CAS para inovar no desenvolvimento do produto

O Desenho técnico faz parte da cultura da engenharia, esboços que auxiliam os desenhadores projectistas de produtos durante as várias fases criativas do desenho e ajudam a desenvolver novas inovações. O esboçar num papel com um lápis ou caneta é muito útil, mas carece de funcionalidades, principalmente porque é algo separado do resto do processo do CAD. Contudo, as ferramentas CAD ainda não são tão eficaz como a naturalidade e expressividade se tem em esboçar como o como lápis e papel, apesar de permitir uma integração completa com as fases subsequentes do projecto de processos (CAD, CAE, CAM, etc.) e outras funcionalidades interessantes. Era interessante poder esboçar num CAS (Computer-Aided Sketching), poderia ser uma ferramenta que fornece ao usuário um ambiente de esboço de que necessitam para fazer pleno uso dos seus talentos de um desenho conceitual e de inovador, proporcionando assim uma maior integração com as fases subsequentes do projecto de processos (CAD, CAE, CAM, etc.).

Neste post, escreverei sobre a importância do desenho num projecto conceitual, e analisar a situação actual do desenho na engenharia, e em seguida analise das principais características da incorporação de um sistemas CAS que poderá melhor um determinado produto. Considero que um CAS, não como um problema individual, mas pelo menos três: o pensamento, esboços pré escrita e das exigem às diferentes abordagens para a funcionalidade. Por fim, apresentamos o estado actual da arte em ferramentas de CAS, descrevendo as principais características e problemas pendentes deste tipo de aplicações.

1. Introdução

Um projecto de engenharia é amplamente documentado como um processo de idealização complexa e pouco conhecida pelo qual os novos produtos na indústria são criados. Há uma falta generalizada de conhecimento sobre como os desenhadores realmente desenham. Apesar disso, é sabido que desenhar é uma ferramenta útil que ajuda-los durante o desenvolvimento de novos produtos. Podem se ser apontadas algumas vantagens do esboço através do lápis e papel: as ferramentas necessárias são baratos e simples de usar, que fornece a experiencia dos comentários visuais e cinestésicos imediatos, e permitir uma fácil revisão e correcção (escrevendo mais, apagar ou começar de novo numa nova folha de papel), posso pessoalmente dizer que “o lápis tem sido chamado o instrumento mais potente do mundo, por isso dá mais do pensamento do homem e às suas aspirações” de uma primeira forma visível.

Recentemente, algumas tentativas foram feitas para descartar a actividade esboçar, argumentando que as aplicações CAD poderiam fazer um trabalho melhor e, portanto, todas as actividades de desenho devendo de ser consideradas antiquadas. Contudo, as ferramentas CAD comercialmente disponíveis com algumas pseudo-capacidades de ''desenhar'' estão longe de ser uma alternativa satisfatória para esboçar uma vez que são claramente orientada para a execução, em vez de um projecto conceitual. As ferramentas de CAD actuais podem levar os desenhadores na direcção errada, incentivando os usuários a ignorar o processo de refinamento do pensamento crítico e criativo e ir directo para o trabalho acabado.

Assim, o desenho de engenharia, entendido como uma metodologia que visa a concepção, continua a ser uma parte importante da cultura de engenharia. Esboços auxiliam os desenhadores de produtos durante as fases criativas do desenho e ajuda a desenvolver inovações.

A principal fragilidade do esboço de lápis e papel vem do fato de que, após um esboço final que foi obtido e os seus planos de concepção estarem completos, o desenhador deve criar o modelo CAD a partir do zero. Importante como é, a actividade do desenho à mão livre não pode ficar desconectado do resto do processo de desenho.

No campo de desenvolvimento de desenho auxiliado por computador (CAS) tem como objectivo preservar as vantagens do desenho de lápis e papel, evitando as suas fragilidades. As ferramentas CAS devem fornecer aos usuários um ambiente que reforce o esboçar o seu talento para o desenho conceitual e a inovação e ao mesmo tempo, proporcionar a plena integração com as fases subsequentes do processo de criação de produtos (baseados em num projecto de detalhado num CAD, CAE, ou CAM, etc.).

Aqui tentarei organizar as coisas da seguinte forma: a segunda secção analisa a situação actual do desenho de engenharia, e discute a importância do desenho no projecto de engenharia, e considera os vários papéis que os esboços que podem ser realizadas no processo de desenho. A terceira secção resume a interpretação da historia da automação dos desenhos na engenharia, destacando assim algumas das principais contribuições para este âmbito, e identificar as principais características que um possível caso de integração de uma ferramenta CAS. A quarta secção considera os problemas pendentes que devem ser resolvidos antes da interpretação automática dos desenhos de engenharia que são uma realidade quotidiana. A quinta secção apresenta as conclusões.

É interessante notar que os dispositivos tácteis destinados a aumentar o sentimento de imersão do usuário pode se tornar uma alternativa válida no futuro, mas não irei considerá-los aqui, pois eles são ainda pesados nas interfaces.

