Sesión 01

Introducción al Diseño Asistido por Computadora

Docente: Ing. María Nícida Malca Quispe

INGENIERÍA TELEINFORMÁTICAExpresión Gráfica y CAD Básico

02/03/20091

AGENDA

Presentación del silabo

Introducción

Evolución del diseño

• Evolución de los sistemas gráficos

• El computador como herramienta industrial

Conceptos básicos

• Procesamiento de imagen vs. Síntesis de imagen

• Elementos geométricos

Tipos de diseño

Ingeniería y expresión gráfica

02/03/20092

PRESENTACIÓN DEL SILABO

02/03/20093

Silabo

Contenido Programático

• Unidad I: Introducción al Diseño Asistido por Computador (4 sem.)

• Unidad II: Herramientas de Dibujo y Edición (8 sem.)

• Unidad III: Acotaciones y Sombreados (5 sem.)

Metodología

• Conferencia (teoría)

• Interrogación didáctica (teoría y práctica)

• Prácticas dirigidas en Laboratorio

• Análisis de ejercicios

02/03/20094

… continua

Normativa de la evaluación

• La evaluación es permanente, de carácter formativo y

acumulativo.

• La calificación en general se efectuará utilizando el sistema

vigesimal (0 a 20).

• Para el Promedio Final (PF), la fracción 0.5 o mayor favorece al

estudiante con el entero superior.

• En caso no se rinda cualquier examen, práctica o trabajo

asignados, la nota será CERO.

• Cualquier intento de copia será evaluado con nota CERO para

los estudiantes involucrados.

• El promedio final aprobatorio es igual o superior a 11.

02/03/20095

… continua

Sistema de calificación

02/03/20096

INTRODUCCIÓN

02/03/20097

Expresión Gráfica y Diseño

Expresión gráfica

• Arte de expresar ideas, emociones, pensamientos con imágenes.

• Simple dibujo o complejo plano

• Lápiz y papel o sofisticado programa de computadora

Diseño

• El arte de imaginar y crear cosas útiles capaces de satisfacer necesidades, manifiestas o

latentes, del individuo o de la comunidad.

• Plasmar el pensamiento de la solución mediante esbozos, dibujos, bocetos o esquemas

trazados en cualquiera de los soportes, durante o posteriores a un proceso de observación

de alternativas o investigación.

• Se apoya en la expresión gráfica.

02/03/20098

… continua

Diseño

• Campo de conocimiento multidisciplinario, implica su aplicación en

distintas profesiones, puede ser estudiado, aprendido y enseñado.

• Actividad técnica y creativa encaminada a idear un proyecto útil,

funcional y estético que pueda llegar a producirse en serie.

• Utilizado habitualmente en el contexto de la ingeniería, arquitectura y

otras disciplinas creativas.

• El acto intuitivo de diseñar podría llamarse creatividad: inspiración

abstracción, síntesis, ordenación y transformación.

02/03/20099

… continua

Una forma de expresar un diseño es mediante los

gráficos.

El mundo de los gráficos por computadora es un campo

muy atractivo.

Su área de influencia va más allá del terreno puramente

informático: arte, ciencia, ingeniería, música, danza,

cinematografía, etc.

El Diseño Asistido por Computadora (CAD,

Computer Aided Design) es el uso de un

amplio rango de herramientas

computacionales que asisten a ingenieros,

arquitectos y a otros profesionales del

diseño, para creación de prototipos

virtuales.

02/03/200910

EVOLUCIÓN DEL DISEÑO

02/03/200911

Evolución de los Sistemas Gráficos

Evolución paralela al avance computacional

• Grandes y potentes máquinas calculadoras

• Interfaz hombre-máquina inexistente.

• Personal cualificado.

• Alto coste.

Años 80, era de los computadores personales

• Pantallas digitales.

• En el campo de los gráficos:

Aplicaciones específicas de difícil manejo

Hardware específico muy caro

02/03/200912

… continua

Concepto de mapa de bits

• Imágenes representadas por una rejilla de celdas

(píxeles) que tienen un valor de color y luminosidad

propios, que en conjunto crean la ilusión de una

imagen de tono continuo.

• Profundidad de color: cantidad de colores diferentes

que puede contener cada píxel, depende de la

cantidad de información (bits) que puede almacenar

un píxel.

