INGENIERIA MECANICA

Los Computadores para Graficacióny los Analizadores de ImágenLa graficación automática por computador facilita el trabajo de los dibu-jantes, convirtiéndolo en algo más agradable, eficiente y creativo; acordecon la evolución tecnológica moderna. El análisis automatizado de imáge-nes ayuda inmensamente en las investigaciones y en los experimentos atodo nivel.

MIGUEL ANGEL BAQUEROCORTESIngeniero Mecánico, U.N.Postgrado en Ingeniería de SistemasU.N.Profesor Asistente, U.N.

La avanzada tecnolog ía de loscomputadores y las necesidadesac-tuales del mundo moderno en el as-pecto de la graficación, han hechoaparecer los más novedosos equiposespecializados y much ísimas aplica-ciones para éstos (algunas de lascuales resultan asombrosas) y quesin esta clase de ayuda sería muy di-fícil desarrollarlas. Se explicarán va-ris de lasaplicaciones más interesan-tes y se ilustrarán con fotografíastomadas de catálogos de fabricantesy de revistas altamente espec-ializa-das. En nuestro medio esmuy poco"conocido el tema y podrían apare-cer inalcanzables los objetivos de lagraficación automática, pero, losbajos costos de los equipos básicosy el interés que existe entre las per-sonasque quieren desarrollar algunaaplicación específica, permiten au-gurar un pronto y eficaz surgimien-to tanto en las Universidades comoen la industria. Además los anal iza-dores de imágenes, tipo fotografía,se utilizarán ampliamente en la In-geniería, la medicina (donde ya seusan), la biología, la genética, y enmuchas otras disciplinas científicas.

Principios básicos defuncionamientode los sistemas degraficación automática

Para dibujar cualquier objeto, hayque hacerlo mediante puntos, rec-

tas, curvas, superficies sombreadaso coloreadas cada forma indepen-diente o la mezcla de ellas. Por

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ejemplo, se puede hacer todo undibujo con sólo rectas o tambiénotro util izando puntos, rectas y su-perficies coloreadas. La graficaciónautomática controlada por compu-tador se observa principalmente so-bre pantallas de televisión, ya seanmonocromáticas (blanco y negro,por ejemplo) o en colores. Si Ud.ha observado de cerca la pantalla deun televisor, la imagen, aparente-mente continua, se conforma me-diante punticos aislados de diferen-te intensidad y/o color, los cualesestán ordenados en filas y colum-nas, entonces es necesario darle in-dicaciones al computador, para queconstruye cada uno de los elemen-tos de un dibujo en secuenciasade-cuadas de puntos. Si setrata de unarecta incl inada sobre la pantalla, sehará con muchos puntos "casi" enlínea recta ("casi" por la conforma-ción de filas y columnas antes men-cionada, como lo muestra la gráficaanterior); o si esuna superficie de unsólo color, todos los puntos que larepresenta, estarán contiguos y apartir de cierta distancia de la pan-talla, por efectos ópticos, pareceránperfectamente continuos.Internamente el computador mane-ja la información digitalmente, esdecir, como números. Por esta ra-zón a la información gráfica hayque darle un tratamiento matemáti-co, para lo cual se cuenta con lageometría anal ítica, que transformalas líneas y superficies en ecuacio-nes o viceversa. Si a algún trazo deun dibujo no se le conoce su ecua-ción matemática, entonces se repre-senta mediante una secuencia depuntos con características simila-res, pero siempre mediante las coor-denadas cartesianas. Por supuestoque, una imagen en pantalla puedeser muy compleja y requerir de mu-chas operaciones matemáticas paraaparecer correctamente, problemaque el computador resolverá lo máspronto que le permita su velocidad(alrededor de 10 millones de opera-ciones por segundo, como veloci-dad típica, pero los hay mucho másrápidos).

Casi todos los métodos anal íticos,procedimientos de inspección ytécnicas de investigación, requierenla capacidad de reconocer, diferen-76- Ingeniería e Investigación

ciar y medir las imágenes. El trabajovisual asociado con estas activida-des, frecuentemente es repetitivo yfatigoso, especialmente cuando serequieren resultados exactos y re-producibles.

