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GC-Modelado Sólido A. García-Alonso 1
Modelado sólido
Geometría Computacionalwww.sc.ehu.es/ccwgamoa
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Profesor
• Página personal– www.sc.ehu.es/ccwgamoa/agalonso.htm
• Despacho (cómo llegar), teléfono, etc
• Material clases– www.sc.ehu.es/ccwgamoa/clases/GeometriaComputacional
• Los avisos están en el fichero : novedades.txt• Descripción trabajos prácticos• Material asignatura: apuntes, exámenes, OpenGL, etc
– www.sc.ehu.es/ccwgamoa/clases
• Tutorías– Martes de 10.30 a 13.30, Jueves 9 a 12, tardes en curso
• Evaluación: 50% trabajos clase, 50% examen
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Alumnos
• Encuesta
• Ficha
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Bibliography
• A.A.G. Requicha, “Representations of Rigid Solids: Theory, Methods and Systems”, Computing Surveys, Vol. 12, No. 4, pp. 437-464, 1980
• K. Rule, “3D Graphics File Formats”, Addison-Wesley, 1996
• Foley, van Dam, Feiner, Hughes, “Computer Graphics. Principles and Practice”, Addison-Wesley, 1.996
• “The CAD/CAM Handbook”, Ed. C. MacHover, McGraw Hill, 1995
• C. McMahon, J. Browne, “CAD CAM form Principles to Practice”, Addison-Wesley, 1993
• Computer Graphics World
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Web
• IGES www.scra.org/uspro/stds/wh-iges.html
• STEP www.nist.gov/sc4/www/stepdocs.htm
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Áreas de trabajo
• Producción– CAD : Computer Aided Design
– CAE : Computer Aided Engineering
– CAM : Computer Aided Manufacturing
– CIM : Computer Integrated Manufacturing
– C4
• GIS : Geographic Information Systems
• Arquitectura– Edificios
– Urbanismo
• Animación, etc
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Temáticas actuales
• Compartir/transportar información
• Web3D
• Sistemas de documentación integral
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Compartir/transportar información
• Interoperability (CGW 8/00, 43-48)
• Standards– Formal
– “de facto”
• Proprietary converters (direct translators)
• Geometric kernels (CGW 6/98, 19-20)– Acis
– Parasolid
• Use the program’s API
• Visualization technology
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Web3d
• Estándares– Vrml
– Universal Media : Texturas, sonidos, …
• Examinar
• Pasear
• Mundos virtuales compartidos
• Diálogo 3D
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Representación de cuerpos
• Tipos de cuerpos :– Sólidos
• Rígidos• Deformables (plástico, elástico, …)
– Fluidos• Líquidos• Gases
• Modelos geométricos para sólidos rígidos– Volumen
– Superficie
– Viga
• Representación o modelo: abstracto / concreto
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Aspectos prácticos del modelado
• Modelo abstracto vs. Formato alfanumérico
• Almacenamiento en fichero– Formatos propietarios
– Estándares oficiales o de hecho
– Conversiones entre ficheros
– K. Rule “3D graphics file formats”, Addison Wesley, 1996
– J.D. Murray “Eencyclopaedia of graphics file formats” O’Reilly, 2ª ed., 1996
• Edición– Editor de texto (pov, vrml, obj, …)
– Programa CAD : múltiples formatos (“empaquetar”)
• Geometría, materiales, texturas
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Representaciones : repaso
• Geometría constructiva de sólidos (CSG)
• Replicado de primitivas (Primitive instancing)
• Modelos de fronteras (Boundary Representations)– Poliedros y otras representaciones de caras planas
– Superficies curvas
• Barrido
• Representaciones de partición espacial– Descomposición en celdas
– Enumeración de ocupación espacial
– Árboles
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...
