ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ОРЛОВСКИЙ ГОДУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

	Кафедра «Инженерная графика и САПР» Д.Е. Устинов АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ Лабораторный практикум Часть 1 Дисциплина – «Компьютерная графика» Для всех технических специальностей Печатается по решению редакционно- издательского совета ОрелГТУ Орел 2008
Автор:		канд. техн. наук, зав. каф. ИГ и САПР	Д.Е. Устинов
Рецензент:		канд. техн. наук, доц. каф. ИГ и САПР	Н.Г. Калашникова
Лабораторный практикум включает в себя методические указания по выполнению четырех лабораторных работ по дисциплине «Компьютерная графика». Охватывает основные разделы двухмерной инженерной компьютерной графики, начиная от создания простых примитивов и заканчивая построением полноценных чертежей. Содержит краткие теоретические сведения по каждой теме, подробный алгоритм выполнения лабораторной работы и двенадцать вариантов индивидуальных заданий. Может быть использован в качестве основной литературы при формировании учебно-методических комплексов по смежным дисциплинам. Предназначен студентам технических специальностей. Может быть полезно ИТР в качестве базового курса при самостоятельном изучении инженерной компьютерной графики.

Редактор А.В. Сытин

Технический редактор Д.О. Базлов

Орловский государственный технический университет

Лицензия ИД № 00670 от 05.01.2000 г.

Подписано к печати 08.10.2008 г. Формат 60x84 1/16.

Печать офсетная. Уч. изд. л. 5,5. Усл. печ. л. 5,4. Тираж 20 экз.

Заказ №_______

Отпечатано с готового оригинал-макета

в ООО «СтройИндустрияИнвест»,

302020, Г. Орел, Наугорское шоссе, 29

© ОрелГТУ, 2008

Содержание

Лабораторная работа №1. Настройка параметров системы AutoCAD.

Создание шаблона пользователя 4

Краткие сведения о пользовательском интерфейсе AutoCAD 4

Настройка параметров и интерфейса программы 6

Создание шаблона для чертежа А3 13

Отчет по лабораторной работе 25

Лабораторная работа №2. Геометрические построения. Режимы черчения. Простановка размеров на чертеже 26

Геометрические построения и простановка размеров 26

Отчет по лабораторной работе 34

Лабораторная работа №3. Построение и редактирование элементов чертежа в AutoCAD 36

Редактирование шаблона 36

Построение чертежа детали с использованием команд редактирования примитивов 43

Индивидуальное задание 59

Отчет по лабораторной работе 59

Лабораторная работа №4. Сложные примитивы. Векторизация растрового чертежа 60

Общие сведения о векторизации 60

Последовательность выполнения задания 61

Примеры использования некоторых команд рисования и редактирования при векторизации растровых изображений 66

Индивидуальное задание 78

Отчет по лабораторной работе 78

Список литературы 79

Приложения 80

Лабораторная работа №1. Настройка параметров системы AutoCad. Создание шаблона пользователя

Цель работы: Научиться настраивать параметры и интерфейс программы. Освоить основные приемы построения и редактирования простых примитивов. Создать собственный шаблона пользователя.

Краткие сведения о пользовательском интерфейсе AutoCAD

После загрузки AutoCAD Вы увидите на экране окно программы, которое будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Пользовательский интерфейс AutoCAD

В самой верхней части экрана расположена, стандартная для Windows, строка заголовков с названием программы и именем открытого файла. Также на ней находятся кнопки свертывания, восстановления и закрытия окна программы .

Центральная часть экрана (Графический экран) – основная рабочая зона, в которой находится видимая часть рисунка. Остальные его части могут находиться выше, правее, ниже и левее.

В левом нижнем углу графического экрана располагается пиктограмма мировой системы координат. Направление стрелочек показывает положительное направление осей X и Y декартовой системы координат. Положительное направление оси Z направлено на пользователя.

В нижней части графического экрана располагаются закладки Модель (Model), Лист1 (Layout1) и Лист2 (Layout2). По умолчанию активной является закладка Модель (Model). На ней создается чертеж объекта или его трехмерная модель Закладка Лист используется для вывода чертежа или его части на печатающее устройство.

