基于Creo軟件的連續(xù)韻律效果三維建模方法

易子鈺

關(guān)鍵詞：Creo軟件;連續(xù)韻律;三維建模

韻律是指有規(guī)律的節(jié)奏經(jīng)過擴(kuò)展和變化所產(chǎn)生的流動(dòng)美。在音樂的概念里，韻律定義為：“當(dāng)幾個(gè)不同高度的樂音和某種樣式的節(jié)奏組合在一起，即獲得了最簡單的最具生命力的音樂形式。”在工業(yè)設(shè)計(jì)中，重復(fù)的構(gòu)型以強(qiáng)弱起伏、抑揚(yáng)頓挫的規(guī)律變化，就會(huì)產(chǎn)生優(yōu)美的律動(dòng)感，從而產(chǎn)生獨(dú)特的修飾和造型效果。節(jié)奏與韻律往往是相互依存，互為因果，韻律在節(jié)奏基礎(chǔ)上豐富，節(jié)奏在韻律基礎(chǔ)上升華。

當(dāng)今的產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)都是通過三維建模軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，如何有效利用軟件建模工具產(chǎn)生具有科學(xué)美感的韻律效果，對(duì)設(shè)計(jì)師提出了新的挑戰(zhàn)。Creo是設(shè)計(jì)師常用的一個(gè)工業(yè)品三維設(shè)計(jì)建模軟件，具有基于特征、參數(shù)化、尺寸驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，其尺寸變量、關(guān)系式及其特有的掃描變量：Trajpar為韻律效果造型提供了有力的工具，下文將對(duì)Creo軟件中連續(xù)韻律的三維建模方法進(jìn)行探討。

1基于e軟件實(shí)現(xiàn)連續(xù)韻律的建模方法

在Creo軟件中可以用可變剖面掃描特征結(jié)合適當(dāng)?shù)某叽缱兞俊呙柘到y(tǒng)變量trajpar與巧妙的關(guān)系式來實(shí)現(xiàn)連續(xù)的韻律，要注意的是，在開放的曲面上和在環(huán)形封閉的曲面上產(chǎn)生韻律要考慮不同的問題。

1.1實(shí)現(xiàn)開放面連續(xù)韻律的建模方法

下面以平板基體上產(chǎn)生連續(xù)韻律為例來探討非環(huán)形開放面上產(chǎn)生連續(xù)韻律的方法，在Creo軟件中，可以用可變剖面掃描命令建立連續(xù)韻律，如圖1所示。

本例的具體建模方法如下：

1.1.1火焰狀韻律建模方法

用移除材料的可變截面掃描命令，選下邊線作為掃描原點(diǎn)軌跡線，草繪矩形圖并標(biāo)注尺寸，如圖2所示。

打開關(guān)系對(duì)話框，此時(shí)草繪界面顯示出尺寸變量，如圖3所示。

在關(guān)系對(duì)話框中輸入以下關(guān)系式：

完成掃描命令后就能實(shí)現(xiàn)如圖1的下方所示的“火焰山”韻律的效果，式（1）用來驅(qū)動(dòng)尺寸變量sd5，通過兩個(gè)低頻率正弦函數(shù)的復(fù)合，產(chǎn)生具有不同高低大小的“火焰山”山體韻律，式（2）則是通過一個(gè)高頻率低振幅的正弦函數(shù)產(chǎn)生火焰效果，本例中火焰的大小未加變化效果，如需要添加變化效果可參照式1的方法使用復(fù)合的正弦函數(shù)生成。式中的“trajpar”變量與三角函數(shù)的巧妙結(jié)合是能夠在掃描中實(shí)現(xiàn)韻律效果的關(guān)鍵。由于這是在開放的面上掃描切除材料，掃描起點(diǎn)的尺度和掃描終點(diǎn)處的尺度互不相干，因此在這里構(gòu)造正弦函數(shù)時(shí)，起點(diǎn)和終點(diǎn)的相位角可以不用關(guān)注，所以造型手段更靈活、效果更豐富。

