Técnicas Avanzadas de Superficies



Botones Convexos
Para modelar un producto, como por ejemplo un teléfono móvil, necesitamos botones convexos que sean blandos. Los bordes de los botones tienen que formar una superficie curva compuesta. En el siguiente ejercicio describiremos varios métodos para crear botones convexos.



Ejercicio 12—Botones Convexos
1 Abra el archivo Button Domes.3dm.
El objetivo de este ejercicio es definir un plano de construcción personalizado que represente el plano más cercano del área de la superficie que quiere igualar. Cuando haya definido el plano de construcción, existen diversas opciones para construir la superficie. Hay varias maneras de definir un plano de construcción. En este ejercicio utilizaremos tres comandos: CPlane through 3 Points, CPlane Perpendicular to Curve y FitPlane.

2 Utilice la opción OneLayerOn para activar la capa Surfaces to Match y ver la superficie que determina el corte del botón.

Para personalizar el comando Cplane using 3 points:
1 En el menú View, haga clic en Set CPlane y luego en 3 Points.

2 En la ventana Perspective, con el modo de referencia Near, designe tres puntos en el borde del agujero recortado. Ahora el plano de construcción atraviesa los tres puntos.



3 Rote la ventana Perspective para ver la rejilla alineada con la superficie.



Para crear un plano de construcción con el comando CPlane Perpendicular to Curve:
Con los comandos Normal y CPlanePerpToCurve se puede definir un plano de construcción tangente a cualquier punto establecido en una superficie.

1 En el menú View, haga clic en Set Cplane y luego en Previous.

2 En el menú Curve, haga clic en Line y luego en Normal to Surface.

3 En la superficie, dibuje una normal en un punto cercano al centro del agujero recortado.

4 En el menú View, haga clic en Set CPlane y luego en Perpendicular to Curve.

5 Cuando le solicite la curva hacia la que orientar el plano de construcción Select curve to orient CPlane to, seleccione la normal.

6 Cuando le solicite el origen del plano de construcción CPlane origin, utilice el modo de referencia Endpoint y seleccione el extremo de la normal donde intersecta con la superficie. El plano de construcción esta perpendicular a la normal.







Para crear un plano de construcción personalizado con FitPlane y CPlane to Object:
Si utiliza el comando FitPlane en una muestra de objetos de puntos extraídos, se generara un plano que se ajusta mejor a los puntos. Entonces, el comando CPlaneObject colocara un plano de construcción con origen en el centro del plano. En este caso, es una buena opción para este tipo de botón. Hay varias curvas desde las que se pueden extraer puntos del borde del botón o del agujero recortado de la superficie circundante.

1 En el menú View, haga clic en Set Cplane, y luego en Previous.

2 Active la capa Surfaces.

3 Utilice el comando DupEdge (Curve > From Objects > Duplicate Edge) para duplicar el borde del botón.

4 Copie verticalmente dos veces la curva duplicada. La posición vertical de estas curvas determinara la forma del borde curvado del botón.



5 Utilice el comando ExtractPt (Curve > From Objects > Extract Points) en la curva superior.



6 Utilice el comando PlaneThroughPt (Surface > Rectangle > Through Points) con los puntos extraídos que ya están seleccionados y luego oculte los puntos. Aparecerá un plano a través de los puntos.



7 Utilice el comando CplaneObject (View > Set Cplane > To Object) para alinear el plano de construcción con el plano.



8 En el menú View, haga clic en Named Cplanes y luego en Save para guardar y poner nombre al plano de construcción personalizado.

9 En el cuadro de diálogo Name of Cplane, escriba Button Top y haga clic en OK.



Para hacer una superficie de transición en el botón:
1 Utilice el comando Loft para hacer el botón.

2 Cuando le pida que seleccione las curvas de transición Select curves to loft ( Point ), escriba P y pulse Enter. Notas:

3 Cuando le solicite el final de la superficie de transición End of lofted surface, escriba 0 y pulse Enter. La superficie de transición finaliza en un punto en medio del plano, que es el origen del plano de construcción.

