CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)在家居裝潢個(gè)性化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

汪海芳 胡宗政

(蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730070)

隨著現(xiàn)代生活水平的不斷提高，理想家居在注重實(shí)用、美觀設(shè)計(jì)的同時(shí)，對個(gè)性化的追求越來越多，強(qiáng)調(diào)自我、追求個(gè)性成為許多消費(fèi)者在家居設(shè)計(jì)上的首要選擇。而個(gè)性化設(shè)計(jì)內(nèi)容的增多，必將引發(fā)產(chǎn)品更新、產(chǎn)品成本、產(chǎn)品出錯(cuò)率、規(guī)模化生產(chǎn)等問題。如何尋找個(gè)性化生產(chǎn)與規(guī)模化生產(chǎn)的平衡點(diǎn)，成為行業(yè)企業(yè)思考的熱點(diǎn)。個(gè)性化設(shè)計(jì)工作中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然基于力學(xué)原理和建筑材料，外觀造型設(shè)計(jì)需要空間想象力和創(chuàng)新思維能力。借助于CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)人員可通過智能化圖素，采用直觀、簡單的拖放技術(shù)，像搭積木和雕塑一樣逐步把構(gòu)思表達(dá)出來，再通過可視化拖放功能把個(gè)人想要的設(shè)計(jì)進(jìn)行空間擺放與定位，或建立自己的目錄式圖庫，完成個(gè)性化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)達(dá)到滿意、逼真的效果，直觀、形象、高效地表達(dá)外觀造型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而縮短產(chǎn)品改型換代周期，提高企業(yè)競爭力。

目前對于中小型建筑或者裝修工程，一般是用AutoCAD進(jìn)行草繪或者工程圖設(shè)計(jì)，3D MAX和Photoshop相結(jié)合進(jìn)行高級渲染或者動畫設(shè)計(jì)。CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)將可視化設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)設(shè)計(jì)相結(jié)合，既可以展示模型的整體效果和美感，也可以用于結(jié)構(gòu)或施工設(shè)計(jì)，可以在同一個(gè)軟件平臺上將外觀造型、內(nèi)部構(gòu)造、空間定位裝配、智能化渲染和動畫場景設(shè)計(jì)、自動生成平面工程圖并完成標(biāo)注、直到輸出圖形圖像等一系列工作融合于一體，是具有世界最領(lǐng)先技術(shù)的創(chuàng)新三維CAD系統(tǒng)。它所代表的創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系，是近20年來CAD技術(shù)發(fā)展的又一突破，它全新地詮釋了未來CAD技術(shù)的發(fā)展方向，使CAD真正成為普及化的傻瓜工具，真正做到易用和創(chuàng)新。

1 積木式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照建筑構(gòu)件的幾何形狀，建筑結(jié)構(gòu)可以分為框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、板式結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)和筒式結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)都由基本單元，比如磚、板條、梁、型鋼等組成。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定意義上也可以說是基本結(jié)構(gòu)單元的空間組合。

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)按照最新的國家標(biāo)準(zhǔn)提供了三維標(biāo)準(zhǔn)件圖庫，同時(shí)其開放式圖素自定義功能使用戶可以根據(jù)自己的需要定制自己的個(gè)性化標(biāo)準(zhǔn)件圖庫。把做好的實(shí)體存入設(shè)計(jì)元素庫后可以反復(fù)調(diào)用，采用調(diào)入圖素的方法直接調(diào)入所需的結(jié)構(gòu)特征，可以快速簡單地完成主體設(shè)計(jì)，十分方便。下面以圖1所示某居室為例說明墻體結(jié)構(gòu)及其創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

1.1 導(dǎo)入單層平面圖

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)提供了豐富的數(shù)據(jù)接口，可與所有流行的CAD/CAM軟件交換數(shù)據(jù)，比如IGES、Parasolid x_t、3DS、DXF、DWG、AVI等。它不但可以讀入其他三維軟件的造型結(jié)果加以修改，并可調(diào)入不同軟件設(shè)計(jì)的零件造型生成數(shù)據(jù)裝配。

單擊CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)【草圖】→【二維草圖】，選擇放置基準(zhǔn)面，在二維曲面編輯狀態(tài)選擇【文件】→【輸入】→【2D草圖中輸入】→【輸入】命令，選擇事先繪制好的DXF/DWG文件，編輯圖形，獲得封閉輪廓線，利用【拉伸】命令即可方便地獲得地板及內(nèi)外墻體(如圖2所示)。當(dāng)然還可以利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的圖素功能結(jié)合【圖素組合】、【裝配】等命令創(chuàng)建內(nèi)外墻體以及隔斷。

