Libro Mecatronica

7/27/2019 Libro Mecatronica

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MecatrnicaMdulo 9: Prototipado Rpido

Libro de TextoEjerciciosSolucin(Concepto)

prof. dr. hab. inz. Edward Chlebusdr in. Bogdan Dybaa,dr in. Tomasz Boratyskidr in. J acek Czajkadr in. Tomasz Bdzadr in. Mariusz Frankiewiczmgr in. Tomasz Kurzynowski

Universidad Politcnica de Wroclaw,Polonia

Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para lacalificacin agregada de la Mecatrnica las fuerzas especializadas en laproduccin industrial globalizada

Proyecto EU Nr. 2005-146319 MINOS, Plazo: 2005 hasta 2007Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 MINOS**,Plazo: 2008 hasta 2010

El presente proyecto ha sido financiado con el apoyode la Comisin Europea. Esta publicacin(comunicacin) es responsabilidad exclusiva de suautor. La Comisin no es responsable del uso quepueda hacerse da la informacin aqu difundida.

www.minos-mechatronic.eu


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Colaboradores en la elaboracin y aprobacin del concepto conjunto

de eseanza:

Technische Universitt Chemnitz, Institut fr Werkzeugmaschinen und

Produktionsprozesse, Deutschland Projektleitung

Corvinus Universitt Budapest, Institut fr Informationstechnologien, Ungarn

Universitt Stockholm, Institut fr Soziologie, Schweden

Technische Universitt Wroclaw, Institut fr Produktionstechnik und

Automatisierung, Polen

Henschke Consulting Dresden, Deutschland

Christian Sthr Unternehmensberatung, Deutschland

Neugebauer und Partner OHG Dresden, Deutschland

Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen

Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Polen

Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Ungarn Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Ungarn

Nationales Institut fr berufliche Bildung Budapest, Ungarn

IMH, Spanien

VUT Brno, Tschechische Republik

CICmargune, Spanien

University of Naples, Italien

Unis, Tschechische Republik

Blumenbecker, Tschechische Republik

Tower Automotive, Italien

Bildungs-Werkstatt gGmbH, Deutschland

VEMAS, Deutschland

Concepto conjunto de enseanza:

Libro de texto, libro de ejercicios y libro de soluciones

Mdulo 1-8: Fundamentos / Competencia intercultural y administracin de proyectos /

Tcnica de fluidos / Accionamiento y mandos elctricos /: Componentes mecatrnicos /

Sistemas y funciones de la mecatrnica / La puesta en marcha, seguridad y teleservicio /

Mantenimiento y diagnstico

Mdulo 9-12: Prototipado Rpido/ Robtica/ Migracin Europea/ Interfaces

Todos los mdulos estn disponibles en los siguientes idiomas: Alemn, Ingls,

espaol, italiano, polaco, checo, hngaro

Ms InformacinDr.-Ing. Andreas Hirsch

Technische Universitt Chemnitz

Reichenhainer Strae 70, 09107 Chemnitz, Deutschland

Tel: + 49(0)371 531-23500

Fax: + 49(0)371 531-23509

Email: [email protected]

Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch oder www.minos-mechatronic.eu


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MecatrnicaMdulo 9: Prototipado Rpido

Libro de Texto(Concepto)

prof. dr. hab. inz. Edward Chlebusdr in. Bogdan Dybaa,dr in. Tomasz Boratyskidr in. J acek Czajkadr in. Tomasz Bdzadr in. Mariusz Frankiewiczmgr in. Tomasz Kurzynowski

Universidad Politcnica de Wroclaw,

Polonia

Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para lacalificacin agregada de la Mecatrnica las fuerzas especializadas en laproduccin industrial globalizada

Proyecto EU Nr. 2005-146319 MINOS, Plazo: 2005 hasta 2007Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 MINOS**,Plazo: 2008 hasta 2010

El presente proyecto ha sido financiado con el apoyode la Comisin Europea. Esta publicacin(comunicacin) es responsabilidad exclusiva de suautor. La Comisin no es responsable del uso quepueda hacerse da la informacin aqu difundida.

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Rapid Prototyping Minos++

Contenido

1.DISEOASISTIDOPORORDENADORCAD............................................... 6

1.1.MODELADOGEOMTRICO ............................................................................. 11

1.2.TIPOSDEMODELOSENLOSSISTEMASCAD....................................................... 13

1.2.1.Modelosdealambre........................................................................ 13

1.2.2.Modelosdesuperficie...................................................................... 14

1.2.3.Modelosslidos ............................................................................... 15

1.3.LOSDOCUMENTOSENLOSSISTEMASDECAD ................................................... 18

1.3.1.Parte ................................................................................................ 18

1.3.2.Ensamblaje....................................................................................... 19

1.3.3.Dibujoen2D .................................................................................... 20

1.4.PARAMETRIZACINDEMODELOS3D .............................................................. 22

1.5.DISEODEPIEZASENELMTODOVARIANT ...................................................... 23

2.PROTOTIPADORPIDO ........................................................................... 25

2.1.CAD......................................................................................................... 26

2.1.1.Formatosdedatosdeintercambio.................................................. 30

2.2.CADRPCOMUNICACIN .......................................................................... 322.2.1.FormatoSTL ..................................................................................... 32

2.2.1.1.EstructurayCreacindearchivosSTL............ ......................... ......................... ............... 32

2.2.1.2.FormatoASCII......................... ........................ ........................ ......................... ................ 34

2.2.1.2.1.BINARYFORMAT..... ......................... ......................... ......................... ...................... 36

2.2.1.2.2..ORIENTACINDETRINGULOS ...................... ......................... ......................... ..... 38

2.2.1.2.3.SistemadecoordenadasyunidadesenformatoSTL ......................... ..................... 39

2.3.FORMATOVRML........................................................................................ 57

2.3.1.

Estructura

de

los

slidos

en

formato

VRML..................................... 62

3.PROTOTIPADORPIDO RP .................................................................... 67

3.1.ESTEREOLITOGRAFA(SLA,SL) ...................................................................... 76

3.2.SINTERIZADOSELECTIVOPORLSER/FUSINSLS/SLM.................................. 79

3.2.1.M3Linear undispositivodeconceptoempresaLaser................... 84


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3.2.2.SistemaSinterisationHiQ undispositivode3DempresaSISTEMAS

................................................................................................................... 88

3.3.MODELIZACINDEDEPOSICINFUNDIDAFDM.............................................. 91

3.4.LAFORMACINDEPOLVOLSERTECNOLOGAS ................................................. 93

3.5.TINTASDEIMPRESINCHORRO...................................................................... 94

3.6.3DPIMPRESINTRIDIMENSIONAL .................................................................. 96

3.7.SGCMTODODECURACINDEUNASUPERFICIESOLIDA................................... 99

4.ACTIVIDADESDEPREPROCESOENELRP .............................................. 102

4.1.EDICINDEARCHIVOSSTL.......................................................................... 107

4.2.LAFIJACINDEARCHIVOSSTL ..................................................................... 112

4.3.GENERARAPOYA....................................................................................... 113

5.GLOSARIODETRMINOS ...................................................................... 116

6.BIBLIOGRAFA ....................................................................................... 122

1.INGENIERAINVERSA ............................................................................ 125

1.1.CAMPOSDEAPLICACINDEINGENIERAINVERSA ............................................. 126

1.1.1.Industria......................................................................................... 126

1.1.2.ArteyArqueologa......................................................................... 135

1.2.MTODOSDEDIGITALIZACIN ..................................................................... 136

1.3.EQUIPOSYSOFTWARE................................................................................ 138

1.4.PNGASEENCONTACTOCONLOSMTODOSDEDIGITALIZACIN......................... 141

1.4.1.Coordinarlasmquinasdemedicin ............................................ 141

1.4.2.Escneresdecontacto ................................................................... 143

1.4.3.MedicindeArmas ........................................................................ 147

1.5.MTODODEDIGITALIZACINSINCONTACTO................................................... 148

1.5.1.Mtodos

basados

en

el

punto

ptico ............................................ 148

1.5.1.1.Mtododemedicinadistancia...... .......................... .......................... ......................... 149

1.5.1.2.LaserRadar................. ......................... ......................... ......................... ........................ 150

1.5.2.Puntobasadoenlatriangulacindellser ................................... 150

1.6.MTODOSPTICOSLINEALES ....................................................................... 152

1.6.1.Laserdetriangulacinenlnea...................................................... 152


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1.7.MTODOSBASADOSENLAZONAPTICA........................................................ 153

1.7.1.Fotogrametra................................................................................ 153

1.7.2.Perfilometra.................................................................................. 154

1.7.3.MoireInterferometra.................................................................... 154

1.8.LATOMOGRAFAAXIALCOMPUTARIZADA ...................................................... 156

1.9.IMGENESPORRESONANCIAMAGNTICA...................................................... 160

1.10.LAECOGRAFA3D ................................................................................... 162

2.ESCANEODESTRUCTIVO........................................................................ 165

3.DIGITALIZACINDELAGEOMETRA...................................................... 168

3.1.

