CAXA實體設計在家居裝潢個性化設計中的應用研究

汪海芳 胡宗政

(蘭州職業技術學院，蘭州 730070)

隨著現代生活水平的不斷提高，理想家居在注重實用、美觀設計的同時，對個性化的追求越來越多，強調自我、追求個性成為許多消費者在家居設計上的首要選擇。而個性化設計內容的增多，必將引發產品更新、產品成本、產品出錯率、規模化生產等問題。如何尋找個性化生產與規模化生產的平衡點，成為行業企業思考的熱點。個性化設計工作中結構設計仍然基于力學原理和建筑材料，外觀造型設計需要空間想象力和創新思維能力。借助于CAXA實體設計軟件，設計人員可通過智能化圖素，采用直觀、簡單的拖放技術，像搭積木和雕塑一樣逐步把構思表達出來，再通過可視化拖放功能把個人想要的設計進行空間擺放與定位，或建立自己的目錄式圖庫，完成個性化設計，使設計達到滿意、逼真的效果，直觀、形象、高效地表達外觀造型的設計結構，從而縮短產品改型換代周期，提高企業競爭力。

目前對于中小型建筑或者裝修工程，一般是用AutoCAD進行草繪或者工程圖設計，3D MAX和Photoshop相結合進行高級渲染或者動畫設計。CAXA實體設計將可視化設計和精準設計相結合，既可以展示模型的整體效果和美感，也可以用于結構或施工設計，可以在同一個軟件平臺上將外觀造型、內部構造、空間定位裝配、智能化渲染和動畫場景設計、自動生成平面工程圖并完成標注、直到輸出圖形圖像等一系列工作融合于一體，是具有世界最領先技術的創新三維CAD系統。它所代表的創新設計體系，是近20年來CAD技術發展的又一突破，它全新地詮釋了未來CAD技術的發展方向，使CAD真正成為普及化的傻瓜工具，真正做到易用和創新。

1 積木式的結構設計

按照建筑構件的幾何形狀，建筑結構可以分為框架結構、桁架結構、板式結構、磚混結構、薄殼結構和筒式結構等，這些結構都由基本單元，比如磚、板條、梁、型鋼等組成。因此結構設計一定意義上也可以說是基本結構單元的空間組合。

CAXA實體設計按照最新的國家標準提供了三維標準件圖庫，同時其開放式圖素自定義功能使用戶可以根據自己的需要定制自己的個性化標準件圖庫。把做好的實體存入設計元素庫后可以反復調用，采用調入圖素的方法直接調入所需的結構特征，可以快速簡單地完成主體設計，十分方便。下面以圖1所示某居室為例說明墻體結構及其創新設計。

1.1 導入單層平面圖

CAXA實體設計提供了豐富的數據接口，可與所有流行的CAD/CAM軟件交換數據，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果加以修改，并可調入不同軟件設計的零件造型生成數據裝配。

單擊CAXA實體設計【草圖】→【二維草圖】，選擇放置基準面，在二維曲面編輯狀態選擇【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外墻體(如圖2所示)。當然還可以利用CAXA實體設計的圖素功能結合【圖素組合】、【裝配】等命令創建內外墻體以及隔斷。

1.2 利用CAXA實體設計大量的孔類設計圖素

將設計完成的孔類設計圖素拖動到墻體表面，然后調整尺寸和位置可以生成標準門窗洞。而對于非標準窗洞可以運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 建筑物整體設計

首先進行底層部分的設計，依次生成地板輪廓、內外墻體、樓梯、門窗等主要建筑構件，然后對各個構件進行裝配或組合。

1.3.1 利用三維球陣列復制構件建筑物整體

CAXA實體設計軟件的三維球工具是一個非常杰出和直觀的三維圖素操作工具。作為強大而靈活的三維空間定位工具，它可以通過平移、旋轉和其他復雜的三維空間變換精確定位任何一個三維物體；同時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、表面、視向、光源、動畫路徑關鍵幀等三維元素后，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行移動、相對定位和距離測量。