1.2 利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)大量的孔類設(shè)計(jì)圖素

將設(shè)計(jì)完成的孔類設(shè)計(jì)圖素拖動到墻體表面，然后調(diào)整尺寸和位置可以生成標(biāo)準(zhǔn)門窗洞。而對于非標(biāo)準(zhǔn)窗洞可以運(yùn)用二維繪圖工具繪制輪廓封閉曲線，然后利用除料拉伸功能完成。

1.3 建筑物整體設(shè)計(jì)

首先進(jìn)行底層部分的設(shè)計(jì)，依次生成地板輪廓、內(nèi)外墻體、樓梯、門窗等主要建筑構(gòu)件，然后對各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行裝配或組合。

1.3.1 利用三維球陣列復(fù)制構(gòu)件建筑物整體

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件的三維球工具是一個(gè)非常杰出和直觀的三維圖素操作工具。作為強(qiáng)大而靈活的三維空間定位工具，它可以通過平移、旋轉(zhuǎn)和其他復(fù)雜的三維空間變換精確定位任何一個(gè)三維物體；同時(shí)三維球還可以完成對智能圖素、零件或組合件生成拷貝、直線陣列、矩形陣列和圓形陣列的操作功能。三維球可以附著在多種三維物體之上。在選中零件、智能圖素、錨點(diǎn)、表面、視向、光源、動畫路徑關(guān)鍵幀等三維元素后，可通過單擊三維球工具按鈕打開三維球，使三維球附著在這些三維物體之上，從而方便地對它們進(jìn)行移動、相對定位和距離測量。

完成一層的墻體設(shè)計(jì)后，利用矩形陣列功能結(jié)合三維球可以快速完成整體結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)。選定操作對象，單擊三維球工具按鈕，然后左鍵選取一外部手柄，待手柄變?yōu)辄S色后，將鼠標(biāo)移到另一外部手柄端，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇矩形陣列選項(xiàng)(如圖3所示)。被選中的元素將在3個(gè)亮黃色點(diǎn)形成的平面內(nèi)陣列。依次輸入行、列的數(shù)量和行距、列距，可以得到多層多單元主體結(jié)構(gòu)(如圖4所示)。

1.3.2 利用自定義圖素快速創(chuàng)建建筑物整體

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的目錄式設(shè)計(jì)元素庫使設(shè)計(jì)方便快捷，而且可以建立自己的設(shè)計(jì)元素庫，將自己的圖素和零部件保存到新的設(shè)計(jì)元素中，便于以后調(diào)用。

單擊【設(shè)計(jì)元素】→【新建】，建立自己的設(shè)計(jì)元素庫，拖動前面建立的二層墻體結(jié)構(gòu)到右側(cè)設(shè)計(jì)元素庫，單擊【設(shè)計(jì)元素】→【另存為】即可將零件保存到設(shè)計(jì)元素庫中。在以后的設(shè)計(jì)中，直接拖動該圖素到設(shè)計(jì)環(huán)境就可以快捷地完成整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

1.3.3 利用裝配體構(gòu)件設(shè)計(jì)建筑物整體

使用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)進(jìn)行建筑或裝潢設(shè)計(jì)時(shí)，可以先在一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)境中生成墻體和樓層，在另一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行樓梯或者陽臺的設(shè)計(jì)，然后借助于三維球、智能標(biāo)注或約束/非約束裝配工具將陽臺作為裝配件映入到主設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行組合和裝配。建筑構(gòu)件的裝配和組合主要有應(yīng)用三維球和非約束裝配工具兩種方法。但三維球是最為通用和便捷的裝配工具，如圖5所示窗戶裝配的總體思路為首先利用三維球的定位操作手柄調(diào)整好窗戶和窗洞之間的方位，選定窗戶和窗洞上將要重合的點(diǎn)，將三維球中心移動到其中一點(diǎn)，利用【到點(diǎn)】命令即可實(shí)現(xiàn)窗戶和窗洞的裝配。主要步驟如下：

