Dto. Tecnología. IES Maestro Matías Bravo (Valdemoro). Anselmo Prados. Unidad Didáctica: Diseño asistido por ordenador QCad.

Transcripción

1 DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR: EL PROGRAMA QCAD. INTRODUCCIÓN. Reciben el nombre de programas de tipo CAD (iniciales de la denominación inglesa Computer Aided Design) aquellos programas de ordenador que están diseñados para la realización de dibujo técnico o lo que es lo mismo el dibujo de objetos que diseñan y construyen las personas para solucionar sus necesidades. Ejemplos de programas CAD son: AutoCAD, QCad, SagCAD, etc. De estos programas seguramente el más completo y más extendido es AutoCAD pero este programa presenta varios inconvenientes entre los que destacan como más importantes que es costoso y complejo de manejar, por lo que su utilización es solo recomendable para profesionales del diseño técnico como arquitectos o ingenieros. En esta unidad vamos a utilizar el programa QCad que se caracteriza por su facilidad de manejo y su coste reducido, al contar con versiones de software libre y actualizaciones continuas con la aparición de nuevas versiones. QCad es un producto de RibbonSoft GmbH, una compañía de ingeniería de software con sede en Suiza. Sin embargo es importante destacar que las posibilidades que actualmente posee este programa de CAD se han conseguido gracias a la colaboración de muchas personas de la comunidad de código abierto que también han contribuido a QCad. CONCEPTOS BÁSICOS DE QCAD. A continuación vamos a realizar una introducción a los conceptos básicos de un programa CAD. Entidades. Las entidades son objetos gráficos en un sistema CAD. Las entidades típicas que pueden encontrarse en la mayoría de los sistemas CAD son: puntos, líneas, arcos circulares y elípticos. La entidades más complejas y específicas de CAD incluyen polilíneas, textos, acotados, sombreados y útiles para el trazado de curvas (splines). Atributos. Todas las entidades constan de una serie de atributos tales como su color, tipo de línea y ancho de línea. Capas. Un concepto básico en el diseño asistido por computadora es el empleo de capas para organizar y estructurar un dibujo. Cada una de las entidades de un dibujo se sitúan sobre una capa y cada una de éstas puede contener cualquier número de entidades. Normalmente, todas las entidades con una "función" o con atributos comunes se dibujan sobre la misma capa. 1

2 Cada capa tiene atributos (color, anchura y estilo de línea) y las entidades de una capa suelen heredar los atributos de la misma sobre la que se situó. La figura muestra un ejemplo que utiliza capas en un dibujo. Todas las cotas se colocan en una capa denominada 'dimensions' (dimensiones). El color de todas las cotas estás definidas en la capa y puede ser cambiado fácilmente cambiando el color de la misma. El dibujo del tornillo puede ser mostrado tanto con las cotas como sin ellas haciendo visible o no la capa dimensions. Históricamente, en dibujo a mano, se ha utilizado un enfoque similar. Los diferentes sistemas de construcción, tales como aire acondicionado y de cableado, a menudo son separados en diferentes hojas de papel transparente. Estas hojas, al ser superpuestas las unas sobre las otras, reproducen el trazado final. Bloques. Ejemplo de dibujo con capas. Se denomina bloque a un grupo de entidades. Los bloques se pueden insertar en el mismo dibujo varias veces en distintos lugares, con diferentes atributos, factores de escala y ángulos de rotación (véase la siguiente figura). En tales casos, los bloques son generalmente llamados "inserciones". Las inserciones tienen atributos al igual que otras entidades. Una entidad que es parte de una inserción puede tener sus propios atributos, heredar los atributos de la capa donde se coloca, o heredar los de la inserción de la que forma parte. Una vez creadas, las inserciones siguen dependiendo del bloque que proceden. La potencia de las inserciones está en que se puede modificar un bloque y todas las inserciones que se hicieron a partir del mismo se actualizarán reflejando los cambios. Tres casos de un bloque (inserciones) con diferentes atributos, ángulos y factores de escala. Dibujando en CAD. Cuando se trabaja con un sistema CAD es usual crear líneas que no estarán en la impresión final o que no tienen la longitud correcta y deberán ser recortadas más tarde (véase la siguiente figura). Un error común en los principiantes de CAD es que desean obtener el trazado final de forma inmediata. Nunca se debe dudar en crear un auxiliar de la construcción si ello ayuda a definir o verificar una parte del dibujo. 2

