Introdução ao MicroStation Ambiente 3D

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1 Introdução ao MicroStation Ambiente 3D Roberto Scalco 2003 EFB 301 Desenho

2 2 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D

3 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 3 Autor Roberto Scalco Mestrando em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP); Engenheiro Eletricista com ênfase em Eletrônica pela Escola de Engenharia Mauá (EEM). roberto.scalco@maua.br Software MicroStaion V8 é marca registrada da Agradecimentos Professor Vitor Alex Oliveira Alves

4 4 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D ÍNDICE Introdução... 5 Capítulo 9: Um Novo Ambiente de Trabalho Introdução Criando um Arquivo no Espaço 3D Ambiente de Trabalho 3D AccuDraw Menu 3D Main Capítulo 10: Desenhando no Espaço Tridimensional Introdução Criação e Exclusão de Retas e Circunferências no Espaço Modificando Elementos no Espaço Manipulando Elementos no Espaço Comandos de Visualização no Espaço Capítulo 11: Primitivos e Operações Booleanas Introdução Comando de Sólidos Primitivos Comando de Operações Booleanas Capítulo 12: Modificando Sólidos Introdução Comandos de Agrupamentos Comandos de Modificação Capítulo 13: Extrusão e Revolução Introdução Comandos de Extrusão e Revolução Capítulo 14: Extração de Informações de um Modelo Introdução Criando Modelos de Ambiente Comandos de Referência Capítulo 15: Documentação do Projeto Introdução Comando de Seleção Temporária Imprimindo Projetos Glossário Referências... 64

5 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 5 Introdução Este é o segundo volume do guia de referência ao aplicativo gráfico MicroStation. Sua estrutura é semelhante à do primeiro volume, pois os detalhes do software que serão apresentados possuem características muito próximas às do antigo ambiente de trabalho. O aplicativo disponibiliza ferramentas que fazem sua condição de prancheta eletrônica do ambiente bidimensional estar elevada a um ambiente semihimersivo de manipulação espacial. Será inicialmente apresentado o ambiente de trabalho tridimensional, comparando sua estrutura à do ambiente bidimensional. Cada capítulo do primeiro volume relacionado à criação, exclusão, modificação e manipulação de elementos foi descrito de maneira sucinta para que o usuário possa migrar de um ambiente para o outro relembrando as ferramentas e conceitos envolvidos. Para começar a desenhar no espaço tridimensional, os comandos apresentados no primeiro volume serão novamente utilizados para construir estruturas que, embora sejam tridimensionais, não possuem volume. Esta técnica de construção é denominada wireframe por utilizar apenas elementos primitivos unidimensionais (retas) e bidimensionais (circunferências e polígonos). O conceito de modelo é introduzido de forma que o usuário possa elaborar um projeto mais complexo utilizando uma abordagem construtiva de estruturas. O usuário poderá construir seus modelos compostos por elementos sólidos primitivos que poderão ser somados, subtraídos ou definidos pela intersecção destes elementos. Além disso, serão utilizadas ferramentas que permitirão alterar as características destes elementos, bem como produzir detalhes (como o chanfro ou arredondamento de cantos vivos). Com o intuito de permitir uma melhor visualização do projeto em si, bem como sua localização em um ambiente físico, o MicroStation permite que o usuário visualize o modelo utilizando diversas técnicas da computação gráfica. Dentre elas, destacamhse a estrutura de arames (wireframe) e a tonalização que utiliza o modelo de iluminação de Phong. Esta última permite resultados com alto grau de fotohrealismo, pois permite que texturas de diferentes materiais sejam aplicadas sobre os modelos. A iluminação ambiente pode ser definida, bem como fontes de luz podem ser posicionadas em uma cena da mesma maneira que outros elementos primitivos. Informações do modelo serão extraídas para finalizar o projeto. Vistas ortográficas poderão estar corretamente posicionadas em uma folha de papel, de qualquer tamanho comercial, que poderá ser impressa por um dispositivo de saída raster ou vetorial. Seguindo o caminho da documentação do projeto, o usuário poderá desenvolver relatórios técnicos em um processador de textos. Este relatório pode conter imagens do modelo ou suas vistas ortográficas.

6 6 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Capítulo 9: Um Novo Ambiente de Trabalho 1. Introdução Embora o novo ambiente de trabalho permita ao usuário criar modelos tridimensionais, as diferenças em relação ao ambiente 2D são relativamente pequenas quando comparadas à mudança do paradigma. Um usuário adaptado ao uso do MicroStation em um ambiente bidimensional poderá notar que o ambiente 3D é, na verdade, uma combinação de três planos ortonormais. Cada um destes planos possui funcionamento idêntico ao plano da tela utilizado no ambiente 2D. Uma vez definido o plano de trabalho, o usuário irá trabalhar da maneira a que está acostumado. Da mesma maneira, as barras de ferramentas utilizadas possuem funcionamento idêntico ao anteriormente apresentado. Apenas um novo grupo de barras de ferramentas será introduzido: 3D Main. Estas ferramentas permitem ao usuário criar e modificar elementos sólidos por união, subtração e intersecção. Como resultado final de um projeto, as vistas ortográficas, cortes e detalhes poderão ser aprestados sob a forma de uma única imagem vetorial bidimensional que pode ser entregue ao cliente (folha impressa por uma plotter). 2. Criando um Arquivo no Espaço 3D Os passos para a criação de um novo arquivo de projeto foram descritos no Capítulo 1: Novos e Antigos Projetos. Este arquivo pode representar um espaço bidimensional ou tridimensional, dependendo exclusivamente do arquivo base escolhido. DeveHse salientar que alguns dos arquivos que contêm as configurações e as características do ambiente 3D são: Nome 3dMetricGeneral.dgn Seed3d.dgn Descrição Ambiente 3D para projetos que utilizam o Sistema Internacional de Unidades (SI). Ambiente 3D para projetos que utilizam o Sistema Imperial Britânico. Cabe ao usuário definir qual escolha se enquadra melhor ao sistema de unidades utilizado no projeto ou o destino do mesmo. 3. Ambiente de Trabalho 3D Este novo ambiente assemelhahse muito ao ambiente 2D, uma vez que além da barra de ferramentas 3D Main, as demais barras de ferramentas são as mesmas já apresentadas. PodeHse notar que os eixos que aparecem no canto inferior esquerdo formam a base do sistema de coordenadas 3D (XYZ). A figura a seguir mostra o ambiente de trabalho com todas as barras de ferramentas que serão utilizadas. Caso não estejam disponíveis, o usuário deverá proceder como descrito no Capítulo 2: O Ambiente de Trabalho.

7 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 7 4. AccuDraw Quando um arquivo é criado ou um projeto em desenvolvimento é aberto, o usuário deverá configurar o AccuDraw da forma que o vetor normal ao plano que representa coincida com um dos eixos da base ortonormal. A posição inicial do AccuDraw é coincidente com o plano da tela e seu vetor normal aponta para o usuário. AccuDraw em coordenadas cartesianas AccuDraw em coordenadas polares O MicroStation atribui o nome de Front ao plano XZ, Side ao plano YZ e Top ao plano XY. Para alterar o plano desejado, o usuário deve inicialmente selecionar o AccuDraw clicando sobre a barra.

8 8 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Esta seleção tornahse desnecessária, caso algum comando de construção de elementos esteja ativo (Plane Line, Place Circle, Place Torus, etc.). Uma vez ativo o AccuDraw, o usuário deve pressionar uma das teclas que o rotacionam: Nome do plano Front Side Top Alinhamento com o plano XZ YZ XY Tecla F S T Situação do AccuDraw Os nomes Front e Side não representam necessariamente as vistas frontal e lateral do modelo que está sendo criado, devido à escolha da vista frontal descrita no enunciado do problema. O modo polar não possui alterações em relação ao ambiente 2D. Entretanto, no modo cartesiano, o AccuDraw possui uma nova componente: o eixo Z. DeveHse lembrar que a troca entre os sistemas de coordenadas ocorre quando o usuário pressiona a tecla ESPAÇO. AccuDraw em coordenadas cartesianas AccuDraw em coordenadas polares Devido à familiaridade do usuário com um AccuDraw bidimensional, não é aconselhável alterar o valor Z=0 deste campo. Para um usuário sem habilidade no uso do software, este recurso associado à posição do observador em relação ao objeto pode causar a ilusão de que elementos posicionados em um local estejam em outra posição e com uma dimensão diferente. Rotacionando o AccuDraw Caso seja necessário rotacionar o AccuDraw, existe a possibilidade do comando Rotate Auxiliary Coordinate System (Rotate ACS ou RA). Este comando foi apresentado no Capítulo 4: Criação e Exclusão de Retas e Circunferências, onde a rotação do plano de trabalho ocorria apenas em torno do eixo Z. Neste caso o usuário utilizará um axioma da geometria que postula: um plano é definido por três pontos. Para utilizar o RA o usuário deverá seguir os seguintes passos: Clicar na barra do AccuDraw para selecionáhlo;

9 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 9 Pressionar a tecla R para que uma janela, com vários comandos, seja ativada; Pressionar a tecla A; Definir com o mouse a nova origem do sistema de referência com um clique no ponto desejado (uma Tentativa pode ser utilizada); Definir com o mouse a direção do novo eixo X. Para aceitar a direção do novo eixo X, uma Tentativa deve ser aplicada sobre um ponto de um elemento. RepeteHse o procedimento acima para definir o terceiro ponto. A base ortonormal é redesenhada, seguindo a nova orientação do AccuDraw.