2. A importância do desenho no projecto de engenharia

Nesta secção, considerando que o acto de esboçar é uma poderosa ferramenta do desenho de engenharia que melhora a criatividade e promove a inovação do desenho. Segui os estudos anteriores que mostram como desenhos feitos à mão livre podem desempenhar um papel importante na criatividade, na fase exploratória aberta à resolução de problemas, porque eles são sintacticamente e semanticamente densas e ambígua. Embora outras classificações poderiam sido propostas, a fim de chamar a atenção para as questões mais relevantes, a utilização de uma classificação proposta: podemos distinguir esboços que ajudam a pensar, usado os para se concentrar e orientar no pensamento não-verbal; esboços falantes usados para apoiar a discussão do projecto com os colegas e os esboços prescritivos, que dão instruções ao desenhador encarregado de fazer o desenho acabado. Assim, nesta secção, falarei sobre:

– Esboçar como parte da cultura e tradição de um projecto de engenharia;

– Esboços “pensantes”, onde o desenhador está a desenhar atraído pelo seu próprio benefício imediato;

– Esboços “falantes”, quando o desenhador está a esboçar para os colegas;

– Esboços “prescritivos”, quando o desenhador é dar instruções aos funcionários.

Finalmente, pode-se considerar a tendência preocupante da diminuição, ou mesmo o desaparecimento, de esboçar, devido à sua ausência no currículo de engenharia, e o paradigma do domínio de um sistema de CAD e da sua falta de facilidade de usar ferramentas CAS.

2.1. Esboçando como parte da cultura de engenharia

O uso de desenhos para comunicar ideias técnicas pode mesmo antecipar-se o à linguagem escrita, embora tenha sido pouco desenvolvida até o Renascimento. A rápida evolução a partir desde de então até o aparecimento dos sistemas de CAD é descrita na história de desenhos de engenharia.

Com o aparecimento dos sistemas de CAD, como é óbvio a cultura clássica de engenharia gráfica mudou, e assim os tradicionais desenhadores de engenharia conheceram as necessidades de se adaptarem a um currículo moderno havendo então a necessidade dos engenheiros e dos tecnólogos de serem graficamente alfabetizados foi enfatizou. Essa alfabetização inclui esboçar, que está no cerne da linguagem gráfica da engenharia, uma vez que está entre as melhores formas de documentação na fase de inicial de idealização, dos projectos de engenharia: o registo inicial de soluções de desenho usando rascunhos para recordar imagens fugazes em a mente e para comunicar essas ideias iniciais a outros.

Um estudo recente realizado pela ASEE – “Engineering Design Graphics Division” identifica a capacidade do desenho à mão livre objecto de engenharia como a segunda habilidade mais importante a ser aprendida por estudantes de engenharia. Esta conclusão é apoiada pela Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos.

O ABET – “Accreditation Board for Engineering and Technology” recomenda uma lista de onze critérios para avaliar os alunos, um dos quais, o critério 3 (g), exige que os alunos devem possuir uma capacidade de comunicar eficazmente. Muitos programas de engenharia interpretam a capacidade de se comunicar como englobando escritas, orais e formas gráficas. Neste contexto, podes se descreve uma pesquisa realizada pela ASEE de alcançar um consenso sobre os requisitos para os estudantes de comunicação gráfica. A partir disso, destaca-se que a capacidade de criar modelos sólidos 3D em CAD e a habilidade para esboçar objectos de engenharia na numa folha branca foi acordado para ser o primeiro e segundo requisitos mais importantes para a comunicação gráfica. Sem dúvida, a comunidade de ensino de engenharia considera esboçar uma habilidade essencial para os engenheiros actuais e futuras.

2.2. “Esboços pensantes”

“Esboços pensantes” tem sido usado por criadores individuais desde o Renascimento (se não antes) como uma ajuda para um projecto conceitual. O projecto conceitual é um processo complexo e que ainda não é compreendido na sua totalidade. Em certo sentido, o desenho é um processo de descoberta, é do refinamento do pensamento por meio de imagens visuais. É comum e aceito que os desenhos sejam úteis durante o processo de pensamento como o dos desenhadores que reconhecem as formas dos desenhos e transferem-lhas em diferentes formas, e são úteis como o processo desenho do pensamento visual.

Os esboços são mais úteis do que desenhos durante a linha de pensamento no processo de desenho, já que um desenhador pode se concentrar nos aspectos criativos de sua obra, e não gastar tempo com aspectos de rotina, tais como a gestão de régua e compasso, desenho de construção auxiliar ou o cálculo de coordenadas e entrada de dados em um sistema de CAD. O retorno da informação visual que um desenho permite que um desenhador experiente para ver instantaneamente o que implica o seu esboço, e se ele não gosta disso, ele pode chamar outra coisa, sem ter perdido qualquer momento. Na observação, a interacção com desenhos parece ser ainda mais relevante para os desenhadores que a habilidade física de desenhar. Como poderia ser, uma simples máxima como “o que tu imaginas, tu desenhas”, seja uma interface sendo os esboços ainda é útil no cenário de lápis e papel (como é menos incómodo do que um conjunto de dispositivos de desenho), e continuam a sê-lo num cenário baseado em computador (como um retorno de informação instantâneo é incompatível com uma série de ícones e menus).

2.3. “Esboços falantes”

Com o surgimento das escolas de engenharia na época da Revolução Francesa, o desenho de projecto algo social, ao invés de uma actividade solitária. Como observado por dois desenhadores que nunca se sentaram para conversar, pois eles desenharam os esboços para o outro, mas no caso deles se reunirem, esses desenhadores utilizam o mesmo lápis seja um do outro enquanto esboçam durante uma reunião. Esses esboços continuarão a ser importante no processo de visualização do artefacto, uma vez que tornam mais fácil de explicar um ponto de vista técnico, porque todas as partes da discussão partilham de uma quota definida na ideia gráfica comum que vem sendo debatida. Alguns estudos recentes têm mostrado que as representações visuais de conceitos também são úteis para aumentar a interacção entre os usuários e os desenhadores nos seus trabalhos, a representação visual de conceitos é empregada como método principal pelo a qual as diferenças entre os conceitos dos desenhadores e dos utilizadores são identificados.