FASES

DE

LA

DIGITALIZACIN........................................................................ 168

3.2.PLANIFICACINDELPROCESODEDIGITALIZACIN............................................. 169

3.3.ADQUISICINDEDATOS.............................................................................. 172

3.4.PROCESAMIENTODEDATOSYLACONSTRUCCINDEMODELOSCAD ................... 175

4.GEOMETRADEDISPOSITIVOSDEDIGITALIZACIN............................... 191

4.1.ESCNERLINEALLSER ............................................................................... 191

4.2.LASERDEPUNTODEESCNER ...................................................................... 193

4.3.ESCNERDECONTACTO .............................................................................. 197

4.4.ESCNERLUZBLANCA ................................................................................ 203

5.INGENIERAINVERSADELSOFTWARE ................................................... 213

5.1.PROGRAMASPARAGEOMETRARECONSTRUCCINDEUNANUBEDEPUNTOS........ 213

5.2.PROGRAMASDEINSPECCIN ....................................................................... 216

5.3.LOSPROGRAMASDEMODELADO,SUPERFICIALES............................................. 218

5.4.PROGRAMASPARALATCYLARMDEPROCESAMIENTODEDATOS ...................... 220

6.BIBLIOGRAFA ....................................................................................... 223


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1. Diseo Asistido por Ordenador CAD

Las necesidades actuales que plantea el mercado de la produccinobligan a responder a las empresas en un tiempo cada vez ms corto ycon menos recursos. Con el fin de satisfacer esas necesidades, lasempresas emprenden diversas acciones: mejorar la organizacin deltrabajo, reforzar las competencias de los trabajadores, y mejorar lacalidad de los productos con una minimizacin simultnea de escasez.Una de las reas clave en las empresas, que requieren la introduccinde mejoras, es una fabricacin ampliamente entendida. Las empresashan ido introduciendo nuevas soluciones en el campo de la industriapor muchos aos con el fin de acelerar todo el proceso de produccin.Estas acciones abarcan la modernizacin de un parque de mquinas,

que permite fabricar productos de mejor calidad ms rpidamente, ocon frecuencia, incluso en los gastos de produccin ms bajos. Laaceleracin de los procesos de fabricacin, adems de los recursosproductivos tales como mquinas, tambin se llega con la mejora de laorganizacin del trabajo. Recientemente, se ha observado tambin queeste mbito es de un potencial mayor que el parque de mquinas.

En el proceso de produccin, se pueden distinguir las siguientesetapas:

Concepcionar borradores de un producto,

Elaboracin de construccin,

Preparacin de la tecnologa de produccin,

Organizacin de preparacin de la produccin,

Fabricacin.

J unto con el desarrollo de soluciones de tecnologa informtica, nuevoequipo, que harn el trabajo ms eficiente, se aplicaronprogresivamente en todas las reas mencionadas. Adems, lossistemas siguientes se elaboraron en: CAD / CAPP / CAM. Desde elpunto de vista cronolgico, los primeros sistemas informticos se

introdujeron en el campo de la fabricacin. Incluso en los aos 1950 delsiglo pasado, los programas NC control de las operaciones de lasmquinas herramientas fueron elaboradas. En 1952 en el LaboratorioMIT ubicado en los EE.UU., una concepcin de un control numrica deuna mquina de fresado 3-axial [9] fue demostrada en el Laboratorio deservomecanismo en el MIT. Entonces, la posibilidad de acelerar lostrabajos en el campo del diseo quedo al descubierto. Se le pide alinicio de los sistemas informticos ayudar a la elaboracin de productosde construccin. Inicialmente, fueron aclamados CAD - Computer


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Aided Redaccin porque bsicamente reemplazo el taller de undiseador de una mesa de dibujo a un ordenador. Estos sistemasaceleraban el trabajo de disear las posibles modificaciones en el

documento original, y tambin facilit la simple catalogacin yvisualizacin de diseos. Ms tarde, junto con el desarrollo de sistemasde ingeniera que pertenecen a esta clase, se crea para PC AidedDesign - CAD. Este fue causado por el hecho de que las funciones quese ofrecan eran: sin duda, va ms all de la redaccin de ladocumentacin normal plana - 2D. Una introduccin de posibilidadesde disear en tres dimensiones - 3D [8], fue un paso relevante en eldesarrollo de esos sistemas. Aparte de los estudios sobre los sistemasde ayuda de diseo y fabricacin, tambin hay estudios sobre eldesarrollo de sistemas de mejora del trabajo en el campo de lapreparacin tecnolgica de la produccin. Este mbito se ha abordado

desde 1960 del siglo pasado. En 1970 los primeros sistemas de CAPP(Computer Aided Proceso de Planificacin) aparecieron a la clase.

El desarrollo y la integracin progresiva de los enumerados CAD /CAPP / CAM han contribuido a la introduccin de los siguientestrminos: Manufactura Integrada por Computadora - CIM [2]. Sistemasde ayuda a la planificacin de los procesos tecnolgicos en laconcepcin de la CIM son el elemento clave de conexin de lossistemas de ayuda al diseo y el rea de fabricacin. Tal posicincentral, implica la necesidad de intercambiar datos con otros sistemasque trabajan en el rea del mismo sistema de produccin. Incide

especialmente en los sistemas de ayuda de diseo CAD y CAM reade fabricacin. los datos de construccin de un sistema de CAD son unconjunto de informacin de entrada para un mdulo de planificacin delos procesos tecnolgicos. Por lo general, se transfieren en forma dedocumentacin planos 2D o 3D modelos geomtricos. A continuacin,dicha informacin se transforma en el sistema CAPP en un conjunto deinformacin requerida por la zona de produccin CAM, tales como:tarjetas tecnolgico, conjunto de instrucciones y actividades destinadosa operaciones tecnolgicas, la informacin sobre las mquinasherramientas necesarias para la produccin, las listas de las ayudas detaller, instrucciones de montaje, la informacin acerca de las

semimanufacturas, los plazos de ejecucin determinadas poroperaciones, el clculo de los costes relativos a la produccin de unacermica.Otro conjunto de informaciones, transmitidas de CAPP al sistema de

CAM, son conjuntosde datos para la mquina herramienta controladas numricamente.

Estos datos suelenser transferidos en un formato neutral por ejemplo, CL Datos. Los

caminos de las


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herramientas necesarias por las herramientas de mquina de Carolinadel Norte se

generan sobre la base de dicha informacin.

Historia de los sistemas CAD

1954 - el primer programa de CAD diseada para el trabajointeractivo, elaborado DT Ross.

1956-1959 - en los EE.UU., tambin en el MIT los estudios sobresistemas de control de 5-axiales para mquinas herramientacomenz; principios de la descripcin y presentaciones grficasde los modelos en 3D lleg a existir.

1960-1965 - la introduccin de lneas ocultas, escalado, lpizptico de rotacin y la primera estacin de grficas CADorientado.

1973-1980 - la introduccin de modelos volumtricos en 3D y losprincipios de modelado de superficies sin restricciones sobre labase llamada "splines"(Bezier, Coons).

1980 - el desarrollo de normas y GKS IGES y la inclusin de lossistemas de CAD a los principios de modelado y el diseotecnolgico de un producto, as como planificacin de laproduccin y el control.

1990 - una mayor integracin en los sistemas abiertos de laestructura verstil recopilacin de datos, gestin de

documentacin, equipamiento de sistemas de CAD con mdulosde inteligencia artificial, y la integracin con los sistemasexpertos.

Sistemas CAD / CAM disponibles en el mercado se pueden dividir entres grupos (Tabla 1), tales como: sistemas CAD, CAM e integrado lossistemas CAD / CAM. El primer grupo abarca los sistemas de ayuda dediseo - Piezas de diseo, la construccin de modelos complejos,creando 2D documentacin. Los sistemas modernos de CAD, adems,conllevan una serie de mdulos que ayudaran al trabajo de losdiseadores, tales como: diseo de las uniones soldadas, el diseo deconexiones de las tuberas, la coleccin de elementos accesorios deserie, llamada Normalia, mdulos para el anlisis de la fuerza, etc.

El segundo grupo incluye los sistemas CAM - los sistemas de ayuda dediseo de procesos tecnolgicos de NC / CNC. La mayora de lossistemas CAM estn equipados con herramientas simples, cuya tareaes disear. El supuesto es que los sistemas CAM importen datosgeomtricos de un archivo externo y generen los caminos de unaherramienta en su base. Sin embargo, este tipo de soluciones (dossistemas CAD y CAM) caus muchos problemas. La geometra del


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sistema CAD fueron trasladados con errores debido al hecho de queslo los formatos neutros de intercambio de datos estaban disponiblesCAM (IGS, DXF, VDA-FS y similares). En el transcurso del tiempo, este

problema se resolvi mediante la introduccin de interfaces directas: deeste modo, CAM estaba leyendo los datos geomtricos en el formatode sistema de CAM y sin necesidad de su conversin. En un principio,tambin hubo algunos problemas, es decir, slo se utilicen los sistemasde modelos slidos. Otras obras sobre la integracin de los sistemasCAD / CAM llevado a la situacin en que los sistemas CAM comenz atrabajar en el entorno de los sistemas CAD como opciones adicionales(nuevo men y barra de herramientas el icono se han aadido). Lossistemas de SolidWorks o SolidCAM pueden servir como un ejemploaqu. Estos son los sistemas elaborados por diversas empresas, sinembargo, despus de la instalacin en una computadora, hay una

integracin CAD / CAM medio ambiente. SolidCAM opciones delsistema estn disponibles a partir de un men adicional, que apareceen el paquete despus de la instalacin. No hay necesidad de registrardatos geomtricos o activar otros programas - todo est dentro delentorno. Es crucial porque una vez que un proceso tecnolgico parauna parte particular, uno puede fcilmente introducir modificaciones enun modelo. En este caso, el sistema detecta automticamente CAMtales modificaciones y actualizaciones de la ruta de acceso de unaherramienta.

El tercer grupo consiste en los sistemas CAD / CAM integrado que

ofrece la funcionalidad en el mbito de aplicacin de CAD o CAM.Despus de haber comprado un paquete, se obtiene un entornocoherente y no hay necesidad de transmitir datos sobre entre losmdulos. Es evidente que estos sistemas son tambin de unaestructura de mdulo, sin embargo la transferencia de datos no esvisible para un usuario. En el caso de problemas con el software, sedebe buscar apoyo en los de un proveedor, no en dos, lo que puedesuceder en el caso de una solucin combinada - diferente CAD CAM yel proveedor del sistema.

El intercambio de datos entre diferentes sistemas CAD se puederealizar de manera

similar como en el caso de intercambio de datos entre sistemas CAD yCAM. Existen las

siguientes opciones.

por un traductor directo, por formatos neutrales de intercambio de datos,


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con la aplicacin de un software especial traduccin; paquete desoftware MATHDATA [12] puede ser una instancia de solucinde este tipo. Este software se instala en la traduccin de un

servidor, sino que descarga los datos de CAD / CAM, y, porltimo, los procesa en un formato del otro sistema. As, puedetransferir los datos entre CAD / CAM sin prdidas (fig. 1).

