Objetos en 3D. Sólidos,
definición y edición.
En la primera parte de este
capítulo, se comentaba la diferencia entre los armazones alámbricos, las mallas
de superficie compleja, y los objetos sólidos.
En general y con respecto a la generación
de imágenes y presentaciones en 3D, la utilización de sólidos, no tienen
ninguna ventaja adicional respecto al manejo de mallas y superficies, pero sin
embargo aportan una diferencia sustancial en la definición geométrica de piezas
y componentes que luego tienen que derivar a procesos de fabricación o cálculo
numérico, en los que el conocimiento de sus propiedades estáticas es
fundamental. Por otra parte cuando se tiene definida una geometría de sólidos
más o menos compleja siempre es posible obtener de forma inmediata las mallas
de las superficies que definen su envolvente.
Como ya se había comentado, la
estrategia general cuando se trabaja con “sólidos”, es la de iniciar el modelo
mediante un repertorio de figuras simples que luego se van sumando, restando o
intersecando entre ellas, hasta obtener un objeto determinado. Las figuras
simples pueden ser o bien un repertorio determinado de figuras básicas, o bien
estar generados por la aplicación de ciertas funciones sobre cierto tipo de
entidades u objetos planos como las regiones.
Las figuras básicas disponibles se
encuentran en la primera parte del menú de “modelado” dentro del de “Dibujo”, y
estas son: “Prisma rectangular”, “Cuña”, “Cono”, “Esfera”, “Cilindro”,
“Toroide” y “Pirámide”. Cada una de las figuras primitivas se define con un
repertorio de parámetros que se solicitan a través de la línea de órdenes o las
opciones de menú correspondientes.
Además de las figuras básicas o
primitivas, en el caso de los sólidos también es posible generarlos, mediante
operaciones de “barrido”, “extrusión”, “revolución” y “solevación”. Este tipo
de operaciones son similares o equivalentes a la generación de superficies de
malla, pero no se deben confundir ya que en este caso lo que se genera son
objetos sólidos definidos por todo el volumen que ocupan y no solo por su superficie
como en aquel caso. Este tipo de operaciones está explicado con toda claridad
en la “Ayuda” del programa.
La combinación de los sólidos
iniciales mediante las operaciones booleanas de “unión”, “diferencia” e
“intersección”, permite generar cualquier tipo de figura compleja, como ahuecar
objetos con un cierto espesor de paredes, hacer agujeros y/o vaciados, etc.
La forma de operar interna del
programa es la de mantener una estructura de datos interna en la que conserva
los valores de los objetos iniciales, y los de todas las operaciones de unión
resta o intersección, lo que permite conocer y calcular los valores finales a
través de la estructura en árbol correspondiente. De todas formas este tipo de
estrategia hace que indirectamente el volumen de “calculo numérico” que se
efectúa dentro el ordenador puede crecer muy deprisa en función de la
complejidad de cada modelo, y aunque la potencia de cálculo es bastante
desahogada, la complejidad puede conducir a una cierta “pesadez” en el manejo
de los modelos, por lo que puede ser conveniente adoptar las estrategias
oportunas para subdividir los modelos más complejos en archivos de trabajo
independientes, que luego se ensamblan solo para el resultado final, ya ser por
integración completa o como referencias externas.
Consulta de volúmenes y momentos de
inercia.
Una de las diferencias primordiales
en la utilización de sólidos, es la posibilidad de asignar “densidades” al
volumen que ocupan y de esta forma obtener los valores de sus propiedades
estáticas como centros de gravedad, inercias, o la orientación efectiva en el
espacio de los ejes principales de inercia, lo que equivale a diagonalizar el
tensor de inercias de cualquier objeto, lo cual si recordamos el cálculo
tensorial, constituía un problema numérico de cierta laboriosidad.
En el programa AutoCAD existe una
orden “PROPFIS(_MASSPROP)”, que se encuentra disponible en el menú
“Herr/Consultar” permite designar uno o más objetos sólidos, señalando en la
pantalla y a continuación presenta sus propiedades en una ventana de texto, con
la opción de escribir esos datos en un fichero ASCII.
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