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Dibujos 3D

Introducción

En algunas ocasiones no es suficiente con representar las vistas 2D de un objeto para poder interpretar el mismo y se requiere la creación de modelos 3D detallados, los cuales se puedan observar desde cualquier punto de vista. 

A lo largo de las lecciones de este curso se irán presentando paso a paso las herramientas y funciones que presenta AutoCAD 2000 para realizar dibujos en tres dimensiones. 

Un entorno en 3D

Al dibujar en 2D con AutoCAD se ha considerado el entorno de trabajo como una hoja de papel plana e infinita sobre la cual se realiza el dibujo, sin embargo, este entorno es tridimensional. Se puede considerar el entorno de trabajo de AutoCAD como una habitación de cuatro paredes, si se observa esta habitación tumbados en el techo y hacia abajo lo único que se observa de la misma es el suelo, que es el espacio que se ha utilizado para el dibujo en 2D. Por lo tanto si se modifica la posición desde la cual se mira la habitación, se verá de la misma no solo el suelo sino también alguna de sus cuatro paredes.

En este entorno de trabajo en 3D ya no se va a dibujar sino que se van a crear objetos, modelos en 3D que representarán de forma mas o menos detallada la realidad. 

Objetos 3D

Son tres los tipos de objetos que se pueden utilizar a la hora de crear un objeto 3D: objetos alámbricos, superficies y sólidos. Estos objetos tienen distintos modos de creación y modificación por lo que es necesario saber cual de ellos se utiliza en cada momento y las posibilidades que ofrece el mismo.

  • Objetos alámbricos: permiten crear la estructura o esqueleto del objeto 3D, estos no disponen de superficie sino que únicamente están formados por puntos, líneas y curvas que se pueden utilizar como base para la creación de superficies y sólidos. Los objetos alámbricos pueden crearse a partir de objetos 2D situados en cualquier punto del espacio 3D, si bien AutoCAD presenta objetos alámbricos 3D como son las polilíneas 3D o las splines.
  • Superficies: son objetos formados por caras de tres o cuatro lados que permiten representar superficies curvas más o menos complejas. Estas superficies pueden ser abiertas o cerradas, estas últimas crearán objetos huecos. Las superficies se pueden modificar fácilmente desplazando cualquiera de los vértices de las caras que las forman.
  • Sólidos: son objetos que representan todo el volumen de un objeto. Se pueden crear sólidos a partir de primitivas (prismas, conos, cilindros, etc.) o mediante la extrusión de un objeto 2D a lo largo de una trayectoria o su rotación sobre un eje. Una vez creado un sólido con el procedimiento anterior, se pueden crear sólidos más complejos mediante la combinación de distintos objetos sólidos (uniéndolos, realizando una diferencia o localizando la parte común entre ellos).

Aspectos a tener en cuenta

Algunos aspectos a tener en cuenta a la hora de trabajar en 3D son:

  • Antes de comenzar a crear el modelo en 3D es conveniente visualizarlo mentalmente y ubicarlo en el espacio de trabajo, imaginar el objeto en el centro de la habitación. Ya no se va a dibujar sino a modelar por lo que es útil establecer las distintas partes que forman el objeto y la posición de unas respecto a otras.
  • Todas las órdenes empleadas hasta este momento siguen siendo válidas, teniendo en cuenta que el uso de muchas de ellas está limitado al plano XY.
  • Salvo la línea, el resto de objetos 2D únicamente pueden dibujarse en el plano XY o en un plano paralelo. 
  • Cuando se marca un punto directamente en pantalla, sin emplear referencias a objetos o coordenadas, dicho punto se sitúa en el plano XY (por defecto el suelo de la habitación). 

Un nuevo eje de coordenadas: el eje Z

Aunque al dibujar en dos dimensiones se han tenido en cuenta únicamente dos de los tres ejes de coordenadas que determinan el entorno de trabajo de AutoCAD a partir de este momento hay que tener presente en todo momento el tercer eje de coordenadas, el eje Z. 