En muchos casos el anál isis auto-mático de imágenes puede incre-mentar efectivamente la visión hu-mana, por realizar el trabajo exigen-te y tedioso.

El análisis automático de imágeneses una tecnología moderna que per-mite obtener de las imágenes, mu-chos tipos de información cuantita-tiva exacta, usando instrumenta-ción que combina componentesópticos, electrónicos, de televisióny de computadoras.

Aplicaciones de la graficaciónpor computador y elanálisis gráfico

En la mayor ía de las profesiones,principalmente en las relacionadascon la ingeniería, las aplicacionesdel dibujo automático, son práctica-mente ilimitadas. Citemos algunasde ellas:

Topografía, Cartografía, Medicina,Perspectiva, Diagramación, Arqui-tectuta, Tuber ías, Diseño, Dibujosanimados, Fotocomposición, Mol-deo para confecciones, Estructuras,Maquinaria, Circuitos eléctricos yelectrónicos, Biolog ía, Simulación,Enseñanza, Arte, Gráficos matemá-ticos y estadísticos, Gráficos Gant yPert, Juegos, etc.

Dentro de las aplicaciones de losanalizadores de imagen podemosenumerar:

Fotogrametría, Demografía, Bacte-riolog ía, Genética, Garmacia, Seña-les, Control de calidad, Botánica,Control automático, Tráfico aéreo,Grafología, Fotografías de satélites,Metalografía, Espectografía, Sismo-log ía, Ensayos no destructivos, Es-canograf ía, Metereolog ía, Oceano-graf ía, Comparación de rostros yhuellas digitales.

Veamos ahora algunos interesantí-simos ejemplos de aplicación:

Fotogrametría y Topografía

En el Instituto Agustín Codazziex iste el computador que toma lasfotografías afeas que correspondena un casquete esférico terrestre, ylas convierte en proyecciones para-lelas, que son realmente la repre-sentación práctica (plano) del terre-no. Una vez hecha esta correcciónse guarda toda la información de laimagen en pantalla, para que, pos-teriormente, pueda ser utilizada porotro ccomputador que puede repro-ducir el plano del terreno, sobreuna mesa graficadora o "plotter"con curvas de nivel a cualquier altu-ra que se le pida; además tiene lacapacidad de colocarle letreros encualquier dirección y dibujar a laescalaque se desee.

Al computador graficador tambiénestá conectada una mesa digitaliza-dora, cuya función es permitir la 1>

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<1 entrada al computador de dibujosque ya existen en un plano, por me-dio de un lápiz electrónico. Si sedan como datos de entrada las me-didas sobre un terreno, el compu-tador también puede construir elplano topográfico.

Mediante programas de computadoradecuados, en un equipo automáticode graficación, se puede convertirun plano topográfico en una pers-pectiva del terreno como lo muestrala gráfica y si se quisiera, emplearesto para simular la construcción deuna carretera o el flujo de veh ículospor una de ellas.

Dibujo arquitectónico

La práctica de la arquitectura re-qu iere una rápida y cu idadosa gene-ración de información gráfica, tanpronto como se precise una coordi-nación entre arquitectos, ingenieros,contratistas y cI ientes.

Esta información expresada, comodibujos arquitectónicos o de inge-niería, está representada en variosniveles, desde las perspectivas deledificio para el arquitecto, hastalos planos piso a piso para el diseña-dor de espacios o los planos eléctri-cos para el contratista. A su vez lainformación en cada nivel se debever y manipular en forma aislada yotra veces debe ser manejada en re-lación con otro u otros niveles.

Los dibujos arquitectónicos contie-nen una mezcla de representacionesliterales y simbólicas. Los planosdeben estar correctamente acotadosy deben ser fácilmente comprensi-

bies tanto por los ingenieros comopor los clientes. Los dibujos se ha-cen con partes normalizadas parafacilitar su elaboración, sin embargoel cambio es un factor constante ylas correcciones aparecen a últimahora. Un sistema adecuado para di-bujo arquitectónico ante los cam-bios, debe ser rápido y fácilmenteasegurar que las modificaciones ysusefectos pasan por todos los nive-les de información, representadospor los dibujos. Si la localización deuna columna se cambia, por ejem-plo, cada elemento arquitectónico,mecánico y estructural que interac-túe con la columna, cambiará tam-bién.