10 10 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Com o RA ativo, todos os comandos realizados serão referenciados à nova rotação do AccuDraw. O usuário pode pressionar as teclas F, S ou T para retornar o AccuDraw para um plano coincidente com a base original. 5. Menu 3D Main A barra de ferramentas 3D Main possui os principais comandos que envolvem a modelagem de sólidos. Estes comandos serão detalhados em capítulos vindouros. Caso esta barra não esteja disponível, o usuário deverá clicar sobre o menu Tools, como segue o exemplo: Tools 3D Main 3D Main Da mesma maneira que ocorre na barra Main, quando o usuário mantiver o botão esquerdo do mouse pressionado sobre um ícone da barra de ferramentas, uma barra de ferramentas especifica é exibida. Mantendo o botão pressionado, movehse o mouse até o comando desejado e então soltahse o botão, selecionando um novo comando. Caso seja necessário manter a barra específica aberta no ambiente de trabalho, devehse manter pressionado o botão esquerdo do mouse e movêhla até a área de desenho. Quando a barra estiver na posição desejada, soltahse o botão do mouse.

11 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 11 Capítulo 10: Desenhando no Espaço Tridimensional 1. Introdução Existem dois diferentes conceitos relativos à criação de elementos no espaço. O primeiro caso consiste na criação de objetos utilizando elementos unidimensionais (retas) e bidimensionais (circunferências). Esta técnica é denominada Wireframe (estrutura de arame), uma vez que todas as arestas e intersecções devem ser representadas com os elementos primários e as faces formadas apenas pelos contornos. Como o interior das faces não é definido, todas as arestas e interseções tornamhse visíveis sob qualquer ponto de vista. Cabe ao usuário criar TODAS as arestas e intersecções existentes, não importando se estas serão ou não visíveis ao observador. A segunda técnica utiliza modelos de primitivos sólidos. Estes primitivos podem sofrer alterações em seu formato inicial por meio da utilização de comandos específicos ou pela interferência de outros primitivos sólidos. Como os primitivos são elementos materiais, apenas a região mais próxima ao observador é considerada como visível. Todas as arestas e intersecções ocultas por algum elemento ou objeto serão consideradas invisíveis, sendo permitido ao usuário escolher se estas regiões serão representadas por linhas tracejadas ou não serão representadas. Esta técnica será apresentada a partir do próximo capítulo. 2. Criação e Exclusão de Retas e Circunferências no Espaço A utilização de retas e circunferências está diretamente ligado ao paradigma Wireframe. O primeiro passo para a criação de elementos no espaço consiste na definição do plano de trabalho do AccuDraw. Para definir um plano ortogonal aos eixos XYZ ou atribuir uma nova orientação para o AccuDraw, o usuário deve seguir os passos descritos no Capítulo 9: Um Novo Ambiente de Trabalho. Com a orientação do AccuDraw definida, o usuário deve seguir os passos descritos no Capítulo 4: Criação e Exclusão de Retas de Circunferências para criar todas as arestas e intersecções necessárias à representação tridimensional do objeto. Todas as diferentes técnicas apresentadas no plano podem ser aplicadas no espaço. Place Line no plano XZ Place Circle no plano XZ A troca entre os planos do AccuDraw (Front, Side e Top) pode ser realizada a qualquer momento, pressionando as teclas F, S ou T. A troca é possível desde que este o AccuDraw esteja ativo.

12 12 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 3. Modificando Elementos no Espaço Os comandos Extend Line, Extend 2 Elements to Intersection, Extend Element to Intersection, Trim Element, Construct Circular Fillet e Construct Chamfer apresentados no Capítulo 5: Modificando Elementos não sofrem nenhuma alteração em sua execução, bem como em seus parâmetros definidos pelo usuário, quando aplicados no ambiente de trabalho tridimensional. O alinhamento do AccuDraw não interfere na execução destes comandos. Segue um exemplo do comando Trim Element: PréHseleção dos elementos limitantes para a execução do comando Trim Element Objeto após a execução do comando Trim Element 4. Manipulando Elementos no Espaço Transformações lineares podem ser definidas em um espaço de N dimensões, desta maneira as mudanças nas matrizes de transformação linear (incremento na ordem) são transparentes ao usuário, bastando que este apenas informe os parâmetros de deslocamento, ângulo ou escala de maneira equivalente àquela do ambiente de trabalho bidimensional. Como se utiliza o plano do AccuDraw para trabalhar no ambiente tridimensional, este deve ser constantemente rotacionado. Os parâmetros das matrizes de manipulação dos elementos são influenciados diretamente pela posição do AccuDraw. Translação São entendidos como comandos de translação os comandos Copy e Move. Os métodos apresentados no Capítulo 6: Manipulando Elementos podem ser aplicados da mesma forma no espaço 3D. Um único cuidado consiste na direção de translação que deve ser informada via mouse. Esta direção de translação deve pertencer ao plano do AccuDraw, mantendo o valor do eixo Z nulo para evitar acidentes causados pela ilusão da transformação perspectiva.

13 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 13 Escala Na caixa de diálogo do comando Scale, o usuário deve informar qual é o fator de escala para cada uma das direções da base ortonormal (X, Y e Z). Como esta transformação não considera a posição do objeto no espaço, a posição do AccuDraw não terá influência direta no objeto final, principalmente se o campo About Element Center estiver selecionado. Um caso particular da escala consiste no espelhamento dos elementos e pode ser utilizado pelo comando Mirror. Neste comando, o usuário deve informar no campo Mirror About a direção do espelho. A marca vermelha do AccuDraw é considerada como Horizontal, ou seja, o eixo X. O espelho na Vertical está na direção verde (eixo Y). Rotação Da mesma forma que ocorre no ambiente de trabalho 2D, o eixo de rotação é definido pelo produto vetorial entre os eixos principais do plano do AccuDraw, ou seja, o vetor normal do AccuDraw, independente de sua orientação. Continua válido o uso de valores de ângulos positivos para rotações que ocorrem do eixo X para o eixo Y. Esta técnica está diretamente associada à regra da mão direita definida no sistema destrógeno. 5. Comandos de Visualização no Espaço Quando um projeto é desenvolvido em uma região tridimensional, alguns pontos de interesse podem ser de difícil visualização, seja por estarem mais distantes ou até mesmo pelo fato de existirem vários elementos em sua proximidade que dificultam a aplicação de uma Tentativa. DeveHse lembrar que estes comandos não alteram a construção do modelo pois tratam apenas da relação da cena com o observador. Os comandos da barra 3D View Control estão localizados no canto inferior esquerdo da área de desenho. Os comando já descritos funcionam da mesma maneira e apenas alguns novos comandos serão detalhados devido ao seu uso mais freqüente: Rotate View Change View Perspective Set View Display Mode Permite ao usuário rotacionar o modelo 3D para melhor visualização. Altera o tipo de projeção utilizado: paralela ou perspectiva. Exibe o modelo no modo aramado ou com linhas invisíveis tracejadas. Pode exibir os elementos com diferentes tipos de tonalização.

