A utilização de ferramentas computacionais para modelagem de componentes (sistemas CAD) faz parte da realidade da maioria dos setores de desenvolvimento de produtos das empresas. Os sistemas CAD 3D auxiliam na visualização, simulação e análise do comportamento do protótipo digital sob condições reais, antes mesmo da construção do produto ou da peça, permitindo que os fabricantes lancem produtos com maior rapidez e menor quantidade de protótipos físicos. Uma das vantagens na utilização de sistemas CAD 3D é a parametrização dimensional, o que possibilita ganho de tempo durante as modificações do projeto e a validação de novos produtos. Este trabalho apresenta as formas de aplicação de geometrias paramétricas na otimização estrutural e como meio de redução do tempo de desenvolvimento de um projeto. A validação do projeto foi feita através da Análise por Elementos Finitos (AEF), na qual foi possível estabelecer um coeficiente de segurança aceitável para o mesmo com uma redução do seu peso final, de acordo com as necessidades estabelecidas nas diretrizes do projeto. / The use of computational tools for modeling of components (systems CAD) is part of the reality of the majority of the sectors of development of products of the companies. Systems CAD 3D before assist in the visualization, simulation and analysis of the behavior of the digital prototype under real conditions, exactly of the construction of the product or the part, allowing that the manufacturers launch products with bigger rapidity and minor amount of physical archetypes. One of the advantages in the use of systems CAD 3D is the dimensional parameterization, what it makes possible time profit during the modifications of the project and the validation of new products. This work presents the forms of application of parametric geometries in the structural optimization and as half of reduction of the time of development of a project. The validation of the project was made through Finite Elements Analysis (FEA), in which it was possible to establish a coefficient of acceptable security for the same with a reduction of its final weight, in accordance with the established necessities as lines of direction of the project.

Submitted by GISELY ANDRESSA PIRES null (giselypires@utfpr.edu.br) on 2016-01-13T22:13:24Z No. of bitstreams: 1 O CAD 3D aplicado na validação de protótipos na indústria do vestuário.pdf: 6699414 bytes, checksum: 3c9da5e2f41b1e2eebc435df7af8384f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-01-14T15:14:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pires_ga_me_bauru_int.pdf: 6699414 bytes, checksum: 3c9da5e2f41b1e2eebc435df7af8384f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-14T15:14:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pires_ga_me_bauru_int.pdf: 6699414 bytes, checksum: 3c9da5e2f41b1e2eebc435df7af8384f (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Não recebi financiamento / A presente pesquisa discute sobre a prática do desenvolvimento de protótipos na indústria do vestuário. O protótipo refere-se à construção de um modelo que está em processo de teste para ser comercializado. Atualmente a forma mais difundida é a construção efetiva das peças, no entanto existe no mercado softwares que realizam essa atividade virtualmente. Assim, esse estudo tem por objetivo verificar a similaridade visual entre os protótipos virtuais e os produzidos no processo tradicional, tendo em vista caimento, forma e volume, para validação de novos projetos na indústria do vestuário. Para tanto, foi desenvolvida uma pesquisa exploratória, e como forma de abordagem do problema foram realizados quatro experimentos que compreendem a construção de protótipos pela técnica virtual e a manual. / This research discusses the practice of prototyping in the apparel industry. The prototype relates to the construction of a model which is in testing process to be marketed. Currently the most widespread form is the actual construction of the pieces, However there is software on the market that perform this activity virtually. Thus, this study aims to verify the visual similarity between the virtual prototypes and those produced in the traditional process, in order to trim, shape and volume for validation of new projects in the clothing industry. To this end, an exploratory research was conducted, and as a way of addressing the problem were conducted four experiments which include the construction of prototypes for virtual and technical manual.