En la figura se muestra el dibujo enperspectiva de un piso de un edifi-cio el cual contiene muros, colum-nas, sistema eléctrico y conductos.Sobre este tipo de planos se puedeestudiar los costos de construcciónde cualquiera de los sistemas com-ponentes.

Gráficos matemáticosy estad ísticos

Los gráficos estad ísticos son gene-ralmente considerados como ayudasen los negocios y sus apl icacionesno tienen limitación. Pueden ayu-dar a ingenieros, técnicos, gerentes,etc., para comprender mejor elcomplejo conjunto de datos o parapresentar los resultados claramente.Las herramientas gráficas puedenproveer rápidamente de criteriospara un control inmediato por com-putador de una empresa, por partede las directivas. Los usuarios de unsistema automático de graficaciónestadística pueden obtener informa-ción en pantalla, con los últimosregistros llegados a la basede datos,o actualizar la información como vallegando, en una forma inmediata.

Los terminales de pantalla y los gra-ficadores sobre papel son los mayo-res factores en el desarrollo de la gra-ficación automática de estad ísticas.

Los gráficos matermáticos permitenobservar la parte física de las mate-máticas. Son una gran ayuda en eldiseño yen la construcción de obje-tos que tienen formas geométricas,representándolas matemáticamente.

Metalografía

Esta disciplina científica se dedicaal análisis de las estructuras micros-cópicas de los materiales metálicos,en donde se miden tamaños de gra-no, inclusiones no deseables,porosi-dades, elementos componentes, me-dición de durezas superficiales, etc.,

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para lo cual se obtienen resultados,en general por comparaciones de fo-tograf ías que están en los textos oen manuales especializados, peroeste método no siempre es fácil, niexacto.

Con un sistema automático anal iza-dor se pueden realizar todas estasoperaciones, si se quiere con gráfi-cos estadísticos de composición.

Simulación de vuelos

Los sistemas de simulación visualpresentan imágenescon tal realismoque permiten hacer un entrena-miento eficaz. Los simuladores devuelo son dispositivos en los cualeslos vuelos tripulados se puedenefectuar sin utilizar los aviones. En

su forma mássofisticada, sesimulanlos instrumentos del avión, el movi-miento de rodaje por la pista, soni-do, fuerzas gravitacionales, radar,paisaje exterior, etc. Los pri merossimuladores de vuelo se hicieroncon cámaras de televisión en movi-miento, que captaban por partesla proyección de una pel ícula devuelo sobre una pantalla. Los simu-ladores más modernos proveen lageneración de imágenespor compu-tador, de cualquier situación (enigual forma se hacen actualmentelos dibujos animados).

Las imágenes producidas tienen elrealismo necesario para permitirun efectivo entrenamiento, sinmostrar en detalle la naturalezaque es infinitamente compleja.

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Dibujo mecánico

Los planos mecánicos relativamentecomplejos por los cortes, las seccio-nes, el acotamiento de acuerdo conel proceso de fabricación, hacenque sea una de las aplicaciones quemás se desea automatizar, ya quesu elaboración manual toma mu-chas horas de trabajo de personalcalificado.

Puede pensarse en dibujar simple-mente el plano en forma automáti-ca o también en un proceso de mi-crofilmación del plano, para consul-

tarlo posteriormente. En industriasmuy tecnificadas, los planos en lamemoria del computador sirven deinformación para el control de lasmáquinas herramientas, que se usanen la fabricación de las piezas ytambién para entregarla a copiado-ras que reproducen el plano a cual-quier escala y en varias clases depapel.

Conclusiones

Siendo tan amplia la utilización delos sistemas automáticos de grafica-ción, cualquier persona encontraráalgún campo de aplicación que seade su agrado. l>

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Con el presente artícuio se pretendecrear inquietudes entre los lectores,para llegar a conformar equipos detrabajo con las personas interesadas

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