14 14 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Rotate View O comando Rotate View permite ao usuário rotacionar todo o ambiente de trabalho tridimensional sem alterar as relações entre os elementos desenhados. Quando o comando é selecionado, uma caixa de diálogo solicita ao usuário a vista que deverá ser exibida ou se o usuário posicionará os elementos manualmente. DeveHse lembrar que os nomes apresentados nesta caixa de diálogo não representam necessariamente o mesmo nome das vistas do modelo. É permitido ao usuário visualizar as seis vistas ortográficas principais, além de duas isométricas. Com um clique do botão esquerdo sobre o nome de uma vista, a área destinada ao desenho do projeto apresenta a imagem dos elementos com o observador posicionado perpendicularmente ao plano escolhido. Com o método Dynamic ativo, o usuário deve clicar sobre a área de desenho com o botão Aceita e movimentar o mouse livremente até que a nova posição do observador satisfaça suas condições de visualização. Com a nova posição definida, um novo clique sobre o botão Aceita confirma a vista. Existe uma opção que permite ao usuário visualizar um cubo de referência enquanto está rotacionando o sistema ou, se selecionado o campo Dynamic Display, visualizar a rotação dos próprios elementos. Change View Perspective Na maioria das aplicações da engenharia utilizamhse projeções paralelas para representar os elementos. Não somente pelo fato de que estas independem da posição do observador, mas também por não existirem distorções nas dimensões do objeto. Há casos que uma percepção mais real do que se está projetando tornahse necessária, uma vez que aos olhos do ser humano, os elementos que estão mais afastados, na direção do raio de visão, são menores do que os elementos mais próximos. Computacionalmente os elementos são modelados e normalizados para que existam apenas dentro de um volume específico, denominado Volume de Visão. Nas projeções paralelas, o volume de visão é representado por um cubo, normalmente unitário. O volume de visão da projeção perspectiva pode ser considerado como um cubo que sofreu distorções em função da profundidade. Assim como nas transformações lineares de translação, rotação e escala, a

15 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 15 projeção também é uma matriz que pode ou não distorcer o volume de visão normalizado e o projeta para o plano da tela do monitor. O comando Change View Perspective permite ao usuário desenvolver seus projetos utilizando qualquer uma dos dois tipos de projeção. Uma vez selecionado o comando, o usuário pode movimentar o mouse pela tela até que o resultado da posição dos pontos de fuga seja satisfatório. Caso a opção Dynamic Display não esteja selecionada, um cubo de referência será exibido, permitindo ao usuário examinar os resultados da deformação do volume de visão. A figura abaixo mostra que movimentando o mouse na região interna do volume de visão a projeção é mantida paralela, enquanto que na periferia do volume de visão a transformação perspectiva é habilitada. Quanto mais longe do centro do cubo, mais deformado tornahse o volume de visão. A figura abaixo representa os dois casos extremos obtidos pelo software: Uma vez que o volume de visão esteja apropriado, o usuário deve clicar com o botão Aceita na área de desenho para confirmar o novo formato do volume de visão. Caso a opção Dynamic Display esteja selecionada, o cubo que representa o volume de visão não será exibido. As distorções serão aplicadas diretamente nos elementos criados pelo projetista.

16 16 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Set View Display Mode O uso do último comando de visualização que será apresentado é desnecessário quando o usuário está criando seus projetos utilizando o paradigma Wireframe. Entretanto, é extremamente útil para a concepção do resultado final quando modelos sólidos são manipulados. Existem diferentes maneiras de exibir um sólido, dependendo do interesse do usuário em visualizar os elementos como uma imagem foto realista ou analisar as arestas, intersecções e interferências entre os primitivos. Quando o comando Set View Display Mode é utilizado, somente a intensidade luminosa definida por raios que incidem diretamente sobre o objeto é calculada. Desta maneira, efeitos de refração (objetos translúcidos) e reflexão (espelho ou metal) não são exibidos. Quando o comando é selecionado, uma caixa de diálogo é exibida e solicita ao usuário informar qual é o modo de visualização utilizado para representar os sólidos. Um clique sobre o campo Display Mode exibe uma lista contendo as diferentes possibilidades para visualização dos sólidos. MovendoHse o cursor do mouse sobre os itens da lista, a cor do fundo da opção selecionada é alterada. Um clique com o botão esquerdo deve ser aplicado sobre o item desejado da lista. Quando a opção Graphics Acceleration está ativa, apenas uma parte dos algoritmos de visibilidade e de tonalização são aplicados. Estas simplificações permitem que os elementos da cena possam ser rotacionados de maneira mais rápida, uma vez que os cálculos envolvidos possuem uma complexidade computacional muito grande. Caso a opção Graphics Acceleration esteja ativa, as opções Display Edge e Display Hidden Edges podem ser utilizadas nos modos de visualização que exibem superfícies. A opção Display Edge exibe uma linha mais espessa nas arestas e intersecções visíveis para o usuário. Para visualizar as arestas e intersecções que estão ocultas sob um determinado ponto de vista, a opção Display Hidden Edges deve ser habilitada. Para seu funcionamento correto, a opção Display Edge é automaticamente habilitada. As arestas e intersecções até agora ocultas, serão representadas com linhas tracejadas, com espessura menor que as linhas do contorno visível. Segue uma descrição e exemplo de cada modo de exibição. Wireframe Quando selecionada esta opção permite ao usuário visualizar somente as arestas e intersecções dos elementos, não exibindo superfícies. Como somente arestas são exibidas como em uma estrutura feita de arames, todas as arestas e intersecções são exibidas da mesma maneira, não importando se estão ocultas ou não por um determinado ponto de vista.

17 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 17 No caso de elementos não planos são exibidas, linhas de referência que representam a conectividade entre os elementos que os compõe, embora estas arestas não possuam nenhuma característica sobre a forma real do sólido. Wiremesh Algoritmos de subdivisão de superfície são aplicados às superfícies não planas, gerando uma malha composta por facetas poligonais. Esta malha é constituída de linhas, ou seja, não existe a definição da região interna às linhas, da mesma maneira que ocorre no modo wireframe. Como existe uma grande quantidade de linhas, este modo deixa a cena muito mais carregada em termos de visibilidade. Hidden Line No modo Hidden Line, apenas as arestas e intersecções visíveis para o usuário são representadas. A subdivisão das superfícies não é necessária, mas são exibidas arestas que dividem diferentes elementos e facilitam a quantidade excessiva de cálculos aplicados pelos algoritmos de visibilidade executados pelo software. As linhas possuem as cores dos elementos originas, enquanto o preenchimento interno das superfícies é feito com a cor branca para todos os elementos.

18 18 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Filled Hidden Line Semelhante ao modo Hidden Line, apenas as arestas e intersecções visíveis são exibidas. Para o preenchimento interno das superfícies, as cores originais de cada elemento são utilizadas de maneira constante. Constant Neste algoritmo, o modelo de iluminação é aplicado apenas nos vértices dos polígonos gerados pela subdivisão das superfícies. Uma vez calculada a brilhância dos vértices, a tonalização é feita de maneira constante, para todos os pontos da faceta. NotaHse que quando este modo está ativo, uma possível texturização que estiver associada aos elementos constituintes da cena pode ser observada.

19 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 19 Smooth O algoritmo de preenchimento das superfícies utilizado no modo Smooth é a tonalização de Gouraud. Neste algoritmo, o modelo de iluminação é aplicado apenas nos vértices das facetas geradas pela subdivisão das superfícies do sólido. Uma vez calculada a brilhância dos vértices, um algoritmo de interpolação bilinear é aplicado, determinando a brilhância de todos os pontos das facetas da superfície. Como não existe uma tonalização constante em cada faceta, as diferenças entre as intensidades não são percebidas nas intersecções dos polígonos gerados pela subdivisão das superfícies. Phong Este método calcula os vetores normais dos vértices de cada polígono gerado pela subdivisão das superfícies. Uma vez calculados esses vetores são interpolados para cada ponto da imagem, ou seja, o modelo de iluminação de Phong é calculado para todos os pixels da imagem. Para cada pixel de coordenada (u,v), a intensidade luminosa refletida I é calculada pela combinação linear de três fatores: iluminação ambiente I a, iluminação difusa I d e iluminação especular I s. O modelo considera que existem nf fontes de luz. As constantes k a, k d e k s representam as frações da energia luminosa que será refletida pela superfície. Estes valores variam para cada material, dentro do intervalo [0;1].

20 20 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D I nf nf ( u, v) = k I + k I NL ( ) + k I V ( R) a a d i= 1 d i s i= 1 Como existe uma quantidade muito grande de pontos em uma imagem, este método é extremamente lento, se comparado aos outros. Caso o usuário deseje utilizar o comando Rotate View, haverá uma descontinuidade (tela vazia) nas imagens. s n Dentre os modos de tonalização apresentados, a aplicação do modelo de iluminação de Phong apresenta resultados com maior grau de fotohrealismo.

21 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 21 Capítulo 11: Primitivos e Operações Booleanas 1. Introdução A partir deste ponto, o paradigma wireframe será deixado de lado para a apresentação da Geometria Sólida Construtiva (Constructive Solid Geometry CSG). Esta técnica é caracterizada pela criação de novos elementos a partir de blocos geométricos básicos, denominados primitivos geométricos. O usuário do MicroStation possui os seguintes primitivos: paralelepípedo, esfera, cilindro, cone, toro e cunha. Escolhidos os blocos primitivos que serão utilizados, operadores booleanos serão responsáveis pela definição das relações de interferência entre estes blocos. Estes operadores booleanos garantem que o resultado da operação sempre será um sólido. Caso não seja possível, o software indicará uma mensagem informando a impossibilidade da operação. Os operadores booleanos disponíveis são: união, subtração e intersecção entre dois elementos. 2. Comando de Sólidos Primitivos A barra de ferramentas que contem os primitivos sólidos pode ser acessada pelo primeiro ícone da barra 3D Main: Place Slab Place Sphere Place Cylinder Place Cone Place Torus Place Wedge Permite ao usuário a construção de paralelepípedos. Permite ao usuário a construção de esferas. Permite ao usuário a construção de cilindros. Permite ao usuário a construção de cones. Permite ao usuário a construção de toros. Permite ao usuário a construção de cunhas.