Под строкой заголовков располагается Главное меню программы (Строка падающих меню), предоставляющая доступ ко всем функциям и командам программы. Раскрыть любое меню можно, щелкнув левой кнопкой мыши на его названии.

Под строкой главного меню располагается Стандартная панель инструментов (Standard Toolbar). Под стандартной панелью инструментов располагаются панель Свойства объектов (Object Properties) и панель Слои (Layers), служащие для облегчения работы со слоями и линиями. В состав этих панелей входят пиктограммы и выпадающие меню, в которых осуществляются настройки свойств линий и слоев.

Слева от графической зоны, как правило, располагаются панели Рисование и Редактирование (Draw и Modify), позволяющие создавать и редактировать все основные двумерные объекты AutoCAD.

В нижней части окна программы располагается Строка режимов, в которой размещен счетчик текущих координат курсора мыши и кнопки управления режимами черчения. (SNAP, GRID, ORTHO и т.д.). Счетчик координат служит для ориентировки на поле чертежа — он изменяет свое трехкоординатное значение при движении указателя мыши по графическому экрану.

Над Строкой режимов располагается окно командных строк, в котором производится ввод команд и вывод подсказок и сообщений программы AutoCAD.

Настройка параметров и интерфейса программы

Настройку интерфейса начните с выбора цвета графической части экрана. По умолчанию он или белый, или черный, но пользователь может его изменить исходя из собственных предпочтений.

Разместите курсор в центральной части экрана и щелкните правой клавишей мыши. Появиться контекстное меню, в котором следует выбрать пункт Настройка… (Options…) (см. рис. 1). Загрузится одноименное диалоговое окно. Перейдите на закладку Экран (Display) и нажмите кнопку Цвета…(Colors…). Откроется еще одно диалоговое окно Установка цветов (Color Options). Выберите подходящий для Вас цвет и нажмите кнопку Принять(Apply & Close) (рисунок 2).

Рисунок 2 – Диалоговое окно Настройка.

Далее настройте режимы черчения. Начните с объектных привязок, которые будут работать «по умолчанию». Для этого щелкните правой клавишей мыши на кнопке Привязки (ОSNAP) в Строке режимов и в раскрывшемся контекстном меню щелкните на пункте Настройка…(Settings…). (рисунок 3). В загрузившемся диалоговом окне перейдите на закладку Объектная привязка и выберите необходимые привязки. Для этого надо поставить галочки в белых прямоугольниках, как показано на рисунок 4.

Теперь, при активном режиме Привязки (ОSNAP), при приближении курсора мыши к любой точке на чертеже, соответствующей одному из выбранных Вами условий, AutoCAD будет автоматически рассчитывать координаты этой точки и предлагать Вам поставить туда еще одну точку с такими же координатами, но уже принадлежащую вновь создаваемому объекту.

Рисунок 3 – Контекстное меню Строки режимов
	Рисунок 4 – Диалоговое окно Режимы рисования, закладка Объектная привязка

Перейдите на закладку Шаг и Сетка (Snap and Grid) и задайте параметры шаговой привязки и сетки так, как показано на рисунок 5.

Теперь, если Вы нажмете кнопку Шаг (SNAP), то курсор мыши будет перемещаться по экрану дискретно с шагом 5 мм. Если Вы нажмете кнопку Сетка (GRID), то в пределах лимита чертежа будет отображаться массив точек, имитирующий лист миллиметровки с шагом 5 мм. Оба эти режима призваны облегчить процесс рисования и ориентации на пространстве чертежа.

Рисунок 5 - Диалоговое окно Режимы рисования, закладка Шаг и Сетка

Теперь настройте стиль текста используемого по умолчанию. Выберите в падающем меню Формат пункт Стиль текста (Format > Text Style) (рисунок 6.а). В открывшемся окне (рисунок 6.б) в области Имя шрифта (Font name) выберите шрифт T-FLEX type A ¹, в области Высота (Height) назначьте высоту шрифта - 5, в области Угол наклона (Oblique Angle) – угол в 15 градусов (рисунок 6.в).

