gc-modelado sólidoa. garcía-alonso1 modelado sólido geometría computacional

GC-Modelado Sólido A. García-Alonso 1

Modelado sólido

Geometría Computacionalwww.sc.ehu.es/ccwgamoa


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


Alumnos

• Encuesta

• Ficha


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


Web

• IGES www.scra.org/uspro/stds/wh-iges.html

• STEP www.nist.gov/sc4/www/stepdocs.htm


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


Temáticas actuales

• Compartir/transportar información

• Web3D

• Sistemas de documentación integral


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


Web3d

• Estándares– Vrml

– Universal Media : Texturas, sonidos, …

• Examinar

• Pasear

• Mundos virtuales compartidos

• Diálogo 3D


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


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


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


...

– Árboles• Octrees• Binarios• Binarios de partición espacial• Octrees modificados• Ordenación espacial

• Características (Features)

• Modelos paramétricos

• Modelos variacionales (restricciones)


REPASAR EL TEMA DE MODELADO


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, …


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, …)


...

• 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


...

• 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


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


...

• Calcular– Masa

– Gradientes temperaturas

– Tensiones, …

• Modelos geométricos– Dominio de objetos

– Cuerda• Nº caras en una esfera de radio 10cm y cota 1mm

– Tamaño voxel


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


...

• 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


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


...

• Virtual reality modeling language (VRML) .wrl– ISO VRML’97

– www.web3d.org

– index 0

• IGES– muy amplio

– acotaciones, referencias,

– NURBS

• STEP– modular

– en desarrollo


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

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