22 22 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Place Slab O comando Place Slab cria blocos com formato de paralelepípedo com as três dimensões principais (comprimento, largura e altura) informadas pelo usuário. Quando o comando é selecionado, uma caixa de diálogo é apresentada e solicita ao usuário as dimensões do bloco paralelepípedo. Caso a opção Orthogonal esteja selecionada, o sólido possuirá todos os ângulos internos iguais a 90. Para os casos mais usuais do comando Place Slab, esta opção deve permanecer ativa. Existem dois métodos para criar o paralelepípedo. O primeiro consiste na informação das dimensões do sólido diretamente na caixa de diálogo Place Slab. As opções Length, Width e Height devem estar selecionadas para que os valores possam ser digitados nos respectivos campos. Após a inserção de cada valor a tecla ENTER deve ser pressionada. Quando os campos estiverem preenchidos, o usuário deverá posicionar o sólido com o cursor do mouse. Para confirmar a posição do sólido, o usuário deverá clicar sobre o botão Aceita em um ponto qualquer da área de desenho ou aplicar uma Tentativa sobre um elemento existente. Independente da orientação do AccuDraw, a primeira dimensão cuja direção será definida é o comprimento (campo Length). Uma vez definida a direção da dimensão, o usuário deverá clicar sobre o botão Aceita. Uma vez definida a direção do comprimento o usuário deve movimentar o cursor do mouse para definir a nova direção: a largura (campo Width). O processo anterior deve ser repetido.

23 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 23 A terceira dimensão é a altura (campo Height). Novamente a direção da dimensão deve ser definida pelo cursor do mouse e um clique sobre o botão Aceita e outro sobre o botão Rejeita encerram o processo, definindo e posicionando o paralelepípedo. O segundo método não utiliza a caixa de diálogo. Desta maneira as opções Length, Width e Height devem estar desabilitadas, impedindo que valores sejam digitados nos campos. A origem do bloco deve ser definida pela posição do cursor do mouse quando o usuário clica sobre o botão Aceita ou pela aplicação de uma Tentativa sobre um elemento. Rotacionando o AccuDraw de maneira livre, o usuário deve alinhar o cursor do mouse com a origem do AccuDraw e digitar a primeira dimensão, não importando se é comprimento, largura ou altura. DeveHse lembrar que quando um valor é inserido em um campo do MicroStation a tecla ENTER deve ser pressionada para sua validação. Esta dimensão pode ser definida pela aplicação de uma Tentativa sobre um elemento já existente. Para confirmar o segundo ponto, não importando se foi definido por uma distância digitada no AccuDraw ou pela Tentativa, o usuário deve clicar sobre o botão Aceita. Estes passos devem ser repetidos para definir a segunda e terceira dimensões do bloco. Ao final do processo, um clique sobre o botão Rejeita encerra o escopo do comando. Não importando o método utilizado, a direção de orientação do paralelepípedo deve ser definida pelos dois primeiros pontos informados pelo usuário. A reta definida por estes dois pontos normalmente é definida pela aplicação de Tentativas sobre outros elementos previamente posicionados, que servirão como guia para definir a rotação do bloco.

24 24 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Place Sphere Uma vez acionado o ícone do comando Place Sphere, uma caixa de diálogo será exibida e irá solicitar que o raio da esfera seja informado. Para digitar o valor do raio no campo, devehse clicar sobre a opção Radius. Uma vez digitado o valor, a tecla ENTER deve ser pressionada para confirmar a inserção de uma nova informação na caixa de diálogo. O próximo passo consiste em posicionar a esfera, pelo centro, no ambiente de desenho. Um clique com o botão Aceita em um ponto qualquer ou a aplicação de uma Tentativa sobre um elemento definem a posição da esfera. A orientação das linhas guias da esfera deve ser definida alinhandohse o cursor do mouse com a origem do AccuDraw. Para confirmar o comando o usuário deve clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. Um segundo método para a criação de uma esfera consiste no uso direto do AccuDraw, sem a necessidade informações na caixa de diálogo. A origem da esfera deve ser definida com um clique sobre o botão Aceita em um ponto qualquer da área de desenho ou pela aplicação de uma Tentativa sobre um elemento existente. AlinhandoHse o cursor do mouse com a origem do AccuDraw, o usuário deverá digitar o valor do raio no campo ativo do AccuDraw e pressionar a tecla ENTER. Para confirmar o tamanho da esfera, devehse clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. Um parêntese fazhse necessário para comentar o uso direto do comando Set View Display Mode, apresentado no Capítulo 10: Desenhado no Espaço Tridimensional. A figura acima não se parece muito com uma esfera, embora se for examinada com um pouco mais de cuidado, percebehse que são representadas três circunferências posicionadas nos planos XY, XZ e YZ. A tabela abaixo mostra as diferentes representações para a esfera: Wireframe Wiremesh Hidden Line Filled Hidden Line Constant Smooth Phong

25 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 25 Place Cylinder Quando o usuário clica com o botão esquerdo do mouse sobre o ícone do comando Place Cylinder, uma caixa de diálogo contendo os atributos geométricos do sólido que será criado é exibida. Caso a opção Orthogonal esteja selecionada, a geratriz do cilindro possuirá a mesma direção do vetor normal das circunferências da base e do topo. Para os casos mais usuais do comando Place Cylinder, esta opção deve permanecer ativa. Assim como os comandos dos primitivos apresentados até o momento, existem duas maneiras de criar um cilindro. O primeiro método utiliza a caixa de diálogo do comando. As opções Radius e Height devem estar ativas para que os valores do raio e da altura possam ser digitados nos seus respectivos campos. Para cada valor digitado a tecla ENTER deve ser pressionada para confirmar o valor no campo. Com os parâmetros geométricos definidos, a posição e a orientação do cilindro devem ser definidas. O usuário deve movimentar o cursor do mouse até a posição desejada e então clicar sobre o botão Aceita. Uma alternativa consiste na aplicação de uma Tentativa para definir a posição do centro da base. MovimentandoHse a direção do AccuDraw livremente, o usuário deve alinhar o cursor do mouse com a origem do AccuDraw. Esta é a direção do vetor normal da circunferência da base. Para confirmar a localização e orientação do cilindro, devehse clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. O segundo método consiste no uso direto do AccuDraw. Com um clique com o botão Aceita ou uma Tentativa devehse definir a posição do centro da base do cilindro. O próximo passo consiste na definição do valor do raio. O usuário deverá digitar um valor no campo do AccuDraw que estiver com o cursor de texto e depois pressionar a tecla ENTER. Para aceitar o raio, um clique sobre o botão Aceita deve ser aplicado.

26 26 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Para definir a altura do cilindro, movehse o cursor do mouse para a direção desejada e digitahse o valor da altura diretamente no campo ativo do AccuDraw. Para aceitar o valor da altura, pressionahse a tecla ENTER. Para encerrar o comando, o usuário deve clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. Place Cone O comando Place Cone é muito semelhante com o comando Place Cylinder, uma vez que estes sólidos pertencem a uma mesma classe de primitivos. Para que a caixa de diálogo do comando seja exibida, o usuário deve clicar sobre o ícone do comando, na barra 3D Primitives. Para desenhar um cone com os atributos geométricos previamente definidos, o usuário deve ativar as opções Top Radius, Base Radius e Height. Para cada valor digitado, a tecla ENTER deve ser pressionada para a validação da dimensão. Caso o usuário queira criar um cone, o valor do campo Top Radius deve ser zero. Caso contrario o software irá criar um tronco de cone. O posicionamento da base do cone é realizado quando o usuário clica sobre um ponto qualquer da área de desenho ou aplica uma Tentativa sobre um elemento do desenho. Para definir a orientação do cone, devehse mover o AccuDraw e o mouse de tal maneira que o vetor formado pela posição do cursor do mouse e o centro do AccuDraw determine a direção do vetor normal da base do cone.

27 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 27 Para encerrar o comando devehse clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. Uma alternativa para a criação de cones consiste em um método que não utiliza a caixa de diálogo. O primeiro passo consiste na definição da posição do centro da base com um clique sobre o botão Aceita ou uma Tentativa. De maneira semelhante ao comando Place Cylinder, o raio deve ser digitado no campo ativo do AccuDraw e a tecla ENTER deve confirmar a ação. O uso da Tentativa é valido. Para confirmar o primeiro raio, devehse clicar sobre o botão Aceita. Repetindo o passo anterior, devehse digitar o valor da altura e pressionar a tecla ENTER. Para definir a direção do vetor normal da circunferência, devehse mover o cursor de mouse até que o cone esteja corretamente orientado. Com um clique no botão Aceita a direção é definida. O último parâmetro geométrico que será definido é o raio do topo. Caso o usuário queira construir um cone, o botão Rejeita deve ser pressionado, impondo o valor zero. Caso contrário, um valor deve ser digitado no campo ativo do AccuDraw e a tecla ENTER pressionada. Para confirmar este parâmetro, basta clicar sobre o botão Aceita e logo após clicar sobre o botão Rejeita para encerrar o comando.