а	б
в
Рисунок 6 – Задание стиля текста, используемого по умолчанию

Следующий шаг настройки - конфигурация размерного стиля. Выберите в падающем меню Формат пункт Размерные стили (Format > Dimension Style) (рисунок 7.а). В открывшемся окне (рисунок 7.б) щелкните левой клавишей мыши по кнопке Изменить (Modifi) и в следующем открывшемся окне назначьте такие же параметры на закладках, как указаны на рисунок 8.

После того, как установите все параметры, нажмите на кнопку ОК, а затем на кнопку Закрыть (Close)

а б

Рисунок 7 – Выбор размерного стиля, используемого по умолчанию

а

Рисунок 8 – Задание параметров конфигурации размерного стиля,

используемого по умолчанию

б

в

Рисунок 8 (продолжение) – Задание параметров конфигурации размерного стиля, используемого по умолчанию

г

Рисунок 8 (окончание) – Задание параметров конфигурации размерного стиля, используемого по умолчанию

Рисунок 9 – Задание единиц измерения

Далее настройте единицы измерения. Выберите в падающем меню Формат пункт Единицы (Format > Units) (рисунок 9).

В открывшемся окне Единицы рисунка (Drawing Units) (рисунок 10) выбираем тип и точность для линейных и угловых размеров, а также выбираем тип исчисления.

Рисунок 10 – Диалоговое окно Единицы рисунка	Рисунок 11 – Вызов команды Лимиты

Следующий шаг- настройка лимитов чертежа Выберите в падающем меню Формат пункт Лимиты (Format > Drawing Limits) (рисунок 11).

Тем самым Вы запустите команду AutoCAD ЛИМИТЫ (LIMITS). Нажмите Enter – этим Вы подтвердите предлагаемую по умолчанию в командной строке установку левого нижнего угла поля чертежа в точку 0,0. Затем введите с клавиатуры 420, 297 и нажмите Enter.

Создание шаблона для чертежа А3

При загрузке AutoCAD или сразу создает новый файл по простейшему шаблону acad.dwt (acadiso.dwt), или предлагает Вам создать новый файл, но опять же по простейшему шаблону. Таким образом, Вам препоставляется безразмерный чистый лист с одним слоем и настройками по умолчанию. В то же время, файл шаблона хранит в себе информацию о конфигурации интерфейса, о пользовательских настройках, может уже содержать в себе какие-то элементы чертежа, например, рамку и угловой штамп. Поэтому, с целью экономии времени на создание чертежа, пользователю целесообразно иметь набор собственных шаблонов.

Одним из традиционных для AutoCAD способов черчения является использование зоны командных строк, которая расположена в нижней части окна программы. Пользователь вводит с клавиатуры команды, опции и численные значения параметров, которые отрабатываются системой после нажатия на клавишу Enter. До тех пор, пока клавиша Enter не нажата, команду можно редактировать с помощью стандартных клавиш редактирования текста. Чтобы прервать действие команды необходимо нажать на клавишу Esc.

Если Вы работаете с русифицированной версией AutoCAD, то наберите на клавиатуре команду Прямоугольник. В английской версии команды вводятся исключительно на английском языке и соответственно необходимо ввести Rectang. Нажмите на клавишу Enter. В командной строке появиться сообщение:

Первый угол или [Фаска/Уровень/Сопряжение/Высота/Ширина]:

(Specify first corner point or [Chamfer/ Elevation/ Fillet/ Thickness/ Width]:)

Это означает, что необходимо указать на чертеже положение, например, левого нижнего угла прямоугольника. Наберите на клавиатуре: 0,0 и нажмите Enter. Данная запись означает, что координата X и координата Y для этой точки равны нулю.

Обратите внимание, что координаты отделяются друг от друга запятой, пробелы не ставятся. Целая часть числа отделяется от дробной части точкой.

Существует несколько способов ввода координат точки. Сейчас Вы задали положение точки в абсолютных декартовых координатах. Положительное направление осей X и Y показывает пиктограмма в левой части графического экрана (рисунок 1). Ось Z направлена на пользователя.

