水杯曲面造型及逼真渲染过程
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随着现代制造业对外观、功能、实用设计等要求的提高，曲线曲面造型越来越被广大工业领域的产品设计所引用，曲线曲面造型设计不仅应用于电子产品外形设计行业、航空航天领域以及汽车零部件业等专业领域，日常生活中也应用广泛，产品本身已不能满足人们日益增长的物质文化生活需要，其外观及材质的设计与选用也成为关键。
以凉水杯为例，传统的水杯设计方法，模具设计一般出二维图，但是对于较为复杂的水杯造型，二维图样便不能直观展现它的外观，并且在修改上对于设计者的空间思维要求较高，而用SolidWorks曲面造型出图，可清晰展示它的效果图，设计者可根据自己的需求方便进行修改，这样提高了设计的效率和产品的质量。
本文以此凉水杯外观设计为例，用SolidWorks实现二维转三维，看看三维造型能否突破瓶颈给设计者更直观的认识、更快捷的修改渠道。
一、水杯的曲面造型设计
图1所示的水杯材质为陶瓷，杯口的造型为不规则曲线形状，是曲面造型的难点。在杯口曲线设计上，我们不必采用XYZ点曲线去做这个杯口，过于麻烦。应该选用投影曲线，草图投影到草图的方法达到预期的效果。由于样条曲线做出来的图自由度比较高，做出来的结果可能不尽完美，SolidWorks三维造型可以做到随时修改，如果感觉有所偏差，即可通过修改曲线的曲率并完善效果图。
水杯的曲面造型过程如下：首先做出水杯的横向框架，充分利用投影曲线功能使杯口变成弯曲的边缘；然后用样条曲线作水杯两侧的纵向框架；而后用边界曲面功能完成杯体的大致轮廓；最后做杯柄、杯底，对杯身进行加厚，最终完成水杯外观造型。
（1）我们依照上视基准面作三个平行平面，间隔为100m m，在三个平面上分别做三个草图，画三个圆，尺寸从上到下依次为64mm、230mm、160mm；最上面的圆左端用样条曲线做杯口形状。如图2所示。
（2）接着作杯口投影曲线。用样条曲线作草图，如图3a所示，执行投影曲线，结果如图3b所示。
（3）然后作水杯纵向框架。用样条曲线工具作两个草图，如图4所示。
（4）完成杯体。执行边界曲面命令，分别选择横向、纵向草图，效果如图5所示。
（5）作杯柄造型。分别做两个草图，如图6所示；分别选择两草图，执行扫描命令，完成效果如图7所示；把杯柄在杯内多余的部分用剪裁曲面剪切掉，如图8所示。
（6）最后用填充曲面完成底面，如图9所示；用加厚指令对杯身及杯底进行加厚5mm，最终造型图如图10所示。
（7）此时观察水杯杯体形状、杯口大小、杯柄的形状是否满足要求。如果不满足，便可修改相应曲线草图的大小、位置。在SolidWorks零件造型界面下，我们可以直接修改产品外部形状，操作简单，实现快捷修复的效果，如图11所示。
用SolidWorks的PhotoWorks模块，可以容易地产生高品质的三维模型图片。PhotoWorks软件中包括一个巨大的材质库和纹理库，用户可以自定义灯光、阴影、背景和景观等选项。
如何生成一个高品质的产品外观图，需要考虑多方面的因素。首先要选择合适的光源，判断产品在真实的光源下还是聚光灯等；然后确定产品的材质，SolidWorks提供了许多相似材质，每个材质的效果是不一样的，需要设置适当的色彩度和亮度值；最后设置产品所处的环境，选择房间、背景、环境等。在所有因素都设置适当的情况下，最后使用渲染工具生成逼真产品外观图。
下面详细介绍水杯渲染的过程。
1.相机参数设置
进入系统选项，选择FeatureManager选项，在右侧的“光源、相机与布景”快捷栏中选择“显示”，然后选择添加相机，接着在图形区域上端的前导视图工具栏中选择四视图，选择“显示数值控制”和“锁定除编辑外的相机位置”复选钮，给定目标点的坐标值为（0，0，0）；选择相机位置类型为“球形”，设置参数值为（900mm，-45deg，50deg）；设置相机旋转角度为0deg，视野为50mm标准，如图12所示。
2.光源参数设置
SolidWorks中，光源可分为环境光源、线光源、点光源和聚光源四种。在默认状态下有4盏光源。右键点击“光源”，选择光源开启。根据需要，然后添加聚光源。首先，调试视图类型为四视图，在聚光源属性栏中选择“锁定到模型”复选钮，然后在图形区域中直接移动光源的三重坐标，可参照图13的参数调整光源设置。在“聚光源”属性栏中勾选PhotoWorks，使聚光源在渲染中显示。
3.外观参数设置
在SolidWorks中，可以选择外观库中的各种材质应用到零部件和实体面上。双击设计树中材质选项，选择材质“瓷器”，即可使水杯的材质设定为瓷器。然后根据要求自定义外观属性，设置水杯的外观显示为瓷器，然后在高级选项中，在选项卡下选择“HSV”色彩模式，设置H 为50，S 值为80，V 值为100。单击“照明度”选项卡，设置环境光源为1，光泽度为0.95。光泽传播为0.002，反射度为0.2。如图14所示。
4.布景及渲染
布景为模型提供了渲染场景。通过PhotoWorks进入布景管理栏，选择黑色反射地板为背景，设置相应的光线参数，如图15所示。然后在PhotoWorks状态下，进入渲染模式，最终逼真效果图如图16所示。
三、结语
通过以上过程我们发现，在二维转三维的设计中，SolidWorks可以高效完成任务。运用曲面造型及高清渲染，最终完成效果图，设计者可直观检查外观是否存在瑕疵，如果存在也可及时在原图基础上对三维图进行细微调整，这样大大提高了产品造型的品质和效率。与此同时，SolidWorks三维图形可以直接转化成二维图，方便加工者读取尺寸。