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
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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
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… 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.
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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.
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… 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.
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… 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.
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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
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… 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.
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… 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.
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… 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.
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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.
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… 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.
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… 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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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
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