После того как введены координаты левого нижнего угла прямоугольника и начата клавиша Enter, в командной строке появиться следующий запрос:

Второй угол или [Размеры]:

(Specify other corner point or [Dimensions]:)

Введите с клавиатуры 420,297 и нажмите Enter, после чего система отрисует прямоугольник размером 420х297, что соответствует чертежному листу формата А3. Если весь рисунок не отображается на экране, то необходимо воспользоваться командами зумирования и панорамирования изображения. Выберите в падающем меню Вид пункт Зумирование, подпункт Все (View > Zoom > All) (рисунок 12.а) или нажмите на групповую кнопку зумирования (рисунок 12.б) и, не отпуская ее, переместите курсор мыши на пиктограмму , соответствующую команде Показать все (Zoom All). И в том и в другом случае на экране отобразиться все, что было начерчено Вами на этом листе. Можно также воспользоваться скролом (колесиком) на мышке. Поместите курсор мыши в центральной части экрана и прокрутите колесико в одном и в другом направлении. Масштаб отображения чертежа будет плавно изменяться. Данная операция дублирует команду зумирования в реальном времени (View > Zoom > Realtime).

а	б
Рисунок 12 – Доступ к командам панорамирования и зумирования через меня Вид (а) и через групповую кнопку (б)

Если хотите просто подвинуть изображение, не меняя масштаба отображения, то можете воспользоваться традиционными для приложений Windows бегунками справа и снизу от графической части экрана. Возможно также, поместив курсор мыши в центральной части экрана, нажать на скрол и не отпуская его переместить мышь. Рисунок переместиться вместе с курсором мыши.

Начертите еще один прямоугольник, определяющий границы чертежа. Для этого снова введите команду Прямоугольник (Rectang) и последовательно задайте координаты двух его противоположных углов: 20,5 и 415,292.

Теперь постройте границы углового штампа. Для этого введите с клавиатуры команду Отрезок (Line). Последует запрос:

Первая точка:

(Specify first point:)

Укажите координаты: 230,5 и нажмите Enter. На второй запрос:

Следующая точка или [Отменить]:

Specify next point or [Undo]:

Рисунок 13 – Вид чертежа перед первым сохранением файла

Введете координаты: 230,60 и нажмите Enter. Система нарисует отрезок и предложит начертить следующий, причем его начальная точка уже будет совпадать с последней точкой предыдущего отрезка. Поэтому просто введите с клавиатуры: 415,60. Нажмите Enter, а затем Esc, чтобы прервать действие команды. Ваш чертеж должен выглядеть так же, как на рисунке13.

Теперь сохраните Ваш рисунок. Для этого в падающем меню Файл выберите пункт Сохранить как… (File > Save As…). Откроется стандартное для Windows окно сохранения файлов. По умолчанию AutoCAD предлагает сохранить файл под именем Drawing1.dwg в одной из своих директорий. Так как Вы, скорее всего, не являетесь единственным пользователем компьютера в учебной аудитории и чтобы в дальнейшем Вы могли без труда находить свои личные файлы, Вам необходимо создать персональную папку. Для этого, во-первых, узнайте у преподавателя на каком диске и в какой директории Вам можно создать свою папку. Во-вторых, откройте указанную директорию и нажмите пиктограмму (Создать папку). Будет создана папка с именем «Новая папка» («New Folder»). Переименуйте ее в папку с именем «Шифр группы».

Теперь у Вас есть в компьютере персональная папка, где Вы будете хранить файлы всех своих лабораторных работ. Во избежание неприятностей, связанных с возможной поломкой компьютера, форматированием дисков и т.п., рекомендуется дублировать свои файлы на дискету или другой электронный носитель.

Откройте персональную папку и введите имя файла. Оригинальное имя файла должно содержать фамилию или фамилии студентов, выполняющих лабораторную работу и номер лабораторной работы. Например, Иванов_Петров_ЛР№1.

Далее начертите угловой штамп по размерам, указанным на рисунке 14. Для его построения используйте команду Отрезок (Line). Для того, чтобы каждый раз не рассчитывать абсолютные координаты точек начала и конца отрезка можно воспользоваться относительным способом задания декартовых координат.