28 28 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Place Torus Quando o usuário clica sobre o ícone do comando Place Torus, a seguinte caixa de diálogo é exibida. Embora seja permitido ao usuário criar um toro por diferentes métodos, será apresentado apenas o método que utiliza a caixa de diálogo, uma vez que a outra maneira necessita de que alguns valores sejam calculados durante o processo. Para digitar os atributos geométricos do toro nos campos da caixa de diálogo, a opções Primary Radius, Secondary Radius e Angle devem estar ativas. O primeiro valor do raio indica a distância do centro do toro ao centro da circunferência que sofreu revolução, definido pelo segundo raio. O ângulo deve pertencer ao intervalo de 0 até 360. Uma vez digitado os valores dos atributos geométricos, o usuário deve definir a posição do centro da circunferência que irá sofrer a revolução. Esta posição deve ser definida por um clique no botão Aceita ou pela aplicação de uma Tentativa sobre um elemento existente no desenho. A reta tracejada deve ser movimentada livremente, juntamente com o AccuDraw, para que sua outra extremidade seja definida como o centro do toro (posição do eixo de revolução). Uma vez definida a posição do centro, um clique sobre o botão Aceita define este atributo geométrico. DeveHse lembrar que esta operação pode ser definida pela aplicação de uma Tentativa.

29 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 29 O último passo consiste na definição da orientação do toro que deve ser realizada pela movimentação do cursor do mouse em torno do AccuDraw, como mostra o exemplo abaixo: Quando o toro estiver na posição correta, um clique sobre o botão Aceita e outro sobre o botão Rejeita confirmam a posição e encerram o comando. Place Wedge O último primitivo disponibilizado pelo MicroStation é a cunha, que pode ser criada pelo comando Place Wedge. Para criar a cunha são necessários três parâmetros: o raio, o ângulo e a altura do primitivo. Os valores destes atributos geométricos podem ser digitados nos respectivos campos desde que as opções Radius, Angle e Height estejam habilitadas. O processo de inserção dos dados é idêntico ao dos outros primitivos. Por intermédio do mouse o primeiro ponto que será definido com o botão Aceita ou Tentativa, pertencerá à região curva do primitivo. Uma reta que possui a dimensão do raio da cunha deverá ser direcionada de tal maneira que a sua extremidade livre defina a posição do centro da circunferência. O próximo passo consiste no posicionamento da área da base da cunha, movimentando o cursor do mouse em relação à reta definida pelo primeiro ponto informado e o centro do arco.

30 30 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Uma vez escolhida a posição, um clique sobre o botão Aceita confirma a posição da área. O último passo consiste na repetição do processo anterior, definindo a direção da extrusão em relação ao plano do AccuDraw. 3. Comando de Operações Booleanas Uma vez definidos os primitivos que compõem o modelo que está sendo criado, as relações de interferência entre estes sólidos devem ser obtidas por meio de operadores booleanos. A álgebra criada por George Boole ( ) foi adotada para definir as relações entre objetos sólidos descritos matematicamente. Esta matemática utiliza apenas dois símbolos, que no caso da CSG podem ser considerados como uma região que pertence a um sólido () ou uma região que não pertence a um sólido (). Sob o ponto de vista computacional estes símbolos são representados por variáveis lógicas (tipo Boolean), assumindo os valores True ou False. Além dos símbolos apresentados existem três conectores, que são comparáveis a funções definidas dentro desta álgebra. Estas funções possuem um ou dois argumentos. As tabelas verdade abaixo representam os valores das variáveis A e B, que podem ser considerados como elementos de volume pertencentes a sólidos primitivos, bem como o valor de cada função para o escopo das variáveis. Operador OU Operador E Operador NÃO A B A or B A B A and B A not A

31 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 31 Assim como na matemática convencional existe uma precedência na aplicação dos operadores (multiplicação e divisão são realizadas antes da soma e subtração), na álgebra booleana os operadores devem ser aplicados na seguinte ordem: not, and e or. A uso direto ou combinação destes operadores foram encapsulados no MicroStation sob a forma dos comandos Construct Union, Construct Intersection e Construct Difference e podem ser acessados pelo menu 3D Modify: Construct Union Construct Intersection Determina a união entre dois ou mais elementos sólidos. Determina a intersecção entre dois ou mais elementos sólidos. Construct Difference Determina a diferença entre um elemento sólido e um conjunto de um ou mais elementos sólidos. Construct Union O comando Construct Union permite ao usuário gerar um novo elemento sólido composto pela sobreposição de dois ou mais elementos. Utilizando a álgebra de Boole, percebehse que a união ( U ) é equivalente ao operador or: A B AU B

32 32 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D O significado do resultado da tabela verdade indica que se um determinado elemento de volume existir em pelo menos um dos dois sólidos (A ou B), este deverá pertencer ao sólido resultante. Selecionado o ícone do comando, o usuário deverá clicar com o botão Aceita sobre todos os elementos sólidos que irão compor o resultado final, um a um. Como esta operação é comutativa ( AUB BUA), a ordem da seleção dos elementos não importa para que o resultado final seja o mesmo. Ao final da seleção do último elemento, devehse clicar com o botão Aceita sobre um ponto qualquer da área de desenho para confirmar a operação. Um clique sobre o botão Rejeita encerra o escopo do comando. Existe uma segunda maneira de aplicar a união entre diversos sólidos. Utilizando o comando Element Selection, apresentado no Capítulo 5: Modificando Elementos, devehse criar uma janela ou selecionar elementos diversos com o auxilio da tecla CTRL. Uma vez que os elementos estejam selecionados, um clique sobre o ícone do comando Construct Union e outro sobre qualquer aresta ou curva de um dos elementos selecionados aplica a operação booleana sobre o conjunto.

33 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 33 Construct Intersection O comando Construct Intersection permite ao usuário criar um novo elemento sólido composto pela intersecção de dois ou mais elementos. Pela matemática desenvolvida por Boole, a operação de intersecção ( I ) pode ser comparada à operação lógica and: A B AI B Analisando a tabela verdade, percebehse que um elemento de volume resultante em uma determinada região existe desde que, inicialmente, existissem mutuamente elementos dos dois sólidos naquela mesma região. Selecionado o ícone do comando, o usuário deverá clicar com o botão Aceita sobre todos os elementos sólidos que irão compor o resultado final, um a um. Como intersecção é uma operação comutativa ( AIB BIA), a alteração na ordem de seleção dos elementos não altera o resultado final. Após selecionar todos os elementos, devehse clicar com o botão Aceita sobre um ponto qualquer da área de desenho para confirmar a operação. Um clique sobre o botão Rejeita encerra o escopo do comando. Um outro método para executar o comando consiste em selecionar todos os elementos utilizando o comando Element Selection.

34 34 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Uma vez que os elementos estejam selecionados, um clique sobre o comando Construct Intersection ativa o comando e o usuário deve clicar com o botão Aceita sobre qualquer aresta ou curva que componha um dos elementos que sofrerão a operação de intersecção. Construct Difference O comando Construct Difference permite ao usuário criar um novo elemento sólido composto pela diferença entre um elemento e um conjunto de um ou mais elementos. A B B A Analisando a existência ou não de uma região pertencente aos sólidos para cada caso, podemhse construir as tabelas verdade da operação diferença, uma vez que nenhum dos operadores booleanos descreve os processos apresentados pela figura acima. A B A B A B B A As tabelas verdade indicam que a solução da diferença entre dois elementos resulta na região que inicialmente estava contida somente no primeiro sólido que aparece na equação, desta forma a diferença pode ser descrita pela seguinte expressão: 1 o operando 2 o operando = ( 1 o operando) I not ( 2 o operando) Como esta operação não possui características de comutatividade ( A B B A) ordem da seleção dos elementos implicará em resultados diferentes., a

35 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 35 Selecionado o ícone do comando, o usuário deverá clicar com o botão Aceita sobre o elemento sólido que representa o primeiro operando da equação. Este elemento sólido representa a estrutura principal do elemento que será gerado como resposta final. Uma vez definido o primeiro operando, o usuário deve clicar sobre o botão Aceita em todos os elementos que serão retirados do primeiro. Ao final da seleção do último elemento, devehse clicar com o botão Aceita sobre um ponto qualquer da área de desenho para confirmar a operação. Para encerrar o comando devehse clicar sobre o botão Rejeita. Existe uma segunda maneira de aplicar a diferença entre elementos diversos. O usuário deve clicar sobre o ícone do comando Element Selection e, criando uma janela ou com o auxílio da tecla CTRL, deve selecionar todos os elementos que serão retirados do sólido principal. Seguindo a modelagem do exemplo, a criação da janela é ineficiente, uma vez que o sólido principal (paralelepípedo maior) estaria totalmente dentro da janela de seleção. A seleção de elementos diversos será realizada pressionando a tecla CTRL, enquanto o botão Aceita é clicado sobre os elementos desejados.