La figura. 1 Un ejemplo de una solucin informtica de ahorro de los datosgeomtricos en distintos formatos de archivos CAD del sistema [12]

Open Source sistemas CAD se pueden encontrar en Internet. QCAD

paquete de software incluido en las distribuciones populares de Linuxes una instancia operativa de la solucin antes mencionada. Estesistema permite crear una documentacin 2D. FreeCAD [14] o [BrlCAD13] son otras soluciones conocidas de este tipo.

Tabla 1 Divisin de sistemas CAD/CAM

CAD CAM CAD/CAM

SolidWorks AlphaCAM MasterCAM

SolidEdge EdgeCAM SurfCAM

AutoCAD SolidCAM CATIAMechanical Desktop Sum3D Pro/E

LogoCAD VisualMill Cimatron

InteliCAD CamWorks DelCAM

TurboCAD ... Unigraphics

Inventor ...


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1.1. Modelado geomtrico

El modelado geomtrico es una tcnica utilizada para describir las

formas de un determinado objeto. El sistema CAD permite mejorar elproceso de diseo, as como acortar el tiempo de desarrollo deproductos.

La aplicacin de las computadoras y los programas de grficos facilitano mejora las obras relacionadas con el diseo del producto - desde laconcepcin a la documentacin. Trabajar con sistema de CAD es unasesin interactiva con un sistema informtico, lo que lleva a modeladode piezas. A continuacin, varias operaciones se pueden realizar sobreun modelo construido.

El sistema CAD se utiliza en relacin con las siguientes caractersticas:

Precisin del diseo, Menor cantidad de trabajo,

Posibilidad de analizar los modelos,

Visualizacin,

Automatizacin del diseo,

La rpida introduccin de modificaciones,

Facilidad de gestin de proyectos,

Posibilidad de integracin con otros sistemas, Otros.

La elaboracin de los primeros sistemas CAD que ofrece lafuncionalidad que permiti la creacin de documentacin de planos. Enel transcurso del tiempo, las funciones para la generacin de modelos3D fueron agregndose. Una biblioteca de primitivas estaba disponible(cono, cilindro, esfera, etc.), que podran ser utilizados durante laconstruccin de modelos 3D. Se supona que una primeradocumentacin 2D se crea y luego, sobre esa base, se construyenmodelos 3D. Sin embargo, este enfoque ha cambiado con el tiempodebido a un desarrollo dinmico de los mdulos 3D. Por ltimo lasherramientas para el diseo 3D se convirti en eficaz y sencilla bastacon que comenz a ser el mdulo bsico de los sistemas CAD en 2Dmientras que los diseos fueron tratados como un suplemento. Porltimo, se afirm que los dibujos en 2D son nada menos que unapresentacin de un modelo 3D, que permite generar la documentacin


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en 2D de manera casi automtica. Uno puede tomar los siguientespasos:

Generacin automtica de una seccin transversal recta y eldesplazamiento de escotilla las reas que lo requieran - un usuariodetermina la lnea de la seccin transversal.

Generacin de seccin rota de salida - un usuario determina el rea deextraccin y definir su profundidad (Fig. 3).

Generacin de puntos de vista y la escala automtica.

Generacin de una mesa de dibujo en 2D para una documentacinsobre la base de un patrn determinado.

Introduccin de varias anotaciones, tales como:

Notas,Los smbolos de acabado superficial,

Los smbolos de las articulaciones,

Smbolos de la ubicacin y la tolerancia forma,

Smbolos de una base de medicin,

Otros.

Generacin de vistas de detalle - un usuario indica un detalle en undibujo y, a continuacin, un lugar de insercin del punto de vista (fig. 2).

Generacin de los puntos de vista sobre la base de modelos 3D.Generacin automtica de las dimensiones con la posibilidad deintroducir cambios.

Introduccin de nuevos elementos pictricos, tales como: lneas, arcos,hachas, etc.

Otros.

La figura. 2 Un ejemplo de una vistaque muestra un detalle

La figura. 3 Un ejemplo dedefinicin de extraccin


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En los sistemas CAD en las bibliotecas de objetos listos (tornillos,rodamientos, estras,

etc.) que pueden ser utilizados en obras de diseo. Un constructorno tiene que utilizar

varios tipos de catlogos, mientras que se busca cualquierelemento. Se puede encontrar

en la base o, adems, descargar el modelo 3D para su diseo. Lasbibliotecas de las

piezas suelen ser abiertas y los usuarios pueden enriquecerse conlas piezas creadas por

ellos mismos. En tal caso, se hacen accesibles para otras personasusen el sistema de

CAD en una empresa y tener acceso a las bibliotecas de las piezas.Las bibliotecas de

este tipo que el proceso de diseo ms eficiente.

1.2. Tipos de modelos en los sistemas CAD

En los sistemas CAD tres tipos de modelos pueden ser creados:alambre, superficie y slido.

1.2.1. Modelos de alambre

Las versiones iniciales de los sistemas CAD permitido el diseo desuperficies, que sustituy a la redaccin de manuales, el diseo. Losdibujos creados en el avin pueden ser fcilmente dimensiones.Dibujos en 2D son difciles de verificar debido a la falta de presentacin3D. presentacin 3D aparece slo en la imaginacin.

En el modelo se crea mediante la conexin de los puntos situados en elespacio con lneas o curvas. Los modelos obtenidos son ambiguos -que puede interpretarse de diversas maneras (Fig. 4). No hayinformacin sobre la masa se puede obtener, la superficie no sepueden ocultar y los modelos de sombreado no se pueden generar.Este tipo de modelo se utiliza con frecuencia para la verificacin rpidade las ideas en el curso de diseo. Es rpido y eficiente.Caractersticas de los modelos de alambre:

La falta de posibilidades de definicin completa de los objetosreales,

Los objetos se presentan por puntos o lneas / curvas.


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La falta de volumen y la masa, Slo los bordes de un modelo se muestran Informacin acerca de la superficie no estn claros - la falta de

superficie, La falta de sombra posibilidad, Fcil de guardar y se muestra Dificultades al preparar las tecnologas para Carolina del Norte

en los sistemas de CAM, Cuando la complejidad de un modelo de incrementos, es fcil

cometer errores, Creacin de los modelos es mucho tiempo,

Los modelos no reflejan el punto de vista lleno de objetos creados en elentorno de los sistemas informticos.

La figura. 4 Un ejemplo de los modelos de bordes deambiguos

1.2.2. Modelos de superficie

Los modelos de superficie son creados con puntos, lneas o planos. Unmodelo de superficie no reconoce los puntos que no se encuentran enla superficie - una seccin transversal, el volumen y momento deinercia no se puede obtener. Los modelos de superficie pueden sersombreadas en aras de una mejor presentacin. Tambin pueden serutilizados durante el diseo de piezas complejas.


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Wycigni szkicu Powierzchnia obrotowa

La figura. 5 Ejemplos de modelos de superficies.

La superficie de diseo es sobre la generacin de la superficie y larealizacin de diversas acciones en l. Tales superficies pueden sergeneradas por extrusin, de rotacin y as sucesivamente. Por otraparte, las superficies pueden ser por ejemplo, corte, cursredondeadas, cosido.

1.2.3. Modelos slidos

El sistema de CAD en la actualidad emplea tecnologa para modelarslidos. Los modelos representan una visin clara de una parte se est

diseando. El slido puede ser utilizado mientras que el anlisis de losmomentos de inercia, masa, volumen (Fig. 6). Existe la posibilidad decrear secciones transversales. Basta con definir una sola lnea o variaslneas para compensar una seccin transversal, y el sistema generarautomticamente una seccin transversal, hacer una proyeccin y lasreas sombreadas que se exige de l (figura 7).


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La figura. Ejemplo 6 propiedades de masa de un slido generado por un sistema CAD

La figura. 7 Ejemplo modelo slido con la seccin transversal se generaautomticamente la documentacin en 2D

Dos enfoques se utilizan en la representacin de modelos slidos, esdecir, CSG (Geometra constructiva de slidos) y B-Rep(Representacin de Fronteras). En una presentacin CSG, losprimitivos se utilizan (cubo, cono, cilindro, esfera, etc.) a los que seaplican operaciones booleanas.

Creacin de un slido ocurre en tres pasos: Seleccin de una primitiva de una biblioteca.La aplicacin de las dimensiones que les son propias.

Decisin relativa a una operacin ejecutada (suma, resta, parte comn)


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SUMA

RNICA

La figura. 8 Ejemplo de la creacin de un modelo utilizando el mtodo CSG

B-Rep se basa en la suposicin de que un objeto fsico est limitadopor un cierto nmero de superficies. Un modelo slido se creamediante la combinacin de las superficies e incluye vrtices, bordes,asas (privadas superficie determinada por las tapas y los bordes),objetos (cuerpo - incluye superficies, aristas y vrtices.

Slo la informacin sobre las superficies se almacena. El volumen deun slido puede calcularse a partir del teorema de Gauss.

Los sistemas modernos de CAD permiten hacer uso de las opcionespara la creacin de slidos, superficies y bordes en la creacin de unmodelo. Un modelo mixto se crea de esta manera. Adems, hayopciones que permiten romper un slido en las superficies o elintercambio de las superficies de los slidos. Por ejemplo, uno serompe un slido en las superficies, realiza las operaciones sobre dichassuperficies y, a continuacin, convertir un modelo slido de nuevo.Varias operaciones se pueden realizar en los slidos o superficies yaexistentes, tales como: corte de un slido con una superficie o al revs.Esta forma de modelado 3D se llama un modelo hbrido.


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De la creacin de modelos CAD se pueden presentar en varias formas,tales como:

La figura. 9 formas diferentes de presentacin del modelo 3D

Una visualizacin realista de modelos 3D puede ser llevada a cabo porlos mdulos avanzados de sombreado, que utilizan la imposicin detexturas. Estos mdulos tienen a menudo opciones que permitendeterminar la ubicacin de la fuente de luz de iluminacin de unmodelo. La figura. 10 y 11 ilustran un ejemplo de dicha presentacin.