1.1.2對(duì)稱紡錘波韻律的建模方法

而要建立圖1中上部的對(duì)稱紡錘波的韻律，只需要對(duì)關(guān)系中的數(shù)理邏輯做簡單修改：

式（3）中的第一項(xiàng)200用來調(diào)節(jié)掃描切除截面的寬度，第二項(xiàng)150xsin（14×360xtrajpar-90）用來產(chǎn)生邊界上的小鋸齒波，第三項(xiàng)abs[400xsin（3x180xtrajpar）]用來產(chǎn)生3個(gè)紡錘形波，第四項(xiàng)100xsin（2x180xtrajpar）用來改變紡錘形波的大小，從而在節(jié)奏上變化出韻律;式（4）用來實(shí)現(xiàn)上下對(duì)稱效果。

1.2實(shí)現(xiàn)環(huán)形封閉面連續(xù)韻律的建模方法

下面以圓柱形基體上產(chǎn)生連續(xù)韻律為例來探討環(huán)形封閉面上產(chǎn)生連續(xù)韻律的建模方法，在Creo軟件中，同樣可以用可變剖面掃描的方法產(chǎn)生這個(gè)韻律效果，如圖4所示。

以下方火焰狀韻律為例，使用移除材料的可變截面掃描命令，選圓柱底邊的邊線作為掃描原點(diǎn)軌跡線，草繪矩形圖并標(biāo)注尺寸如圖5所示。

打開關(guān)系對(duì)話框，此時(shí)草繪界面顯示出尺寸變量，如圖5所示。

在關(guān)系對(duì)話框中輸入以下關(guān)系式：

完成掃描命令后就能建立如圖4的下方所示的“火焰山”環(huán)形閉合連續(xù)韻律，原理與式1類似（見1的公式說明）。對(duì)比式（1）與（5）可見式中第三項(xiàng)分別為200xsin（7x323xtrjpar）和200xsin（4x180xtrajpar），具有顯著區(qū)別，作為環(huán)形閉合掃描若想要成功，必須要確保復(fù)合函數(shù)曲線在自變量trajpar的取最小值和最大值處函數(shù)值相等，即復(fù)合函數(shù)曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)的函數(shù)值相等，若想要獲得封閉環(huán)形掃描效果光滑連續(xù)，還需要確保復(fù)合函數(shù)曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)的斜率相等，對(duì)正弦曲線的復(fù)合函數(shù)來說，就應(yīng)保證各個(gè)正弦曲線分量的周期數(shù)為整數(shù)，如sin（4x180xtrajpar）就是2個(gè)整數(shù)周期。式（6）用于產(chǎn)生火焰效果，原理同式（2）。

3基于Creo軟件的手柄韻律建模實(shí)例

圖6所示的韻律效果，是在環(huán)形封閉曲面實(shí)體上用可變剖面掃描切除命令，以圓形為掃描截面，用trajpar變量通過關(guān)系式驅(qū)動(dòng)掃描過程中圓形截面的半徑大小，從而形成單個(gè)連續(xù)韻律效果，縱向排列的多個(gè)掃描用陣列命令來建立。最終的模型樹如圖7所示，十分簡潔，卻能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的韻律效果。

4結(jié)論

在Creo軟件中，通過可變剖面掃描命令結(jié)合掃描關(guān)聯(lián)的特征變量Trajpar構(gòu)成復(fù)合函數(shù)方程，可以較為方便的建立連續(xù)韻律的特征，在開放的曲面上建立，可以自由設(shè)置變量間的方程式，而在封閉曲面上建立則必須要確保復(fù)合函數(shù)曲線在自變量trajpar的取最小值和最大值處函數(shù)值相等，若想要獲得封閉環(huán)形掃描效果光滑連續(xù)，還需要確保復(fù)合函數(shù)曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)的斜率相等。