02/03/200913

… continua

Las aplicaciones gráficas cobran popularidad, como Microsoft

Windows, X-Windows

• Fáciles de utilizar, a costes muy bajos.

• Interfaz hombre-máquina se simplifica, objetivo fundamental de los

gráficos por ordenador.

02/03/200914

… continua

El desarrollo de hardware con gran capacidad

computacional facilita:

• La generación de gráficos o imágenes sintéticas

realistas en 3D.

• Dibujos complejos con un alto grado de realismo.

• Modelos de representación geométricos

(matemática aplicada) y modelos de iluminación:

gráficos vectoriales.

• Aplicaciones comerciales que, si bien están

dirigidas a profesionales, son empleadas de forma

genérica: Autocad, 3D-Studio, Pov-Ray, SoftImage,

etc.

02/03/200915

El Computador como Herramienta Industrial

Interfaces de usuario.

• Modelo de ventanas. Accesibilidad a las aplicaciones (herramientas

ofimáticas, navegadores, graficadores, etc).

Presentación de resultados en áreas como la medicina,

negocios, ciencia, etc.

02/03/200916

… continua Diseño asistido por computador (CAD).

• Conjunto de herramientas computacionales que asisten

a ingenieros, arquitectos y a otros profesionales del

diseño en sus respectivas actividades.

• Se dividen básicamente en programas de dibujo en dos

dimensiones (2D) y modeladores en tres dimensiones

(3D).

• Las herramientas en 2D se basan en entidades

geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos

y polígonos, con las que se puede operar a través de

una interfaz gráfica.

• Los modeladores en 3D añaden superficies y sólidos.

• Permiten el diseño de componentes, sistemas

electrónicos, edificios, automóviles, aviones, etc.

• Modelos de simulación que evitan el empleo de

prototipos reales.

02/03/200917

… continua

Simulación y animación para visualización científica.

• Comprobar el comportamiento en tiempo real de los sistemas bajo

estudio, examinando los posibles errores y solucionándolos antes

de su construcción física.

• Entrenamiento en situaciones de alto riesgo (pilotos, cirugía,

astronautas, etc.).

Simulador de vuelo Simulador de una pieza mecánica

02/03/200918

… continua

Cinematografía.

• La industria del cine se ha involucrado en el desarrollo tecnológico

de los gráficos 3D.

• Contribución financiera muy fuerte.

Efectos especiales en la

película Piratas del Caribe

02/03/200919

CONCEPTOS BÁSICOS

02/03/200920

Procesamiento de Imagen y Síntesis de Imagen

Procesos complementarios pero independientes.

Procesamiento de imágenes: Las escenas son reales,

captadas mediante un dispositivo físico (cámara) y digitalizadas

(escáner) para su almacenamiento y posterior tratamiento en

el computador (transformaciones matriciales).

Aplicaciones típicas: visión 3D, reconocimiento de objetos,

recuperación de documentos, etc.

Escáner de documentos Cámara digital Captura de imágenes

02/03/200921

… continua

Síntesis de imágenes: A partir de modelos geométricos e

iluminación se crean imágenes sintéticas, inexistentes en

la realidad.

Su calidad (realismo) depende de los algoritmos empleados en

su diseño.

El procesamiento computacional que requiere obliga, en

muchas ocasiones, a utilizar hardware específico.

Aplicaciones típicas: aplicaciones CAD, aplicaciones de

simulación, realidad virtual, multimedia, etc.

02/03/200922

Elementos Geométricos

CAD: Los diseños se elabora en base a los elementos geométricos

fundamentales: punto, recta, y plano, generando diversas formas complejas,

denominadas elementos vectoriales. Algunos sistemas, además permiten la

incorporación de mapas de bits.

Vectores: Conservan sus propiedades a cualquier escala de representación.

Punto: Elemento geométrico adimensional, no es un objeto físico; describe una

posición en el espacio, determinada en función de un sistema de coordenadas

preestablecido.

Recta: Línea recta, posee una dimensión y contiene infinitos puntos, compuesta

de infinitos segmentos (unión entre dos puntos).

Plano: Posee dos dimensiones, y contiene infinitos puntos y rectas.

02/03/200923

… continua

Sistema de coordenadas: Conjunto de valores y puntos

que permiten definir unívocamente la posición de cualquier

punto de un espacio.

Origen de coordenadas: Punto de referencia de un sistema

de coordenadas. El valor de todas las coordenadas del sistema

es nulo.