La figura. 10 Un modelo 3D con una textura aplicadase asemeja a un plano de virutas.

Fig. 1 A 3D modelo con una textura aplicadaparecido a una fundicin

1.3. Los documentos en los s istemas de CAD

En los sistemas CAD hay tres tipos bsicos de documentos (Fig. 14):piezas, ensamblajes y dibujos en 2D.

1.3.1. Parte

Si bien el diseo de cualquier producto en un sistema CAD por logeneral comienza desde el modelado de las piezas en particular. En su


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base, el resto de los documentos se crean. El diseo de las partespuede llevarse a cabo de forma variante, es decir, uno puededeterminar varias rutas de diseo. Adems, si bien el diseo de las

piezas, las opciones para la creacin de superficie, borde y modelosslidos deben aplicarse.

1.3.2. Ensamblaje

Las piezas que se han diseado se combinan por parejas (por ejemplo,coaxial, paralelo en contacto, etc.) puede constituir un producto listo.Una relacin se puede establecer entre una geometra real de unapieza, por ejemplo, distancia entre vrtices paralelismo de ambassuperficies. La geometra auxiliar tambin puede ser usado para crearenlaces: puntos adicionales, planos o ejes. Cada una de las piezas

diseadas antes de que pueda ser utilizado en varias ocasiones.sistemas CAD normalmente dan a la posibilidad de generar mltiplesvariantes de montaje.

La correccin de un conjunto diseado se puede comprobar de lasiguiente manera

Diseando modelo de ensamblaje pueden someterse a anlisisde simulacin, lo que significa que se puede comprobar cmofunciona el modelo de ensamblaje. Para ello, las unidades(lineal, rotativo o de otro tipo) hay que aadir y la simulacintiene que ser calculada.

Se debe comprobar si hay interferencias entre las partes queconstituyen la asamblea. Los sistemas CAD pueden analizar elconjunto con respecto a este tipo de problemas e indicar loslugares problemticos.

La figura. 12 Ejemplo ocurrencia de acumulacin en un conjunto diseado


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Generar datos estadsticos sobre el montaje donde el nmero depiezas utilizadas en el montaje se administra junto con otrainformacin.

La figura. 13 Los datos estadsticos generados para el montaje de la figura. 14

1.3.3. Dibujo en 2D

Loa dibujos 2D no son ms que una presentacin plana de modelosespaciales. Dichos documentos pueden ser generados por las piezas y

los modelos de montaje. As, podemos crear vistas, seccionestransversales, seccin cortes-partidos, etc. documentos creados de talmanera pueden hacer dibujos ejecutivos de las piezas, pero tambinpueden ser bocetos para las operaciones tecnolgicas. Existe unaconexin entre un modelo en 3D y su representacin en plano. Loscambios introducidos a un modelo 3D son inmediatamente visibles enla documentacin de planos y viceversa. Tambin se refiere a ladocumentacin el plano de los modelos de montaje. Algunos sistemasCAD pueden generar automticamente al menos una parte de lasdimensiones de una documentacin en 2D. El resto hay que aadirmanualmente. Los cambios de dimensiones en una documentacin en2D puede hacer que la actualizacin de un modelo 3D. Solid Works esun programa de ejemplo que contiene dichas instalaciones.


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Czci

Zoenie

Wizania

Dokumentacja 2D dla zoenia

Wsplne

Koncentryczne

Rwnolege

Styczne

inne

Symulacja,wykrywanie kolizji,

zaleznoci dynamiczne,konfiguracje,

dokumentacja 2D,zestawienia czci

Dokumentacja 2D dla czci

La figura. 14 Tipos de documentos en sistemas CAD [1]

En la documentacin 2D es fcil generar modelos slidos. El sistematiene la informacin sobre el volumen del modelo y es capaz deescotilla automticamente las reas que lo requeran. En el caso de lacreacin de una documentacin en 2D para los modelos de superficie,tal posibilidad no existe. El sistema generar puntos de vista adecuado,pero las secciones transversales han de estar preparadosmanualmente. En el caso de modelos de superficies, slo puntos queestn en la superficie son reconocidos, lo que hace que la generacinde secciones transversales imposible. Los documentos creados sesuelen asociacin, es decir, introducir un cambio en un solo documentohace una actualizacin automtica de los dems documentos

relacionados. Tenemos piezas de diseo y, posteriormente, crear unaasamblea. Por una parte o el montaje se puede generar unadocumentacin en 2D. Por ejemplo, si introducimos un cambio en unaparte, la actualizacin del modelo de montaje y 2D documentacin delmodelo de ensamblaje se producir junto con la actualizacin dedocumentacin en 2D de piezas.


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1.4. Parametrizacin de Modelos 3D

Soluciones modernas de TI pertenecientes a los grupos de los

sistemas CAD ofrecen modelos de forma paramtrica. Esto significaque en cualquier etapa del diseo de las piezas, podemos cambiarcada una de las dimensiones declaradas antes. Ejemplos de estosprogramas son SolidWorks y Catia. Los sistemas de registro de cadapaso del diseo y de toda la historia de la creacin de un modelo sepresenta en forma de un rbol. Modificacin de los parmetros delmodelo se produce a travs de la bsqueda de la operacin en el rboly la edicin de sus parmetros. Apuntes sobre la base de que laoperacin se hizo tambin se puede modificar. Despus de guardar loscambios se actualiza todo el modelo. La actualizacin del modelopuede ser un fracaso porque las siguientes operaciones pueden ser

basadas en la geometra de la operacin modificada. En ese caso, elsistema indica que las operaciones son problemticos y requieren laintervencin del usuario.

Adems los documentos asociados con el que est siendo modificadase actualizan. Por ejemplo, si uno cambia a cualquier dimensin en unaparte elaboracin propia, una documentacin en 2D va a cambiartambin - que se va a actualizar de acuerdo con las modificacionesintroducidas.

Durante el ajuste los parmetros del modelo, que se unen elementosgeomtricos planos entre s, son muy tiles. Un ejemplo de tal relacin

puede ser de la siguiente manera: dos rectas son paralelas, doscrculos son tangentes, un punto est sobre una lnea, dos crculos soncoaxiales y similares. Estas limitaciones pueden ser modificadas encualquier nivel de diseo.

Si bien el diseo de los sistemas CAD tambin se puede aplicarrelaciones matemticas entre las dimensiones. Cada dimensin tienesu propio nombre y puede ser tratado como un parmetro. Un ejemplode tales dibujos se muestra en la figura. 15.


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La figura. 15 Un ejemplo de aplicacin de ecuaciones matemticas para crear

relaciones entre las dimensiones del modelo. El ejemplo ha sido generado enSolidWorks

1.5. Diseo de piezas en el mtodo Variant

Si bien el diseo de cualquier parte, una base en una concepcin inicialde algunos - idea. Al llegar a cierta etapa del diseo, se tiene en cuentacul es el camino del diseo deben ser seleccionados - la variante quedebe ser elegido. sistemas CAD son capaces de disear de formavariante, es decir, uno puede crear muchas versiones de las partes o el

montaje y gurdelas en un documento. Por ejemplo, en un sistema deSolidWorks crea las configuraciones de llamada. Estas configuracionespermiten crear modelos y organizar sus familias con diferentesdimensiones, componentes u otros parmetros.

Las variantes pueden ser creadas para diversos documentos queocurren en sistemas CAD [16]

En apartados de documentos, configuraciones permiten crearapartado familia con varias dimensiones, operaciones ypropiedades, incluidas las propiedades ajustadas.

En los documentos de ensamblaje, configuraciones permiten

crear: versiones de un diseo simplificado al ocultar los componentes. Las familias de las asambleas o utilizando diferentes

configuraciones de componentes, los parmetros para lasoperaciones de montaje, dimensiones o propiedades especficasadecuadas a las configuraciones.

En el boceto documentos, uno puede proyectar puntos de vistade las configuraciones creadas, en parte, o el montaje de losdocumentos.


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La figura. 16 Un ejemplo de modelado paramtrico utilizando una hoja de clculo

Mientras se hace el diseo de la variante, que est conectado contener varias versiones de un modelo que se dise, se puede utilizaruna tabla de dimensiones registrado en la forma de una hoja de

clculo. Indicando una variante adecuada causas tomando lasdimensiones de dicha hoja de clculo, la sustitucin de los valores paralas dimensiones adecuadas y la regeneracin de un modelo. Unejemplo de un conjunto de medidas del modelo en forma de una hojade clculo se presenta en [15].


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2. Prototipado rpido

En el mundo contemporneo, altamente industrializados, unanecesidad incesante de reducir el tiempo de planificacin y diseo deproductos y la necesidad de garantizar la mxima calidad del productoen el momento de su mano de lanzar el desarrollo de nuevastecnologas, con miras a la reduccin de la el tiempo decomercializacin.

Las nuevas tecnologas ofrecen herramientas que permiten laextensin de la nocin de aseguramiento de la calidad de la fabricacinde rea para el ciclo de vida entero. Consisten en tcnicas y mtodosque permiten la reduccin del tiempo de desarrollo de productos, a

partir de la etapa de formulacin de necesidades hasta la fase de laintroduccin de un producto final en el mercado. Uno de los objetivosbsicos es la minimizacin del tiempo de inactividad con una mejorasimultnea de la calidad del producto.

Modelado matemtico de objetos (CAD 3D) es considerado elcomponente bsico de todas estas tcnicas. Este modelo es unconjunto de datos que permitan una descripcin precisa de la formageomtrica de un objeto tridimensional. Las reglas bsicas yherramientas potenciales se han conocido por aos, pero debido aciertos problemas, especialmente relacionados con los costos,delicadas herramientas y la cultura, las aplicaciones suelen estardirigidos a clientes muy ricos o estratgicos.