3 Tres pasos posibles para crear rápidamente un dibujo utilizando construcciones de apoyo y la capacidad de un sistema CAD para cambiar las entidades existentes. Sistema de coordenadas. Una buena comprensión de la forma de trabajar en un sistema de coordenadas es absolutamente esencial para el mejor uso de cualquier programa CAD. Si no estás familiarizado con las coordenadas, es muy recomendable que tomes algún tiempo para familiarizarse con este concepto fundamental. Relacionados con el sistema de coordenadas están los siguientes conceptos elementales que vamos a definir a continuación: Origen, punto cero relativo, coordenadas cartesianas (absolutas y relativas) y coordenadas polares (absolutas y relativas). Origen. El origen, o punto de origen de un dibujo es el punto donde los ejes X e Y se cortan. Es además el punto cero absoluto del dibujo. Punto cero relativo. Además del punto cero absoluto, también hay un punto cero relativo en QCad. El punto cero relativo punto se puede situar en cualquier lugar como una referencia temporal de una construcción local. Coordenadas cartesianas. El sistema de coordenadas cartesianas es el sistema estándar que se utiliza por defecto. En este sistema, la posición de un punto se describe por su distancia a los ejes X e Y. Las coordenadas cartesianas se escriben generalmente con el siguiente formato: ordenada-x,ordenada-y Por ejemplo la coordenada 3.5,7 está localizada 3,5 unidades a la derecha y 7 unidades por encima del origen. Representación del punto P en las coordenadas cartesianas absolutas 40,30 3

4 Las coordenadas cartesianas también pueden referenciarse desde una posición distinta a la del origen. En este caso hablamos de "coordenadas relativas". No existe un estándar para la notación de las coordenadas cartesianas relativas, pero en QCad se escriben con el siguiente Representación del punto P en la coordenada cartesiana Coordenadas polares. Las coordenadas polares utilizan una distancia y un ángulo para describir la posición de un punto. El ángulo 0 apunta siempre a la derecha de la pantalla (al este). En QCad, las coordenadas polares se indican en el siguiente formato: distancia<ángulo Coordenada polar absoluta 50<37 Del mismo modo que las coordenadas cartesianas, las polares pueden referenciarse a un punto diferente del origen. En QCad, las coordenadas polares relativas se indican en el siguiente Coordenada polar 4

5 Objeto y rejilla de forzado. Cada vez que se necesita especificar una coordenada en QCad, se pueden usar las funciones de forzado. Estas funciones permiten, precisamente, seleccionar puntos de la rejilla o de los puntos importantes de los objetos como extremos, puntos medios, o centros de las intersecciones entre entidades. Edición básica. Recibe este nombre la utilización práctica de las entidades o la realización de dibujos elementales con ellas. La Edición básica consta de una serie de operaciones elementales que pasaremos a explicar a continuación: Construcción de una entidad, Seleccionar una entidad, Borrado y Modificaciones. Construcción de una entidad. Las entidades pueden añadirse al dibujo con varias herramientas o duplicando las ya existentes. Para dibujar una entidad necesita definir todos los puntos y parámetros que definen dicha entidad, como por ejemplo los puntos finales de una línea. Seleccionar una entidad. Antes de una entidad pueda ser suprimida, duplicada o transformada, debe ser seleccionada. La selección de entidades una de las operaciones más básicas de CAD. Sin embargo, la selección correcta de las entidades no es siempre una operación trivial. QCad ofrece una amplia variedad de herramientas de selección para seleccionar rápidamente grupos de entidades, entidades dentro de un intervalo, entidades relacionadas, etc. Borrado. El borrado de una entidad consiste en su eliminación del dibujo. En QCad, todas las características que tienen que ver con la supresión de entidades se agrupan con la modificación de las características. Modificaciones. Las entidades existentes se pueden modificar de muchas maneras. Las modificaciones básicas incluyen la traslación, la rotación, la reflexión, y el escalado. Estas operaciones no alteran la característica de la geometría de las entidades afectadas. Otras modificaciones de una entidad producen cambios más importante (por ejemplo, recortar, ampliar o alargar). Visualización en CAD. A diferencia del dibujo a mano, en CAD no es necesario determinar de antemano el tamaño de la hoja y la escala. No existe una escala de dibujo: todos los tamaños y las distancias se especifican mediante su propia escala de valores. Un objeto de 10 metros se dibuja como un objeto de 10 metros. Sólo en la fase de impresión, se deberá especificar la escala apropiada para el dibujo de modo que pueda encajar sobre el 5

