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摘要:工業設計手繪與計算機輔助建模作為工業設計的兩大核心，對從事工業設計行業的人來說至關重要。但是，在現在的工業設計學習過程中，沒有有意識的將這兩者結合起來，只偏重或擅長單方面的學習。其實，工業設計手繪與計算機輔助建模兩者之間是有互通性的。本文將簡單介紹工業設計手繪與計算機輔助建模，主要介紹工業設計手繪與計算機輔助建模之間的互通性，兩者之間的聯系運用以及對個人學習產生的意義。

關鍵詞:工業設計手繪;計算機輔助建模;互通性

目前已存在“基于手繪(sketch)的三維建模方法并實現相應的建模系統”，［1］但是在教學和工作中的普及程度不高。因此，工業設計手繪與傳統建模方式結合學習具有重要意義。

1工業設計手繪與計算機輔助建模的介紹

工業設計手繪是工業設計行業的一種基礎表達方式，在設計初期的構思過程中極其重要，因為手繪快速表達的特點，使設計師的靈感得以快速記錄，便于后期的深度細化和三維建模。當然，隨著近年來數位板、數位屏、電腦繪圖軟件的發展，數字手繪也在一定程度上得到了發展，它的表達更方便，畫面干凈，色彩豐富，展現效果更佳。但不論傳統手繪還是數字手繪，其原理相同，都需要練習基本技法和明白形態表達的基本原理。計算機輔助建模是指借助計算機輔助工業設計對產品的造型，尺寸比例等虛擬構建出三維模型，它是工業設計領域重要的綜合性技術手段和研究方法，與產品設計、制造等環節具有很大相關性。在建模時要考慮模型的真實尺寸，注意其比例關系，著重細節推敲，綜合性的模型研究;計算機輔助建模常用的軟件很多，高端工程軟件如Creo和Catia，中端工程軟件如Solidworks;高端造型軟件如Alias，中端造型軟件如Rhino。目前，計算機輔助工業設計常用軟件是Solidworks和Rhino。［2］

2工業設計手繪與計算機輔助建模互通性

工業設計手繪是計算機輔助建模環節之前設計的早期環節，或者說手繪是計算機輔助建模的粗略表現。究其本質，都需運用空間想象能力、造型能力、明白造型的結構與原理以及點、線、面、體之間的轉化，相互關系和構建的基本方法。本文將傳統的紙筆手繪與犀牛(Rhino)軟件建模建立聯系，來說明工業設計手繪與計算機建輔助模的互通之處。(1)透視。工業設計手繪要求對空間透視原理有熟悉的了解并掌握;計算機輔助建模主要是在各個視圖上操作來實現模型的綜合搭建，從而得到需要的模型。在透視圖中，所建模型符合空間透視原理，且可以改變模型的透視角度，多方位觀察，更加清晰地了解空間透視。透視原理是兩者的共同點之一，多分析模型中的透視結構對手繪有極大幫助。(2)手繪與三維模型中的線型。線型有輪廓線、分型線、結構線、剖面線，輔助線，其中輪廓線最深，其它線依次排序。在手繪表達圖中，一個形體的清晰表達，前四種線型必不可少，當形體復雜時，還要借助輔助線;在計算機輔助建模過程中，其實這些線型都有體現，例如，在模型各部分的接縫處，都要建出模型的分型線;我們在犀牛軟件里建一個球體，會看到球面上分布著結構線，軟件中也有抽離結構線這一命令;我們在復雜形體建模時，有時必須要做出輔助線，才能建出理想的結構。從這些方面不難看出，手繪與計算機輔助建模是存在互通性的。當然，手繪的線型還受光影的影響，三維建模界面的光影效果表現不佳，體現不明顯，光影對線型的影響在手繪時，也要考慮在內。［3］(3)生面成體的方式，實體的穿插與倒角。手繪時我們所畫的平面或曲面的形成方式其實類似犀牛軟件的生面和成體工具。例如，拉伸(或“擠出”)直線或曲線，即某直線或曲線沿直線方向拉伸形成;曲線的旋轉(Revolve)成形，某一曲線沿一中心軸線回轉(任意角度)形成;單軌掃掠(Sweep1Rail)，直線或曲線沿著一條路徑(非直線)掃掠而成;雙軌掃掠(Sweep2Rails)，曲線在兩條路徑約束下掃掠而成，斷面曲線可多于一個;復合曲面(Poly-surface)通常由上述幾種面組合而成。［4］手繪中很多造型是通過實體間的穿插，體與體之間的相加或者相減構成，這在犀牛軟件的布爾運算工具中體現最明顯;軟件中的倒角通過不等距倒角工具者不等距邊緣混接，復雜情況還可通過手動倒角等多種方法，在手繪中其原理相同，筆就在充當軟件中的分割，補面，延展等工具。

3工業設計手繪與計算機輔助建模互通性的運用與意義

在了解了兩者之間的互通性之后，當我們再進行設計手繪時，要將計算機輔助建模的工具方法有意識的與手繪中點線面體的構成相類比;經過長時間的反復練習，就會將兩者統一融合。對于優秀的三維模型要多觀察了解;手繪要勤動筆，在基礎的技能掌握之后，去著重體會設計的造型，比例，細節。要做到手繪與建模思想相互貫通，不僅僅要了解兩者的互通性，更加重要的是反復地將兩者的練習穿插進行，深刻體會。兩者結合的學習方式有利于個人空間想象能力的提升，培養自己對造型的進一步理解，尤其對手繪的理解與學習有極大幫助。因為手繪畫圖和建模思維極為相似，所以在后期計算機建模和造型分析調整時，思路更清晰，在一定程度上提高了后期計算機輔助建模的效率。

4結語

在工業設計迅速發展的當下，工業設計教學工作也面臨許多挑戰。通過理解工業設計手繪與計算機輔助建模之間的互通性，能夠在短時間內有效地掌握手繪與建模的思路，理解一些造型的構建原理，對于初學者幫助極大。當然，手繪基本功，例如，線條的掌握，需要自己大量的練習。

參考文獻:

［1］趙娜，郭立，喬旭東．基于手繪的三維建模系統的研究和實現［J］．計算機應用研究，2010，27(05):1959-1961+1964．

［2］陳雨．以模型研究為導向的計算機輔助工業設計課程內容研究［J］．工業設計，2017(11):113-114．

［3］陶雪花．從實際教學中淺談設計手繪的知識體系［J］．文化創新比較研究，2018，2(09):59-60．

［4］劉傳兵．工業設計手繪與CAID三維軟件應用的整合———將NURBS建模思維植入設計草圖［J］．藝術與設計(理論)，2018，2(11):138-140．

作者：李曉陽 李瑩 蓋森 王思雨 馬天保 單位：河北農業大學機電工程學院