[pt] Modelos CAD 3D são ferramentas utilizadas na indústria para planejamento e simulações antes da construção ou realização de tarefas. Em muitos casos, como por exemplo na indústria de óleo e gás, esses modelos podem ser massivos, ou seja, possuem informações detalhadas em larga escala no intuito de que sejam fontes de informações precisas. Para obtenção de navegação interativa nesses modelos é necessária uma combinação de hardware e software adequados. Mesmo hoje com GPUs mais modernas, a renderização direta desses modelos não é eficiente, sendo necessárias abordagens clássicas como descarte de objetos não visíveis e LOD antes de enviar os dados à GPU. Logo, para renderização em tempo real de modelos CAD massivos são necessários algoritmos e estruturas de dados escaláveis para processamento da cena de forma eficiente. O trabalho dessa tese propõe o MCAD (Massive Computer-Aided Design) Shape grammar, uma gramática expansiva que gera objetos para criar cenas 3D de modelos massivos de forma procedimental. Nos últimos anos, modelagem procedimental tem ganhado atenção para criar cenas 3D rapidamente utilizando uma representação compacta, que armazena regras de geração ao invés de representação explícita da cena. MCAD Shape grammar explora repetições e padrões presentes em modelos massivos para renderização de cenas, reduzindo o consumo de memória e processando a cena procedimentalmente de forma eficiente. Convertemos modelos reais de refinarias em MCAD Shape grammar e implementamos um renderizador para os mesmos. Os resultados mostraram que esta solução é escalável com alto desempenho, além de ser a primeira vez que modelagem procedimental é utilizada nesse domínio. / [en] 3D CAD models are tools used in the industry for planning and simulations before construction or completion of tasks. In many cases, such as in the oil and gas industry, these models can be massive, that is, they have large-scale detailed information in order to be sources of accurate information. Interactive navigation in these models requires a combination of appropriate hardware and software. Even nowadays with modern GPUs, the direct rendering of these models is not efficient, requiring classic approaches such as culling non-visible objects and LOD before sending the data to the GPU. Therefore, for real-time rendering of massive CAD models, we need scalable algorithms and data structures to efficiently process the scene. The work of this thesis proposes MCAD (Massive Computer-Aided Design) Shape grammar, an expansive grammar that procedurally generates objects to create 3D scenes of massive models. In recent years procedural modeling has drawn attention for quickly creating 3D scenes using a compact representation, which stores generation rules rather than explicit representation of the scene. MCAD Shape grammar explores repetitions and patterns present in massive models for rendering scenes, reducing memory footprint and procedurally processing the scene efficiently. We converted real refinery models into MCAD Shape grammar and implemented a renderer for them. Results showed that our solution is scalable with high performance, also it is the first time that procedural modeling is used in this domain.

[pt] Modelos CAD 3D ricos em dados são essenciais durante os diferentes estágios do ciclo de vida de projetos de engenharia. Devido à recente popularização da metodologia Modelagem de Informação da Construção e do uso de Gêmeos Digitais para a manufatura inteligente, a quantidade de detalhes, o tamanho, e a complexidade desses modelos aumentaram significativamente. Apesar desses modelos serem compostos de várias geometrias repetidas, os softwares de projeto de plantas geralmente não proveem nenhuma informação de instanciação. Trabalhos anteriores demonstraram que removendo a redundância na representação dos modelos CAD 3D reduz significativamente o armazenamento e requisição de memória deles, ao passo que facilita otimizações de renderização. Este trabalho propõe um arcabouço para correspondência de formas baseado em aprendizado profundo que minimiza as informações redundantes de um modelo CAD 3D a esse respeito. Nos apoiamos nos avanços recentes no processamento profundo de nuvens de pontos, superando desvantagens de trabalhos anteriores, como a forte dependencia da ordenação dos vértices e topologia das malhas de triângulos. O arcabouço desenvolvido utiliza nuvens de pontos uniformemente amostradas para identificar similaridades entre malhas em modelos CAD 3D e computam uma matriz de transformação afim ótima para instancia-las. Resultados em modelos CAD 3D reais demonstram o valor do