– Árboles• Octrees• Binarios• Binarios de partición espacial• Octrees modificados• Ordenación espacial
• Características (Features)
• Modelos paramétricos
• Modelos variacionales (restricciones)
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REPASAR EL TEMA DE MODELADO
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Propiedades
• Eficiente
• Compacto file / application / network
• Precisión adecuada
• Dominio amplio
• No ambiguo 2 cuerpos no puedan tener id. representación
• Único un sólido sólo tenga una representación posible
• Válido– No toda región definible matemáticamente es válida
– Que sea imposible crear una representación no válida
• Operaciones cerradas rotación, traslación, …
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Eficiencia : operaciones sobre el modelo
• Creación– Crear ó editar : escultor / “insertar”
– Coste de uso (interfaz de usuario)
– Coste de operación (generar el modelo concreto pedido por el usuario)
• Transformar– De un modelo (abstracto) a otro
– Dentro de un modelo abstracto, cambios de formato
– Mantenimiento simultaneo de varias representaciones• A nivel de aplicación (programa)• A nivel de ficheros (neutro o estándar, análisis, prototipado
rápido, fabricación,simulación, …)
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...
• Análisis– Propiedades geométricas: momento de inercia, cdg, volumen
(masa)
– Propiedades topológicas: búsqueda de elementos próximos
– Representación gráfica
– MEF (método de los elementos finitos …)• Térmicos• Deformaciones / tensiones
– Estructuras
– Arquitectura / urbanismo• Proyección de sombras
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...
• Posición– Interferencia geométrica (colisión)
• Simulación (vehículos, mecanismos, factory layout, mecanizado, )
• Path planning (robótica)• Redes de tuberías (plantas, barcos, urbanismo, … )• Prevenir choque en sistemas en funcionamiento
– Distancia• Colisiones• Compactar sistemas (tolerancia)• Montaje• Mantenimiento
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Precisión : aproximaciones
• Dibujar– Polígonos
– Píxeles
• Fabricar– Máquina herramienta
• Tolerancias de ajuste• Acabados superficiales• Volumen finito de la herramienta de corte
– Calderería : deformaciones
– Fundición : dilatación
– Estampación
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...
• Calcular– Masa
– Gradientes temperaturas
– Tensiones, …
• Modelos geométricos– Dominio de objetos
– Cuerda• Nº caras en una esfera de radio 10cm y cota 1mm
– Tamaño voxel
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Criterio de selección
• No siempre las representaciones tienen que corresponderse con un modelo sólido– Mecanismos (masa y momento de inercia)
– Estructura pilares y vigas (sección, problema nudos)
– Redes tuberías (transiciones, bifurcaciones, elementos)
– Carreteras
– Etc
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...
• Que resuelva el problema– Superar la calidad/precisión mínima aceptable
– Coste razonable• Tiempo
– Preparación (creación)– Mantenimiento (modificación)– Cálculo (uso)
• Requisitos de equipo y software• Almacenamiento• Transmisión
– Optimizar calidad/coste
– No optimizar para ahorrar en el chocolate del loro
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Ficheros
• Book : Rule– 3DS, DXF, COB, OBJ, POV, RAW, VRML, NFF-WTK
• “group”, “tree”, indices, …
• Stereolitography STL .stl
• Wavefront .obj– Alias / Wavefront (Maya)
– index 1
• DXF .dxf– Autodesk
• POV Ray– NURBS & CSG
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...
• Virtual reality modeling language (VRML) .wrl– ISO VRML’97
– www.web3d.org
– index 0
• IGES– muy amplio
– acotaciones, referencias,
– NURBS
• STEP– modular
– en desarrollo
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Representaciones : aplicación
• B-reps : operar, dibujar, transmitir
• Barrido : casos particulares, colisiones
• CSG : interfaz de usuario, historia
• Instancias : estandarizar piezas, montajes, ¿web?
• Descomposición celdas : análisis MEF, modular
• Voxels : medicina, continuo, spatial sorting (búsquedas), ¿dibujar?
• Árboles : ordenación