Sombra y forma, o cómo crear obras de arte con NanoCAD.

Automatización del diseño de productos de ingeniería mecánica en nanoCAD Mechanica

Todos sabemos que el sombreado es una herramienta de visualización esencial. Los artistas han dominado diversas técnicas de sombreado desde la antigüedad. La elección correcta del tipo de sombreado ayuda a transmitir el volumen, las luces, las sombras, la textura y las propiedades del objeto.
Lo mismo ocurre en el diseño: a veces necesitamos varios tipos de sombreado para visualizar diferentes texturas. Hoy en día, las instituciones y organizaciones nacionales de normalización han estandarizado múltiples patrones de sombreado, aunque hay muchos otros patrones predefinidos que los diseñadores, como usted y yo, podemos utilizar.

El sombreado puede variar de escala: a menor detalle, menor escala. Cuando elijas una plataforma de diseño, asegúrate de que dispone de herramientas de sombreado adecuadas. ¿Proporciona nanoCAD dichas herramientas? Echemos un vistazo.

Vamos a reproducir "La noche estrellada" de Vincent van Gogh a través del prisma de nanoCAD (Fig. 2). Si se observa con atención, se puede ver que varias pinceladas se asemejan a diferentes tipos de sombreado.

Fig. 2. "La noche estrellada" a través del prisma de NanoCAD

No vamos a insistir demasiado en el contorno correcto y nos limitaremos a insertar splines (el comando SPLINE) y círculos sobre la imagen (el comando CIRCLE). Cópialo en el portapapeles (Ctrl+C) y pégalo en el espacio del modelo (Ctrl+V). Puedes dejar los contornos abiertos si tu mente artística te lo pide. Los contornos abiertos también se pueden sombrear.

Ahora tenemos nuestra base lista para una futura obra maestra (Fig. 3)

Fig. 3. La primera etapa: la base de una futura obra maestra

Echemos un vistazo a la ventana de sombreado. Vaya a la pestaña Inicio → Draw group → Hatch, o simplemente introduzca la palabra HATCH en la línea de comandos. En el cuadro de diálogo resultante, verá dos pestañas: Sombreado y Gradiente.

El panel de control es bastante intuitivo, pero vamos a destacar algunas características. Abra la ventana adicional haciendo clic en la flecha "derecha" situada en la esquina inferior derecha del cuadro de diálogo.

Fig. 4. Panel de Sombreado y Gradientes

En primer lugar, vamos a comprobar los tipos de sombreado estándar que tenemos en la biblioteca preinstalada. Seleccione el tipo deseado de la lista o active el cuadro de diálogo Hatch Patterns (haga clic en el botón ... situado a la derecha de la sección de patrones o haga clic en la muestra). Toda la biblioteca de formas (*.shx) y archivos de sombreado (*.pat) se almacena en la carpeta SHX situada en el directorio C:\ProgramData\Nanosoft \nanoCADx6422.0\SHX. También puede añadir sus propios archivos de sombreado y forma a esa carpeta. Reinicie NanoCAD después de añadir un nuevo archivo.

Si desea que la sombreado sea más preciso, puede seleccionar un punto de inicio (Fig. 5) y guardar su valor marcando la línea Punto de inicio predeterminado (variable del sistema HPORIGIN).

Fig. 5. Cambio del punto de origen de la trama

Utilice el botón Añadir para especificar un área de sombreado/relleno: Pick points es el botón de arriba en el bloque Boundaries. Para resaltar un posible contorno de forma dinámica, marque la casilla Precalcular contornos.

También puede asignar asociaciones al sombreado. Cuando el área cambie, se ajustará a los nuevos límites.

Introduzca un límite de brechas para sombrear las áreas no cerradas (de 0 a 5000 en unidades de dibujo). Los espacios que no superen este límite se ignorarán y el contorno se considerará cerrado.

Es bastante fácil utilizar la pestaña Gradiente. La siguiente imagen muestra algunos ejemplos de gradientes.

Fig. 6. Ejemplos de gradientes.

Ahora, pintaremos nuestra imagen con un relleno de gradiente y aplicaremos sombras encima de eso. Puedes dejar la "luna" sin relleno por ahora. Prepararemos una forma personalizada para ella [1]
[1] Las formas son imágenes estandarizadas que se describen en un archivo SHX de la misma manera que las fuentes SHX.

Acelere su trabajo ☞ si todos los contornos están dibujados, elija el comando FASTHATCHCMD / FASTGRADIENTCMD para utilizar los parámetros del sombreado/gradiente anterior para todos los contornos.

Esto es lo que tenemos hasta ahora con los números de color indicados entre paréntesis: fig. 7.