36 36 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Uma vez que os elementos do segundo operando estejam selecionados, um clique sobre o ícone do comando Construct Difference e outro sobre qualquer aresta ou curva do sólido que não foi selecionado (1 o operando) irá realizar a operação sobre o conjunto. Resultando no mesmo sólido do método anterior:

37 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 37 Capítulo 12: Modificando Sólidos 1. Introdução Os comandos de modificação que serão apresentados permitirão ao usuário criar recortes, arredondamentos e chanfros ou alterar os valores dos atributos geométricos dos elementos primitivos. Para a utilização da máxima capacidade de alguns comandos que serão apresentados a partir deste capítulo, um conceito que já poderia ter sido utilizado no ambiente 2D será apresentado de maneira sucinta. 2. Comandos de Agrupamentos Os comandos Cut Solid, Extrude e Construct Revolution necessitam de elementos bidimensionais compostos ou elementos bidimensionais fechados como parâmetros para sua completa funcionalidade. A criação de um grupo de elementos pode ser realizada com auxílio dos comandos alocados na barra Groups, pertencente à barra de ferramentas Main. Create Complex Chain Permite o agrupamento de elementos interligados por suas extremidades. Create Complex Shape Permite a criação de um elemento fechado composto por elementos interligados por suas extremidades. Create Complex Chain O comando Create Complex Chain permite que um conjunto de elementos não fechados, interligados por suas extremidades, possam ser agrupados formando um elemento único. A caixa de diálogo do comando apresenta dois métodos de utilização. O uso excessivo do comando mostra que um usuário inexperiente pode criar elementos indesejados se utilizar o método Automatic. É extremante recomendado que o campo Method permaneça na situação Manual.

38 38 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Para a utilização correta do comando, o usuário deve ter absoluta certeza de que os elementos estejam realmente interligados entre si. No caso de um espaço entre os elementos, ou se um elemento ultrapassa o ponto de intersecção, o comando Create Complex Chain irá criar um elemento indesejado no agrupamento. A melhor garantia é a utilização consciente da ferramenta Tentativa durante a construção dos elementos. Para agrupar os elementos, o usuário deve escolher um elemento pertencente à extremidade de um conjunto de outros elementos e clicar com o botão Aceita. Este passo deve ser repetido para o elemento que está imediatamente após aquele que foi selecionado anteriormente, até que o último elemento esteja na outra extremidade do agrupamento. Em hipótese alguma um elemento deve ser clicado novamente, ignorado ou o sentido de seleção ser revertido. Para encerrar o comando, o usuário deve clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. Create Complex Shape O comando Create Complex Shape permite que um conjunto de elementos abertos, interligados por suas extremidades, possam ser agrupados formando um elemento único. A única diferença entre os comandos Create Complex Chain e Create Complex Shape consiste em que no segundo caso não devem existir extremidades livres entre os elementos, ou seja, os elementos devem formar uma figura geométrica plana fechada. A caixa de diálogo do comando apresenta dois métodos de utilização. Um usuário inexperiente pode criar elementos indesejados se utilizar o método Automatic. É extremante recomendado que o campo Method permaneça na situação Manual. Para a utilização correta do comando, o usuário deve ter absoluta certeza de que os elementos estejam realmente interligados entre si por suas extremidades. Para agrupar os elementos, o usuário deve clicar com o botão Aceita sobre um elemento qualquer do conjunto desejado. Este passo deve ser repetido para o elemento que está

39 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 39 imediatamente após aquele que foi selecionado anteriormente até que o último elemento seja o predecessor do primeiro, completando o ciclo. Em hipótese alguma um elemento deve ser clicado novamente, ignorado ou o sentido de seleção ser revertido. Para encerrar o comando, o usuário deve clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. Embora a escolha do primeiro elemento seja aleatória, o usuário deve considerar um fator importante quando escolher o segundo elemento, e conseqüentemente o sentido da seleção dos elementos. O sentido da criação da área determinará o sentido do vetor normal desta superfície e está diretamente associado à regra da mão direita definida no sistema destrógeno. 3. Comandos de Modificação Da mesma maneira que as operações booleanas, os comandos de modificação podem ser encontrados na barra 3D Modify, presente na barra de ferramentas 3D Main: Cut Solid Fillet Edges Chamfer Edges Edit 3D Primitive Recorta um determinado volume do elemento sólido a partir de um elemento primitivo bidimensional fechado ou um agrupamento que pode ser aberto ou fechado. Cria uma superfície circular tangente a dois elementos. Cria um chanfro em relação a um plano e uma outra superfície. Permite que o usuário altere os parâmetros geométricos de elementos primitivos ou sólidos criados por extrusão ou revolução de um perfil.

40 40 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Cut Solid O comando Cut Solid permite que o usuário crie recortes em um elemento sólido qualquer utilizando como região limitante elementos bidimensionais que podem ser primitivos fechados (circunferência, elipse ou um polígono) ou um elemento definido pelo agrupamento de um conjunto de elementos não fechados (criados pelos comandos Create Complex Chain ou Create Complex Shape). Quando selecionado, a caixa de diálogo do comando é exibida para que os parâmetros sejam definidos pelo usuário. Dentre os parâmetros que deverão ser definidos, o primeiro (Cut Direction) considera qual será a região que sofrerá o corte em relação a um elemento cortante: Cut Direction Both Forward Back Sentido em relação ao vetor normal do elemento cortante Ambos Coincidente Oposto Neste ponto notahse a importância da definição correta do vetor normal de um elemento agrupado, conforme visto no comando Create Complex Shape. O campo Cut Mode possui duas possibilidades. Quando o modo Through é utilizado, a região será recortada até o extremo do sólido. Caso contrário (Define Depth) o campo Cut Depth estará ativo e o usuário poderá definir a extensão da região recortada a partir do elemento cortante. Quando o campo Cut Direction possuir o valor Both, o valor contido no campo Cut Depth será aplicado duas vezes, uma para frente do elemento cortante e outra no sentido oposto. Para aplicar o comando em um modelo, o usuário deve clicar sobre uma região do elemento sólido que deverá permanecer após o comando, ou seja, não será excluída. O segundo clique deve ser aplicado sobre o elemento cortante. De acordo com a configuração do campo Cut Direction, o sentido de corte será exibido por meio de uma ou duas setas. No exemplo a seguir, o campo Cut Direction possui o valor Both:

41 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 41 Para confirmar a operação, o usuário deve clicar sobre o botão Aceita sobre um ponto qualquer da área de desenho e logo após clicar sobre o botão Rejeita. Se a opção Split Solid estiver desabilitada, o comando exclui a região indesejada do sólido. Caso contrário irá apenas dividir o sólido em duas partes. Fillet Edges O comando Fillet Edges permite ao usuário arredondar cantos vivos de um elemento, seja primitivo ou um modelo qualquer. Quando o usuário clica sobre o ícone do comando Filled Edges, a caixa de diálogo do comando é exibida e aguarda que o raio de arredondamento seja informado. Para definir o raio, o usuário deve clicar com o botão Aceita sobre o campo Radius e digitar o valor do raio de arredondamento. Para validar a operação devehse pressionar a tecla

42 42 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D ENTER. Um cuidado deve ser tomado: o valor digitado do raio deve ser menor ou igual do que a extensão da superfície que irá receber a modificação. Para aplicar o comando, devehse clicar com o botão Aceita sobre a aresta cuja direção coincida com a direção do vetor normal da circunferência de arredondamento que será criada. A aresta clicada será representada com uma linha mais espessa até que o comando seja encerrado. Caso o usuário queira aplicar o mesmo comando sobre outras arestas, a tecla CTRL deve ser mantida pressionada enquanto o usuário clica com o botão Aceita sobre as arestas desejadas. Uma vez que todas as arestas estejam selecionadas a tecla CTRL deve ser liberada.

43 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 43 Com o elemento ou conjunto de elementos selecionados, o usuário deve clicar com o botão Aceita sobre um ponto qualquer da área de desenho para confirmar a operação. Um clique sobre o botão Rejeita encerra o escopo do comando. Chamfer Edges O comando Chamfer Edges permite ao usuário criar chanfros nos cantos vivos de um elemento sólido. Quando comando está ativo, uma caixa de diálogo é exibida e aguarda que os parâmetros sejam informados. Existe um símbolo de um cadeado interligando os campos destinados as distâncias. Quando o cadeado está fechado, os valores dos campos Distance 1 e Distance 2 serão os mesmos. Para abrir o cadeado, e conseqüentemente permitir que as distâncias sejam diferentes, devehse clicar com o botão Aceita sobre o ícone do cadeado. As distâncias devem ser digitadas nos respectivos campos e a tecla ENTER deve ser pressionada para confirmar cada novo valor de entrada. Para aplicar o comando, devehse clicar com o botão Aceita sobre a aresta cuja direção seja ortogonal ao vetor normal do plano que será criado. A aresta clicada será representada com uma linha mais espessa até que o comando seja encerrado.