6 papel. El modelo de dibujo en sí no se ve afectado por esto y siempre permanece en la escala original 1:1. En la pantalla, el usuario puede ajustar la zona visible de dibujo ampliando el zoom para ver más detalles o reducirlo para ver una perspectiva más amplia. Otra operación importante en CAD es la ampliación. Para ver una parte del dibujo sin cambiar la escala de visualización, un usuario abre una ventana de ampliación que mueve por la pantalla hasta que encuentra el detalle deseado. DESCARGA Y COMIENZO DE UNA SESIÓN CON QCAD. Descarga. QCad es un producto de RibbonSoft GmbH, una compañía de ingeniería de software con sede en Suiza. Muchas personas de la comunidad de código abierto también han contribuido a QCad y no sería lo que es hoy sin la ayuda de muchos voluntarios traductores, desarrolladores y la retroalimentación de los usuarios de QCad. Se puede obtener la última versión de QCad desde RibbonSoft.com. Esta web está en inglés y además de poderse descargar QCad se puede encontrar en ella documentación variada, listas de correo y otros muchos recursos para QCad. Además de la página a la que se ha hecho referencia existen otras muchas en Internet que permiten la descarga de QCad como etc. OBSERVACIÓN: Coste de la descarga de QCad. La descarga de QCad puede ser gratuita o no dependiendo del sistema operativo que tengamos en nuestro ordenador. Así el código fuente de las ediciones para Linux, Unix o otros Sistemas de X11 y Mac OS X de la Comunidad QCad, está liberado bajo los términos de la Licencia Pública General de GNU (GPL), versión 2. QCad profesional, pero todas las versiones de QCad para Windows son software propietario y por tanto habría que pagar para descargárselas. El manual QCad, otros recursos de QCad, así como el material de la página principal de QCad poseen los derechos de autor por sus creadores. Para más detalles véase Comienzo de una sesión con QCad. Para el comienzo de una sesión con QCad será necesario en primer lugar tenerlo instalado en nuestro ordenador y en segundo lugar acceder a el. El acceso a este programa dependerá del sistema operativo que tengamos instalado en nuestro ordenador: GNU-Linux / Unix, Mac OS X ó Windows. A continuación indicamos el camino a seguir para los dos sistemas más comunes: Cuando se trabaja con el sistema operativo GNU bajo Linux, QCad se abre utilizando el menú Aplicaciones/Gráficos/Sistema CAD (QCad). Cuando se trabaja con el sistema operativo Windows, QCad se abre en el menú Inicio/Todos los programas/qcad. 6

7 EL ENTORNO DE TRABAJO DE QCAD. Una vez que se accede a QCad, se deben configurar las características del dibujo que se va a realizar mediante el menú Editar/Preferencias para el dibujo actual. Cuando se abre el programa, aparece una pantalla con diferentes zonas, similar a la indicada en la figura: HERRAMIENTAS BÁSICAS DE QCAD. El programa QCad ofrece una amplia gama de herramientas que facilitan la realización de dibujos, su edición, modificación, visualización, etc. Herramientas del menú Fichero. Son herramientas de gran utilidad con las que se puede crear, abrir, guardar, exportar e imprimir los dibujos a través del menú Fichero, mediante la Barra de fichero o mediante la combinación de teclas correspondiente. 7

