Investigación en docencia: trabajos en desarrollo

Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC Investigación&en&Docencia:&Trabajos&en& Desarrollo& Francisco&Hernández&& ESEIAAT.&Expressió&Gràfica&a&l’Enginyeria&(UPC)& Vicente&Hernández& ESEIAAT.&Expressió&Gràfica&a&l’Enginyeria&(UPC)& David&Hernández&& ESEIAAT.&Expressió&Gràfica&a&l’Enginyeria&(UPC)& Ricardo&Villar&Ribera& ESEIAAT-EPSEM.&Expressió&Gràfica&a&l’Enginyeria&(UPC)& Resumen A pesar de que la investigación en docencia ha venido siendo despreciada sistemáticamente en la evaluación de los trabajos del profesorado implicado en esas labores, parece que por fin se ha dejado una puerta abierta para revertir la situación. Dentro de ese contexto, un grupo de profesores relacionados con la docencia y la investigación en el ámbito del diseño (los que suscriben este documento) viene trabajando en varios temas, que están a caballo del desarrollo de las herramientas de CAD y la mejora de la eficiencia en el desarrollo de la docencia. Creemos que este es un buen foro para dar a conocer esos temas de trabajo que en el futuro próximo pueden significar mejoras sustanciales en los dos campos, contribuyendo así a la mejora de las herramientas y a su acercamiento al “modus operandi” de los diseñadores. Esta comunicación pretende por tanto dar a conocer las vertientes sobre las que se aplica esta filosofía de trabajo y los logros actuales alcanzados. 27 Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC 1. Objetivos Como puede deducirse del apartado anterior, el objetivo principal de esta comunicación es difundir el trabajo que viene realizándose en diferentes ámbitos para relacionar la investigación aplicada al incremento de la eficiencia y la destreza en la generación de la geometría necesaria para desenvolverse en el espacio de las 3D, ya sea para hacer más razonable ese trabajo, como para reproducir en tres dimensiones todos aquellos elementos de formación que sean susceptibles de mejorar en su generación, comprensión y asimilación, ya sea a través de imágenes fijas, como en movimiento. Para ello, agruparemos el conocimiento en forma de células de información donde haremos accesibles acciones que tendrán objetivos específicos. 2. Metodología Como en todo proceso complejo, dividiremos el trabajo en varias fases, a saber: 2.1. Mejora de las herramientas de productividad del diseño Incorporando rutinas a los programas de CAD que mejoren la eficiencia, reduciendo el tiempo de trabajo de los diseñadores. De igual manera que la aparición de los programas de CAD paramétrico marcan un hito a la hora de generar geometría en base a la modificación de parámetros asociados a condiciones geométricas que afectan a una o varias entidades, la incorporación de entidades gráficas intermedias que cumplan determinadas condiciones geométricas, permitiría concebir de una forma mucho más amigable el espacio 3D, y como caso particular el 2D, ya que la mayoría de las formas 3D se vienen generando a través de formas 2D, a las que se agregan acciones posteriores (extrusión, revolución, barrido…). 28 Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC En base a estas premisas, un grupo de profesores del TR5 estamos trabajando en proporcionar a los desarrolladores de programas CAD elementos de mejora de la eficiencia de las herramientas más cercanas a los diseñadores, basadas en conceptos fácilmente asimilables y sustentados por una matemática robusta y la concepción clásica del dibujo, desde la utilización de entidades 2D conocidas como mediatriz, bisectriz, arco capaz … hasta otras equivalentes, concebidas para desenvolverse en 3D (paraboloides, hiperboloides, esferas y otras superficies con características métricas especiales). La Figura 1 muestra la cara simple de un objeto que sirve para reflexionar sobre algunas de las herramientas simples que facilitarían el trabajo del diseñador para situar la figura interior (coliso) en la posición indicada, como pueden ser la bisectriz o la mediatriz. En la Figura 2 se muestran las superficies intermedias que interactúan en el espacio para que se cumplan condiciones métricas espaciales. Este proceso requiere la identificación de los lugares geométricos que cumplen cada condición y la resolución gráfica o analítica de las rectas, curvas o superficies que satisfacen las 29 Figura 1. Ejemplo de condiciones en el plano Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC condiciones de contorno (matemáticamente supondría la resolución de un conjunto de ecuaciones). La determinación de las herramientas adecuadas a cada caso requerirá un adiestramiento similar al que ya reciben los diseñadores para realizar trazados clásicos, y estarán basados en el conocimiento de las utilidades, incluyendo sus características métricas principales, a fin de que luego su utilización solo requiera una simple reflexión y el conocimiento de esas entidades. En este sentido será conveniente que la formación gráfica y la matemática que la sustenta sean asignaturas de alto contenido técnico, donde se dan la mano conceptos como los LUGARES GEOMETRICOS PLANOS y ESPACIALES junto a la utilización de matrices homogéneas para controlar los movimientos de las entidades desde lo núcleos matemáticos del software encargado de hacerlo en las aplicaciones de CAD. Solo entonces, con la práctica adquirida, se podrá sacar el máximo partido a estas herramientas, ya que, al igual que sucede cuando trabajamos con los instrumentos clásicos de dibujo, los bucles de trabajo podrán ser más eficientes, disminuyendo el tiempo de 30 Figura 2. Ejemplo de uso de condiciones en el espacio Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC realización y siendo capaces de resolver problemas geométricos de más envergadura. 1.2. Forma de exponer la información Pretendemos usar una aplicación interactiva en la que, a modo de libro electrónico podamos acceder de manera ordenada a cualquiera de las células de información. Para esta fase utilizaremos la interfaz mejorada que programamos en Authorware en la década anterior [1], y que venimos mejorando desde entonces, incorporando nuevas herramientas de software y también nuevos contenidos. La imagen de la Figura 3 muestra una panorámica de la base de la aplicación con el contenido denominado “Fundamentos de Ingeniería Gráfica”, cuyo diagrama de flujo que da idea de la complejidad de la interfaz y de la cantidad de herramientas elaboradas para albergar las diferentes células de conocimiento relacionadas con la materia. 31 Figura 3. Vista parcial del diagrama de flujo de la aplicación Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC La imagen de la Figura 4 muestra la interfaz, con acceso al índice convencional, mientras que la Fig. 5 muestra el mapa de la aplicación, con acceso a las principales células de conocimiento en que se ha dividido la materia, y que se corresponden con las partes de las asignaturas de expresión gráfica cuyo contenido pretende formar la generación de objetos y mecanismos en 3D adaptado al sistema europeo de representación. 32 Figura 4. Aplicación sobre Fundamentos de Ingeniería Gráfica Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC 1.3. Temas a abordar convertidos en células de conocimiento En cualquiera de las aplicaciones desarrolladas, el acceso a las células de conocimiento se realiza por niveles anidados, hasta llegar al detalle que despliega una acción que previamente ha sido estudiada con mucho detalle. 33 Figura 5. Mapa de la aplicación Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC 1.4. Ejemplo de células de conocimiento específicas En las siguientes imágenes se muestran algunos de los componentes que integran células de conocimiento en diferentes ámbitos: 34 Figura 6. Célula de introducción al dibujo de mecanismos Recerca i Tecnologia en Enginyeria Gràfica i Disseny a la UPC 35 Figura 7. Mecanismos (Reductor de velocidad en movimiento) Figura 8. Mecanismos (Reductor de velocidad- Explosión)