Fig. 7. Segunda etapa: llenado de gradientes

A continuación, vamos a pasar a una de las partes más complicadas y a crear una escotilla personalizada.

Las escotillas se almacenan en archivos con la extensión *.pat, que pueden verse en cualquier editor de texto. Se pueden almacenar varios tipos de escotillas en un solo archivo. Asegúrese de transferir tanto los archivos *.dwg con tramas personalizadas como los archivos de tramas. Utilice el comando eTransmit para que la transferencia sea exitosa.

En nuestro diseño, el sombreado cubrirá casi toda la imagen. La mayor parte del sombreado necesario está disponible en NanoCAD, pero vamos a crear un patrón definido por el usuario para comprender mejor las capacidades del programa. Tomemos como ejemplo el sombreado de los tejados.

Fig. 8. Patrón de sombreado definido por el usuario

Hay dos maneras de crear escotillas personalizadas:

1. De forma gráfica:

El módulo Construction de nanoCAD permite crear escotillas mediante el comando SPHPATTERN siguiendo los siguientes pasos:

Cree los límites del croquis: un cuadrado con dimensiones totales que no superen los 300x300 mm. Coloque la esquina inferior izquierda del cuadrado en el origen (0,0);

Dibuje un solo elemento de sombreado. El boceto debe hacerse sólo con la ayuda de segmentos de línea (comando LINE), las secciones curvas también se aproximan con segmentos de línea;

Cada segmento debe tener asignado un color;

Crea una matriz del croquis dentro del área especificada. El croquis final debe ser una matriz cuadrada con al menos nueve elementos para que se identifique correctamente. Si la línea en el sombreado es ininterrumpida, debe ser ininterrumpida en el croquis final. En la fig. 9 los segmentos rojos se multiplicaron por una matriz (nueve segmentos - tres columnas, tres filas, 100 mm entre columnas y filas), los segmentos azules se multiplicaron copiando (cinco segmentos) y recortando/extendiendo a los límites del croquis.

Fig. 9 Matriz del croquis

Cada segmento no sólo debe ser paralelo al segmento del mismo tipo, sino que también debe estar en la misma fila que éste.

Seleccione los elementos del sombreado y llame al comando SPHPATTERN. A continuación, guarde como y seleccione una carpeta para guardar (Fig. 10).

Fig. 10 Comando SPHPATTERN

2. En un editor de texto:

En primer lugar, debe especificar un nombre único para la escotilla (comienza con comillas "": Nombre único de la escotilla), y luego añadir una breve descripción, separada con comas. Introduzca comentarios a los registros, separados con punto y coma.

Las siguientes líneas especifican la ubicación de los segmentos de línea en la escotilla. Están organizadas según la regla "una línea por un segmento de línea". El segmento se define por los números que introducimos en un determinado orden, separados por comas, como se presenta en la Tabla 1.

Tabla 1. Especificación del segmento de línea

El ángulo de inclinación del segmento de línea α con el eje X del sistema de coordenadas mundial (WCS)
El origen donde se cruzan el eje x y el eje y - Las coordenadas del origen son (0,0) en WCS
Desplazamiento del segmento de línea en el eje X en el sistema de coordenadas del segmento (local)
Desplazamiento del segmento de línea en el eje Y en el sistema de coordenadas del segmento (local)
La longitud del segmento de línea /
La longitud del espacio con el símbolo del signo "-".

Vamos a crear la escotilla "Techo" utilizando un editor de texto. Como ya hemos dicho, el registro de la escotilla comienza con comillas, seguido de su nombre y comentarios.

En la siguiente línea, pondremos uno de los segmentos de la escotilla. Empecemos por la línea roja. Para construir toda la geometría de forma rápida y precisa, situaremos su origen en el punto (0,0) del sistema de coordenadas mundial (WCS). A título ilustrativo, situaremos cada zona idéntica en un cuadrado de lado "b" de 100 mm (Fig. 11).

Fig. 11 Esquema del patrón de relleno

Las dos primeras columnas de la tabla son fáciles de rellenar: el ángulo de inclinación desde el eje OX - α (hasta cuatro decimales), las coordenadas del origen de la línea son 0,0 en el SCM. El sistema de coordenadas local (LCS) se encuentra en el punto de partida del segmento de línea, el eje x es una continuación del segmento de línea y el eje y es perpendicular al segmento de línea. Seleccione cualquiera de las líneas más cercanas del mismo nombre para definir el desplazamiento. Digamos que seleccionamos un segmento de línea a la derecha de la línea inicial. Ahora estamos en el LCS y definimos el desplazamiento del primer segmento de línea: Δx=b×cosα, Δy=b×sinα, luego la longitud de la línea - l, y la longitud del hueco - c al segmento del mismo nombre, que yace en la misma línea con el primer segmento.