El modelo matemtico se puede obtener de dos maneras diferentes

Directamente, utilizando herramientas informticas para eldiseo en tres dimensiones (CAD-Computer Aided Design)

Al copiar un elemento con el uso de herramientas, tales comocmaras de vdeo, sistemas de ingeniera inversa, TAC(Tomografa Axial Computarizada), que son elegidos en funcindel tipo de elemento, rea de aplicacin, requiere de precisin,

etc.Una vez obtenido el modelo se puede utilizar para varios propsitos, apartir de archivamiento de la posibilidad de realizacin de los ensayos,la mejora de la geometra, utilizando para aplicaciones multimedia, ascomo en los anlisis y pruebas de FEM de procesos de produccinreal, la preparacin de prototipos y forma con el uso de prototipadorpido y tcnicas de construccin rpida. [25]


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El modelado geomtrico 3D se utiliza para las representaciones de laspiezas modeladas y ensamblajes. La representacin de losensamblajes tambin contiene la descripcin de montaje de la

estructura, que se conoce como la estructura del producto. Larepresentacin en 3D de piezas y conjuntos se utiliza para la creacinde documentacin tcnica, por ejemplo, dibujos, listas de piezas, listasde materiales. Contemporneo sistemas CAD permiten modeladoparamtrico, que se basa en relacin bidireccional entre lasdimensiones, que se pueden presentar en el modo de boceto, el modo3D o 2D modo de dibujo y la geometra 3D y viceversa.

Actualmente, todos los sistemas CAD respetados permiten:

la creacin de proyectos en tres dimensiones, la creacin de planos de montaje de varios elementos

separados, comprobando si son iguales entre s, trabajar en un proyecto grande por muchas personas, Actualizacin automtica de todos los planos de montaje

despus de cambiar un solo detalle, Creacin automtica de la lista de detalles, estimacin de

costos, la cooperacin con el almacn, etc., Visualizaciones.

Las principales caractersticas de los sistemas CAD:

Modelado de objetos geomtricos, Creacin y edicin de documentacin de la construccin, El ahorro y el almacenamiento de documentacin en formato

electrnico - a la vez como archivos o bases de datos, intercambio de datos con otros sistemas, la creacin de proyectos en tres dimensiones de los elementos

construidos, la creacin de planos de montaje de varias partes separadas, trabajando en un proyecto nico por muchas personas, Actualizacin automtica de todos los planos de montaje

despus de cambiar uno de ellos, estimacin de costos automtica, la cooperacin con el almacn,

etc.

Diseo asistido por ordenador consta de tres niveles


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concepto, donde el anlisis se lleva a cabo la compilacin de lasvariantes de solucin y la estimacin de la solucin desde elpunto de su exactitud;

el desarrollo de conceptos, cuando la especificacin delconcepto de la solucin, el establecimiento de la escala delproyecto, la construccin del modelo y la estimacin de laresolucin tenga lugar,detalles, donde la representacin individual de las partes y laestimacin de las soluciones a ocurrir.

Un proceso de CAD consta de 6 etapas [8] Las necesidades de reconocimiento, definicin del problema, sntesis,

Anlisis y optimizacin, Evaluacin, Presentacin.

La figura. 1 Proceso de diseo con CAD

Ventajas del uso de sistemas CAD posibilidad de determinar la solucin ptima,


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mejora de la calidad de la solucin obtenida (modelosmatemticos precisos (CAD 3D)),

aliviar el diseador de mucho tiempo y aburrido normalmente

rutinas (redaccin, clculos), aumento de las posibilidades de utilizar las soluciones existentes

de diseo, gracias a bases de datos informticas de las normasvigentes y los catlogos,

posibilidad de simular el comportamiento del objeto diseadobajo diversas condiciones, ya en la etapa de diseo.

Las ventajas resultantes de la aplicacin de un sistema CAD sonincuestionables y que la empresa puede mejorar su posicin

competitiva en este camino. La posicin estructural de un productocomo el conjunto conocimientos tcnicos de la planta es slo uno delos eslabones de la cadena de produccin de las actividades tcnicasde preparacin. Si no es ptima y de manera interactiva conectada contodos los otros campos clasificados como los conocimientos tcnicosde la planta, incluso entonces instalar el mejor sistema CAD no traerla empresa, en su conjunto, los beneficios de gran tamao (al margendel aumento de confort, la cultura y la eficiencia de trabajo en eldepartamento de construccin).

En CAD, se utilizan dos tipos de modelos geomtricos:1. Piso / plano - con contornos

modelo grfico 2D, donde algunos arreglos lnea de conectaruna serie de puntos, el modelo se crea utilizando elementos,tales como: lneas rectas, arcos, crculos, parbolas, etc.

Objetos o grficas 2,5D, es decir, modelos prismticos o derotacin se define utilizando elementos planos (por la traduccino la rotacin de un elemento de superficie plana en torno al ejede rotacin / revolucin un modelo de objetos slidos se crea).

2. espacial - con ayuda de elementos de tres dimensiones

o modelado de slidos o consistentes en el montaje de un dibujoen tres dimensiones bsicas de los slidos matemticos, comoel cilindro o un cubo;

o modelado de la superficie o se utiliza para crear objetos desuperficie, que consisten en los bordes adyacentes porsuperficies, facetas llamada (una red poligonal emergente,cuya superficie es plana);


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o modelizacin o borde, se utiliza para crear objetos - esqueletosde figuras con elementos lineales y de arco.

La figura. 2 Modelos de objetos en un sistema CAD

Bsicamente, el software CAD se utiliza para el diseo deconstrucciones, de ah que se asocia sobre todo con la mecnica.Algunos de los sistemas CAD ms populares son: CATIA, Solid Works,Pro/Engineer, SolidEdge, Unigraphics, Inventor, AutoCAD.

Informacin adicional relativa a los sistemas individuales se puedenencontrar en los sitios web del fabricante.

2.1.1. Formatos de datos de intercambio.

La representacin de productos y datos de proceso, introducido por losformatos de intercambio de datos junto con los mecanismos necesariosy las definiciones, permite a los productos de elevada eficiencia deintercambio de datos. Este intercambio entre sistemas informticosdistintos y los ambientes se relaciona con el ciclo de vida del productoentero, que consiste en el diseo, fabricacin, utilizacin,


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mantenimiento y deterioro del producto. datos del producto, que surjandurante estos procesos, se utilizan para diversos fines. Tal uso esseguido por la necesidad de utilizar muchos sistemas informticos,

algunos de los cuales se puede ubicar dentro de diversasorganizaciones. Para poder utilizar los datos del producto mejor, lasorganizaciones deben ser capaces de representar los datos de susproductos en un sistema informtico comn, capaz de interpretarlos. Espor ello que se requiere para generar los datos del producto completo ycoherente, lo que podra ser procesada por los sistemas deprocesamiento de datos diferentes.

El propsito del uso de formatos de intercambio de datos es laintroduccin de un mecanismo que es ser capaz de describir los datosdel producto durante su ciclo de vida independiente de los sistemas

individuales. Tal descripcin es apropiada no slo durante unintercambio de archivos neutral, pero tambin puede servir de basepara la aplicacin y el intercambio de datos en bases de datos deproductos, as como en archivamiento. Su objetivo es una base dedatos integrada de productos, que permitan el acceso y la utilizacin detodos los recursos necesarios para apoyar el ciclo de vida del producto.

Los datos importantes formatos de intercambio El formato de IGES se present por primera vez por la Oficina

Nacional de Normas, Boeing y General Electric y fue publicadopor la Oficina Nacional de Normas en 1980. Al principio, slo eraposible el intercambio de unidades bsicas, tales como puntos,lneas, arcos o crculos. En octubre de 1981, IGES se convirtien la norma ANSI Y14.26M para CAD / CAM de comunicacin.La ltima versin del formato IGES permite la transferencia deinformacin relativa a la geometra de los slidos y los modelosde borde. IGES se pueden guardar tanto en el formato binario ycomo archivo ASCII. En el formato ASCII, es ms fcil modificarel archivo manualmente, pero se necesita ms espacio que unarchivo binario.

PASO (Estndar para el Intercambio de Datos Modelo deProducto) es en realidad una serie de normas (ISO 10303),

desarrollado por expertos de todo el mundo. Proporciona unainterpretacin neutral, por un ordenador, la representacin dedatos de productos de su ciclo de vida independiente desistemas de software duro y. STEP es un conjunto de normasinternacionales, basndose en una arquitectura integrada de lazona de los protocolos de aplicacin especfica (AP) y recursosen general integrado.

DXF (Drawing Exchange File) fue creada por la empresaAutodesk para la transferencia de datos desde y para AutoCAD.


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DXF, al igual que otros productos de intercambio de datos, sepueden guardar en formato ASCII o binario. DXF se utiliza paratransferir datos entre los distintos vectores de aplicaciones CAD.

DXF puede transferir objetos tales como: objetos 3D, curvas,textos, dimensiones. Es un formato que es fcil de analizar. Surepresentacin binaria es DXB, que suele ser ms pequeo y secarga ms rpido que su equivalente DXF.

2.2. CAD RP Comunicacin

2.2.1. Formato STL

La idea de crear el formato STL (Standard triangulacin de idiomas)

propuesto por la compaa 3D Systems, que es pionera en la rama dela estereolitografa. En su orden, la primera versin de STL fue creadapor Albert Consulting Group en 1987. El formato de pronto se convirtien un formato bsico de intercambio de datos en procesos deprototipado rpido. El xito de STL vino de su sencillez, originalidad ysuficientemente precisas de representacin (mapping) del modelodiseado. La principal tarea del formato de debate es la transferenciade modelos CAD en 3D para dispositivos rpida de prototipos. En laactualidad, la mayora de CAD / CAM programas tiene la posibilidad deguardar el modelo en formato STL, lo que podra ser ledo por casitodos los sistemas de prototipado rpido [10].