4 Cuando le pida Matching seams and directions... Press Enter when done (FlipDirection Automatic Natural), pulse Enter.

5 En el cuadro de diálogo Loft Options, escoja la opción Loose en Style. Con la opción Loose, los puntos de control de las curvas de entrada pasan a ser los puntos de control de la superficie resultante, contrariamente a la opción Normal, en que la superficie elevada se interpola entre de las curvas.



6 Active los puntos de la superficie de transición.

7 Seleccione el siguiente círculo de puntos. Seleccione un punto y utilice SelV o SelU para seleccionar el círculo entero de puntos.



8 Utilice el comando SetPt (Transform > Set Points) para establecer los puntos a la misma elevación Z que el punto del centro.

9 En el cuadro de diálogo Set Points, marque sólo la casilla Z y la opción Align to Cplane.

10 Cuando le solicite la posición de los puntos Location of points, escriba 0 y pulse Enter.



11 Utilice el comando SetCplaneTop (View > Set Cplane > World Top) para restablecer el plano de construcción a su posición predeterminada. En cuanto la superficie esté creada, puede ajustarla seleccionando círculos de puntos con el modo elevación o, en otra vista ortogonal, mover los puntos hacia arriba y hacia abajo para modificar la forma. No se olvide de juntar el punto central y el siguiente círculo de puntos para que se queden los dos en el mismo plano.





Usar el comando Patch para crear el botón:
Otro método para crear un botón es utilizar el comando Patch.
1 Utilice el comando DupEdge, para duplicar el borde superior de la superficie.

2 Mueva ligeramente la curva duplicada en la dirección Z.

3 Utilice el comando ExtractPt en la curva.

4 Utilice el comando PlaneThroughPt con los puntos extraídos que ya están seleccionados y, a continuación, oculte los puntos.

5 Utilice el comando CplaneObject en el plano.


6 Haga un círculo o una elipse en el centro del origen del plano de construcción.



7 Utilice el comando Patch, seleccionando el borde superior del botón y la elipse o el círculo.



8 En el cuadro de diálogo Patch options, reduzca el punto de muestra lo suficiente para obtener una buena unión en el borde y desactive la opción de ajustar tangencia. El tamaño y la posición vertical del círculo o de la elipse determinaran la forma de la superficie.





9 Una las superficies con el comando Join y utilice el comando FilletEdge para suavizar el borde.

10 Con el comando Undo, deshaga el comando Patch y repita el comando.



11 En el cuadro de diálogo Patch options, marque la opción de ajustar tangencia. La superficie es tangente al borde y cóncava en la parte superior.



Usar el comando Rail Revolve para crear el botón:
El último método para crear un botón es realizar una revolución de carril.

1 Utilice el comando DupEdge para duplicar la parte superior de la superficie.

2 Mueva ligeramente la curva duplicada en la dirección Z.

3 Utilice el comando ExtractPt en la curva.

4 Utilice el comando PlaneThroughPt con los puntos extraídos que ya están seleccionados y, a continuación, oculte los puntos.

5 Utilice el comando CplaneObject en el plano.

6 Dibuje una superficie Normal (Curve > Line > Normal to Surface) desde el centro del plano (1) para usar como eje.



7 Dibuje una línea (geometría de referencia) tangente al borde de la superficie del botón (2).

8 Dibuje una curva perpendicular a la normal y tangente al borde (3) para usar como curva de perfil.

9 Utilice el comando RailRevolve (Surface > Rail Revolve) con la opción Scale. Seleccione la curva de perfil, el borde superior de la superficie (2) como curva de trayectoria y la normal (3) como eje de revolución.





10 Utilice el comando MatchSrf (Surface > Edit Tools > Match) para igualar continuidad de tangencia de las dos superficies.




