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每日一贴——用户坐标系UCS的常规应用和设置(修订版)

meihuagong
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很多对UCS应该如何设置不太了解,而且有时容易将设置UCS跟设置视图混淆。很久之前过UCS的文章,当时讲解得比较简单,很多重要的功能点也没有介绍,为了让大家更全面了解UCS,重新将相关知识点总结一下。

 

ROng>一、世界坐标系(WCS)

cad软件提供了一个虚拟的二维和三维空间,这个空间需要一个基准,这个基准被称为世界坐标系(World Coordinate System),简称WCS。当绘制图形时,如果没有设置标高(ELEVATION),图形都是画在当前坐标系的XY平面上

CAD画图时为什么会有Z坐标?

 

二、用户坐标系UCS

在有些特殊情况下,直接在世界坐标系下绘图或标注并不是特别方便,比如整图都有一定的角度,或者需要在三维模型的某个面上绘制图形,此时就需要调整坐标系的原点或方向,被调整后的坐标系就称为用户坐标系(User Coordinate System),简称为UCS。

 

三、UCS的基本设置方法

在CAD中输入UCS命令,就可以根据不同的条件设置用户坐标系,UCS命令的选项如下:

指定 UCS 的原点或 [面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA)] <世界>:

我们可以直接指定用户坐标系的原点,也可以分别输入选项,用不同方式来设置UCS。

到了高版本,居然可以直接选中UCS图标,然后右键直接设置UCS选项和UCS图标的显示,如下图所示。

 

UCS命令的各选项说明如下:

面(F):拾取三维实体的某个面来确定UCS,然后就可以在这个面上绘制图图形。

命名(NA):可以保存、恢复、删除一个命名的UCS,如果我们经常需要切换到某个固定的UCS,可以将UCS保存起来,下次用的时候直接恢复即可,无需重复设置。

对象(OB):如果希望UCS与图中某个图形,例如某一条直线平行,可以直接选取此直线,用此直线的坐标系作为UCS。

上一个(P):恢复到之前的UCS。

视图(V):让UCS与当前视图匹配。高版本CAD在切换正交视图的时候会自动切换UCS,如果需要跟自定义的某个视图对齐,就可以用此选项。

X/Y/Z:设置坐标系绕X/Y/Z轴的旋转角度,比较常用的是设置绕Z轴的旋转方向。

Z轴(ZA):将 UCS 与指定的正Z轴对齐。UCS 原点移动到第一个点,其正Z轴通过第二个点。

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四、UCS的几种常见应用场景

UCS的设置选项不难理解,大家都可以试一下,其中比较常用有下面几种方式:设置新的坐标原点;旋转某个轴向或以某个对象为基准设置坐标系方向;以三维模型的某个面来定义UCS方便后续建模,这里就简单介绍一下这几种方式的应用场景。

 

1、调整坐标原点,方便进行坐标标注。

在一些机械零件、模具中有大量的孔或其他图形特征,设计人员通常的做法是在图形中确定一个基点,将UCS原点调整到基点处,然后利用坐标标注来进行尺寸标注。如果结合连续标注,标注非常快,而且图面也很整齐,如下图所示:

在上图中可以看到UCS坐标原点被指定为到中心线的交点处,当然我们也可以将图形整体移动,让中心线的交点正好位于世界坐标系的原点处,但如果一张图纸中有多个零件,那就只能设置UCS了。

 

2、调整坐标方向,方便绘制倾斜图纸

一些小区和市政规划图整体都是倾斜的,如下图所示。

如果保持倾斜转状态绘图或出图都不方便,因此通常会将坐标系进行旋转,将图形转成正向。基本操作方法如下:

1、输入UCS命令,回车。

2、输入Z选项,输入需要旋转的角度,将UCS沿Z轴旋转一定角度。

当角度不明确时,可以输入OB(对象)选项,然后选择上或下边框线。

3、输入PLAN命令,回车,将视图切换为UCS的平面视图,如下图所示:

小提示:在CAD中调整UCS时可以让视图自动调整为UCS的平面视图,可以输入UCSFOLLOW命令,然后将值设置为1。

 

3、将坐标系定位到模型的某个平面,方便后续绘图和建模

三维建模时需要频繁切换视图和切换UCS,要学好三维建模,就必须先了解如何使用UCS。

假设要在一个方体的侧面上画一个圆柱,就需要将UCS定义到方体的侧面上,操作非常简单,输入UCS命令,回车,输入F (面) 选项,然后在图中选择方体的一个侧面,如下图所示:

CAD会提示一些调整选项,例如N选项可以将UCS定位到相邻的面上,X\Y选项可以调整XY轴的方向。

将UCS定位到方体侧面后,就可以直接在方体的侧面绘制其他图形了,如下图所示:

AutoCAD高版本三维功能有所增强,提供了动态UCS功能,可以自动将UCS定位到光标所指的面上。

 

五、动态UCS

打开动态UCS后,可以不需要再用UCS命令将UCS定位到某个面上以后再绘图,执行绘图命令后,直接将光标移动到三维对象的某个面上,就可以自动将UCS定位到这个面上,可以直接绘制i图形,如下图所示。

 

六、UCS图标的显示控制

在左下角会显示一个坐标系图标,通常会显示XY轴的方向,如下图所示。

这个图标可以告诉我们一些关于坐标系的信息,比较直观的就是坐标轴的方向。如果需要的话,我们还可以设置它始终显示在原点位置。UCS图标在不同状态下显示效果也不相同,这些都是可以设置的。

如果使用的是经典界面,可以到下拉菜单:视图>显示>UCS>......下打开和关闭UCS图标,也可以设置UCS图标是否在原点位置,还可以打开对话框设置UCS的特性,在高版本直接单击选中UCS图标,右键,可以设置UCS图标的是否在原点显示和特性。

如果愿意用命令,可以直接用UCSICON命令来设置UCS的显示、位置和特性。利用特性选项可以打开对话框,设置UCS的显示效果,如下图所示。

UCS图标在二维视图、三维视图、着色模式、布局的图纸空间的样式有时会不一样。

布局的图纸空间是一个纯二维空间,因此显示的UCS图标也不相同,只能有XY轴,如下图所示。

在消隐和着色模式下图标也会显示三维效果,如下图所示。

在选项对话框的绘图和三维建模选项卡中也有一些UCS相关的选项,这里就不再一一介绍了。

 

七、UCS管理

在CAD中还提供了专门对UCS进行管理的功能,输入UCSMAN,回车,可以打开对话框里切换UCS,设置UCS的相关选项,如下图所示。

在命名UCS选项卡中,可以在设置并保存的UCS中进行切换,并查看某个UCS的详细信息;在正交UCS选项卡中可以直接设置跟正交视图匹配的UCS;设置选项卡中则是一些设置选项。

这个管理对话框估计用过的人不多,选项都好理解,这里就不再详细介绍了,如果感兴趣可以试试。

 

UCS设置得合理可以帮助我们快速完成绘图、标注等工作,但如果UCS设置得不对,同样也会对我们的绘图产生不利的影响,比如之前文章中介绍过图纸空间调整了UCS影响图纸控件图形的编辑;设置了UCS后一些专业软件和插件的功能执行不正常(因为有些功能不支持UCS)等等。

 

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