2.2.1.1. Estructura y Creacin de archivos STL

STL consiste en una lista de las superficies triangulares, tambinllamado tringulo de la red, que se define como un conjunto devrtices, aristas y tringulos conectados entre s de tal manera quecada arista y vrtice es compartido por al menos dos tringulosadyacentes (vrtice a vrtice regla). En otras palabras, la red tringulopresenta en las superficies de aproximacin de un modelo 3Dguardados en formato STL. La representacin, sin embargo, omite

elementos tales como: puntos, lneas, curvas, capas y colores.


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La figura. 3 Aproximacin Modelo tringulos usando FOTO BRAK

Los archivos STL se guardan con la extensin *. stl, sin embargo partede los programas tambin permiten utilizar otras extensiones. Eltamao del archivo depende del nmero de tringulos en los que lassuperficies del modelo se han dividido y, en consecuencia, a partir de la

precisin con que los tringulos proyecto de la geometra del modelo.

La figura. 4 Diferencia en la representacin de la geometra del modelo en el nmerode tringulos distintos

Guardar un modelo 3D en formato STL se lleva a cabo como resultadode la divisin de las paredes del slido en superficies triangulares, quese describen mediante un conjunto de X, Y, Z coordenadas para cadavrtice y por el vector normal, dirigida desde un dada la superficie hacia

el exterior del modelo.


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La figura. 5 Descripcin del rea triangular

2.2.1.2. Formato ASCII

El formato ASCII es legible para el usuario y se puede editar conprogramas dedicados texto. Su principal objetivo es poner a pruebanuevas interfaces en sistemas de CAD y la eliminacin de errores(bugs). Sin embargo, tiene una desventaja - el archivo guardado en elformato ASCII tiene un tamao de mayor tamao en comparacin conel mismo archivo guardado en el formato binario, que hace que seamenos prctico.

Szescian.stl (cube.stl) se presentan a continuacin archivo en formatoASCII.


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Tabla 1 Fragmento del archivo en formato ASCII szescian.stl

szescian slidosfaceta normal 1.000000e 000 0.000000e 000 000 0.000000e

lazo externo

0.000000e vrtice 000 0.000000e 000 001 5.000000e

0.000000e vrtice 000 5.000000e 001 001 5.000000e

0.000000e vrtice 000 0.000000e 000 000 0.000000e

endloop

endfacet

faceta normal 1.000000e 000 0.000000e 000 000 0.000000e

lazo externo

0.000000e vrtice 000 0.000000e 000 000 0.000000e

0.000000e vrtice 000 5.000000e 001 001 5.000000e

0.000000e vrtice 000 5.000000e 001 000 0.000000e

endloop

endfacet

faceta normal 0.000000e 000-000 1.000000e 0.000000e 000lazo externo

5.000000e vrtice 001 0.000000e 000 001 5.000000e

0.000000e vrtice 000 0.000000e 000 001 5.000000e

5.000000e vrtice 001 0.000000e 000 000 0.000000e

endloop

endfacet

...

endsolid


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La figura. 6 modelo Edge de disposicin szescian.stl

El szescian.stl archivo guardado en el formato ASCII comienza ytermina con una palabra clave (escrito en letras minsculas). La

primera palabra es "slida" (datos relativos al archivo, como el nombre,autor, fecha de creacin, etc., se puede colocar en la misma lnea). Lapalabra final es "endsolid" (informacin de archivo tambin puedefigurar all). Entre esas dos palabras, las coordenadas de los vrticesde los tringulos individuales, en la que las superficies de undeterminado modelo se han dividido, estn contenidas.

En un momento, cuando la informacin relativa a un tringulo dadoacabados ("endfacet"), se inicia el prximo, que definen el perfil queviene. De tal manera, todo el modelo se almacena.

2.2.1.2.1. BINARY FORMAT

Lo contrario al formato ASCII, el formato binario no es legible para unhumano. Su mayor ventaja es el hecho de que un archivo guardado eneste formato ocupa mucho menos espacio que el mismo archivoguardado en el formato ASCII. La siguiente tabla muestra la estructurade un archivo binario STL.


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Tabla 2 binarios estructura de archivos STLSTL


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En la tabla, se puede observar que los bytes ochenta se utilizan paradescribir el archivo (informacin sobre el autor, nombre de archivo,fecha de creacin, etc.), y los siguientes cuatro representan el nmerode normales y las superficies triangulares que describe un slido dado.A continuacin, los tres vrtices de cada tringulo, donde cada una delas coordenadas est representada por un nmero de cuatro bytes delargo de punto flotante. superficies individuales en el formato binarioestn separados por distancias de dos bytes. En conclusin, en elformato binario, cada superficie triangular est representada por 50bytes, entre los cuales se encuentran: 12 bytes que describe lasnormales, 36 bytes que describen los vrtices de los tringulos y dosbytes de espacio entre las superficies individuales.

2.2.1.2.2. . ORIENTACIN DE TRINGULOS

Tringulos, en el que las paredes del modelo 3D se han dividido,tambin hacen que la frontera entre su parte interior y exterior. Suorientacin se puede determinar de dos maneras

1. Basndose en un vector normal, dirigida exterior.

2. Al observar el modelo desde su exterior, el orden de vrtices eshacia la izquierda (en la actualidad un mtodo comn).


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La figura. 7 Orientacin de las superficies triangulares

En la figura anterior, se presentan dos superficies triangulares. Lasuperficie en el lado izquierdo se ve desde el interior, lo cual estindicado por el acuerdo de las agujas del reloj de vrtices del tringuloy el sentido del vector normal. La situacin opuesta ocurre en el casodel tringulo rectngulo, visto desde el exterior del modelo.

2.2.1.2.3. SISTEMA DE COORDENADAS Y UNIDADES EN FORMATO STL

Uno de los requisitos de formato STL es que un modelo que sepresenta debe estar ubicado en la parte positiva del sistema decoordenadas. Esto significa que ninguna coordenada de los vrtices delos tringulos puede ser inferior o igual a cero. Un programa deejemplo, que no permite generar un archivo STL en el caso si lascoordenadas de los vrtices son negativas o iguales a cero, esAutoCAD. Existen, sin embargo, muchos programas de CAD quepermite cualquier lugar del modelo.

Un archivo guardado en formato STL no contiene ninguna informacinsobre las dimensiones del modelo. Se presentan en unidades de libredesconocido. Por eso es importante que el modelo se haya definidototalmente antes de la conversin, ya que un montn de programas deprototipos rpidos tienen las funciones que permitan la restauracin delas unidades en base a las dimensiones cerradas.


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Creacin de archivos STL

Con el fin de guardar un modelo generado en 3D en formato STL, sedebe proceder de la siguiente manera:

1. Elija una parte (partes) para ser convertidos en formato STL.

2. Establecer la tolerancia de los parmetros del proceso.

3. Elegir el formato de almacenamiento de archivos (ASCII o binario).

4. Guarde el archivo.

En el caso de modelos de superficies, guardando el archivo en formatoSTL es un poco ms complicada, e incluye los siguientes pasos:

1. La determinacin de todas las superficies adyacentes.

2. Someter a cada superficie en el proceso de divisin en tringulos.

3. Ajuste del vector normal, apuntando a la parte exterior de cadasuperficie.

4. Guardar el archivo.

Cabe recordar que al guardar el archivo en formato STL los siguientesparmetros se han definido:

1. La tolerancia de la divisin en tringulos, la determinacin de cmo"suavizar" la representacin del modelo 3D ser (valor por defecto:0,0025 "o 0,05 mm).

2. La tolerancia de la adyacencia de los tringulos (valor por defecto:0005 "o 0,12 mm).

3. Generacin automtica de los vectores normales (on / off).

4. Viendo vectores normales (on / off).

5. Viendo superficies triangulares (on / off).

6. Informacin de archivos relacionados (on / off).


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Errores ms frecuentes y defectos de formato STL

El formato STL, como la mayora de CAD / CAM formatos, puedecontener algunos errores, que a menudo tienen una influencia negativaen el anlisis del modelo por una persona.

Incompatibilidad con la Regla vrtice a vrtice Regla

La compatibilidad con la norma de vrtice a vrtice, es una de lascondiciones bsicas que deben cumplirse para ser un archivo guardado

en formato STL. De acuerdo con este principio, cada tringulo tieneque compartir dos vrtices de tringulos adyacentes y ningn vrtice deun tringulo puede acostarse sobre un lado de otro tringulo.

En la siguiente figura, dos figuras se presentan (cuadrados), que sehan dividido en tringulos. Tringulo 1

la figura "a" contiene hasta cuatro "puntos de vrtice", mientras queslo tres de ellos son reales (punto X no puede ser tratado como unvrtice ya que se encuentra en un lado de un tringulo). El vrtice

inferior izquierdo del tringulo 1, sin embargo, no es compartida conningn otro triangulo de la figura descrita. Sin embargo, cuando se tratade tringulos 2 y 3 de la figura, ambos contienen un punto correctopara compartir con el tringulo 1, y una incorrecta X, al no ser unvrtice del tringulo de una verdadera.

La figura. Regla 8 "Vertex a Vertex"


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Para el "vrtice a vrtice" regla que se cumple, en el tringulo 1 debeestar dividido en dos tringulos como se muestra en la figura "b" otringulos conectar 2 y 3 como se muestra en la figura "c".

Variabilidad (fuga)

Todas las superficies que figuran en un fichero STL deben crear almenos una unidad invariable, de acuerdo con la regla de Euler para losslidos normales:

F-E+V=2B

donde:

F - nmero de superficies,

E - nmero de aristas,

V - nmero de vrtices,

B - el nmero de los distintos slidos.

Un ejemplo de cumplimiento de esta regla puede ser el cubopresentado al comienzo (Figura 6), para lo cual:

F = 6, E = 12, V = 8 y B = 1, por lo tanto,

6 12+8 = 2x1

2=2

Si la condicin no se cumple, a continuacin, un modelo STL seconsidera "fuga". En un momento en que gotea un fichero STL essometido al proceso de generacin de capas, de acuerdo a un


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algoritmo supone; tal algoritmo puede no detectar el error y comoconsecuencia de las fronteras cerradas surgir. Si un modelo generadoerrneamente de tal manera que se utiliza en un proceso de RP, un

lser, corte o cualquier otra herramienta que crea capas individualesdel modelo, al encontrar un hueco en la superficie puede tratar deforma deliberada, y el modelo, se crear manera incompatible, nuestrasexpectativas o durante un proceso an ms el modelo ser tandistorsionada como una medida que har que el bloqueo deldispositivo.