Como por definição o público-alvo de “esboços falantes” são as pessoas não os computadores, pudesse questionar como alguém pode estar interessado na interpretação automática dos “esboços falantes”, podendo ser identificadas duas respostas possíveis.

Em primeiro lugar, conforme o aumenta e a complexidade projecto de desenho aumentam os processos de desenvolvimento do produto e o tempo encurtam para o mercado, há uma tendência cada vez mais clara que é no processo de desenvolvimento do produto que é registado. Num futuro próximo, os esboços “falantes” vão ser gravados assim que o hardware necessário tablet PC’s e afins se tornem banal.

Em segundo lugar, os computadores não podem gerir adequadamente os dados sem ter alguma capacidade de interpretá-lo. Assim como os esboços “falantes” tornam-se parte da definição de dados de produtos digitais, e as pressões para tornar os computadores compreenderem e interpretarem esses dados vai crescer.

No entanto, estas são as exigências para o futuro, e não são considerações actuais ainda que mais no presente possam se descrever os requisitos actuais e como eles podem ser satisfeitos.

2.4. “Esboços prescritivos”

A partir da Revolução Industrial, a fim de que seus projectos pudessem ser realizados, os desenhadores projectistas tiveram de comunicar suas ideias finais uns aos outros. Os “esboços prescritivos” são desenhos técnicos contendo informações detalhadas descrevendo um projecto final, conhecida como desenho de detalhado e ou pré-fabricação, estes contêm um conjunto completo de pontos de vistas complementares por informações simbólicas transmitidas através de símbolos normalizados, diferem dos planos de pormenor ou dos planos de geometria sobre a vista imperfeita, embora contenha uma descrição detalhada da forma e uma estimativa aproximada das propriedades métricas. Um exemplo de um esboço “prescritivo” é mostrado na figura abaixo, que transmitir informação simbólica complexa, que é altamente normalizado. Esta informação simbólico complexa podem ser classificados em:

– “Símbolo pseudo-textuais” que identificam formas muito comuns, como o símbolo diâmetro (Ø) que é o mais comum.

– “Símbolos gráficos” que convencionalmente simplificam e/ou destacam uma característica geométrica do produto. A malha ligada à vista em corte é o mais comum deste tipo de símbolo (ISO 6413, ISO 128), e as partes roscas (ISO 6410), entre outros, mostram a complexidade dessa classe de símbolo.

– “Símbolos multi-icon” que transmitem a característica de um produto complexo, as dimensões (ISO 129) são de longe o exemplo mais comum de tais símbolos. Vários símbolos de fabricação (por exemplo, símbolos de soldadura), tolerâncias e diagramas de cinemática também pertencem a esta categoria.

IMAGEM 01

Pode-se considerar também os “esboços prescritivos” em “esboços arquivo”, e por ai pode-se considera que as ferramentas CAS devam simplesmente facilitar o arquivamento e recuperação de tais esboços, mas acima justifica-se que os “esboço prescritivos” executam várias outras funções e, portanto, ser se designado “esboços arquivo”.

Devido à natureza diversificada e a inter-relação mútua das informações repassadas, o problema da interpretação automática do desenho à mão livre das vistas pode ser misturada com anotações de engenharia o que torna-se mais complexo.

Actual na indústria, apenas o lápis e papel são utilizados para “esboços prescritivos”, no entanto, o desenho de lápis e papel no “esboços prescritivo” é usado como uma “storyboard” para orientar e a criação da definição orientada para o utilizador do modelo CAD equivalente é um desperdício de tempo e esforço, os “esboços prescritivos” devem de desempenhar um papel mais importante no projecto através de ambientes CAS.

2.5. Uma tendência preocupante: a morte do esboçar?

Na secção 2.1, mostramos que esboçar era uma parte vital da cultura e da tradição do projecto de engenharia. No entanto, a alfabetização gráfica recentemente sofreu um declínio, os técnicos têm muitas vezes a inadequada experiência em fazer desenhos para comunicar eficazmente à informação gráfica, isto devido ao uso dos sistemas de CAD, tanto no ensino ou na prática profissional, as habilidades de esboçar à mão livre têm sido negligenciados. Além disso alguns técnicos quando confrontados com um desenho conceptual, usam agora mais ferramentas de síntese verbal e numérica do que os gráficos desde o alcance de ferramentas gráficas e este suposto pode ser limitado ao desenho de detalhado e especificação de fabricação na produção o que pode implicar que os desenhos não sejam estritamente necessárias, embora diminuam o trabalho do desenhador.

Este declínio das habilidades esboçar é uma consequência de uma estratégia de ensino voltado para a computação, o perigo não é perigo não é que os computadores comem a pensar como homens, mas que os homens comecem a pensar como computadores, enquanto alguns livros excelentes neste caso representante a vista dos currículos de maior sucesso contemporâneo são orientados para computadores colocando a serviço da criatividade dos desenhadores ou seja, muitos ainda tentam colocar desenhadores no serviço de computadores, neste último não ensinam os desenhadores a melhor maneira de utilizar os computadores para ajudá-los a fazer o que eles querem fazer, em vez disso eles forçam os desenhadores para alterar seu fluxo natural onde estes dominam as ideias, a fim de encaixar o que é chamado de bom caminho o que é exigido por computadores. Tais livros introduzem o leitor em um mundo de acções de desenhar em vez de um mundo de ideias de concepção. No pior dos casos, os livros que ensinam as técnicas do velho desenho assistido por computador e aplicações de desenho técnico (CADD), e até mesmo alguns que são anti-CAD, ainda sobrevivem. Em comparação, aqueles que ensinam desenho paramétrico como o real e uma ferramenta de desenho conceituais definitivo são à primeira vista os infractores menores mas a realidade é que eles são mais perigosos. Anti-CAD e atitudes orientadas CADD são tão obviamente antiquadas que pode-se ignorá-los, no entanto é igualmente e inaceitável a introduzir como única solução a parametrização, enquanto o desenhador ainda está no refinamento das ideias incompletas sobre forma e função do desenvolvimento do produto.