完成一層的墻體設計后，利用矩形陣列功能結合三維球可以快速完成整體結構造型設計。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，待手柄變為黃色后，將鼠標移到另一外部手柄端，單擊鼠標右鍵，選擇矩形陣列選項(如圖3所示)。被選中的元素將在3個亮黃色點形成的平面內陣列。依次輸入行、列的數量和行距、列距，可以得到多層多單元主體結構(如圖4所示)。

1.3.2 利用自定義圖素快速創建建筑物整體

CAXA實體設計的目錄式設計元素庫使設計方便快捷，而且可以建立自己的設計元素庫，將自己的圖素和零部件保存到新的設計元素中，便于以后調用。

單擊【設計元素】→【新建】，建立自己的設計元素庫，拖動前面建立的二層墻體結構到右側設計元素庫，單擊【設計元素】→【另存為】即可將零件保存到設計元素庫中。在以后的設計中，直接拖動該圖素到設計環境就可以快捷地完成整體結構的設計。

1.3.3 利用裝配體構件設計建筑物整體

使用CAXA實體設計進行建筑或裝潢設計時，可以先在一個設計環境中生成墻體和樓層，在另一個設計環境中進行樓梯或者陽臺的設計，然后借助于三維球、智能標注或約束/非約束裝配工具將陽臺作為裝配件映入到主設計環境進行組合和裝配。建筑構件的裝配和組合主要有應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，將三維球中心移動到其中一點，利用【到點】命令即可實現窗戶和窗洞的裝配。主要步驟如下：

(1)在前期設計環境中完成了窗戶和窗洞設計。裝配時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】命令，然后選擇窗洞對應的角點，完成窗花和窗洞的裝配(如圖5所示)。

2 個性化的外觀設計

“未造先得”的虛擬手段已經是現代樓盤營銷的重要技

術。在完成了建筑物的結構設計后，在結構件上添加顏色、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實體設計軟件擁有完美的、專業的渲染功能。在CAXA實體設計中可以渲染的對象包括設計環境背景、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功能。CAXA實體設計提供了從設計元素庫中拖出顏色、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，然后單擊右鍵，選擇【智能渲染】，可以使用智能渲染向導來指導完成顏色、紋理、凸痕、貼圖、光潔度、透明度以及反射的指定與修改，使用智能渲染選項卡來定義高級和詳細的自定義零件渲染屬性，實現對零部件、裝配圖的渲染處理，生成相片級具有真實感的圖像，生成任意數量的平行光、點光源或聚光光源。

在CAXA實體設計中材質的制作一般先選擇零件或面，拖放材質或者顏色圖素，或者應用智能渲染及其智能渲染，可以方便地調整透明度、反射等參數。如圖5(c)所示，窗戶為設置玻璃材質后的效果。

3 直觀化的展示設計

CAXA實體設計本身還集成了智能動畫功能，即提供了一個預定義的三維實體動畫設計元素庫。其模擬演示功能以最直接的動態效果與客戶溝通，可增強客戶對產品設計能力的信心，增加獲得訂單的機會。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作類似于攝像機在房間內行走的效果，極大地增強作品的感染力。完成建筑物三維造型后，創建一個或者多個照相機，應用“智能動畫”命令容易生成視向動畫。

4 標準化的制圖設計

CAXA實體設計三維模型與二維工程圖存在相關性,工程圖中標注的尺寸數值是三維模型的實際尺寸。當三維模型尺寸改變時,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，將零件模型設計完成以后,利用CAXA實體設計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實體設計三維造型及其智能渲染、智能動畫等功能。借助于CAXA實體設計自由拖動技術，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、高效的建筑裝潢設計新思路，對建筑行設計人員具有很好的借鑒作用。

參考文獻：

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