INGENIERÍA TELEINFORMÁTICA

Transcripción

1 INGENIERÍA TELEINFORMÁTICA Expresión Gráfica y CAD Básico Sesión 01 Introducción al Diseño Asistido por Computadora Docente: Ing. María Nícida Malca Quispe 1

2 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 2

3 PRESENTACIÓN DEL SILABO 3

4 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 4

5 Normativa de la evaluación La evaluación es permanente, de carácter formativo y acumulativo. continua 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. 5

6 Sistema de calificación continua 6

7 INTRODUCCIÓN 7

8 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. 8

9 Diseño continua 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. 9

10 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. continua 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. 10

11 EVOLUCIÓN DEL DISEÑO 11

12 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 12

13 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. continua Profundidad de color: cantidad de colores diferentes que puede contener cada píxel, depende de la cantidad de información (bits) que puede almacenar un píxel. 13

14 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. 14

15 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. continua 15

16 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. 16

17 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. continua 17

18 Simulación y animación para visualización científica. continua 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 18

19 Cinematografía. continua 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 19

20 CONCEPTOS BÁSICOS 20

21 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 21

22 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. 22

23 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. 23

24 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. Sistema de coordenadas cilíndricas Origen de un sistema bidimensional de coordenadas cartesianas. 24

25 TIPOS DE DISEÑO 25

26 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 26

27 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. 27

28 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. 28

29 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 29

30 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 continua 30

31 SÍNTESIS 31

32 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. 32

33 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 33

34 Actividad de Extensión Investigar y documentar casos reales de las líneas de aplicación del diseño asistido por computadora 34