8 Herramientas del menú Edición. Se trata de herramientas de gran utilidad y amplia difusión. Mediante el menú Editar se accede a las órdenes de deshacer, restaurar, cortar, copiar y pegar. A estas opciones también accedemos en la Barra de edición o por la combinación de teclas adecuadas. Este menú también nos permite establecer el tamaño del papel y las unidades de medida que se van a utilizar en el dibujo. Herramientas del menú Ver. Nos permite modificar la vista del dibujo. Las herramientas son fundamentalmente diferentes tipos de zoom que permiten ampliar el dibujo o partes de él sin cambiar el mismo, solo la forma en la que lo vemos. Para trabajar con estas herramientas, se puede usar el menú Ver o la Barra vista. Otras herramientas que se encuentran en este menú se relacionan con los elementos que pueden estar visibles o no en la pantalla inicial de QCad, es decir, nos permiten modificar el entorno de trabajo, como hacer visible o no, entre otras cosas, la Barra de estado o la Línea de comandos. 8

9 Herramientas de dibujo. En un programa de dibujo vectorial (1) no pueden faltar este tipo de herramientas, a través de las cuales se pueden hacer puntos, líneas, arcos, círculos, elipses y curvas (splines). Para seleccionar estas opciones, se puede utilizar el menú Dibujar o la Barra de herramientas de dibujo: (1) -Las imágenes digitales con las que trabaja el ordenador son de diferentes tipos y cada uno de ellos tiene unas características particulares que le hacen adecuado para un fin concreto. Los tipos de imágenes son los siguientes: -Mapa de bits: Estas imágenes también llamadas bitmap están formadas por multitud de puntos denominados píxeles distribuidos en una rejilla que en su conjunto definen la imagen final. Cada uno de estos puntos tiene un color, brillo, contraste determinado. Dependiendo del número de puntos y del número de colores utilizados, la imagen tendrá una calidad concreta. Las imágenes que genera el programa paint o las que se obtienen al digitalizar mediante un escáner son siempre, del tipo bitmap. Este tipo de imágenes tiene el inconveniente que al ampliarse, los píxeles crecen de tamaño y la imagen pierde calidad. -Vectoriales: Estas imágenes se componen de líneas y curvas definidas mediante una fórmula matemática que incluye sus características (tamaño, tipo de línea, color, relleno). Como lo que se almacena no es la imagen final sino la definición matemática de los elementos que la componen, suelen tener un tamaño inferior al de las imágenes bitmap. Este tipo de imágenes se pueden ampliar o reducir hasta el infinito sin que cambie la perfección del dibujo, aunque tienen el inconveniente de que no presentan el nivel de detalle de los mapas de bits. Normalmente los programas de diseño gráfico generan imágenes vectoriales. El programa QCad genera imágenes vectoriales. -Imágenes 3D: Estas imágenes, cada vez más utilizadas sobre todo en los juegos, están formadas por figuras tridimensionales. Básicamente podríamos decir que se obtienen situando imágenes bitmap en objetos vectoriales 3D (esferas, conos pirámides, cuadrados ) 9

10 Herramientas del menú Seleccionar. Estas herramientas permiten marcar entidades para posteriormente tratarlas, borrarlas, copiarlas o modificarlas. Se usa el menú Seleccionar, o en la Barra de herramientas de dibujo se pulsa sobre el icono Selección. Se puede volver al menú principal mediante el botón de la flecha que aparece en la parte superior de la barra de herramientas del menú Seleccionar. La forma de llevar a cabo la selección de elementos varía según el tipo de herramientas que utilicemos. DIBUJAR FORMAS SIMPLES. A pesar de que indicamos anteriormente que una de las ventajas principales del programa QCad es su facilidad de manejo, también es cierto que dispone de muchas herramientas que es necesario conocer para poder realizar planos de una cierta complejidad. Por este motivo resulta muy importante para todas las personas que quieren aprender el manejo este programa y obtener el máximo provecho de todas sus posibilidades que comiencen en primer lugar con el aprendizaje del dibujo de formas simples para en una etapa posterior poder realizar dibujos más complejos. Una de las maneras de dibujar formas simples es obligar al cursor a moverse por la rejilla. Este elemento 10