A desculpa usual para colocar os esboços de lado como se fosse um brinquedo velho é que desde que as aplicações de CAD pudessem realizar um melhor trabalho esboçando deve ser considerado antiquado, alguns fornecedores de CAD ainda alegam que as suas aplicações abrangem funções de esboçar. Quais as suas brochuras realmente descrever é o seguinte processo:

– Desenho de linhas, até adicionar forma geométricas de CAD até a forma desejada seja obtida.

– Sequencialmente adicionar restrições geométricas até o final da geometria é alcançado.

O primeiro passo para a estratégia de um pseudo-esboçar que difira do esboçar real que a geometria final deve já estar na mente do desenhador antes de ele ou ela começar a desenhar a primeira linha, a criatividade deve terminar antes do desenho começar, no entanto manter a ideia inicial até que ela seja suficientemente desenvolvida é muitas vezes a parte vital.

A segunda etapa difere ainda mais claramente a partir de uma ferramenta de criatividade realmente aumentada devido à sua natureza sequencial a geometria resultante obviamente é dependente das restrições. No entanto o formato final depende também da sequência em que essas restrições foram introduzidas, este processo não é tão cansativo como o CAD de formas geométricas predefinidas que foi permitido pelas ferramentas da primeira geração de CADD. No entanto está longe de ser o traçado original onde as geometrias incompletas e mal definidas na verdade foram a ideia original do desenhador, então porque é que os desenhadores usam ferramentas CAS? Não é porque esboçar é arte no sentido de ser incompatível com computadores ou outras ferramentas que se supõe de alguma forma restringir a criatividade, a razão que os desenhadores não utilizam ferramentas de CAS é, simplesmente, que as ferramentas de que necessitam ainda não estão disponíveis.

3. Automação na interpretação dos esboços técnica

Os resultados das pesquisas recentes sugerem que o desenho em papel é ainda mais eficaz na produção de soluções de esboçar que em formato digital, outros estudos recentes sugerem que o uso corrente reduziu-se o esboçar tradicional e este tem mais a ver com os constrangimentos no ambiente criativo do que no desenho não havendo em qualquer parte rejeição pessoal do desenho à mão livre, assim, pudesse identificar a conveniência de novas ferramentas no auxiliado por computador, ferramentas para esboçar que são mais fáceis de usar do que papel e lápis, e que geram arquivos de saída compatíveis com os requisitos de entrada do código dos sistemas de CAD actuais.

Na criação de tais instrumentos, fazem-se o uso das ideias do campo de interfaces e do esboço e modelação. Este é um campo emergente de na investigação que visa a criar as ferramentas informáticas necessárias para mudar para um novo paradigma: esboços que devem ser usados como entrada para criarem modelos digitais de engenharia em um ambiente de ideação verdadeiramente auxiliados por computador. Em tal ambiente, os processos de ideação informal e não estruturados poderão circular livremente, e as última formas 3D seriam automaticamente derivadas do processos ideação tal como os objectivos actuais no seio da dos sistemas CAS que ainda não são muito diversas, pois eles deveriam de melhorar as capacidades de desenho actuas nas aplicações CAD 3D, para a criação de interfaces e para os desenhadores de automóveis e/ou até mesmo para os fabricantes dos desenhos animados em 3D. Esta é uma consequência da novidade deste campo de pesquisa e a diversidade dos problemas que se destina a tratar: a partir de projectos de softwares GUI para desenho de peças mecânicas e geométricas de modelos 3D para desenho gráfico, neste caso considera-se um ramo específico ou seja o esboço baseado num projecto conceitual. Focalizando ainda mais para o caso particular do esboço baseado em produtos industriais.

Na segunda secção, foi considerada a variedade de tarefas de concepção, durante o qual os desenhos são usados de uma forma comum, e os requisitos que do CAD equivalente que devem satisfazer. Nas subsecções seguintes considera-se as questões individuais das três classificações: esboços pensantes, esboços falantes, esboços prescritivos. Embora o principal objectivo deva de ser o de suplantar dispositivos apontador e ambientes, não devemos perder de vista o facto de que muitos desenhadores ainda usar esboços em papel e lápis, e todas as ferramentas que lhes são oferecidas devem de dar-lhes uma significativa usabilidade e funcionalidade, além de duplicar todos os usabilidade e funcionalidade que já desfrutam. Para uma discussão sobre usabilidade, pode ser se referido aos leitores o significativo das vantagens funcionais CAS sobre o lápis e papel:

– A facilidade de armazenar e transferir a informação

– Ilimitado espaço de desenho, como sejam as ferramentas de navegação e zoom, assim como outros no que o papel virtual consegue converter da superfície da tela limitada em virtual ilimitado.

