Diseño Por Ordenador
FARO138316 de Septiembre de 2013
2.641 Palabras (11 Páginas)286 Visitas
Diseño Asistido por Ordenador
1
TEMA 1. Introducción
El término diseño procede del vocablo italiano 'disegno'. En nuestro
contexto se utiliza para caracterizar 'la representación gráfica, de acuerdo con una
idea creativa previa, de un objeto artístico o funcional, de un dispositivo
mecánico, o de la estructura o funcionamiento de un sistema o proceso'.
En este tema veremos el proceso de diseño y como los sistemas
informáticos pueden incidir en este proceso. Se planteará la estructura general de
una aplicación CAD, destacando el papel del modelo geométrico.
Diseño asistido por ordenador
4ª Curso Ingeniería Informática
J.C. Torres
Dpt. Lenguajes y Sistemas Informáticos
ETS. Ingeniería Informática
Universidad de Granada
Diseño Asistido por Ordenador
2
1.1 Proceso de diseño
Tradicionalmente el proceso de diseño sigue los siguientes pasos [Mass87] (ver figura 1):
× Definición. Consiste en especificar las propiedades y cualidades relevantes del sistema a
diseñar.
× Concepción de un modelo. Es el núcleo del proceso de diseño. El ingeniero concibe un
modelo de sistema que satisface las especificaciones. El modelo deberá documentarse.
× Dibujo de detalle. La mayor parte de las cosas que se fabrican tienen algún tipo de
representación gráfica natural, que se utiliza como descripción 'formal' del elemento a
construir1. Por ese motivo, antes de pasar al proceso de construcción se deben generar
gran cantidad de 'planos' (o descripciones gráficas en general). El conjunto de
documentos generados debe ser suficiente para describir el modelo, con el suficiente
detalle como para permitir la fabricación de prototipos, con los que validar el diseño. Este
paso puede requerir hasta un 50% del esfuerzo de diseño.
× Construcción de prototipos. Para elementos que se van a someter a un proceso de
fabricación en cadena, es normal fabricar previamente prototipos, fuera de la cadena de
montaje. Los prototipos se fabrican con el propósito de detectar posibles errores en el
modelo o la especificación, y en caso contrario, servir de validación del modelo. Los
prototipos no tienen que ser necesariamente un ejemplar completo del elemento a
fabricar, pudiendo utilizarse para validar tan solo determinadas propiedades.
A veces se utilizan prototipos con elementos que no se fabrican en serie, como en
ingeniería civil o arquitectura. En esta situación cabe destacar las maquetas para estudios
de resistencia de materiales, o comportamiento aerodinámico, y las maquetas de
arquitectura.
× Realización de ensayos. Tras la realización de ensayos sobre el prototipo se pueden
descubrir deficiencias en el modelo o en la propia definición del sistema, lo que obligará a
volver atrás en el proceso, revisando el diseño. Debe observarse que el dibujo de detalle
está, en principio, dentro de este ciclo de revisión.
× Documentación. Una vez validado el diseño se pasa a documentarlo. La documentación
debe contener la información suficiente como para poder abordar la construcción del
sistema. La documentación puede estar formada por información muy diversa:
descripción del sistema y de sus componentes, esquemas de montaje, lista de
componentes, etc.
El proceso de diseño sigue un esquema iterativo, en el que el diseñador trata de encontrar
un diseño que satisfaga unos determinados requerimientos, explorando posibilidades, siguiendo
un ciclo de propuesta - valoración.
1.2 - Concepto de sistema CAD
1 Paradojicamente una excepción a esta normal es el software.
Diseño Asistido por Ordenador
3
En un sentido amplio, podemos entender el
Diseño Asistido por Computador (CAD) como la
"aplicación de la informática al proceso de diseño"
[Salm87]. Puntualizando la definición, entenderemos
por Sistema CAD, un sistema informático que
automatiza el proceso de diseño de algún tipo de
ente, para descartar, como sistemas CAD las
aplicaciones que incidan tan solo en algún aspecto
concreto del proceso de diseño.