11 consiste en una trama de puntos que se encuentra en la zona de dibujo y sirve de guía para indicar la posición de los puntos que componen los dibujos simples. Antes de empezar a dibujar es necesario configurar la rejilla. Para ello se sigue la ruta Editar > Preferencias > Rejilla. En este ventana se puede elegir si la rejilla estará visible o no, y la separación horizontal y vertical de los puntos. Menú línea. De la Barra de herramientas se selecciona la opción Mostrar menú Línea. Al elegir una herramienta de este menú, haciendo clic sobre una herramienta del menú Línea, aparece el menú Forzar, que permite seleccionar los puntos que determinan el dibujo a realizar. En este caso, se va a usar la opción Forzar a rejilla. Forma de trabajar con la Barra de herramientas Dibujo de líneas utilizando rejilla Para dibujar Líneas utilizando la rejilla, se siguen los siguientes pasos: 1º Seleccionar la opción Línea con dos puntos, del menú Línea, y la opción Forzar a rejilla, del menú Forzar. 2º Indicar la posición inicial y final haciendo clic con el ratón. 3º Para terminar de dibujar la línea, se hace clic con el botón derecho del ratón o se pulsa la tecla Esc. Dibujo de líneas con una cierta inclinación Para dibujar líneas con una cierta inclinación, se siguen estos pasos: 1º Elegir la opción Línea con ángulo dado, del menú Línea. 2º En la barra de Opciones de herramientas introducir el ángulo, la longitud y el punto inicial. 11

12 3º Seleccionar en la zona de dibujo el punto inicial de la línea. Dibujo de líneas horizontales y verticales Para dibujar líneas horizontales y verticales, se siguen los mismos pasos que en el caso anterior, completando en su barra de opciones la longitud y su punto inicial. Dibujo de rectángulos y/o cuadrados Para dibujar rectángulos o cuadrados mismo., hay que indicar dos esquinas del Dibujo de polígonos Para dibujar polígonos, hay dos variantes: Polígono con centro y vértice (hay que indicar el centro y un vértice del polígono) y Polígono con dos vértices (hay que indicar dos vértices del polígono). Previamente, hay que señalar el número de lados en la barra de opciones. Dibujo de líneas paralelas Para dibujar líneas paralelas se selecciona la opción Paralelas a una distancia y se indica en la barra de opciones de la misma el número de copias y la distancia que tiene que haber entre ellas. Con el ratón se selecciona la figura original que queremos reproducir. OBSERVACIÓN: Mediante la opción Paralelas a una distancia, se pueden hacer arcos y circunferencias concéntricas siguiendo el mismo procedimiento que para realizar líneas paralelas Menú círculos. Para trazar circunferencias, se elige en la Barra de herramientas la opción Mostrar menú Círculos. 12

13 Las herramientas fundamentales del menú Círculos son: Círculo con centro y punto círculo.. Se indican el centro y un punto para realizar el Círculo con centro y radio. Para realizar el círculo, hay que indicar el centro, y en la barra de opciones de la herramienta, el radio. Menú arcos. Arcos. Mediante la Barra de herramientas, se selecciona la opción Mostrar menú Las herramientas fundamentales del menú Arcos son: Arco con centro, puntos, ángulo inicial y final del mismo, se realiza un arco.. Indicando el centro, el radio y el ángulo Arco con tres puntos al mismo arco.. Dibuja un arco a partir de tres puntos pertenecientes Menú Elipses. A partir de la opción Mostrar menú Elipses herramientas que aparecen la la figura., se obtiene un menú con dos Para dibujar una elipse, hay que indicar el centro de la misma, el final del eje mayor y el final del eje menor mediante la aplicación Elipse con centro y dos puntos. Guardar y recuperar dibujos Para guardar un dibujo, una vez realizado, se selecciona el icono Guardar de la Barra de fichero. En la ventana de diálogo Guardar dibujo como hay que elegir el nombre del fichero, así como su localización. La extensión de archivo que usa el programa es.dxf, compatible con programas como Auto CAD. Para abrir un dibujo realizado anteriormente, se selecciona en la Barra de fichero la opción Abrir dibujo. En la ventana de diálogo correspondiente hay que buscar la localización del mismo. 13