44 44 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Caso o usuário queira aplicar o mesmo comando sobre outras arestas, a tecla CTRL deve ser mantida pressionada enquanto o usuário clica com o botão Aceita sobre as arestas desejadas. Uma vez que todas as arestas estejam selecionadas a tecla CTRL deve ser liberada.

45 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 45 Com o elemento ou conjunto de elementos selecionados, o usuário deve clicar com o botão Aceita sobre um ponto qualquer da área de desenho para confirmar a operação. Um clique sobre o botão Rejeita encerra o escopo do comando. Seguindo a recomendação do fabricante, caso as distâncias sejam posicionadas ao contrário, o usuário deve desfazer a operação utilizando o comando Undo <ação> apresentado no Capítulo 2: O Ambiente de Trabalho. Uma vez que o modelo esteja em seu estado antes da aplicação do comando, devehse clicar sobre a opção Flip Direction da caixa de diálogo do comando Chamfer Edge. O usuário deverá repetir os passos de seleção das arestas que serão chanfradas novamente. Edit 3D Primitive Caso seja necessário alterar os parâmetros geométricos dos elementos primitivos não é necessário que estes sejam excluídos e novamente reconstruídos com as dimensões corretas. O comando Edit 3D Primitive permite que os atributos geométricos dos elementos primitivos e sólidos gerados por extrusão ou revolução 1 sejam alterados. Este comando não funciona em sólidos que já sofreram qualquer tipo de alteração, seja por operações booleanas ou pelas modificações apresentadas neste capítulo. Para utilizar o comando Edit 3D Primitive, o usuário deve clicar sobre o ícone do comando e logo após clicar com o botão Aceita sobre uma aresta ou curva do primitivo que sofrerá alteração de algum parâmetro. Uma caixa de diálogo personalizada para cada tipo de primitivo será exibida. Os parâmetros que serão permitidos alterar são apresentados na tabela abaixo: Primitivo Paralelepípedo Atributos Geométricos Length Width Height 1 Sólidos gerados por extrusão ou revolução serão apresentados no próximo capítulo.

46 46 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Esfera Cilindro ou Cone Toro Cunha Sólido de Extrusão Sólido de Revolução Radius Top Radius Base Radius Height Primary Radius Secondary Radius Angle Radius Angle Height Distance Angle O usuário deve clicar sobre o campo do atributo geométrico desejado, digitar o novo valor e pressionar a tecla ENTER para confirmar a nova dimensão. No campo Angle devehse digitar o ângulo em graus. Após alterar os valores dos campos desejados, o usuário deve clicar sobre o botão OK para confirmar as alterações ou clicar sobre o botão Cancel para encerrar o comando sem alterar nenhum parâmetro. Um detalhe importante do comando consiste em que os valores serão alterados em relação ao ponto de referência do primitivo, ou seja, o primeiro ponto informado pelo usuário durante a criação do elemento. A criação e alteração dos atributos geométricos de um paralelepípedo serão utilizadas como exemplo do comando Edit 3D Primitive. DeveHse notar que o primeiro ponto definido pelo cursor do mouse será o ponto de referência do sólido e será mantido intacto quando o comando Edit 3D Primitive for utilizado. Passo 1 (criar um elemento sólido): Com o cursor do mouse, o usuário deve clicar sobre um ponto que servirá como referência do primitivo. Passo 2 (criar um elemento sólido): informar o software todos os parâmetros necessários para a definição do sólido.

47 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 47 Uma vez criado o bloco, o comando Edit 3D Primitive será utilizado para alterar os seguintes parâmetros: Parâmetro Situação Atual Situação desejada Length 1,0 1,5 Width 1,0 1,1 Height 0,7 0,3 Passo 1 (Modificação): Selecionado o comando de modificação, o usuário deverá clicar sobre o bloco recém criado. Uma caixa de diálogo será exibida com os valores dos atributos do paralelepípedo. Passo 2 (Modificação): Os novos valores devem ser digitados nos respectivos campos. Passo 3 (Modificação): O botão OK deve ser clicado para confirmar as alterações. Os atributos Length, Width e Height foram aplicados respectivamente na mesma ordem em que as dimensões foram definidas.

48 48 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Capítulo 13: Extrusão e Revolução 1. Introdução Este capítulo é destinado a duas importantes classes de modelos geométricos: os sólidos de extrusão e revolução. Para construir estes sólidos, o usuário deverá criar uma superfície fechada bidimensional e depois aplicar a extrusão ou a revolução em torno de um eixo. Estas superfícies deverão ser elementos primitivos bidimensionais (circunferências, elipses ou polígonos) ou segmentos planares criados pelos comandos de agrupamento vistos no Capítulo 12: Modificando Sólidos. Embora os elementos criados pelos dois comandos de agrupamento permitam gerar modelos de extrusão e revolução, somente os perfis criados pelo comando Create Complex Shape serão utilizados para criar modelos sólidos. Caso os comandos que serão apresentados neste capítulo sejam aplicados em curvas geradas pelo comando Create Complex Chain, serão criadas superfícies ao invés de sólidos. 2. Comandos de Extrusão e Revolução Os comandos de extrusão e revolução pertencem à barra de ferramentas 3D Construct, que pode ser encontrada na barra 3D Main: Extrude Construct Revolution Permite a criação de um prisma sólido a partir de um perfil planar. Permite a criação um sólido a partir da revolução de um perfil planar em torno de um eixo. Extrude O comando Extrude permite ao usuário criar um prisma sólido a partir de um perfil. Pela extrusão há criação de volume sobre um caminho qualquer. O perfil original é deslizado sobre o caminho, gerando o sólido. No caso do comando Extrude, o caminho é obrigatoriamente uma reta cuja direção deve possuir uma componente paralela à direção do vetor normal da superfície original.

49 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 49 Uma vez ativo o ícone do comando Extrude, uma caixa de diálogo é exibida para que o usuário informe os parâmetros necessários ao comando. Caso a opção Orthogonal esteja selecionada, o caminho será paralelo ao vetor normal do perfil. Para os casos mais usuais do comando Extrude, esta opção deve permanecer ativa. Caso o campo Distance esteja ativo, o usuário poderá digitar a distância entre os dois perfis paralelos do prisma. Caso a opção esteja inativa, a informação da distância deverá ser informada via mouse. O campo Spin Angle indica a rotação do perfil gerado em relação ao perfil original. Os campos X Scale e Y Scale indicam a relação de proporção entre o novo perfil e o existente. Caso a opção Both Direction esteja ativa, todos os atributos anteriores serão aplicados no sentido coincidente ao vetor normal do perfil, bem como no sentido oposto. Para aplicar o comando Extrude, o usuário deverá clicar sobre o botão Aceita no perfil e movimentar o cursor do mouse para definir o sentido da extrusão. Caso a opção Distance esteja ativa, o tamanho do prisma não será alterado. Caso contrário, o usuário deverá digitar o valor no campo ativo do AccuDraw ou aplicar uma Tentativa sobre um elemento já existente. Um clique sobre o botão Aceita confirma o sentido e dimensão do sólido e um clique sobre o botão Rejeita encerra o escopo do comando.

50 50 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Construct Revolution Os sólidos de revolução são criados quando um perfil percorre um caminho. Neste caso, o caminho é uma circunferência ou arco de circunferência. Quando selecionado, o software exibe a caixa de diálogo que solicita o ângulo de rotação. Uma vez digitado o ângulo, o usuário deverá clicar com o botão Aceita sobre o perfil para selecionáhlo. O próximo passo consiste em definir o eixo de simetria do sólido. Aplicando uma Tentativa sobre cada um dos extremos de uma reta previamente criada, o software irá criar um sólido com um furo de simetria cilíndrica. O sentido do vetor formado pelos dois extremos do eixo de revolução define o sentido da rotação utilizando a regra da mão direita, definida pelo sistema destrógeno. Caso não exista nenhum furo no centro do sólido, uma das arestas do perfil deve ser utilizada como eixo de rotação. O usuário deve aplicar uma Tentativa em cada extremidade da aresta.