При относительном способе указываются не абсолютные координаты точки, а ее смещение относительно последней введенной Вами. Например, чтобы начертить горизонтальный отрезок длиной 65 мм, выберите команду Отрезок (Line), задайте положение первой точки в абсолютных декартовых координатах: 230,10, а на запрос координат конечной точки наберите на клавиатуре: @65,0. Данная запись означает, что вторая точка смещена относительно первой на 65 мм по положительному направлению оси Х и на 0 мм – по оси Y. Символ @ необходимо ставить каждый раз, когда Вы вводите относительные координаты.

Рисунок 14 – Размеры углового штампа

Если Вы начертили отрезок или какой-либо другой примитив неправильно, то его можно удалить. Для этого щелкните на объекте левой клавишей мыши и нажмите на клавиатуре кнопку Delete. Если случайно выделили не тот объект, то просто нажмите Esc и выделение снимется.

После того как угловой штамп будет Вами начерчен, задайте толщину основных и вспомогательных линий. Для этого используйте панель инструментов Свойства (Object Properties) (рисунок 15).

Рисунок 15 – Панель инструментов Свойства

Выберите линию, которая должна быть основной и откройте в панели свойств список толщин линий (рисунок 16). Выберите из списка необходимую величину и щелкните по ней левой клавишей мыши – толщина линии измениться. Чтобы толщина линии наглядно отображалась на экране, необходимо, чтобы в строке режимов была нажата кнопка Вес (LWT).

При выполнении этой операции можно выделять сразу несколько объектов и менять их свойства совместно.

а.

Рисунок 16 – Задание толщины линии с помощью панели Свойства

б

Рисунок 17 –Редактирование масштаба экранного отображения толщин линий в окне Параметры весов линий (б).

Примечание. Согласно ЕСКД толщина основной линии должна быть примерно 1 мм, тонких линий 0,5 мм. Если выбранные Вами толщины линии будут отображаться на экране слишком жирно, то выберите в падающем меню Формат пункт Веса линий… (Format > Lineweight…), или щелкните правой клавишей мыши на кнопке Вес (LWT) в Строке режимов и выберите в контекстном меню пункт Параметры… (Settings…). Загрузится диалоговое окно Параметры весов линий (Lineweight Settings), в котором можно отредактировать масштаб экранного отображения толщин линий, переместив бегунок Min – Max влево на несколько делений (см. рис. 17).

При выполнении данной операции добейтесь того, чтобы толщины основной и тонкой линий визуально отличались на экране!

Далее внесите в угловой штамп текстовую информацию. Для этого введите команду Мтекст (Mtext). Появиться запрос:

Первый угол:

(Specify first corner:)

Укажите левый нижний угол прямоугольника, внутри которого будет располагаться надпись. Здесь удобней всего использовать режим автоматической объектной привязки. Чтобы активизировать этот режим, нажмите в строке режимов кнопки Привязки и ОТС-объект (OSNAP и OTRACK). Теперь укажите курсором мыши место на штампе, где должен начинаться текст (рисунок 18.а). В углу ячейки высветится маркер (цветной квадратик). Это означает, что система предлагает в этом месте поставить точку. Щелкните левой клавишей мыши и координаты точки автоматически запишутся в командную строку. Появиться следующий запрос:

Противоположный угол или [Высота/ вЫравнивание/ Межстрочный интервал/ Поворот/ Стиль/ Ширина]:

(Specify opposite corner or [Height/ Justify/ Line spacing/ Rotation/ Style/ Width]:)

Переместите курсор мыши в противоположный угол ячейки, пока на пересечении линий не появиться маркер в виде цветного крестика, соответствующего объектной привязке «Пересечение» (рисунок 18.б). Щелкните левой клавишей мыши. Координаты точки автоматически запишутся в командную строку и откроется окно редактора мультитекста (рисунок 19). Введите текст и нажмите на экране кнопку ОК. Текст будет размещен на чертеже в указанном Вами месте (рисунок 20).