arcabouço proposto. O procedimento de registro de nuvem de pontos desenvolvido atinge um erro de superfície menor, ao mesmo tempo que executa mais rápido que abordagens anteriores. A abordagem supervisionada de classificação desenvolvida antinge resultados equivalentes em comparação com métodos limitados anteriores e os superou significativamente num cenário de embaralhamento de vértices. Propomos também uma abordagem auto-supervisionada que agrupa malhas semelhantes e supera a necessidade de rotular explicitamente as geometrias no modelo CAD 3D. Este método auto-supervisionado obtém resultados competitivos quando comparados às abordagens anteriores, até mesmo superando-as em determinados cenários. / [en] Data-rich 3D CAD models are essential during different life-cycle stages of engineering projects. Due to the recent popularization of Build Information Modeling methodology and the use of Digital Twins for intelligent manufacturing, the amount of detail, size, and complexity of these models have significantly increased. Although these models are composed of several repeated geometries, plant-design software usually does not provide any instancing information. Previous works have shown that removing redundancy in the representation of 3D CAD models significantly reduces their storage and memory requirements, whilst facilitating rendering optimizations. This work proposes a deep-learning-based shape-matching framework that minimizes a 3D CAD model s redundant information in this regard. We rely on recent advances in the deep processing of point clouds, overcoming drawbacks from previous work, such as heavy dependency on vertex ordering and topology of triangle meshes. The developed framework uses uniformly sampled point clouds to identify similarities among meshes in 3D CAD models and computes an optimal affine transformation matrix to instantiate them. Results on actual 3D CAD models demonstrate the value of the proposed framework. The developed point-cloud-registration procedure achieves a lower surface error while also performing faster than previous approaches. The developed supervised-classification approach achieves equivalent results compared to earlier, limited methods and significantly outperformed them in a vertex shuffling scenario. We also propose a selfsupervised approach that clusters similar meshes and overcomes the need for explicitly labeling geometries in the 3D CAD model. This self-supervised method obtains competitive results when compared to previous approaches, even outperforming them in certain scenarios.

[pt] Projetos de engenharia dependem de modelos CAD 3D complexos durante todo o seu ciclo de vida. Esses modelos 3D contêm milhões de geometrias que impõem desafios de armazenamento, transmissão e renderização. Trabalhos anteriores empregaram com sucesso técnicas de correspondência de formas baseadas em aprendizado profundo para reduzir a memória exigida por esses modelos 3D. Este trabalho propõe um algoritmo baseado em grafos que melhora o agrupamento não supervisionado em espaços profundos de características. Essa abordagem refina drasticamente a precisão da correspondência de formas e resulta em requisitos de memória ainda mais baixos para os modelos 3D. Em um conjunto de dados rotulado, nosso método atinge uma redução de 95 por cento do modelo, superando as técnicas não supervisionadas anteriores que alcançaram 87 por cento e quase atingindo a redução de 97 por cento de uma abordagem totalmente supervisionada. Em um conjunto de dados não rotulado, nosso método atinge uma redução média do modelo de 87 por cento contra uma redução média de 77 por cento das técnicas não supervisionadas anteriores. / [en] Engineering projects rely on complex 3D CAD models throughout their life cycle. These 3D models comprise millions of geometries that impose storage, transmission, and rendering challenges. Previous works have successfully employed shape-matching techniques based on deep learning to reduce the memory required by these 3D models. This work proposes a graph-based algorithm that improves unsupervised clustering in deep feature space. This approach dramatically refines shape-matching accuracy and results in even lower memory requirements for the 3D models. In a labeled dataset, our method achieves a 95 percent model reduction, outperforming previous unsupervised techniques that achieved 87 percent and almost reaching the 97 percent reduction from a fully supervised approach. In an unlabeled dataset, our method achieves an average model reduction of 87 percent versus an average reduction of 77 percent from previous unsupervised techniques.