– Capacidade de editar como seja apagar, copiar, redimensionar e outras operações de transformação de ajuda para converter a caneta virtual numa ferramenta mais eficaz do que a caneta convencional.

– Representação digital, permitindo aos esboços serem se integrados num produto do sistema de gestão do ciclo de vida.

3.1. Interpretação de pensar esboços

Suporte computacional para pensar em esboços durante o projecto conceitual de produtos industriais tem sido orientado para duas abordagens principais: a reconstrução de modelação baseada em um ou mais pontos de vista esboçados que são interpretados e um modelo plausível 3D é gerado automaticamente e a modelação baseada em gestos, onde as operações de modelação por gestos são usados para transformar desenhos em 2D em objectos 3D, nesta secção dá-se uma visão geral dos trabalhos anteriores de modelação baseada em reconstrução e em seguida descrevem-se investigações, em ambos os modelos de reconstrução e modelização baseada em gestos, que têm levado a aplicações de protótipos utilizáveis.
3.1.1. Interpretação Off-line de desenhos

A interpretação consiste em encontrar, pesquisar abordagens que realizam a interpretação de algum número de desenhos 2D de modelos 3D e avaliá-los, para os toma-los apenas desenhos simples como entrada, a essência de uma interface natural para esboçar, e interpretar as de linhas naturais dos desenhos que mostram somente as linhas visíveis de um ponto de vista particular e a interpretação de desenhos 2,5D-wireframe, desenhos onde as linhas escondidas são mostradas.

IMAGEM 02

Exigem sistemas protótipo que interpretam desenhos naturais, existe ainda um conjunto de problemas técnicos a resolver como se vê na IMAGEM 2 acima, e esses trabalhos recentes sobre continuam em progressos tanto na interpretação da geometria frontal e em das deduções topológica não visíveis.

A abordagem alternativa para a interpretação de desenhos 2,5D é de certa forma menos natural, e exige mais trabalho por parte do utilizador, no entanto como a restante secção vai mostrar os problemas técnicos que estão muito mais perto de serem resolvidos. O paradigma nessa área, e todos os trabalhos subsequentes podem em certa medida ser vistos como uma melhoria incremental sobre eles próprios. A abordagem pode ser tolerante a erros de esboçar à mão livre, e permitir que as faces planas e cilíndricas, várias pessoas têm produzido aplicações práticas partir desta ideia.

3.1.2. Off-line interpretação de esboços

Nos últimos anos têm-se pesquisado e realizado em vários projectos de investigação relacionados com a criação de ferramentas inteligentes CAS para criar e gerir “esboços pensantes” para o projecto conceitual de desenvolvimento de produtos industriais, um dos principais objectivo é produzir e obter modelos em 3D usando um “esboço digital” para substituir os esboços tradicionais de lápis e papel assim ficando com toda informação compressa num único espaço. A norma da funcionalidade das ferramentas é garantida desde que:

1 – O esquema é armazenado para permitir a reutilização posterior, podendo se criar uma nova sessão que pode começar a esboçar a partir de um esboço anterior.

2 – Ampliação e deslocamento com o movimento das acções que convertem se na superfície da tela limitada, geralmente pelo ecrã do computador do tipo tablet A4, em um papel ilimitada virtual.

3 – Editar capacidades, tais como excluir, têm de ser implementadas.

A fim de proporcionar maior funcionalidade que o do papel real e que assim poderia oferece uma conversão automática das formas delineadas num modelo 3D. Pode-se implementar duas estratégias para lidar com os “esboços pensantes”,o primeiro é a implementação da interpretação de desenhos off-line, que permitir o usuário completar o desenho e em seguida oferecer a seus dados interpretados num modelo 3D, a alternativa implementada na interpretação em tempo real do esboço que é o do reconhecimento do “esboço interactivo” no modelo 3D a ser construído, enquanto o usuário desenha o esboço.

IMAGEM 03

Conforme explicado anteriormente, a interpretação dos esboços é a automatização da construção de grandes variedades de esboços, de poliedros e objectos wireframe dos ponto de uma única vista do desenhos esboçados que geram o modelo 3D numa interface caligráfica, onde o desenhador pode ver o esboçar o traço, a inflação do processo é baseado na optimização numa reconstrução de optimização baseada em 2D que converte os esboços em desenhos finais e a reconstrução em seguida baseada na optimização transforma desenhos 2D em modelos 3D, como se vê na figura acima.

Para desenhos finais a normalização dos poliédricos não podem perdem qualquer vértice, se não todas as arestas normalizadas não são removidas, a técnica da inflação axonométrica evita a optimização iterativa e oferece melhores resultados. Para outros objectos, a interpretação dos esboços supera alguns dos problemas relacionados com a reconstrução 3D na optimização baseada em desenhos de linha, mas a inflação baseada em optimização ainda não é útil como um objectivo geral “caixa preta” do motor de um esboço baseado em modelação de sistemas, uma vez que é muito sensível a imperfeições inerentes aos esboços existentes, assim para reduzir a exigência de experiência do usuário na afinação do algoritmo e aumentar a sua taxa de sucesso antes de poder-se afirmar que um propósito robusto pode ser generalizado num motor automático. Outros problemas importantes permanecem em aberto, por exemplo, as questões em torno de detecção de face do objecto têm sido profundamente discutidas em vários pontos, podendo posteriormente ser abordando o facto de que a optimização de processos iterativos são pontos de estrangulamento computacional e as estratégias alternativas, como o processamento paralelo de optimização do fundo 3D durante um sessão de esboço, devem ser exploradas.

