Una restricción en el software de diseño asistido por computadora (CAD) es una limitación o restricción impuesta por un diseñador o un ingeniero sobre las propiedades geométricas [1] : 203 de una entidad de un modelo de diseño (es decir, boceto) que mantiene su estructura a medida que se manipula el modelo. Estas propiedades pueden incluir longitud relativa, ángulo, orientación, tamaño, cambio y desplazamiento. [2] La forma plural restricciones se refiere a demarcaciones de características geométricas entre dos o más entidades o cuerpos de modelado sólido ; estos delimitadores son definitivos para propiedades de posición y movimiento físicos teóricos, o desplazamiento en diseño paramétrico . Sin embargo, la terminología exacta puede variar según el proveedor del programa CAD.
Las restricciones se emplean ampliamente en el software CAD para modelado de sólidos , diseño arquitectónico asistido por computadora como el modelado de información de construcción , ingeniería asistida por computadora , modelado de ensamblajes y otros subcampos de CAD . [2] Las restricciones se utilizan generalmente para la creación de ensamblajes 3D y sistemas multicuerpo . [2]
Se puede especificar una restricción para dos o más entidades a la vez. Por ejemplo, se puede restringir que dos líneas tengan la misma longitud o se puede establecer que el diámetro de los círculos tenga la misma dimensión (por ejemplo, radio o longitud). Además, la restricción se puede aplicar a modelos sólidos que se van a bloquear o fijar en un espacio especificado. El concepto de restricciones es aplicable tanto a bocetos bidimensionales (2D) como tridimensionales (3D) (incluidos los utilizados para crear extrusiones y cuerpos sólidos).
El concepto de restricciones surgió inicialmente en la década de 1960 y se desarrolló aún más en las décadas de 1970 y 1980.
La idea original de las "restricciones" fue introducida por Ivan Sutherland en 1975. Se deriva de las ideas empleadas en el sistema Sketchpad creado en 1963. [3] : 29 En su trabajo, argumentó que la utilidad de un dibujo técnico realizado por un programa de computadora dependía de su naturaleza estructurada. En comparación con los dibujos tradicionales que carecen de esta característica, los virtuales tenían ventajas en el seguimiento y el recalculo de las dimensiones de las entidades (líneas, ángulos, áreas, etc.). Estas ideas se integraron en un sistema CAD que mantenía esta estructura como un modelo geométrico manipulado por el diseñador. [3] : 29
En la década de 1970, la idea se amplió aún más al espacio tridimensional . En la década de 1980, surgió un enfoque de lenguaje de programación basado en restricciones más generalizado y encontró alguna aplicación en el software CAD. [4] Al menos un prototipo conceptual se construyó en 1989. [3] : 29
El propósito de las restricciones en un diseño es controlar y limitar el comportamiento de las entidades y cuerpos en relación con otra entidad, plano o cuerpo. [1] : 203 Pueden existir restricciones o relaciones de posición efectivas entre dos o más cuerpos en el nivel de ensamblaje de estos o entre dos o más entidades al definir un boceto, pero agregar restricciones conflictivas, innecesarias o redundantes puede dar como resultado un boceto sobredefinido y un mensaje de error.
El desarrollo de un buen sistema de restricciones puede ser un proceso que consume mucho tiempo. [1] : 206 Una forma de abordar esta situación puede ser la eliminación de grados de libertad (GDL). Estos últimos suelen estar representados por coordenadas (X, Y, Z) en el espacio. [1] : 206 El diseñador puede determinar rápidamente si una entidad está restringida o no contando la cantidad de GDL eliminados de ella. [1] : 206
Existen varias restricciones que pueden aplicarse entre entidades o cuerpos dependiendo de su geometría natural real (también pueden denominarse "pares"): colinealidad , perpendicularidad , tangencia , simetría , coincidencia y paralelismo son formas de establecer la orientación de la entidad. [5] [1] : 203
Los sistemas CAD 2D/3D más avanzados pueden permitir la aplicación de relaciones matemáticas entre restricciones que ayudan a ahorrar tiempo en la remodelación de un modelo. [1] : 212 Mediante la parametrización, un boceto complicado se puede ajustar en cuestión de segundos de manera predecible con solo cambiar una o algunas dimensiones básicas, lo que ahorra una buena cantidad de tiempo de trabajo. Estos sistemas suelen denominarse paramétricos, ya que crean modelos paramétricos. La parametrización también puede denominarse intención de diseño, geometría variable, tablas de familia o dimensiones impulsoras. [1] : 213
En el modelado de ensamblajes, las restricciones se utilizan ampliamente para controlar o restringir los movimientos de las piezas de diseño o las relaciones entre ellas. Algunas restricciones obligan a los modelos a responder a los cambios realizados en una parte separada de un producto diseñado. Esto permite que el diseño responda como un todo. [1] : 251
La implementación de la funcionalidad de las restricciones varía según el sistema CAD y puede responder de forma diferente a la forma en que el usuario las aplica. Cuando se añaden restricciones a un boceto, algunos sistemas pueden ser lo suficientemente inteligentes como para aplicar otras adicionales en función de entidades preexistentes de forma automática. Por ejemplo, si la línea se dibuja junto a otra, el sistema puede pensar en restringirlas para que estén en paralelo entre sí. Sin embargo, a veces esto puede dar lugar a resultados inesperados. [1] : 206
El solucionador de restricciones es un software dedicado que calcula las posiciones de los puntos del boceto 2D en función de las restricciones geométricas especificadas por el usuario. El propósito del solucionador de restricciones es encontrar las posiciones de todos los puntos con respecto a dichas restricciones. También suele ayudar a identificar problemas con las restricciones, como restricciones excesivas, etc., para que todo el boceto sea estable. [1] : 209–2013
Idealmente, una varilla deberá ser concéntrica a un orificio perforado a través de la placa donde se insertará, por lo que la restricción "concéntrica" garantiza que el diámetro de la varilla y el diámetro del orificio mantengan una línea central común, "bloqueando" así la manera en que la varilla se relaciona con el orificio en la placa; esto significa que la varilla aún podría deslizarse en cualquier dirección ya que la posición de sus extremos no ha sido limitada. El ejemplo 2 ilustra que la varilla aún puede girar a lo largo de su línea central mientras se desliza hacia arriba o hacia abajo.
{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: otros ( enlace )