Si se vuelve a pensar en el entorno de trabajo de AutoCAD como una habitación de cuatro paredes y se sitúa el sistema de coordenadas en una de sus esquinas, los ejes X e Y se situarán en el plano del suelo mientras que el eje Z lo hará a lo largo de la esquina de la pared, tal como muestra la siguiente imagen.

Estos tres ejes determinan tres planos ortogonales: XY (el suelo de la habitación), YZ (pared lateral de la habitación) y ZX (pared frontal de la habitación).

El icono del sistema de coordenadas

El icono del sistema de coordenadas ayudará a reconocer visualmente la posición del plano XY sobre el cual se está trabajando, dibujando o modificando objetos, además de mostrar las direcciones positivas de los ejes X, Y y Z. Este icono se muestra por defecto en la esquina inferior izquierda de la ventana de AutoCAD y su aspecto es el que muestra la siguiente imagen: 

Las flechas indican la dirección positiva de los ejes X e Y. Para determinar la dirección positiva del eje Z se emplea la regla de la mano derecha: colocar los dedos pulgar, índice y corazón tal y como muestra la siguiente figura, señalando el pulgar en la dirección positiva del eje X y el índice en la dirección positiva del eje Y, el dedo corazón determinará la dirección positiva del eje Z.

Observar la relación entre el sistema de coordenadas anterior y la regla de la mano derecha, cuando X se dirige a la derecha e Y hacia arriba, Z se dirige hacia el observador. Siempre que la dirección positiva de Z se dirija hacia el observador el icono del sistema de coordenadas mostrará un cuadrado en la intersección de los ejes, en caso contrario no se mostrará dicho cuadrado, tal y como muestra la siguiente imagen.

Si se tiene en cuenta la regla de la mano derecha y se colocan los dedos pulgar e índice en la dirección positiva de los ejes se observa como Z se dirige hacia el interior de la pantalla, de espaldas al observador.

Elevación y altura

Cuando se asigna a un objeto 2D una determinada elevación el objeto no se dibuja en el plano XY sino en un plano paralelo a este, la elevación indica la distancia en el eje Z que hay desde el suelo al objeto. Si se dibuja un círculo con una elevación de 10 ud y otro círculo con una elevación de 30 ud el primero se situará a 10 ud del suelo, el segundo se situará a 30 ud del suelo y por tanto la distancia en Z entre los dos círculos será de 20 ud.

Cuando se asigna a un objeto 2D una altura se crea una proyección del objeto en la dirección del eje Z uniéndose el objeto y la proyección mediante caras opacas, transformando así el objeto en un objeto 3D. Al dibujar un punto se mostrará en pantalla una línea (la cual une el punto y su proyección a lo largo del eje Z), al dibujar una línea se creará una cara, al dibujar un círculo un cilindro, al dibujar un polígono tantas caras como lados tenga el mismo, etc.

En la imagen anterior se observa como al dar altura al polígono se crea una cara perpendicular al suelo por cada lado del polígono, sin embargo no se han creado caras en la parte superior e inferior del mismo. Al dar altura al objeto únicamente se crean caras laterales, salvo en el caso de los círculos que genera un cilindro con sus dos bases opacas. 

Hay que tener en cuenta que tanto el objeto inicial como su proyección forman parte de un único objeto por lo que al borrar el objeto de la base se borrará su proyección y viceversa. De igual modo al seleccionar una de las aristas verticales de las caras que se han creado se eliminará toda la cara. 

Si se asigna una altura positiva a un objeto se crea una proyección del objeto en la dirección del eje Z por encima de él y se generan entre ambos objetos caras opacas, si se asigna una altura negativa se proyectará el objeto por debajo de él. La siguiente imagen muestra los círculos elevados anteriormente, al superior se le ha dado una altura de 10 ud con lo que se han creado las caras hacia arriba mientras que al inferior se le ha dado una altura de -10 ud con lo que se han creado las caras hacia abajo.