La figura. 9 Ejemplo de error en los archivos *. stl - superficie de cruce (En el caso deun modelo en el que las operaciones booleanas con una precisin muy poco sehicieron, las fugas es un error comn. Se manifiesta por el hecho de que los

elementos de la geometra correcta no siempre se muestran).


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La figura. 10 Ejemplo de error en los archivos *. stl - agujeros en el borde de unasuperficie (lagunas que aparecieron de la frontera de una superficie puede sercausada por virus de software o una configuracin incorrecta de archivo *. stl)

Hay, sin embargo, programas como 3D Lightyear por 3Dsystems omagias que permiten corregir el error mediante la adicin de unsegmento que conecta las fronteras rotas.

Degenerados "superficies

La degeneracin de las superficies no es tan grave un error como losmencionados anteriormente. Sin embargo, a veces puede causar algndao a la construccin del modelo.

La figura. 11 Ejemplo de la superficie de la degeneracin


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La figura anterior presenta tres vrtices de una cierta superficie. Setrata de un hecho esencial de que estn o se han convertido encolineales. Sus resultados colinealidad de un acortamiento anterior de

no alineados coordenadas durante la importacin.

Aunque la degeneracin de las superficies no es un grave error, nodebe pasarse por alto porque:

en primer lugar, los datos relacionados con la superficie ampliar eltamao de un archivo de STL,

en segundo lugar, se degener superficies inducir a error a losalgoritmos que analizan los procesos de prototipado rpido,

en tercer lugar, su edicin ser mucho ms difcil.

La degeneracin de la superficie tambin puede llevar a otro error, esdecir agujeros (huecos) en la cuadrcula de tringulo. El problemaconsiste en el hecho de que los tringulos ktor w aplikacji importuwyniku hacer formatu STL se convirti en lneas puede provocar laaparicin de agujeros (huecos) en los puntos geomtricos con grandescurvas.

La figura. 12 hoyos en el tringulo de la red

Los errores en los modelos


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Este tipo de errores no surge de la conversin en formato STL, sino deerrores que al crear el modelo. Si un mal modelo slido se guarda enformato STL, toda la informacin relacionada a los errores no semostrar. Por ello es esencial para el modelado slido para mal se hanfijado incluso antes de ser guardados en formato STL. De lo contrario,no significativa de compatibilidad con el proceso de prototipado rpidopuede aparecer, y encontrar y corregir un error en el modelo guardadoen formato STL es un proceso extremadamente difcil y consume manode obra.

RedundanciaUn defecto bsico de formato STL es su alta redundancia(exageracin), que resulta de la duplicacin de los vrtices y aristas delos tringulos.

La figura. 13 de redundancia en STL archivo

Reglamento de Creacin de archivos STL

Generacin de archivos *. stl suele ser una tarea sencilla. Sin embargo,cada fabricante de software de CAD 3D utiliza otros trminos yparmetros para guardar los archivos como *. stl. Sin embargo, no esnecesario conocer todos los parmetros para guardar un modelogenerado correctamente en el formato *. stl. Procediendo de acuerdo alas siguientes pautas garantiza la creacin de un archivo *. stl correcta.


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1. Un ejemplo tpico de una red de tringulo, que garantiza la buenacalidad de un archivo *. stl generados, es de tamao entre 0,02 mm(0,001 ") y 0,05 mm (0.002"). Sin embargo, hay que recordar que la

tolerancia disminuyendo la red no siempre har que el aumento de laprecisin del prototipo. Un sofisticado slido con una gran cantidad decurvaturas y redondeos tiene que tener una precisin mayor que unmodelo geomtricamente simple.

2. Es preferible guardar los archivos STL en el formato binario en lugarde ASCII.

3. En el caso de modelado de slidos en un programa de CAD en 3D,

hay una probabilidad significativamente menor de cometer un error enel archivo resultante *. stl que en el caso de modelado de superficies,donde se deberan dar el ejemplo de tal manera que todas lassuperficies estar interconectados y no se cruzan. Generacin de unarchivo *. stl de un modelo incorrecto es posible, pero ms tarde, esnecesario reparar.

4. En el caso de un modelo de superficie, antes de exportar a formatoSTL, todas las reas tienen que estar conectados entre s para formarun modelo nico. Si las superficies no se cortan (recortado) o se

rompe, todava hay una posibilidad de crear un archivo STL, pero noser correcta y su reparacin se hace ms difcil.

5. el tamao mnimo (espesor) de un modelo del que un archivo *. stlse va a generar es de 0,02 mm.

6. En algunos programas de CAD, durante la conversin de un modeloen formato STL, advertencias pueden aparecer que la geometra deuna parte del modelo est fuera de la zona positiva de X, Y y Z - estos

mensajes pueden ser ignorados.

7. En caso de que uno quiere que la construccin de un prototipo deuna asamblea permanente, uno tiene que crear este tipo deensamblado mediante un programa de CAD, y slo a continuacin,gurdelo en el formato *. stl.


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Generacin de archivos *. stl en diversos programas

Generacin de archivos *. stl en la mayora de los programas consisteen la ejecucin de los mismos hechos y slo es accesible desdeArchivo / Guardar como... de comandos. pasos concretos que debentomarse al exportar un modelo para el formato *. stl se muestra en dossistemas de CAD ejemplo, donde tanto en SolidWorks y otrosprogramas ms, el ahorro es accesible a travs de "Guardar como...",mientras que en el sistema CATIA, un mdulo dedicado se utiliza.

Con el fin de salvar a un modelo 3D en formato STL en software SolidWorks, haga lo siguiente:

1. Abra el modelo que se ha de exportar a formato STL.

2. Seleccione Archivo en el men superior desplegable, y seleccioneGuardar como...

3. En la ventana de dilogo se tiene que: elegir el directorio de destino

(carpeta), el nombre del modelo y tipo de formato, es decir STL (*. stl).

4. A continuacin, hay que definir los parmetros de archivos, por lotanto, Opciones... botn debe hacer clic en la ventana de mismosdilogos. En efecto, una ventana a otra, llamada opciones deexportacin, se abrir (Fig. 2,6)


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La figura. 14. Opciones de exportacin ventana

En la ventana, los siguientes parmetros pueden ser definidos:

1. Los datos de salida como:

formato binario,Formato ASCII,

Unidad (milmetros, centmetros, metros, pulgadas, pies).

La figura. 15. Los datos de salida

2. Resolucin. Este parmetro controla la red de tringulo. Tresopciones estn disponibles aqu:

-De grano grueso,

De grano fino,

Adaptado (ajustado).


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En el caso de la ltima opcin, hay una posibilidad de ajustar el nguloy la desviacin. tolerancia de la desviacin controla la red de la parteentera, mientras que la tolerancia angular sobre todo influye en la

representacin de los detalles.Las diferencias resultantes de los cambios introducidos, estnrepresentadas por dos crculos concntricos colocados al lado de labarra de la pista.

La figura. Resolucin 16 (precisin) el establecimiento de

En ambos casos, la eleccin de valores ms bajos permite crear unmodelo ms preciso en formato STL, pero el proceso tomar muchoms tiempo.

Mostrar STL informacin antes de guardar el archivo. La seleccin deesta causa de parmetros (despus de hacer clic el botn Guardar) lavisualizacin de una ventana de dilogo con la siguiente informacin:nmero de tringulos, tamao de archivo, formato de archivo y ruta dedirectorio y nombre de archivo.

La seleccin de parmetros Ver ocasiona que la pantalla de vistaprevia de un modelo en el rea grfica, y la informacin sobre elnmero de tringulos y el tamao del archivo.


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La figura. 17. STL vista previa de archivos. Fragmento de dilogo Opciones deexportacin ventana y vista previa grfica del modelo exportado.

No transfiera (mover) los datos de STL salida al primer trimestre delsistema de coordenadas. La eleccin de este parmetro hace que elmodelo que se guardan en formato STL conservar su posicin originalen el espacio global en relacin con el origen de coordenadas.

Guarde todos los componentes de montaje en un solo archivo. Esteparmetro se refiere a las asambleas solamente. En caso de que esteparmetro no est establecido, las partes individuales del ensamblajesern guardadas en archivos separados.

Compruebe si se produce interseccin. Este parmetro tambin seutiliza slo con las asambleas. Su seleccin activa la comprobacin deinterseccin en el documento conjunto antes de guardar el archivo.

Salida de sistema de coordenadas. Al cambiar este parmetro resultaren el cambio del sistema de coordenadas utilizado para exportar elarchivo. causas por defecto de seleccin que ninguna transformacinde la matriz se utilizar.


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en el aumento en la precisin de la representacin de modelos ytamao del archivo (fig. 2,13).

La figura. 19 modelo 3D exportados a formato STL en el software CATIA.

a) SAG =1,08 mm (nmero de tringulos =140), b) SAG =0,5 mm (nmero detringulos =180)

Paso. Este parmetro establece la longitud mxima de un lado de unasuperficie triangular que describe el modelo. Por lo tanto, ladisminucin de este parmetro har que la concentracin de la red detringulo, y su aumento har que su rarefaccin (Fig. 2.14).


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La figura. 20 Los diferentes valores de parmetro de paso: a) Paso =20 mm (nmerode tringulos =970), b) Paso =10 mm (nmero de tringulos =4,214), c) =200 mmPaso (nmero de tringulos =140)

Se recomienda que se exporte el modelo al formato 3D se producen enel modelo de borde, como despus de cambiar los parmetros

individuales, la seleccin del modelo y haciendo clic en el botn Aplicar,existe la posibilidad de ver el modelo STL. A fin de avanzar a lasiguiente etapa, la eleccin de los parmetros se confirma con el botnAceptar.