Origen de un sistema bidimensional

de coordenadas cartesianas.

Sistema de coordenadas cilíndricas

02/03/200924

TIPOS DE DISEÑO

02/03/200925

Clasificación del Diseño por Tipos

Según se actúe en el plano o en el espacio

• Bidimensional (2D)

• Tridimensional (3D)

Según el tipo de aplicación o finalidad

• Artes visuales: Dibujo, pintura, escultura, cine, animación, fotografía

• Creatividad en objetos: Diseño de modas, diseño de interiores

• Diseño gráfico: Proyección de mensajes visuales (edición, publicidad e

identidad, diseño web) impresos o digitales.

• Diseño arquitectónico: Obras de ingeniería, elementos urbanos

• Diseño industrial: Creación, desarrollo y humanización de los procesos

industriales (en serie). Electrodomésticos, muebles

• Diseño mecánico: Objetos no necesariamente afectan al hombre en su uso

cotidiano. Diseño de circuitos electrónicos

02/03/200926

Ingeniería y Expresión Gráfica

Expresión gráfica y el diseño

• Las capacidades de análisis de problemas y síntesis de soluciones se

representan fundamentalmente mediante la expresión gráfica.

• Proveen al ingeniero de un lenguaje preciso para la representación de una

determinada idea, objeto, pieza o máquina, caracterizada por tres dimensiones,

en un sistema de exclusivamente dos, como puede ser el papel o la pantalla de

un computador.

• Representación clara y sin ambigüedades, comprendido por todos los

profesionales.

• La expresión debe efectuarse siguiendo las normas que lo regulan.

En la ingeniería reúne conceptos y contenidos propios del dibujo, la

geometría, dibujo técnico, sistemas de representación, técnicas de

representación, etc.

02/03/200927

… continua

La ingeniería necesita aplicar los conocimientos de la geometría

porque:

• Realiza construcciones gráficas de medida, comparación de magnitudes de

figuras y volúmenes, que son operaciones planas y espaciales, y sirve para

representar formas e ideas.

• Necesita abstraer y reducir a un plano bidimensional comprensible la

tridimensionalidad de las formas reales o ideales, y viceversa.

La Ingeniería emplea el dibujo técnico porque:

• Es instrumento de proyecto y diseño.

• Precisa representar en el plano formas tridimensionales.

• Habitualmente pretende la descripción objetiva de formas técnicas.

• Emplea códigos gráficos universales y racionales.

02/03/200928

Herramientas CAD

Herramientas de dibujo por computador vs. Herramientas CAD

• Los datos del dibujo no se transfieren a otro programa que los necesite en el control del proceso de producción: Corel Draw

• Integración en los sistemas diseño y producción orientados al intercambio de información con otras aplicaciones: AutoCAD, ArchiCAD

Parte del conjunto de técnicas asistidas por computador: CAD, CAM, CAE

CAD

Diseño

Asistido por

Computadora

CAM

Fabricación

Asistida por

Computadora

CAE

Ingeniería

Asistido por

Computadora

02/03/200929

… continua

Aplicaciones

• Diseño de circuitos electrónicos

• Industria aeronáutica

• Industria del automóvil

• Industria pesada

• Diseño industrial: edificios y plantas industriales

• Diseño arquitectónico e ingeniería civil

• Industria textil, de calzado, de plásticos

• Artes gráficas y animación

02/03/200930

SÍNTESIS

02/03/200931

La Ingeniería y el Diseño Asistido por Computadora

El computador es indispensable como herramienta en la

ingeniería para alcanzar niveles de productividad aceptables.

Es el CAD la base para el resto de aplicaciones técnicas

mediante computadora.

Los sistemas CAD/CAE/CAM son tecnologías fundamentales

debido a la mejora de la calidad.

La tecnología disminuye al mínimo los posibles errores de

fabricación.

Disminución costes, tiempos diseño y producción.

02/03/200932

Conceptos Clave

Expresión gráfica

Diseño, creatividad

Creatividad

CAD/CAM/CAE

Mapa de bits y gráficos vectoriales

Procesamiento y síntesis de imágenes

Punto, recta, plano

Sistema y origen de coordenadas

Tipos de diseño

02/03/200933

Actividad de Extensión

Investigar y documentar casos reales de las líneas de

aplicación del diseño asistido por computadora

02/03/200934