Haremos lo mismo con la línea azul. La única diferencia es que la línea azul es constante. Por lo tanto, no necesitamos especificar las longitudes del segmento de línea y del hueco. Puedes ver el resultado final en la Fig. 12.

Fig. 12 Longitudes del segmento de línea

Apliquemos nuestro sombreado a los tejados, seleccionemos algunos de los tipos disponibles y veamos lo que tenemos (Fig. 13).

Fig. 13. Tercer paso: aplicación de la escotilla

Ahora ya sabe cómo crear un sombreado personalizado de dos maneras diferentes. ¿Qué pasa si no puede encontrar la posición correcta del objeto en el sombreado inmediatamente, o algunos de los objetos son formas rellenas "SÓLIDAS"? Es posible que ya haya adivinado cómo hacer frente a estas complejidades, y que haya intentado manejarlo sólo con segmentos de línea. Si no es así, seguro que lo aprenderá en el siguiente capítulo.

A continuación, añadiremos "formas" a la imagen. Llame al cuadro de diálogo Choose shape y vaya a la pestaña Inicio → Draw Group → SHAPE. NanoCAD dispone de una biblioteca de formas out-of-the-box. - Estas son GOST 2.303-68.shx, GOST_21_408-2013.shx y ltypeshp.shx.

Añadamos también algunas formas personalizadas (Fig. 14).

Fig. 14. Formas personalizadas

Al igual que con el sombreado, vamos a crear un archivo para definir una forma en el formato *.shp en un editor de texto, y luego compilar un archivo con la extensión *.shx basado en él. Guarde las formas en la carpeta C:\ProgramData\Nanosoft\nanoCAD x64 22.0\SHX para utilizar las formas en el entorno de NanoCAD.

La descripción de la forma debe contener lo siguiente:

*Número_de_forma, número_bytes, NOMBRE

byte1, byte2, ..., byte N - 1, 0 Donde N≤2000

El número de forma es único dentro de un archivo "*.shp". Los bytes contienen información sobre la longitud y la dirección del vector de forma.

Cada código de longitud y dirección es una cadena de tres caracteres. El primer carácter es siempre 0 (indica al programa que los dos caracteres siguientes se interpretan como números hexadecimales). El segundo carácter especifica la longitud del vector en unidades de dibujo. La longitud puede ser de 1 (una unidad) a F (15 unidades). El tercer carácter especifica la dirección del vector. La correlación entre el código y la dirección del vector se muestra en la Fig. 15.

Fig. 15 Correlación entre el código y la dirección del vector

Utilice códigos especiales para crear formas geométricas adicionales (círculos y líneas). Para el propósito de este artículo, utilizaremos los códigos más comunes. Sin embargo, siempre puede utilizar más códigos de otros recursos. También hemos añadido una tabla de códigos especiales aquí (Tabla 2).

Tabla 2. Códigos especiales

Finalizar el dibujo de la forma

Finaliza el dibujado de la forma.

001

Pluma abajo (Activar el modo de dibujo)

El modo de dibujo se activa cuando iniciamos cada forma. Cuando el modo de dibujo está activado, se dibujan las líneas especificadas por los vectores.

002

Pluma arriba (desactivar el modo dibujo)

Cuando el Modo Dibujo está desactivado, la pluma puede moverse a una nueva posición sin dibujar una línea.

003

Dividir la longitud del vector con el siguiente byte

Es conveniente utilizarlo cuando la longitud del vector no es un número entero (por ejemplo, 0,5) o cuando la longitud del vector supera el valor máximo (F).

004

Multiplicar la longitud del vector por el siguiente byte

El factor de escala es acumulativo dentro de una forma; es decir, si se multiplica por 2 y de nuevo por 5 se obtiene un factor de escala de 10. Debe invertir el efecto de sus factores de escala al final de la forma - el programa no restablece el factor de escala por usted.

008

Desplazamiento X/Y , especificado por los dos bytes siguientes

códigos estándar nos permiten dibujar líneas sólo en 16 direcciones fijas con una longitud máxima del vector de 15 unidades (F). Esta limitación aumenta la eficiencia de la construcción de la forma pero limita significativamente sus capacidades. El código 8 define el desplazLos amiento X/Y especificado por los dos bytes siguientes. El código 8 debe ir seguido de dos bytes con el formato 008, desplazamiento X, desplazamiento Y

Los valores de offset X/Y pueden ir de -128 a + 127. Se pueden utilizar paréntesis para mejorar la legibilidad.