IMAGEM 04a)

IMAGEM 04b)

IMAGEM 04c)

Assim, o estado das coisas é que as formas de poliédricos actualmente utilizado em esboços wireframe em como se vê IMAGEM acima 4a),b), e c) podem ser automaticamente convertido em objectos 3D através de abordagens como a inflação axiométrica, o modelo 3D resultante é transferido para um sistema de CAD 3D para finaliza-lo e para gerar os modelos de detalhe e outros planos.

3.2. Interpretação em tempo real de esboços em interfaces de reconstrução geométrica.
Para o desenvolvimento de interfaces para a reconstrução geométrica, a fim de explorar esta ideia de criação de geometria 3D por meio de interpretação em tempo real progressivamente através de esboços à mão livre interactivamente reconstruindo objectos poliédricos a partir de esboços à mão livre para produzir modelos tridimensionais, apesar do domínio geométrico é restrito a quase normal, a aplicação funciona como um banco de ensaios para estudar a viabilidade de reconstrução progressiva em tempo real como uma técnica.

Uma característica importante de uma interface de reconstrução geométrica de esboços em tempo real é sua interface minimalista baseado em apenas três gestos, os três gestos que o usuário deve aprender são: criação de linhas de geométricas, criar linhas auxiliares, e excluir linhas. O usuário cria um novo objecto através da realização de um esboço pseudo axonométrico, normalmente, o primeiro passo é a definição das direcções principais xyz no espaço para delinear o esboço 3D. A interface de reconstrução geométrica suporta a criação de objectos complexos, bloqueando-os em dentro de uma moldura de linhas de construção como se vê acima na IMAGEM 04a) as linhas auxiliares embelezado são mostradas como linhas tracejadas, as linhas de construção são extraídos através da aplicação de baixa pressão com a caneta e pode então ser usada para encaixar ou aumentar as linhas da geometria desejada, esta é uma prática comum no desenho de modelação técnica, como o bloqueio nas características principais de uma peça não só simplificar a construção do esboço, mas também permite a criação de peças complexas através de geometrias simples.

Para apoiar a operação em tempo real, o agente de inflação axonométrica interactiva oferece tentativa de modelos 3D, Isto permite que os usuários vejam o modelo 3D actuais ao completar o esboço, assim que o sistema detecta uma face completa, é sombreada automaticamente, ver IMAGEM 04.a) faces sombreados, os usuários podem alterar a perspectiva de vista sempre que quiserem, e prosseguir com esboços como se vê na IMAGEM 03. A remoção das bordas indesejada é realizada durante a altura do esboçar do desenho, que é interpretado como um comando excluir, encontra-se na prática que quando eles são usados para criar geometrias a partir do zero, os usuários pedem algum tipo de assistência com tarefas repetitivas, tais como o esboçar de todos os limites do objecto a modelar, ou de um operador de simetria para a construção de formas simétricas por apenas desenhar metade do objecto. A fim de melhorar a funcionalidade ferramentas de CAS devem de ser fornecidos tais comandos de desenho alongado, idealmente a implementação de gestos, da mesma forma que o comando delete é implementada actualmente como um gesto.

Outra observação prática com base na experiência, é que é importante para lembrar ao desenhador que esboçar é provisório e não definitivo. Para esse fim, deve de ser implemento um processador não realista para preservar o esboçado e as aparências dos objectos criadas a partir do esboço à mão livre, como se vê na IMAGEM 05 abaixo mostra um exemplo de um esboço de um objecto aparentemente real.

IMAGEM 05

3.3 Interpretação dos “Esboços falantes”

A relação que os esboços falantes têm a ver com os alguns desenvolvimentos recentes na área dos trabalhos colaborativo que visa tanto à criação colaborativa e a partilha de esboços 2D.

No entanto, pouco tem sido feito no domínio da interpretação automática dos esboços falantes e convertê-los em modelos CAD 3D. Conforme apresentado acima, embora os esboços falantes claramente vão ser uma área importante num futuro próximo, e há muito trabalho ainda a ser feito, de acordo com a experiência adquirida nos âmbitos a resolver não apenas nos problemas técnicos relacionados com as limitações das máquinas actuais, mas também questões organizacionais.

3.4. Interpretação de ”Esboços prescritivos”

Esboços prescritivas são mais difíceis de interpretar do que outros tipos de esboços como eles transmitem informações mais ricas a nível dos simbólico, e têm-se observado que em determinadas ideias se misturam geralmente várias perspectivas de um objecto com vários tipos de informação simbólica.

Tendo em consideração o problema de interpretação do esboço à mão livre visto que este se mistura com as anotações técnicas ou com outros elementos para evitar tais problemas nos desenhos, os trabalhos de SILK mais recentes de James A. Landay têm explorado problemas relacionados, por exemplo com a abordagem que é orientada principalmente para o desenho de GUI’s, incluindo os textos como gráficos. SILK tem algumas vantagens sobre os tradicionais os esboços de lápis e papel.