Los medios informáticos se pueden usar en la
mayor parte de las tareas del proceso, siendo el
dibujo el punto en el que más profusamente se ha
utilizado. Una herramienta CAD es un sistema
software que aborda la automatización global del
proceso de diseño de un determinado tipo de ente.
El éxito en la utilización de sistemas CAD
radica en la reducción de tiempo invertido en los
ciclos de exploración. Fundamentalmente por el uso
de sistemas gráficos interactivos, que permiten
realizar las modificaciones en el modelo y observar
inmediatamente los cambios producidos en el diseño.
El desarrollo de un sistema CAD se basa en
la representación computacional del modelo. Esto
permite realizar automáticamente el dibujo de detalle
y la documentación del diseño, y posibilita la
utilización de métodos numéricos para realizar
simulaciones sobre el modelo, como una alternativa a
la construcción de prototipos.
El ciclo de diseño utilizando un sistema CAD se ve afectado, tan solo, por la inclusión de
una etapa de simulación entre la creación del modelo y la generación de bocetos. Esta simple
modificación supone un ahorro importante en la duración del proceso de diseño, ya que permite
adelantar el momento en que se detectan algunos errores de diseño.
La figura 2 muestra el ciclo de diseño utilizando una herramienta CAD. Tan solo las
etapas de definición y ensayo con prototipos quedan fuera del ámbito del sistema CAD. El resto
de las tareas se realizan utilizando el sistema CAD. La importancia de la realización de ensayos
con prototipos dependerá de la naturaleza del ente a diseñar, y de la posibilidad de sustituirlos
por simulaciones numéricas. Cuando no hay un proceso de fabricación en serie la construcción de
prototipos no suele realizarse.
Otro aspecto importante de la automatización del diseño es la posibilidad de utiliza la
información del modelo como base para un proceso de fabricación asistida por ordenador (CAM).
Requerimientos
Definición
Creación del
modelo
Dibujo de detalle
Construcción de
prototipos
Ensayos
Documentación
Fabricación
Figura 1. Proceso clásico de diseño.
Diseño Asistido por Ordenador
4
Los sistemas
CAM se utilizan para
automatizar el proceso
de fabricación,
incluyendo la
planificación y control
del proceso, así como
del control de
maquinas
herramientas. El uso
de sistemas CAM está
más extendido en
procesos de
fabricación en cadena,
en los que se realizan
gran número de tareas
mecánicas susceptibles
de ser automatizadas.
El sistema CAM debe
diseñarse para hacer
uso de la base de datos
del diseño.
1.3 - Estructura de un sistema CAD
El diseño es un proceso iterativo de definición de un ente, por tanto, el desarrollo de un
sistema CAD se debe basar en el establecimiento de un ciclo de edición soportado por técnicas de
representación del modelo, de edición y de visualización. A un nivel más concreto, un sistema
CAD debe realizar las siguientes funciones [Brun86,pp.55]:
- Definición interactiva del objeto.
- Visualización múltiple.
- Calculo de propiedades, simulación.
- Modificación del modelo.
- Generación de planos y documentación.
- Conexión con CAM.
Es difícil establecer un modelo universal de sistema de diseño. No obstante, a nivel
general, y en base a las funciones a desempeñar, se puede establecer que todos los sistemas de
diseño poseen al menos los siguientes componentes:
Dibujo de detalle
Construcción de
prototipos
Ensayos
Documentación
Requerimientos
Definición
Creación del
modelo
Fabricación
Simulación
Figura 2 Proceso de diseño usando una herramienta CAD. La zona sombreada
muestra el ámbito del sistema CAD.
Diseño Asistido por Ordenador
5
× Modelo. Es la representación computacional del ente que se está diseñando. Debe
contener toda la información necesaria para describir el ente, tanto a nivel geométrico
como de características. Es el elemento central del sistema, el resto de los componentes
trabajan sobre él. Por tanto determinará las propiedades y limitaciones del sistema CAD.
× Subsistema de edición. Permite la creación y edición del modelo, bien a nivel geométrico
o bien especificando propiedades abstractas del sistema. En cualquier caso la edición debe
ser interactiva, para facilitar la exploración de posibilidades.
× Subsistema de visualización. Se encarga de generar imágenes del modelo. Normalmente
interesa pode realizar distintas
...