Hay otra opción que no hace la superficie tangente en el perfil. Con este método se puede empalmar el borde para suavizarlo.





Pliegues
A veces es necesario crear una superficie con un pliegue que empieza con un ángulo y termina con ángulo cero en el otro extremo. El siguiente ejercicio ilustra dos posibles situaciones.



Ejercicio 13—Superficies con un pliegue
El objetivo del siguiente ejercicio es obtener dos superficies iguales con diferente continuidad en cada extremo. En un extremo ajustaremos la superficie con un ángulo de grado 10 y en el otro extremo ajustaremos la superficie con continuidad de curvatura. Para llevarlo a cabo, crearemos una superficie de referencia en los ángulos correctos y la utilizaremos para ajustar el borde inferior de la superficie superior.

1 Abra el modelo Crease 01.3dm.

2 Active las capas Curve y Loft. Estableza Loft como capa actual.

3 Utilice el comando Loft para crear una superficie a partir de tres curvas (1, 2, 3) en la capa Loft.



Crearemos una superficie que incluya las curvas 1 y 3, con un pliegue en la curva 2.

4 Utilice la curva del medio (2) para dividir la superficie resultante en dos partes con el comando Split.



5 Utilice el comando ShrinkTrimmedSrf (Surface > Edit Tools > Shrinque Trimmed Surface) en ambas superficies. Ahora las superficies no están recortadas.



6 Oculte la superficie inferior.

Para crear la superficie de referencia:
Cambiaremos la superficie superior igualandola a una superficie de referencia que vamos a crear. La superficie de referencia se creara a partir de uno o más segmentos de línea a lo largo del borde inferior de la superficie de arriba, definidos en un ángulo tangente a ella. Para obtener una línea que no sea tangente pero a un ángulo determinado de la tangente, se necesitan dos segmentos de línea. Sus extremos se tocan, pero tienen un cierto ángulo.

1 Cambie a la capa Dummy Curve.

2 En la ventana Top, utilice el comando Polyline para crear el primer segmento de 20 unidades que sea paralelo al eje x.



3 Cree el siguiente segmento de 20 unidades y con un ángulo de 10 grados del eje x. El pliegue tendrá un ángulo máximo de 10 grados.

4 En el menú Transform, haga clic en Orient y luego en Curve To Edge.

5 Cuando le pida que seleccione la curva a orientar Select curve to orient, en la ventana Front, seleccione el extremo izquierdo de la polilínea. La orientación de la curva es relativa al plano de construcción donde se selecciona la curva. El comando utiliza la dirección Z en el plano de construcción activo como referencia para determinar la alineación de la curva a la normal de la superficie en el borde. El extremo más cercano al extremo seleccionado será el que se adjuntara al borde.

6 Cuando le pida el borde de la superficie Select target surface edge, seleccione el borde inferior de la superficie.

7 Cuando le pida que seleccione el punto del borde Pik target edge point, seleccione un extremo (1).



8 Cuando le pida que seleccione el punto del borde Pik target edge point, seleccione el otro extremo (2).

9 Cuando le pida que seleccione el punto del borde Pik target edge point, pulse Enter. El resultado tendría que quedar como la imagen anterior. Si el resultado es diferente (los ángulos de las curvas en dirección contraria), invierta las normales de la superficie.

El segmento superior de la polilínea es tangente a la superficie, y el segmento inferior esta a 10 grados de la tangente.

10 Explote las polilíneas.

11 Mueva el segmento de la polilínea de grado 10 a la parte izquierda de la superficie por el extremo superior (1) para que coincida con el extremo superior (2) del segmento tangente.



12 Suprima el segmento tangente de la izquierda.

13 Suprima el segmento de grado 10 de la polilínea del lado derecho de la superficie.



14 Estableza Dummy Surface como capa actual.

15 Utilice el comando Sweep1 (Surface > Edit Tools > Sweep 1 Rail) para crear la superficie de referencia.

16 Seleccione el borde inferior (1) de la superficie superior como carril y los dos segmentos de línea (2 y 3) como curvas de perfil transversal. Asegúrese de usar el borde de superficie y no la curva de entrada original como carril para el barrido.