Mas podem-se descrever os inconvenientes de sistemas de reconhecimento de esboços neste momento, uma abordagem possível é a de considerar as opiniões e comentários como modos distintos, recentes trabalhos relacionados tentam resolver o problema de mudar os modos em ambientes dos desenhos, Por exemplo, o laço e o toque podem ser uma abordagem de permite aos utilizadores realizar ilustrações dinâmicas, associando a fórmulas matemática à mão com desenhos de forma livre e fornecendo um conjunto de ferramentas para gráficos e avaliações de expressões matemáticas para resolver as equações, os trabalhos em curso sobre vectorização de projectos pode antecipar alguns dos principais aspectos do próprio problema. Apesar dos avanços recentes na área de reconhecimento de gráficos, a vetorização de modelos matemáticos provaram ser um problema difícil, assim como os desenhos técnicos em 3D que transmitem informações e representam através de pontos de vista complexos como seja as vistas principais, as vistas de premunir, as vistas de cortes, etc. assim como as anotações seja as dimensões, tolerâncias, e outras. Para pesquisar e resolver os problemas colocados pelos esboços prescritivos, pode ser se lançado uma nova uma nova linha de trabalhos baseados no gesto inteiramente novo e assim reconhecer de geometria, a aplicação do protótipo resultante, combina uma interface aonde de esboça por exemplo num 2D paramétrico comercial. A implementação do conceito de uma interface minimalista, pode proporcionar um ambiente de esboço que é livre de menus e ícones, sendo capaz de interpretar e de reconhecer geometrias como linhas, arcos, círculos, elipses ou entidades compostas que são automaticamente segmentadas para essas entidades de base, e os símbolos que representam condicionantes como seja a dimensão, paralelismo, perpendicular, tangente, concêntrica, horizontal ou vertical, e estas entidades de desenho indesejados podem ser removidos com um gesto de rasurar, este método não só permite que erros sejam corrigidos, mas também permite formas mais complexas ao quando se está a esboçar de forma incremental ou por refinamento de formas mais simples.

O sistema pode utilizar a pressão de uma caneta para decidir se a entrada que corresponda à geometria ou de um gesto abruto. A pressão mais forte representa uma geometria de um desenho, a aplicação de uma pressão baixa significaria que o traçado é interpretado como um gesto. Ambos os analisadores de geometrias e dos gestos fazem uso de duas geométricas: a da direcção e a dos gráficos de curvatura de cada curso. Paro o desenvolvimento pode ser usada um kernel ACIS comercial de modelação geométrica para armazenar as entidades reconhecidas da geométrica, e um gestor de restrições comercialmente disponíveis para gerir as restrições geométricas e dimensionais do modelo.

IMAGEM 06

A IMAGEM 06 mostra um exemplo de interacção com o utilizador assim como restrições de paralelismo que são aplicados nos segmentos pretendidos fazer paralelos, uma vez que a forma desejada é obtida, pudera-se prosseguir com o dimensionamento, o utilizador pode alterar o valor da cota actual ou escrever o novo valor próximo ao correspondente. O recalcamento do modelo pode assim exibir uma nova geometria. Esse fluxo de trabalho fornece uma maneira natural de adicionar dimensões desejadas para um esboço. Os símbolos Pseudo-textuais são facilmente integrados em reconhecedores do esboço usando o reconhecimento do sistema operacional embutido e pelas suas capacidades. Os símbolos gráficos que representam funções convencionais são múltiplos ícones, e são os elementos mais difíceis de ser detectados num esboço prescritivo. Estratégias como sistemas multi-agentes pode parece ser a abordagem promissora para reconhecê-los, mas por outro lado as abordagens de varias vista são actualmente as mais adequadas para a reconstrução 3D automática, mas as representações de várias vistas não podem ser necessárias durante a criação mas estas devem de pelo menos obedecer às normas ISO 128 e ISO 5456-2 versus ISO 5456. Um sistema CAS deve de verdadeiramente ser destinado a cobrir toda uma gama de projectos conceituais que sejam capazes de lidar com ambas as vistas individuais como seja a axonométrica e similares, geralmente associada com esboços pensamentos, e vários pontos de vista diferentes que são mais tarde orientados para esboços prescritivos, os símbolos gráficos como os que são usados em desenhos técnicos, diagramas, planos e outra documentação de produtos técnicos deve de aparecer em outros sub-campos, bem como desenho de desenvolvimento de produtos industriais.

3.5. Esboços prescritivos versus modelação paramétrica

Se quantitativamente for comparado a usabilidade dos esboços pensamentos em formato digital com esboços tradicionais de papel e lápis, será fácil demonstrar que o uso de ferramentas CAS pode se tornar tão útil quanto o convencional em papel e lápis para os alunos das engenharias.

A comparação da usabilidade de CAS com aplicações comerciais de um CAD paramétrico será sempre necessária para a realização de várias análises e para testar a convicção de que as interfaces para esboçar possam constituir uma alternativa tecnicamente viável para serem facilmente integradas nos sistemas comerciais de CAD com interfaces padrão. Podendo se ver o exemplo das diferenças entre as IMAGEM 01 e IMAGEM 07, que dá uma clara vantagem sobre a interacção de sistemas CAS.

IMAGEM 07

Contudo, a uma alta eficácia em termos de apoio de situações complexas pode ter um efeito colateral indesejado: a eficácia do sistema piorar por causa da dificuldade cada vez maior de tarefas de reconhecimento e segmentação, assim poderia se concluir que a melhor alternativa para obter os melhores resultados é a combinação de várias situações até uma situação média em vez de tentar definir a geometria do conjunto num único esboço ou traço. O utilizador pode tirar vantagem das ferramentas de edição como seja apagar e similares, a seguir uma boa estratégia, seja o refinamento recursivo de uma versão preliminar em curso havendo assim vantagens maiores, pelo que reduz a taxa de falha do sistema, e por outro lado, força o utilizador a esboçar de uma forma mais intencional estando concentrado nas formas essenciais, e deixando os detalhes e aperfeiçoamentos para trabalho posterior.