3. Haga clic en Archivo, Guardar como y el prximo.... En efecto, laventana Guardar como cuadro de dilogo abierto, donde debeseleccionar un directorio de destino (carpeta), nombre del modelo quese guardan y el formato de archivo, es decir stl. Todo lo que seconfirma con el botn Guardar.

Desarrollo de formato STL

J unto con el desarrollo de la tecnologa RP, ciertas limitaciones para elformato STL su aparicin. La necesidad de su mejora y el desarrollo se


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hizo evidente. objetivos bsicos establecidos en el intento de modificarel formato STL son [9]:

una mayor precisin de la representacin de modelos 3D,

ampliar las funciones de los procesos de prototipado rpido.

La nueva versin de STL tiene una estructura que es similar a laprimera versin. Una diferencia fundamental es hecha por el hecho deque en la nueva versin, todos los bytes que entran en la composicinde un binario guardado de archivos STL se utilizan.

Hasta ahora no se ha utilizado dos espaciados (gap) los bytes se

utilizan ahora para describir el cdigo geometra de la pieza y el cdigode atributos.

El cdigo de la geometra de pieza, junto con tringulos individuo creapirmides. En efecto, la representacin de un modelo en 3D es mspreciso que en el caso de la primera versin. La pirmide fue creadapor la adicin de un cuarto vrtice del tringulo y su altura se definesobre la base del cdigo de la geometra del modelo.

La figura 21. La representacin de modelos en 3D - a) usando una superficietriangular, b) usando una pirmide [9]


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La figura. 22 Estructura de la pirmide

La otra modificacin que apareci en la nueva versin del formato *. stles el cdigo de atributos que permite aadir el color del modelo 3D aun archivo *. stl. El proceso de definicin de color de una determinadaparte consta de dos etapas:

1. Codificacin del color del modelo, de acuerdo con reglaspredefinidas.

2. Agregar el color codificado para superficies triangulares que describeel modelo.

Durante la codificacin de color, hay que recordar que un byte de

cdigo de atributos puede contener mximo 256 colores.

ventajas fundamentales de la nueva versin del formato STL son:

una representacin ms precisa de un modelo 3D,

la introduccin de nuevas funciones a los procesos de prototipadorpido - despus de una actualizacin adecuada, sistemas de

prototipado rpido puede leer toda la informacin contenida en la nuevaversin del formato *. stl (color, por ejemplo),

posibilidad de actualizar los archivos guardados en la primera versindel formato *. stl,


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La nueva versin del formato *. stl es aceptada por ambas CAD / CAMy los programas de los sistemas de Prototipado Rpido. Un archivoguardado en el nuevo formato tiene el mismo tamao que el mismo

archivo guardado en la primera versin de STL.

2.3. Formato VRML

J unto con el desarrollo de la tecnologa de prototipado rpido, lanecesidad de una representacin ms precisa de modelos fuesurgiendo. No slo la representacin de la geometra era importante,pero tambin su color. formato STL no pudo conservar dichainformacin, es por eso que ocurri una idea para crear un formato quesera capaz de transferir datos.

Las primeras ideas de crear el formato VRML aparecido ya en 1994 enuna conferencia relacionados con Mundo

Wide Web, en Ginebra. La abreviatura VRML primero significa "VirtualReality Markup Language", pero ms tarde la palabra "Markup"(descripcin) se sustituy por "modelado", de ah el sentido actual deVRML es "Virtual Reality Modeling Language".

VRML ver. 1.0 apareci en mayo de 1995 y que estaba basado en elformato de la lengua utilizada en el Open

Inventor "de software. VRML 1.0 permite crear varios objetos en formatridimensional, lo que podra darse colores y texturas. Esa versin, sinembargo, dej mucho margen de mejora:

la falta de posibilidad para establecer el color y la textura del cielo,

la falta de posibilidad de animar los objetos definidos,

limitadas posibilidades de interaccin,

sin condiciones prefijadas de colisin - moviendo alrededor del mundo,fue posible ir a travs de cada objeto,

ninguna representacin humana en el mundo virtual.

La prxima versin del lenguaje VRML fue el numerado como 1.1, queapareci en 1995. VRML 1.1 se ha enriquecido con nuevos elementos,es decir: texturas definidas y los colores del cielo y la tierra, y


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establecer el fondo, que no haba sido posible en la versin 1.0. Laposibilidad de establecer las condiciones de la colisin, crear planos devarios niveles, as como el establecimiento de sonidos emitidos por

objetos individuales.

La ltima versin de VRML (2.0), fue aprobado en la conferenciaSiggraph en agosto de 1996. Contiene descripciones de todos losnodos, los tipos de campos y eventos, y define las reglas de su uso,mientras que la construccin de un mundo virtual. Por otra parte,permite moverse en el mundo VRML. En diciembre de 1997, VRML 2.0fue reconocido por la Organizacin Internacional de Normalizacin(ISO) como un estndar internacional. En la actualidad, se conoce conel nombre de:

VRML97[ 2].

La creacin de la realidad virtual, sin embargo, no es la nica funcindel formato que se describe. VRML tambin realiza la funcin de unformato de intercambio de datos universal. El mbito de aplicacin delVRML es muy amplio. Se utiliza en aplicaciones de ingeniera,presentaciones multimedia, visualizaciones cientficas (por ejemplo:laboratorios virtuales), as como en el entretenimiento, la educacin,etc. [ 2]

Los nodos en formato VRML

Los objetos tridimensionales guardadas en formato VRML se describenpor medio de una estructura jerrquica, como la shen uno en lasiguiente figura.


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La figura. 23. Estructura VRML

Un archivo VRML est construido a partir de nodos, que puedendividirse en:

agrupacin nodos,

nodos geomtricos,

nodos que describe las propiedades de los slidos,

nodos sensoriales,

los nodos de interpolacin,

otros.los nodos de agrupamiento son de la mayor importancia, dado que laeleccin de los nodos y su orden en los nodos de agrupamiento debedecidir sobre el diseo futuro de la escena. Los nodos que se agrupandentro del nodo de agrupacin se les llaman "hijos". Algunos de esosnodos no pueden existir independientemente del todo y se puedeutilizar en el nodo nico que agrupa.


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nodos geomtricos, que debe estar ubicado en el campo de forma deun nodo, son responsables de la definicin de slidos en el mundoVRML. Es un hecho significativo que todos los nodos geomtricos

estn contenidos en un sistema de coordenadas local y pueden sufriruna serie de transformaciones.

En un nodo que describe las propiedades de los slidos, pueden definirlos siguientes:

color (RGB estndar) de los objetos geomtricos,

material,

textura,vectores normales, responsable de sombreado de objetos.

Los nodos sensoriales son responsables de girar, mover o escalar unslido. Hay tres tipos bsicos de "sensores". En primer lugar, sensoresambientales reaccionar ante la presencia del usuario en el mundo. Latarea de sensores ambientales es ejecutar los nodos de interpolacinpor la aparicin del usuario. El siguiente grupo de sensores sonsensores de contacto - reaccionando al tacto (clic) del usuario. Porltimo, hay sensores de rotacin - un subgrupo de sensores al tactoque permite la rotacin del objeto (que despus de hacer clic) encualquier direccin.

La funcin interpolacionistas (nodos de interpolacin) se utiliza paradeterminar el cambio entre valores dados clave. La interpolacin nosda la posibilidad de mantener la suavidad de los cambios deparmetros (por ejemplo, color) entre cuadros de animacin individual.funciones interpolacionistas se calculan en los nodos de interpolacin.

Los siguientes elementos se pueden distinguir en la estructura de unnodo:

Nombre,

De campaa - se describe en el formato, hay 20 distintos. La principaltarea de los campos es el almacenamiento de prcticamente toda la


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informacin, a partir de nmeros, hasta la serie de rotaciones en 3D.Existe la posibilidad de definir varios campos en un nodo dado o no sedefine ninguna. Cada campo tiene un tipo descrito, el nombre y los

valores por defecto. Hay que recordar que el orden de campos en unnodo no tiene importancia.

Cuadro 3. Ejemplo aparicin de campos en la casilla nodo

Eventos - eventos pueden ser recibidos y enviados por un nodo.Recepcin de un evento se produce con el uso de "set" (por ejemplo:establecer el color), y el envo requiere el cambio "(por ejemplo:color_changed). Recibido eventos adquirir la etiqueta "eventIn", yeventOut los enviados ". A fin de facilitar el proceso de intercambio deeventos, existe la posibilidad de utilizar el comando "exposedField",combinando las etiquetas mencionadas.

Sistema de coordenadas en formato VRML

Slidos guardan en formato VRML se definen en el cartesianotridimensional de coordenadas dextrgiro sistema. En el momento deejecutar un archivo en un visor VRML, el observador est viendo elmodelo hacia el negativo del eje Z, con el lado positivo del ejeorientado hacia arriba [11]. Es la configuracin por defecto, que sepuede cambiar mediante la introduccin de nodos, tales como:

Transformar, Billboard o punto de vista.

El metro es una unidad bsica en formato VRML. Los ngulos se midenen radianes, y el tiempo en segundos.


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2.3.1. Estructura de los slidos en formato VRML

Slidos guardan en formato VRML, al igual que en el caso de STL, sonrepresentados por polgonos. Una diferencia esencial, sin embargo, sehace por el hecho de que la informacin sobre el color y el materialpuede ser conectado a un modelo guardado en formato VRML.

Tambin hay una posibilidad de adjuntar fotografas, pelculas osonidos en el archivo.

Debido al hecho de que los archivos VRML puede tomar una grancantidad de espacio en un disco duro, se someten a una compresin.La compresin se puede hacer utilizando el software de Gzip. Esesencial que la compresin no se deteriore la calidad ni la velocidad devisualizacin de los archivos. Sin embargo, puede ser muy eficaz (unarchivo cuyo tamao era antes de la compresin de 1 MB, se puedereducir a unos 170KB).

En el caso de formas simples, tales como: cilindro, esfera, cono oparalelogramo, la geometra del model

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