(1)在前期設(shè)計(jì)環(huán)境中完成了窗戶和窗洞設(shè)計(jì)。裝配時(shí)首先保證窗戶和墻體都處于正立放置的位置，通過三維球工具保證窗戶平面和墻面平行。選擇垂直于窗戶所在平面的定向手柄A，右擊，在彈出的快捷菜單中選擇【與面垂直】，選擇墻體表面B。

(2)按下空格鍵，移動三維球中心到窗戶角點(diǎn)上。

(3)按下空格鍵，右擊三維球中心，在彈出的快捷菜單中選擇【到點(diǎn)】命令，然后選擇窗洞對應(yīng)的角點(diǎn)，完成窗花和窗洞的裝配(如圖5所示)。

2 個(gè)性化的外觀設(shè)計(jì)

“未造先得”的虛擬手段已經(jīng)是現(xiàn)代樓盤營銷的重要技

術(shù)。在完成了建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，在結(jié)構(gòu)件上添加顏色、紋理和其他表面光澤效果，可以獲得更加逼真美觀的效果。

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件擁有完美的、專業(yè)的渲染功能。在CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)中可以渲染的對象包括設(shè)計(jì)環(huán)境背景、裝配/組件、零件、表面等。不僅考慮了一般的顏色、燈光、背景、材質(zhì)等特性，還包括了反射、折射、透明度、光滑度和表面紋理等專業(yè)功能。CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)提供了從設(shè)計(jì)元素庫中拖出顏色、紋理和凸痕以及貼圖等，然后將它們貼到零件上。也可以選擇零件或者邊/面等，使其處于編輯狀態(tài)，然后單擊右鍵，選擇【智能渲染】，可以使用智能渲染向?qū)碇笇?dǎo)完成顏色、紋理、凸痕、貼圖、光潔度、透明度以及反射的指定與修改，使用智能渲染選項(xiàng)卡來定義高級和詳細(xì)的自定義零件渲染屬性，實(shí)現(xiàn)對零部件、裝配圖的渲染處理，生成相片級具有真實(shí)感的圖像，生成任意數(shù)量的平行光、點(diǎn)光源或聚光光源。

在CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)中材質(zhì)的制作一般先選擇零件或面，拖放材質(zhì)或者顏色圖素，或者應(yīng)用智能渲染及其智能渲染，可以方便地調(diào)整透明度、反射等參數(shù)。如圖5(c)所示，窗戶為設(shè)置玻璃材質(zhì)后的效果。

3 直觀化的展示設(shè)計(jì)

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)本身還集成了智能動畫功能，即提供了一個(gè)預(yù)定義的三維實(shí)體動畫設(shè)計(jì)元素庫。其模擬演示功能以最直接的動態(tài)效果與客戶溝通，可增強(qiáng)客戶對產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的信心，增加獲得訂單的機(jī)會。其動畫功能包括智能動畫、視向動畫、分層動畫、光源動畫等。利用其視向動畫功能可以創(chuàng)作類似于攝像機(jī)在房間內(nèi)行走的效果，極大地增強(qiáng)作品的感染力。完成建筑物三維造型后，創(chuàng)建一個(gè)或者多個(gè)照相機(jī)，應(yīng)用“智能動畫”命令容易生成視向動畫。

4 標(biāo)準(zhǔn)化的制圖設(shè)計(jì)

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維模型與二維工程圖存在相關(guān)性,工程圖中標(biāo)注的尺寸數(shù)值是三維模型的實(shí)際尺寸。當(dāng)三維模型尺寸改變時(shí),只要將工程圖紙刷新,即可得到改變后的三維模型的二維工程圖紙，將零件模型設(shè)計(jì)完成以后,利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)可以很方便地輸出零件模型的二維工程圖紙。

本文介紹了CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維造型及其智能渲染、智能動畫等功能。借助于CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)自由拖動技術(shù)，借助于三維球工具的快速定位、定向功用，提出了一種綜合、簡潔、高效的建筑裝潢設(shè)計(jì)新思路，對建筑行設(shè)計(jì)人員具有很好的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊偉群.CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)建筑裝飾篇[M].北京：北京大學(xué)出版社，2002.

[2]童秉樞.三維實(shí)體設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[3]盛全軍.CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維球工具在機(jī)械設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用[J].中國制造業(yè)信息化，2010，39(11)：72～73.

[4]武建軍.CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)2007應(yīng)用與實(shí)例教程[M].北京：高等教育出版社，2007.