а	б
Рисунок 18 – Этапы задания рамки для мультитекста

	Рисунок 20 – Результат вставки текста в ячейку углового штампа
Рисунок 19 – Окно редактора мультитекста

Так как заданный Вами ранее текстовый стиль (рисунок 6) соответствует высоте шрифта, по умолчанию равной 5 мм., то надпись окажется больше размеров ячейки. Чтобы изменить высоту надписи, щелкните по ней два раза левой клавишей мыши. Снова откроется окно редактирования мультитекста. Выделите надпись в текстовом поле редактора так, как это делается в Wordpad, либо любом другом текстовом редакторе и измените высоту текста с 5 на 3,5 (рисунок 21). Снова нажмите ОК. Текст на чертеже должен изменить свой размер.

Рисунок 21 – Изменение высоты шрифта в окне редактора мультитекста

Чтобы переместить текст внутри ячейки, щелкните по нему один раз левой клавишей мыши и введите с клавиатуры команду Перенести (Move). Последует запрос:

Базовая точка или перемещение:

(Specify base point or displacement:)

Разместите курсор мыши внутри текста и щелкните левой клавишей мыши (рисунок 22.а). Появиться следующий запрос:

Вторая точка перемещения или <считать перемещением первую точку>:

(Specify second point of displacement or <use first point as displacement>:)

Переместите курсор мыши в новое положение. Вместе с курсором мыши переместится и сам текст. Выберите его новое положение и еще раз щелкните левой клавишей мыши (рисунок 22.б).

а	б
Рисунок 22 – Изменение положения текста с помощью команды Перенести

Примечание. При выполнении данной операции автоматическая объектная привязка больше мешает, чем помогает. Поэтому режимы Привязки и ОТС-объект (OSNAP и OTRACK) лучше отключить.

Аналогичным образом заполните все остальные ячейки углового штампа. Обратите внимание, что в ячейке «Разработал» должна быть указана Ваша фамилия; в ячейке «Проверил» – фамилия преподавателя; в правой нижней ячейке должен стоять шифр Вашей группы (рисунок 23).

Сохраните чертеж в Вашей персональной папке. Так как файл уже имеет имя и Вами уже определено его местоположение на жестком диске, то достаточно в падающем меню Файл выбрать пункт Сохранить (File > Save) или нажать на соответствующую пиктограмму на панели инструментов Стандартная (Standart Toolbar) - .

Рисунок 23 – Образец заполнения углового штампа

Теперь сохраните Ваш файл в виде шаблона (рисунок 24). Для этого выберите пункт Сохранить как… в падающем меня Файл. В открывшемся диалоговом окне выберите тип файла: Шаблон рисунка AutoCAD (*.dwt); укажите имя файла: например, Шаблон А3_Иванов_Петров (рисунок 25).

Рисунок 24 – Вид чертежа перед сохранением файла в виде шаблона

Рисунок 25 – Сохранение файла рисунка в формате шаблона

AutoCAD автоматически предложит сохранить файл шаблона в специальную директорию, но, в учебных целях, сохраните файл шаблона в своей персональной папке. . После того, как щелкните на кнопке Сохранить, загрузится диалоговое окно Описание шаблона (Template Description) (рисунок 26). Введите текст описания шаблона, выберите единицы измерения и нажмите ОК. Закройте AutoCAD.

Рисунок 26 – Диалоговое окно Описание шаблона

Снова запустите AutoCAD и создайте новый чертеж по Вашему шаблону. Для этого в падающем меню Файл выберите пункт Новый… (File > New…); откройте Вашу персональную папку, найдите в ней сохраненный ранее файл шаблона А3 и нажмите кнопку Открыть. Будет создан файл чертежа с именем DrawingХ.dwg, содержащий все элементы Вашего шаблона.

Обратите особое внимание, что имя файла и его расширение dwg не должно совпадать с именем шаблона и его расширением dwt. Только в этом случае внесение изменений в чертеж не затронет ваш шаблон и он не будет потерян.

Отчет по лабораторной работе

При отчете лабораторной работы студент должен предъявить в электронном виде два файла: файл чертежа (рисунок 13) и файл шаблона (рисунок 24). Студент должен уметь создать чертеж по своему шаблону и ответить на вопросы по теме данной работы.