Se puede asignar una elevación y una altura a los objetos antes de dibujarlos (orden Elev) o bien asignársela o modificarla una vez dibujados (orden Cambia).

Nota: tanto la elevación como la altura no se apreciarán en la vista en planta del dibujo puesto que en ella todos los puntos que se encuentran en la misma dirección en el eje Z se muestran superpuestos. Al dar altura a los objetos estos mostrarán las aristas de las caras que se crear pero no se mostrarán opacas ya que por defecto el programa muestra la estructura alámbrica de los objetos. A continuación se mostrará como visualizar el espacio en tres dimensiones así como la representación de los objetos con caras opacas.

Orden Elev

Elev     

Esta orden establece la elevación y la altura con la cual se van a crear los objetos que se dibujen. Por defecto la orden establece un valor de 0 para ambos parámetros con lo cual los objetos se dibujan en el plano XY y son bidimensionales.

Al establecer nuevos valores de elevación y altura los objetos ya creados no se modifican ya que estos valores solo afectan a los objetos que se dibujen posteriormente al cambio. El nuevo valor que se indique se mantendrá vigente en el dibujo hasta que no se vuelva a modificar.

La orden solicitará los siguientes datos:

Comando: elev
Precise nueva elevación por defecto <0.0000>:
10
Precise nueva altura de objeto por defecto <0.0000>:
20
Comando:

A partir de este momento todos los objetos que se dibujen (salvo la elipse y el rectángulo) se dibujarán a 10 ud del suelo y con una altura de 20 ud. 

Importante: aunque a los objetos se les asigne una elevación y una altura, en la vista en planta se muestran como objetos en 2D. Este aspecto puede dar lugar a errores al creer estar dibujando objetos 2D cuando realmente son objetos en 3D, por lo que es aconsejable que los objetos se generen con elevación y altura 0, tal y como se establece por defecto, y que posteriormente se asigne a los mismos la altura y la elevación con la orden Cambia.

Orden Cambia

Cambia    ó    _change     

Esta orden permite modificar la elevación y la altura de objetos que ya están dibujados, los pasos a seguir son:

Comando: cambia
Designe objetos: (seleccionar los objetos cuya altura y/o elevación se quieren cambiar, a todos los objetos seleccionados se les asignará el mismo valor de altura o elevación)
Designe objetos: (pulsar Enter cuando todos los objetos estén seleccionados)
Precise punto del cambio o [Propiedades]: p
Indique propiedad que se va a cambiar [cOlor/eLev/Capa/Tlínea/Escalatl/Grosorl/Alt-objeto]: l (para cambiar elevación)
Precise nueva elevación <10.0000>: 0 (distancia siempre desde el plano XY, no desde la posición inicial del objeto)
Indique propiedad que se va a cambiar [cOlor/eLev/Capa/Tlínea/Escalatl/Grosorl/Alt-objeto]: a (para cambiar altura)
Precise nueva alt-objeto <20.0000>: 50 (altura de las caras)
Indique propiedad que se va a cambiar [cOlor/eLev/Capa/Tlínea/Escalatl/Grosorl/Alt-objeto]: (pulsar Enter si ya se han realizado las modificaciones necesarias)
Comando:

Puntos de vista en 3D

Para poder ver el volumen de los objetos es necesario establecer un punto de vista 3D. Son varias las órdenes que se pueden emplear para establecer un punto de vista en tres dimensiones, las cuales se irán explicando a lo largo del curso, si bien todas ellas se basan en un mismo concepto: la posición del observador respecto al objeto.