Cuando se dibuja el vector de desplazamiento, se restablece el modo de vectores estándar.

009

Desplazamientos de vectores múltiples

El código 9 se utiliza para dibujar una secuencia de vectores no estándar. Puede ser especificado por cualquier número de pares de offset X/Y. El siguiente ejemplo dibuja tres vectores no estándar y vuelve al modo Vector Normal:

009, (2.5), (7,1), (4, -5), (0,0)

La secuencia de códigos se termina con un par (0,0). Si no termina la secuencia de pares de desplazamiento X/Y con un par (0,0), el programa no reconocerá los Vectores Normales o los códigos especiales que siguen.

00A

Arco octante (definido por los dos siguientes bytes de especificación)

El arco de octante abarca uno o más octantes de 45 grados, comenzando y terminando en un límite de octante. Los octantes se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj desde la posición de las 3, como se muestra en la siguiente ilustración.

10, (Radio, ±0SC)El primer byte (10) es el código del arco.
El segundo byte es el radio; el radio puede ser cualquier valor de 1 a 255.

El tercer byte de especificación indica la dirección del arco ("+" si es en sentido contrario a las agujas del reloj, "-" si es en sentido de las agujas del reloj), su octante inicial (s, un valor de 0 a 7), y el número de octantes que abarca (c, un valor de 0 a 7, en el que 0 equivale a ocho octantes, o un círculo completo). Puede utilizar paréntesis para mejorar la legibilidad.

00С

Arco definido por el desplazamiento X-Y y la protuberancia

El código 00C debe ir seguido de tres bytes que describan el arco: 0C, Desplazamiento X, Desplazamiento Y, Protuberancia

Tanto el desplazamiento X e Y como el abombamiento, que especifica la curvatura del arco, pueden oscilar entre -127 y +127.

La magnitud de la protuberancia se calcula de la siguiente manerak= 2D/H*127Si el arco se dibuja en el sentido de las agujas del reloj, el signo que precede a k es negativo ("-").

00B

Arco fraccionario (definido por los siguientes cinco bytes de especificación)

00B, (desplazamiento inicial, desplazamiento final, radio alto, radio, ±0SC)

El offset de inicio y el offset de fin representan a qué distancia del límite de un octante comienza o termina el arco. El radio_alto representa los ocho bits más significativos del radio; el radio alto será 0 a menos que el radio sea mayor de 255 unidades. Multiplique el valor de radio alto por 256 y añada ese valor al valor del radio para generar un radio de arco mayor de 255. El radio y el byte de especificación final son los mismos que para la especificación del arco octante (código 00A, descrito anteriormente).

El desplazamiento inicial se encuentra calculando la diferencia en grados entre el límite del octante inicial (un múltiplo de 45 grados) y el inicio del arco. A continuación, se multiplica esta diferencia por 256 y se divide por 45.

El desplazamiento final se calcula de la misma manera, pero se utiliza la diferencia en grados entre el límite del octante final donde se cruza con el arco (un múltiplo de 45 grados) y el final del arco.

Si el arco comienza/termina en el límite de un octante, su desplazamiento es 0.

00C

Arcos múltiples especificados por la curvatura

El código del poliarco es seguido por tripletes de parámetros que especifican segmentos de arco elementales. El poliarco se termina con un desplazamiento (0,0).

Es súper fácil dibujar tus propias formas con la ayuda de esta tabla (Fig. 16).

Fig. 16. Códigos de las formas "LUNA", "SEGMENTO", "ESTRELLAS"

Todas las formas se encuentran en un archivo (Shapes3.shx). Añada el archivo de formas a la carpeta SHX, luego aparecerá en la ventana de diálogo "Choose Shape" (Fig. 17).

Fig. 17. Ventana de diálogo "Choose Shape"

Al igual que con el sombreado, cuando transferimos archivos *.dwg con formas únicas, también debemos transferir los archivos de formas. Utilice el comando eTransmit para realizar la transmisión con éxito.

Todo el proceso con las formas es similar a la construcción de bloques, salvo que se puede seleccionar tanto el ángulo de rotación como el tamaño de la forma al insertarla. Además, es posible rellenar con una forma (pestaña Inicio → Draw Group → FillShapes), así como con trampillas, pero sin la opción de asociatividad. Rellenemos un espacio por encima de la línea del horizonte con la forma estándar de la LUNA del archivo GOST 2.303-68.shx.

Cuando se inserta la forma de la LUNA, podemos rellenar cada círculo de la luna con un gradiente diferente (podemos hacerlo más brillante hacia el centro y más oscuro hacia los bordes). Observa el resultado final de nuestro dibujo en la Fig. 18.