51 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 51 Uma vez definido o eixo de simetria, o usuário deverá clicar sobre o botão Aceita e depois sobre o botão Rejeita. NotaHse que a grande quantidade de circunferência do modo wireframe atrapalha a visualização de sólidos desta natureza. Abaixo segue a imagem com a tonalização de Phong:

52 52 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Capítulo 14: Extração de Informações de um Modelo 1. Introdução Os capítulos apresentados até este ponto apresentaram ferramentas para que um usuário sem conhecimento prévio do MicroStation pudesse desenvolver projetos, seja em um ambiente bidimensional ou utilizando modelos geométricos 3D. A partir deste capítulo a documentação do projeto terá enfoque. O conceito de modelo de ambiente será apresentado neste capítulo para que no próximo o projeto possa tornarhse um documento, gerado por uma impressora ou plotter. 2. Criando Modelos de Ambiente Quando o usuário está criando um projeto o MicroStation utiliza um ambiente (bidimensional ou tridimensional) que permite a criação e manipulação de elementos. Este modo é chamado Design Model. Para criar a documentação de um projeto, Será utilizado, no mesmo arquivo, um modelo de uma folha que fará referência às vistas de um modelo no Design Model. Nome Ícone Descrição Design Model Ambiente de trabalho que permite a criação dos desenhos do projeto. Sheet Model Ambiente que permite ao usuário extrair informações do modelo geométrico criado no Design Model. Para criar modelos de ambiente, o usuário deverá acessar o sub menu Models, pertencente ao menu File: File Models A caixa de diálogo exibida permite criar, excluir ou alterar as propriedades de um modelo. Para criar um novo modelo, devehse clicar sobre o ícone Create a New Model, localizado no canto superior esquerdo da caixa de diálogo. A caixa de diálogo exibida permite que o usuário defina os parâmetros do novo modelo:

53 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 53 O campo Type permite que o usuário crie qualquer um dos dois tipos de modelo: Design ou Sheet. Para que a documentação seja realizada, o tipo Sheet deve ser selecionado. À direita do campo Type, o usuário encontrará a especificação do novo modelo que pode ser um ambiente bidimensional ou tridimensional. Para documentos impressos o valor será 2D. No campo Name deverá ser digitado o nome do novo modelo. Caso o valor do campo seja o mesmo do nome de um modelo já existente, o software indicará uma mensagem de erro. Com estes atributos definidos, o botão OK deve ser pressionado. O modelo recém criado estará disponível na caixa de diálogo Models. Durante a execução do projeto, uma alternativa mais rápida para a escolha do modelo que será utilizado consiste no uso da barra de ferramentas View Groups, normalmente posicionada no canto inferior esquerdo do ambiente de trabalho. Para alterar o modelo, um clique sobre a caixa de rolagem View Group que exibe os modelos disponíveis para o arquivo aberto. Um clique com o botão Aceita ativa o modelo selecionado.

54 54 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 3. Comandos de Referência Para utilizar o modelo de ambiente Sheet Model, o usuário deverá associar as vistas desejadas de um arquivo qualquer. Neste caso, serão associadas as vistas do modelo criado do mesmo arquivo. Para associar arquivos de referência, o usuário deverá abrir a janela References, clicando no sub menu Reference do menu File. File Reference Para associar as vistas do modelo criado, devehse clicar no menu Tools. Uma vez aberto, o usuário deverá mover o cursor do mouse até o item Attach e clicar com o botão Aceita. Tools Attach Uma janela de escolha de arquivos será aberta e solicitará ao usuário a escolha do arquivo que contém o modelo de referência (no caso o mesmo arquivo do projeto). O botão OK confirma a escolha. A janela Attach Reference Settings oferece todas as seis vistas ortográficas do modelo, bem como duas perspectivas isométricas no campo Orientation. DeveHse notar que o nome da

55 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 55 vista apresentado no campo Name não é necessariamente o nome da vista ortográfica definida pelo projetista devido à mudança dos sistemas de projeção. Uma vez escolhida a vista, o botão OK deve ser pressionado. O usuário deverá posicionar a vista escolhida no ambiente de trabalho e clicar sobre o botão Aceita. Este processo deve ser repetido para que todas as vistas desejadas sejam posicionadas. PercebeHse que todas a linhas foram representadas da mesma maneira. Para ocultar linhas ou representáhlas com linhas tracejadas, devehse clicar sobre o nome da vista na janela References e depois clicar sobre o botão Set Reference Presentation.

56 56 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Uma caixa de diálogo será exibida contendo os tipos de tonalização apresentados no Capítulo 10: Desenhando no Espaço Tridimensional. Para tratar das linhas ocultas por superfícies, a opção Presentation deve possuir o valor True Hidden Line. O ícone de uma lupa abre a janela Hidden Line Settings. A guia Hidden deve ser aberta e a opção Include Hidden Edges selecionada. As opções Color, Style e Weight devem ser selecionadas e os valores dos campos preenchidos conforme a vontade do projetista. Para confirmar as alterações, o botão OK deve ser clicado. Para aplicar as alterações, o usuário deverá selecionar a vista pelo nome na caixa References e depois clicar com o botão Aceita sobre a vista que receberá a configuração de visualização. Este passo deve ser repetido para todas as vistas que receberão a mesma configuração. NotaHse que as vistas ortográficas não estão em sua posição correta. Para movêhlas, o comando Move References deve ser utilizado.

57 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 57 Para utilizar o comando, devehse selecionar o nome da vista que será movimentada na lista da janela References. Uma vez selecionada, o comando deve ser utilizado de maneira idêntica ao comando Move, apresentado no Capítulo 6: Manipulando Elementos.

58 58 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D Capítulo 15: Documentação do Projeto 1. Introdução A documentação pode ser considerada como o último passo da criação de um desenho. Provavelmente o projeto irá ser revisto e por um motivo qualquer, alterações deverão ser realizadas no arquivo e o processo se repete... A documentação de um projeto pode ser feita em folhas de diversos tamanhos, ou em um documento técnico. A diferença entre estes casos consiste em que no primeiro o arquivo é envidado diretamente para um dispositivo de saída (impressora ou plotter) e no segundo caso, o projeto pode ser considerado como uma figura inserida em um editor de textos. 2. Comando de Seleção Temporária Para que um desenho seja impresso, o usuário deverá definir uma região do ambiente de desenho utilizando o comando Place Fence. Este comando está localizado na barra Fence, localizada na barra de ferramentas Main. Place Fence Cria uma área de seleção temporária sobre o desenho. Para criar uma janela de seleção temporária, o usuário deverá definir dois extremos, diagonalmente opostos, de um retângulo. Esta definição pode ser realizada aplicando o botão Aceita ou aplicando Tentativas sobre elementos previamente existentes.

59 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D 59 No exemplo anterior, as Tentativas foram aplicadas em um retângulo desenhado pelo usuário do tamanho exato da folha de papel onde o arquivo será impresso. Para confirmar o comando, o usuário deverá clicar sobre o botão Aceita seguido por um clique sobre o botão Rejeita. A janela definida somente será excluída quando o usuário clicar sobre o ícone do comando Place Fence novamente. 3. Imprimindo Projetos De maneira semelhante a outros aplicativos, uma janela destinada à impressão pode ser acessada pelo menu File: File Print Existe um ícone contendo uma ponta de uma seta ao lado da caixa de diálogo do comando Print. Clicando sobre este ícone, mais opções poderão ser visualizadas.

60 60 Introdução ao MicroStation V8 Ambiente 3D No grupo de comandos General Settings, o campo Print deve possuir o valor Fence para que a janela de seleção temporária seja utilizada como área de impressão. No grupo de comandos Printer and Paper Size, ao lado do campo Windows Driver existe o ícone de uma lupa e outro com o logotipo do Microsoft Windows. Clicando no ícone de lupa, o usuário pode definir a interface entre o MicroStation e o hardware de impressão ou arquivo de impressão. Uma janela contendo um conjunto de interfaces de impressão disponíveis é exibida. Dentre estas, destacamhse os seguintes arquivos: Arquivo hpgl2.plt printer.plt wmf.plt Descrição O usuário irá criar um arquivo que deverá ser, posteriormente, enviado a uma plotter do modelo HP GL2. O Windows envia os dados diretamente para os drivers da impressora padrão instalada. O usuário irá criar um arquivo vetorial que poderá ser aberto em um processador de textos (Microsoft Word ) ou editor gráfico (Corel Draw ). Uma vez selecionado o arquivo, o botão OK deve ser pressionado para fechar a janela, confirmando a escolha. Retornando à janela anterior, o usuário deverá definir o tamanho do papel no campo Paper, bem como a orientação do mesmo: Portrait (retrato) ou Landscape (paisagem). Para gerar o arquivo de impressão, ou enviar os dados diretamente para o dispositivo de saída, o usuário deverá clicar sobre o botão Print. No caso da interface de impressão ser o arquivo printer.plt, os dados serão processados pelos drivers da impressora padrão instalada no computador e a folha contendo as informações será impressa com em qualquer outro aplicativo. Caso contrário, uma caixa de diálogo solicitará ao usuário o nome do arquivo de impressão desejado. A sugestão apresentada pelo software consiste no mesmo nome do arquivo de desenho aberto, alterando apenas a extensão. O usuário deve escolher o local onde o arquivo será criado e clicar sobre o botão OK. Estes arquivos poderão ser enviados a impressora ou abertos em aplicativos específicos.