▦ 3D 学航图

🧭 01-入门与全景

3D空间与坐标系

入门坐标系单位基础
一句话定义:3D 空间用 X、Y、Z 三个轴的数值定位每一个点,单位与轴向约定是建模和打印之间最容易踩的隐形坑。

为什么重要

模型在软件里看着完美,打印出来小了 1000 倍、躺倒了 90°、或者「嵌进」打印床里——十有八九是坐标系/单位问题。理解坐标系也是理解一切变换(移动/旋转/缩放)的前提。

前置知识

无(初中数学的立体几何即可)。

核心概念

  • 笛卡尔坐标系:三根互相垂直的数轴交汇于原点 (0,0,0),每个点用 (x, y, z) 描述。
  • 右手坐标系:右手食指指 X、中指指 Y,拇指即 Z。Blender 用 Z 朝上;多数 CAD 与打印场景用 Z 朝上但数值轴约定不同——跨软件导出时以实际显示为准,不要背约定。
  • 单位:STL 文件没有单位(见 文件格式:STL / OBJ / STEP / 3MF / glTF),切片器默认按毫米(mm)读。在 Blender 里默认单位是米,1.0 = 1m,直接导出会变成 1000mm 的巨物。
  • 世界原点 vs 物体原点:物体自身也有原点(pivot),旋转缩放围绕它进行——物体原点跑偏是「一转就飞」的元凶。
  • 构建体积(Build Volume):打印机的可用空间,如 220×220×250mm。模型超出即无法打印,切片器会以红色提示。

原理与机制:三类变换

  • 平移(Translate):加点,位置变。
  • 旋转(Rotate):绕轴转,注意单位(Blender 弧度、多数软件角度)与旋转顺序(欧拉角顺序不同结果不同)。
  • 缩放(Scale):乘系数。非均匀缩放会破坏法线并让「毫米级公差」失真,改尺寸优先回 CAD 改参数(参数化CAD与特征建模)。
  • 打印准备阶段最常用的变换:把模型放平贴床、摆到构建体积内、按受力方向摆放(打印方向与支撑策略)。

模型/图示

        Z (高度/层积方向)
        │
        │     ●(x,y,z)
        │    /
        │   /
        └──────────── Y
       /  X
      (打印床平面 = XY 平面,Z 是逐层往上堆的方向)

直观类比

  • 世界坐标 = 城市经纬度(绝对位置);物体原点 = 你口袋里手机的位置(相对自己)。
  • 构建体积 = 快递箱内尺寸:再好看的家具,塞不进箱子就是寄不出去。

实例与案例

  • 导入模型后切片器显示 0.2mm 高的「纸片」:模型单位是米、数值 0.0002,缩放 ×1000 即可。
  • 模型一半在床面以下:切片器按「床面以下不存在」处理,需要整体上移贴床。

常见误区

  • 「STL 自带单位」:不带。统一约定 mm,导入后先看尺寸数字。
  • 「旋转 90° 两次 = 旋转 180° 一次」:欧拉角顺序不同时可能不等;关键摆放建议一次到位或用四元数视图确认。
  • 「缩放到合适大小就行」:非均匀缩放后的卡扣/孔位公差会漂移,精密件回 CAD 改。

自测题

  1. STL 没有单位,那打印尺寸由什么决定?
  2. 物体原点与世界原点有什么区别?为什么重要?
  3. 220×220×250 的机器能打 300mm 高的模型吗?两种办法是什么?

与其他知识点的关系

延伸阅读

  • Blender 手册「Axis Conventions」章节;所用切片器的坐标/尺寸文档。

前置知识

无

关联知识点

网格基础:顶点、边、面与法线切片原理与 G-code