Finalmente pode-se notar outros usos potenciais da CAS, para protótipos CAS-CAE, como processadores para análise estrutural, principalmente das estruturas de barras em 2D e assim haverá uma maior facilidade de interacção do utilizador.

4. Problemas pendentes e as possíveis soluções

Anteriormente tentou-se mostrado que um sistema CAS é viável, se é para se tornar uma realidade quotidiana, esta deve ser bem comportado, seja não deve apresentar ao usuário com surpresas desagradáveis e como uma ferramenta ideal é aquela que é tão previsível que se torna invisível o uso da aplicação é tão automático que o utilizador se concentra em criar um projecto sem sequer ter que pensar em como utilizar a ferramenta. Para além de ser bem comportada, uma ferramenta CAS também deve fornecer toda a funcionalidade que é fornecida pelas ferramentas de outras aplicações ajudam a suportar, sendo naturalmente também capaz de fornecer todas as funcionalidades fornecidas pelo esboço de lápis e papel tradicional. No momento, não podemos dizer com confiança que as ferramentas do CAS são mais o sistemas mais usável do que lápis e pape, o problema é de ajuste de precisão pelo que as mãos de um desenhador experiente, um lápis é uma é uma ferramenta subtil que pode ser usado para produzir uma ampla variedade de efeitos, reproduzir essa subtileza enquanto se controle os movimentos de uma caneta computador pode ser complicado, além disso, as investigações sobre o acto físico de desenhar e como isso pode ser controlado automaticamente. Embora o reconhecimento de texto manuscrito está agora razoavelmente robusto, beneficia das vantagens que os caracteres de texto são geralmente agrupados pelos tamanhos semelhante, e todos alinhados uns com os outros, a incubação de dimensões como se vê na IMAGEM 01, entre outros, não têm essas vantagens.

O reconhecimento símbolos padronizados é um desafio actualmente complexo, em termos de funcionalidade a capacidade de ferramentas CAS para criar modelos de interesse prático para os desenhadores projectistas é limitado com seja para as superfícies curvas a forma de criar pode variar bastante, mesmo na interpretação de curvas simples, tais como arcos e cilindros nem sempre é fácil, como pode ser visto na IMAGEM 02. O problema se torna pior se formos para permitir que as curvas de sejam esboçadas de uma forma livre, como a interpretação destas podem variar dependendo dos recursos em outras partes do objecto. Ao tentar fazer uma nova ferramenta CAS bem comportado, poderá se ser confrontado com o problema da intenção do projecto. O problema de determinar a intenção do projecto é simples no estado em que o que o utilizador tenha em mente ao como criar o desenho. No entanto ele pode às vezes ser surpreendentemente difícil de responder à intenção. Dependendo da interpretação que nós escolhemos, temos um objecto diferente se assumirmos que a diferença for intencional, a característica central é a um bolso, e o objecto é de uma bandeja. Se assumirmos que a diferença foi acidental, a característica central é um furo, e que o objecto é um anel. Se determinar a intenção do projecto é difícil, mesmo para as partes do objecto, podemos ver, é ainda mais difícil para as partes do objecto que não podem ser vistas. Ao fazer suposições sobre objectos de engenharia e as maneiras como as pessoas vêem e descrevem-nos, muitas vezes é possível reproduzir um único objecto que os seres humanos vão concordar é a melhor interpretação do desenho. No entanto, o problema de determinar a intenção do projecto continua a ser difícil de resolver mesmo na tarefas aparentemente simples, tais como encontrar os três principais eixos ortogonais de um desenho de wireframes e para desenhos de linhas normais que continuam desafiando os problemas. No entanto, parece que o problema principal destaque na interpretação de desenhos wireframe, o de encontrar as faces. Poderá se assumir certas regularidades sempre que for razoável para o fazer, estas regularidades devem ser aquelas que são facilmente percebidas, eixo central, perpendicularidade e a simetria é que um caso mais óbvio. A importância da simetria no projecto de engenharia é bem conhecida, o uso clássico da simetria para reduzir o esforço computacional na análise de estruturas através da simplificação dos modelos.

Até agora nenhuma abordagem existente pode confiantemente encontrar a melhor análise psicológica das interpretações dos desenhos da linha natural.

5. Conclusões

Anteriormente concluir que a comunidade de ensino do desenho técnico considera-se talento para e uma habilidade essencial para os engenheiros actuais e futuros, no entanto a maioria dos manuais e livros didácticos actuais não exploram as vantagens que as aplicações actuais CAD pode oferecer durante o projecto conceitual, nem introduzir ferramentas CAS.

As resoluções são contrárias à tradição de engenharia estabelecida, os pseudo-esboços feitos durante uma sessão de modelação podem se fazer uso de um diferente embora igualmente importante habilidade de criar modelos sólidos 3D. As actuais aplicações de CAD comerciais não são instrumentos adequados para integrar o projecto onde predominem os esboços de um projecto de detalhe onde a modelação 3D é fundamental. Este tipo de ferramentas orientadas para projectos de engenharia são exigentes mas sendo necessárias, havendo distinção entre esboços pensantes e prescritivos que considera-se não como um problema simples, mas sim como abordagens diferentes para a funcionalidade.

No caso dos esboços pode se comparar as duas estratégias CAS:

- Permitindo que ao utilizador completar o esboço, e então fornecer o modelo 3D final

- De uma forma interactiva reconhecer a tentativa de um modelo 3D embutido no esboços sucessivos durante uma sessão de esboçar.