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Modelado de sólidos: B-rep y CSG

1970
  • Ian Braid
  • Bruce Baumgart
  • MAGI (Mathematical Applications Group, Inc.)
Estación de trabajo CAD que muestra técnicas de modelado de sólidos B-rep y CSG con formas geométricas.

Solid modeling in CANALLA represents objects as unambiguous, voluminous 3D shapes. Two primary techniques dominate: Boundary Representation (B-rep), which defines a solid by its bounding surfaces (faces, edges, vertices), and Constructive Solid Geometry (CSG), which builds complex shapes by applying Boolean operations (union, subtract, intersect) to simpler primitive solids like cubes, spheres, and cylinders.

La Representación de Límites (B-rep) y la Geometría Sólida Constructiva (CSG) son las dos metodologías fundamentales para la representación de objetos sólidos en una computadora. B-rep es posiblemente el enfoque más común en los sistemas CAD modernos para el diseño detallado. Describe un sólido definiendo explícitamente la jerarquía de sus elementos topológicos: caras, aristas y vértices, junto con la información geométrica de cada uno (por ejemplo, la ecuación de superficie para una cara y la ecuación de curva para una arista). Esta definición explícita de límites la hace muy adecuada para generar renderizados realistas y calcular las propiedades de la superficie, lo cual es crucial para procesos de fabricación como el mecanizado CNC.

Constructive Solid Geometry, on the other hand, takes a more procedural approach. It represents a complex object as a tree structure where the leaf nodes are simple geometric primitives (e.g., block, cylinder, sphere, cone) and the internal nodes are Boolean set operators (union, intersection, difference). For example, a hollow pipe could be created by subtracting a smaller cylinder from a larger, concentric one. CSG models are typically very compact and guarantee that the resulting object is a valid solid. However, retrieving boundary information like specific faces or edges can be computationally expensive, as it requires ‘evaluating’ the entire CSG tree. Many modern CAD systems use a hybrid approach, allowing users to build models using CSG-like operations, but storing the final result as a B-rep model for efficient manipulation and analysis.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Informática

Tipo

Sistema abstracto

Disrupción

Fundacional

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • teoría de conjuntos y álgebra booleana
  • modelado de estructura alámbrica
  • surface modeling techniques (e.g., bézier surfaces)
  • avances en estructuras de datos para representar gráficos y topología

Aplicaciones

  • análisis de elementos finitos (fea)
  • Generación de trayectorias de herramientas de fabricación asistida por computadora (CAM)
  • 3d printing and fabricación aditiva
  • collision detection in robótica and animation
  • renderizado y visualización fotorrealistas

Patentes:

NA

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