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| Acadêmico(a): Denilson Domingos |
| Título: Protótipo de um Sistema de Modelagem Paramétrica de Sólidos |
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| Introdução: |
| Este trabalho visa explorar a área da Computação Gráfica denominada Modelagem Geométrica, mais especificamente a Modelagem de Sólidos, na qual são estudadas alternativas e metodologias para a criação e manipulação de estruturas de dados capazes de representar objetos sólidos utilizando o computador. A área de engenharia mecânica talvez tenha sido a grande beneficiada pelos avanços ocorridos nesta área. Isto porque através da representação de modelos sólidos no computador, várias propriedades do objeto modelado podem ser definidas na fase de projeto. Com o contínuo avanço tecnológico, a soma de informações e conhecimentos que devem estar sob o domínio do engenheiro cresce ininterruptamente. Os sistemas CAD (Computer Aided Design) se propõem a auxiliar a manipulação e criação destas informações, sistematizando os dados de projeto envolvidos, possibilitando uma rápida reutilização de informações quando necessário (Kerry, 1997). A fase de projeto de um artefato compreende não apenas a definição da geometria e materiais com os quais ele será construído, mas também o conhecimento prévio de seu comportamento. Isto é feito através de métodos de simulação por computador. Os métodos de simulação podem calcular o comportamento físico e estrutural do artefato sob condições de funcionamento previstas no projeto ou mesmo simular problemas relativos a funcionalidade e ergonomia. No primeiro caso, o método mais usado é o Método dos Elementos Finitos (Reddy, 1993), e para o caso de simulações de ergonomia, o produto mais conhecido é o JACK, da Universidade da Pensylvania, USA (Badler, 2000). As simulações por computador reduzem o custo de se ter que construir protótipos reais dos artefatos. Como exemplo de simulações, pode-se citar simulações de comportamento aerodinâmico de automóveis e aviões. Os modelos sólidos são o ingrediente básico dos sistemas CAD e sistemas CAM (Computer Aided Manufacturing), e além da simulação, também podem ser usados em arte por computador, jogos 3D, robótica e animação. Avanços em qualquer destes campos dependem de quão bem definidos estão os modelos sólidos criados, e sua aplicação se estende por diversas áreas tais como indústria cinematográfica, de autopeças, arquitetura, engenharia, medicina, entre outras. A necessidade de modelar objetos como sólidos, levou ao desenvolvimento de várias técnicas para representá-los. Segundo Mortenson (1985), existem seis famílias para modelagem e representação de sólidos, as mais populares e utilizadas são conhecidas pelas siglas CSG (Constructive Solid Geometry ou Geometria Sólida Construtiva) e B-rep (Boundary Representation ou Representação por Bordas ou Faces Limitantes). Existem no mercado vários sistemas CAD voltados a modelagem de sólidos. Estes sistemas comerciais apresentam funcionalidades direcionadas as mais diversas necessidades do usuário. Apesar desta disponibilidade de sistemas, não são comuns as pesquisas e desenvolvimento de aplicações nesta área. Este trabalho propõe a construção de um protótipo de um sistema de modelagem paramétrica de sólidos utilizando a técnica CSG. A modelagem paramétrica aliada a modelagem de sólidos, permite a criação de modelos com dimensões ligadas através de expressões, o que proporciona a reconstrução do modelo no caso de alterações nos seus parâmetros. O protótipo do sistema de modelagem permite a criação de modelos sólidos parametrizados previamente definidos, através da implementação da técnica CSG, que combina primitivas sólidos e operações booleanas para a construção do modelo. Com a criação de uma estrutura de dados do tipo árvore binária, será possível armazenar as informações referentes a geometria do modelo para posterior acesso e alteração. Para a implementação do protótipo foi utilizada a linguagem de programação C++ através do ambiente Microsoft Visual C++ com suporte da biblioteca ACIS. O ACIS é uma coleção de componentes de software, orientado a objetos e escrito em C++, que fornece uma biblioteca de código para representação e manipulação de geometria sólida. |
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