Un punto de vista en 3D se establece en función de la posición del observador en el suelo respecto al objeto así como de la altura desde la cual observa el mismo, esto es, el ángulo que forma la dirección de la vista respecto al eje X y el ángulo que forma desde el plano XY. La imagen de la izquierda muestra la dirección de la vista, desde el punto de mira hasta el 0,0,0 del dibujo, así como los ángulos que forma la misma con el eje X (45º) y desde el plano XY (16º). En la imagen de la derecha se muestra el objeto visto desde el punto de mira establecido, se visualizará la parte trasera del camión y el lateral derecho del mismo.

Quizás la dificultad del trabajo en 3D con AutoCAD radica en ubicar los objetos en el espacio, saber donde se están creando o modificando los mismos. A este respecto un aspecto muy importante es el establecer en todo momento el punto de vista más adecuado.

Orden Ddvpoint

Ddvpoint  Ver/Pto. Vista 3D/Parámetros pto. vista  

Al acceder a la orden se presenta el cuadro de diálogo que muestra la siguiente imagen en el cual poder indicar los ángulos que determinan la dirección de la vista: el ángulo respecto al eje X y el ángulo a partir del plano XY.

El gráfico de la izquierda indica la posición del observador en el suelo, el objeto estaría situado en el centro del gráfico, el eje X corresponde con el ángulo 0 y el Y con el ángulo 90. Siguiendo con el ejemplo del camión, si se indica el ángulo 0 se mostrará el lateral derecho, 90º mostrará la parte trasera, 180º el lateral izquierdo y 270º el frontal, los ángulos intermedios muestran dos de los lados del camión. 

El gráfico de la derecha indica la altura desde la cual se observa el objeto. El ángulo 0 corresponde con el plano XY, los ángulos del cuadrante superior observan el objeto por encima del suelo y los del cuadrante inferior (negativos) lo observan por debajo del suelo. 

Para modificar los valores de los ángulos se puede hacer clic sobre los gráficos del cuadro de diálogo o teclear el valor en los cuadros de texto Desde: Eje X y Plano XY:. Una vez indicados los ángulos hacer clic en el botón Aceptar, la vista indicada se mostrará en la pantalla.

Los ángulo que indica la imagen muestran la vista en planta del dibujo: desde la frontal en el suelo y en vertical en altura. Para visualizar en cualquier momento esta vista bastaría con indicar los ángulos de 270º respecto al eje X y 90º respecto al plano XY o bien hacer clic sobre el botón Establecer vista en planta en la parte inferior del cuadro.

Estructura alámbrica y oculta

Al crear o modificar el dibujo en 3D AutoCAD, por defecto, muestra la representación alámbrica de los objetos, esto es, todas las líneas que los forman. Si lo que se quiere es visualizar el aspecto real de los objetos hay que ocultar el dibujo, de este modo las caras opacas que forman los objetos impiden visualizar los elementos que se encuentran por detrás.

La ocultación de líneas simplifica la visualización y aclara el diseño, lo que en algunas ocasiones es útil ha la hora de realizar ciertas operaciones y para comprobar que se han creado correctamente los objetos 3D. Sin embargo, hay que tener muy presente que este modo de visualización es temporal, al cambiar la visualización del dibujo así como al crear o modificar objetos se volverá a mostrar la estructura alámbrica de los objetos.

Orden Oculta

Oculta    ó    _Hide  Ver/Ocultar

Sin más que acceder a esta orden se produce la ocultación de líneas en el dibujo. En este momento se apreciará con claridad la estructura de los objetos 3D dibujados. 

Orden Regen

Regen    ó    _Regen  Ver/Regenerar  

Hay que tener en cuenta que algunas órdenes no son operativas mientras se visualiza la estructura oculta del dibujo como por ejemplo el Encuadre y el Zoom en tiempo real. Si es preciso utilizarlas habrá que volver a visualizar la estructura alámbrica del dibujo.

Al acceder a esta orden se produce una regeneración del dibujo con lo cual se muestra su estructura alámbrica.

 

Creación de objetos 3D asignando elevación y altura a objetos 2D

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