17 En el cuadro de diálogo Sweep 1 Rail Options, escoja Follow Edge de la lista Style. Esta opción hace que las curvas de perfil transversal mantengan su orientación respecto al borde de la superficie. Se barrera una curva tangente (2) a lo largo del borde manteniendo la tangencia, a menos que se encuentre otra curva de forma (3) con orientación diferente, en cuyo caso habrá un transición suave de una a la otra.



1 Utilice el comando MatchSrf (Surface > Edit Tools > Match) para igualar la superficie superior a la superficie de referencia.

2 Cuando le solicite la superficie a cambiar Select surface to change - select near edge, seleccione el borde inferior de la superficie superior.



3 Cuando le solicite el borde cercano de la superficie Select target surface - select near edge, seleccione el borde superior de la superficie de referencia.

4 En el cuadro de diálogo Match Surface, escoja la opción Tangency y marque la casilla Match edges by closest point. De este modo, la distorsión será mínima.



5 Muestre la superficie inferior (roja) y oculte la superficie de referencia (azul).

6 Una la superficie inferior con la superficie superior.

7 Sombree el modelo. El pliegue se desvanece suavemente desde un extremo al otro de la polisuperficie. Si es necesario más control en los ángulos del pliegue, se pueden colocar más segmentos cuando se crea la superficie de referencia.



Dado que las superficies no están recortadas, tiene la opción de fusionar las superficies en una sola.

8 Con el comando Undo, deshaga la operación anterior de unión.

9 En el menú Surface, haga clic en Edit Tools y luego en Merge.

10 Cuando le pida la superficie a fusionar Select surface near untrimmed edge to merge (Tolerance Smooth=Yes Roundness), escriba S y pulse Enter. Así se mantendrá el pliegue.

11 Cuando le solicite la superficie a fusionar Select surface near untrimmed edge to merge (Tolerance Smooth=No Roundness), seleccione uno de los bordes comunes.

12 Cuando le solicite la superficie a fusionar Select surface near untrimmed edge to merge (Tolerance Smooth=No Roundness), seleccione el otro borde común. La superficie se fusiona en una superficie, pero el pliegue todavía esta visible.



Ejercicio 14—Superficies con un pliegue (Parte 2)
En este ejercicio no existe ninguna relación entre la curva del pliegue y la superficie. Como en el otro ejemplo, la superficie superior se ha realizado con un barrido de dos carriles.

Para crear un pliegue con superficies recortadas:
1 Abra el modelo Crease 02.3dm.

2 Utilice el comando OrientCrfToEdge (Transform > Orient > Curve to Edge) para mover la curva de la superficie de referencia hacia el borde superior de la superficie inferior.

3 Coloque una curva en cada extremo del borde y una por el medio.


Si la curva se invierte en cada extremo, colóquela lo más cerca posible del extremo y luego muévalo.

El resultado tendría que quedar como en la imagen. Si el resultado es diferente, invierta las normales de la superficie. El segmento inferior de la polilínea es tangente a la superficie, y el segmento superior esta a 15 grados de la tangente.

4 Explote las polilíneas.

5 Mueva el segmento de la polilínea de grado 15 hacia la izquierda y el medio de la superficie, desplazando su extremo superior hacia el extremo inferior del segmento tangente.



6 Suprima el segmento tangente de ambas polilíneas.

7 Mueva la polilínea hacia la derecha desplazando su punto medio hacia el extremo de la derecha de la superficie inferior.

8 Suprima el segmento de grado 15 de la polilínea del lado derecho de la superficie.

9 Estableza Dummy Surface como capa actual.

10 Utilice el comando Sweep1 (Surface > Edit Tools > Sweep 1 Rail) para crear la superficie de referencia.

11 Seleccione el borde superior de la superficie inferior como carril y los tres segmentos de línea como curvas de perfil transversal. Seleccione el estilo Follow Edge para el barrido.



