kiểu mô hình không gian: mô hình khung dây, lưới và khối Mỗi loại có cách tạo và hiệu chỉnh riêng

Mô hình khung dây: là dạng mô tả các đối tượng không gian dưới dạng khung Trong mô hình này, các đối tượng không có các mặt mà chỉ gồm các điểm, các đường thẳng và các đường cong thể hiện các cạnh của vật thể Có thể tạo mô hình khung dây bằng cách bố trí các đối tượng 2D ở bất cứ đâu trong không gian 3D AutoCAD cũng cung cấp một số đối tượng khung dây 3D như đường đa tuyến 3D

Vì mỗi đối tượng được tạo thành bởi mô hình khung dây cần được vẽ và bố trí một cách độc lập nên loại mô hình này đôi khi rất tốn thời gian để mô tả

Mô hình lưới bề mặt: phức tạp hơn mô hình khung dây ở chỗ nó phải định nghĩa không chỉ các cạnh, mà cả bề mặt của đối tượng Mô hình hoá bề mặt trong AutoCAD xác định các mặt bằng cách sử dụng một lưới đa giác Do các mặt của lưới là phẳng nên lưới chỉ có thể xấp xỉ được các đường cong của bề mặt

Mô hình khối : là loại mô hình 3D sử dụng dễ nhất Với mô hình khối trong AutoCAD, ta có thể tạo ra các hình 3D cơ bản như : hộp, hình nón, trụ tròn, hình cầu, hình nêm Sau đó, để tạo ra các hình khối khác phức tạp hơn, ta có thể kết hợp, cắt bỏ, hoặc xác định giao cắt của các khối Ta cũng có thể tạo ra khối bằng cách quét một hình phẳng quanh một trục nào đó hoặc quét theo một đường nào đó Với AutoCAD Designer, ta có thể định nghĩa các khối theo các thông số và mối liên

hệ giữa mô hình 3D và hình chiếu 2D được tạo ra từ khối 3D đó

CẢNH BÁO! Mỗi loại mô hình sử dụng phương pháp khác nhau để xây dựng mô hình 3D,

phương thức hiệu chỉnh đối tượng cũng khác nhau trong cách tác động đến các loại mô hình khác nhau, do vậy không nên sử dụng lẫn lộn các phương thức mô hình hóa Ta có thể biến đổi từ dạng khối sang dạng mặt và từ dạng mặt sang dạng khung dây Tuy nhiên,

ta không thể biến đổi từ dạng khung dây sang dạng mặt và từ dạng mặt sang dạng khối

Trang 9

4.1 Tạo khung dây

Trong AutoCAD, có thể tạo mô hình khung dây bằng cách bố trí các đối tượng 2D

ở bất cứ vị trí nào trong không gian 3D Có thể bố trí theo một số phương pháp sau:

Tạo đối tượng bằng cách nhập điểm 3D, bao gồm các toạ độ X, Y và Z để định vị điểm

Đặt mặt phẳng vẽ mặc định (mặt phẳng XY) cho mặt phẳng dự định vẽ đối tượng bằng cách định nghĩa một hệ trục toạ độ người dùng (UCS)

Di chuyển đối tượng đẫ được tạo ra từ trước theo hướng thích hợp trong không gian 3D

Ngoài ra có thể tạo một số đối tượng khung dây như đường đa tuyến trong không gian 3D Sử dụng phương thức Add3DPoly để tạo đối tượng 3DPolyline Hình vẽ dưới mô tả một ví dụ ứng dụng mô hình hoá 3D bằng cách kết hợp các đa tuyến 3D

và các biểu tượng 2D được đặt trong không gian 3D

4.2 Tạo lưới bề mặt

Một lưới đa giác (đối tượng PolygonMesh) thể hiện bề mặt của một vật thể bằng các mặt phẳng Mật độ lưới hay số mặt được xác định bởi ma trận có MxN đỉnh, tương tự như một lưới bao gồm các cột và các hàng M và N theo thứ tự là chỉ số cột và chỉ số hàng của một đỉnh bất kỳ của lưới Lưới có thể tạo cả trong không gian 2D và 3D nhưng chủ yếu được sử dụng trong 3D

Sử dụng mô hình lưới nếu như không cần chi tiết về một số thuộc tính vật lý (như khối lượng, trọng lượng, trọng tâm của vật thể ) nhưng lại cần khả năng che khuất,

tô bóng và tạo vỏ ngoài, là những tính chất mà mô hình khung dây không thể hiện được Ngoài ra, mô hình lưới bề mặt cũng rất hữu ích để tạo ra các hình không thông thường, ví dụ như mô hình 3D của vùng núi

Một ô lưới có thể khép kín hoặc không khép kín (mở) Ô lưới là mở theo một hướng nào đó nếu cạnh đầu và cạnh cuối của lưới theo hướng đó không trùng nhau như mô

tả ở hình vẽ dưới đây:

Trang 10

M mở

N mở

M đóng

N mở

M mở

N đóng

M đóng

N đóng

Để tạo lưới chữ nhật sử dụng phương thức Add3Dmesh Phương thức này cần 3 tham số đầu vào: số đỉnh theo hướng M (số cột), số đỉnh theo hướng N (số hàng) và một mảng kiểu variant để lưu toạ độ các đỉnh của lưới Khi một đối tượng PolygonMesh được tạo ra, sử dụng thuộc tính Mclose và Nclose để khép kín lưới

Ví dụ tạo lưới đa giác

Ví dụ này sẽ tạo một lưới đa giác kích thước 4x4 Hướng của khung nhìn hiện tại sẽ được điều chỉnh để có thể nhìn được lưới trong không gian 3D dễ dàng hơn

Sub Ch8_Create3DMesh()

Dim meshObj As AcadPolygonMesh

Dim mSize, nSize, Count As Integer

Dim points(0 To 47) As Double

’ tạo mảng chứa các điểm

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	1,05 MB