12 Utilice el comando Sweep2 (Surface > Sweep 2 Rails) para crear la superficie superior. Escoja el borde superior de la superficie de referencia (1) como primer carril y la curva larga ( 2) de arriba como segundo carril. Escoja las curvas (3 y 4) como curvas de perfil transversal.



13 En el cuadro de diálogo Sweep 2 Rails Options, marque la opción Tangency para la continuidad de carril Rail continuity del borde A.



14 Oculte la superficie de referencia.

15 Una la superficie inferior con la superficie superior.

16 Sombree el modelo.



Alisado
La técnica de alisado se usa para simplificar las curvas y mantener los gráficos de curvatura con la forma correcta y dentro de la tolerancia establecida. En especial, es importante alisar las curvas que se generan a partir de datos digitalizados, intersecciones, curvas isoparamétricas o curvas desde dos vistas. Generalmente, las curvas de un solo tramo funcionan mejor en estos procesos. Una curva de un solo tramo es una curva que tiene un punto más que el grado. Un ejemplo sería una curva de grado 3 con 4 puntos, una curva de grado 5 con 6 puntos o una curva de grado 7 con 8 puntos.

Para hacer una superficie con curvas lisas:

1 Abra el archivo Fair Curves.3dm.



2 Seleccione las curvas y utilice el comando Loft (Surface > Loft) para crear una superficie. La superficie es muy compleja. Tiene demasiadas curvas isoparamétricas, ya que las estructuras de puntos de control las curvas son muy diferentes unas de otras.



3 Con el comando Undo, deshaga la superficie de transición.

4 Cambie a la capa Tangency Direction y active los puntos de control de las curvas originales.

5 Para mantener la dirección de tangencia de las curvas originales, haga una línea de cualquier longitud tangente a las curvas originales desde los puntos finales y que vuelva hacia la curva. Utilice la opción "tab lock" en el segundo punto para extender la línea.





6 Cambie a la capa Rebuilt Curves y bloquee la capa Tangent Direction con el comando Lock.

7 Utilice el comando Rebuild (Curve > Edit Tools > Rebuild) para reconstruir las curvas.

Nota: Aunque el comando Loft disponga de la opción Rebuild, reconstruir las curvas antes de hacer una superficie de transición proporciona más control sobre el grado de las curvas y el número de puntos.

8 En el cuadro de diálogo Rebuild Curve, cambie el grado en la opción Degree a 5 y el número de puntos en la opción Point Count a 6. Desactive la casilla Delete input y active Current layer.



Haga clic en el botón Preview. Observe cómo se desvían las curvas de las originales.

Nota: Las curvas se convierten en curvas de un solo tramo. Las curvas de un solo tramo son curvas Bezier. Una curva de un solo tramo es una curva que tiene un punto de control más que el grado. Dado que esto no es necesario para obtener superficies de alta calidad, los resultados producidos son predictibles.

9 Bloquee la capa Original Curves.

10 Seleccione una curva, active los puntos y el gráfico de curvatura.

11 Alise la curva ajustando puntos hasta que coincida con la curva original. Empiece moviendo el segundo punto de la curva reconstruida sobre la línea tangente. Utilice el modo de referencia Near para arrastrar a lo largo de la línea tangente.



12 Compruebe el gráfico de curvatura para asegurarse de que la curva tiene transiciones suaves. Las curvas son lisas cuando los puntos se ajustan para que las curvas reconstruidas coincidan con las curvas originales bloqueadas.

13 Con el comando Fair, alise las otras curvas siguiendo el mismo procedimiento.

14 Con el comando Loft, cree superficies de transición en las curvas nuevas. Observe la forma y la calidad de la superficie. Tiene muy pocas curvas isoparamétricas pero la forma es la misma que en la primera superficie.