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sábado, 12 de janeiro de 2013

Modelagem de aeromodelos a partir de imagens de um avião

Apresentação da ideia.

Existem muitos construtores de aeromodelos em escala/semi escala que fazem modelos mais ou menos detalhados e fieis ao aviões originais.

Existem muitas técnicas de construção para esses modelos, mas uma dúvida que sempre tive é como eram tomadas as medidas/coordenadas do avião para fazer a escala, já que os aeromodelos mais bonitos baseados em aviões têm formas muito complexas, por exemplo, os caças da 2ª Guerra Mundial.

Comecei a acompanhar os trabalhos de um usuário do E-voo.com chamado Brunnel, a proposta dele é muito simples fazer aeromodelos em escala muito fieis aos aviões originais feitos a mão, com cortador elétrico de isopor.

O que me chamou atenção foram os módulos (par de gabaritos), que representam "fatias" do modelo, pois eram muito bonitos.
Gabaritos de corte para Tucano T27 - autoria Brunnel -  E-voo.com

Brunnel cede os gabaritos já feitos por um valor pequeno e ele projeta um novo por um valor um pouco maior de qualquer avião que você quiser encomendar, se houver interesse mande uma MP (mensagem privada) no E-voo.com para ele nesse sentido.

Adorei a ideia e sempre quis fazer igual, ele explica que usa o Autocad  para fazer os módulos ou "fatias" do avião, se baseando em uma imagem de 3 vistas desse avião.
Os módulos cortados e alinhados - uma palavra: Perfeição! - autoria Brunnel - E-voo.com

Fiquei encafifado com isso e imaginei como fazê-lo, então, pedi ajuda para meu sobrinho Hércules, muito bom com 3D Studio, depois de algumas aulas e três tentativas, consegui modelar um avião em três dimensões a partir de uma imagem de três vistas desse avião.
Modelagem do avião Yak-23 no 3D Studio -  Dá para ver uma séria de elipses representando o modelo
O resultado foi satisfatório, "encapando" a modelagem com "nurbs" surgia uma cópia do avião em três dimensões, mas não consegui extrair as "fatias" para elaborar os gabaritos. Meu sobrinho me deu várias ideias para fazer isso, mas sou muito "noob" no 3D Studio, quiçá, na vida.

Então, depois de pôr meus poucos neurônios para trabalhar tive uma ideia mais simples, usar o Corel Draw para fazer isso. Para mim a maior vantagem foi que os gabaritos básicos já sairiam prontos para trabalhar/imprimir e na escala pretendida.

Usos para essa "modelagem"

Como o Corel Draw não é um programa de criação de objetos em três dimensões, então, uso a expressão modelagem entre aspas.

O importante da ideia para mim foi "criar" um modelo detalhado das formas complexas de qualquer avião para utilizar em qualquer forma de construção que eu pretendesse.

Eu poderia criar os módulos do Brunnel para cortá-los em isopor, poderia fazer cavernas em depron de 5 mm unidas com longarinas retangulares e criar uma pele em depron de 2mm, poderia fazer cavernas em balsa e tabicar o exterior para entelar, ou poderia criar um plug em madeira e massa para fazer um molde para construir em fibra de vidro.

Quer dizer, depois de criar  as formas do modelo em escala, eu posso usá-lo de qualquer maneira.

Vamos a técnica experimental (não cortei nada ainda), então não garanto os resultados, apesar que para mim está tudo certo.

Farei o pequeno tutorial para fazer um P-51 Mustang para a técnica do Brunnel, mas acho que depois de compreendido poderia se fazer qualquer modelo para qualquer técnica.

Fiz os gabaritos enquanto salvava as imagens e escrevia este tutorial, depois de terminado, incluído a elaboração do próprio tutorial, demorei uma tarde e uma noite para terminar tudo, imagino que o trabalho em si teria levado uma tarde.

Clique aqui para baixar o arquivo *.CDR (abre com Corel Draw) produzido nesse tutorial, use como quiser (mencione este blog), mas analisando melhor o resultado, não ficou perfeito, eu particularmente refaria todo o trabalho com calma.

***ACRESCENTADO APÓS A CONCLUSÃO DA POSTAGEM: Refiz com mais calma o trabalho, se quiser baixá-lo Clique aqui para baixar o arquivo *.CDR (abre com Corel Draw). O resultado ficou bem melhor, alguns defeitos não notados no primeiro momento foram corrigidos. Fiz, também, o contorno de dentro, darei dicas na parte II dessa matéria. Use como quiser, desde de que mencionando este blog, não garanto o resultado, porque esses moldes não foram testados.***

Sem as interrupções para escrever o tutorial tenho certeza que ficarei melhor. Também percebi que começando novamente um projeto desses sempre é mais rápido, fácil e preciso fazê-lo. Então estou disponibilizando o arquivo *.CDR para fins didáticos, vou refazer o projeto e disponibilizar, também, os moldes em PDF.

1- Escolher imagens de um avião

Hoje a internete é uma fonte inesgotável de imagens, então vamos, usá-la para pegar nossas imagens do avião a ser "modelado".

Precisaremos de um "desenho de três vistas", como nome diz mostra o avião em todos os lados em escala e precisaremos de várias imagens do avião real em diversos ângulos.

a- Escolha um desenho de três vistas com resolução grande.

Buscar o nome do avião com a frase "3 views", já deve bastar, por exemplo, "p-51 3 views", para encontrar uma imagem de grande resolução com vista de cortes da fuselagem, esses cortes mostram a forma da fuselagem em diversas partes, isto é de especial importância para facilitar a criação dos módulos.
P-51 Mustang - imagem 3 vistas com cortes da fuselagem 

b- Escolha imagens em vários ângulos para entender o desenho de três vistas

Salvar imagens do avião real em diversos ângulos para visualizar os detalhes/peculiaridades do avião são extremamente úteis para qualquer trabalho gráfico.

2- Analisando as imagens.

Não vi muito dificuldade em "modelar" um Fuckie Wulf 190, que tem formas muito mais complexas do que o P-51, que deverá ser mais fácil, mesmo assim o trabalho requer alguma "inteligência espacial" para ser concluído.

Então, estudar as imagens é de extrema importância, o legal é que uma imagem mental do avião vai se formando em tua mente, olha que nunca tive muito desenvolvida essa habilidade.

a- Estudar cada parte do avião

Utilizando as imagens de vários ângulos, sempre confrontando com a imagem de três vistas, estude cada parte do avião, por exemplo, primeiro do bico até o começo do canopy, a parte central, em baixo da parte central, como é o formato da cauda, é elíptico? É achatada, etc.

Nesse momento, também, é de planejar as dificuldades do projeto, partes muitos complexas, reentrâncias, apêndices, etc, também, É IMPORTANTE pensar as SIMPLIFICAÇÕES, explico, só os aeromodelos escalas absolutos tem todos os detalhes do avião original, via de regra nem todos os detalhes do avião serão postos no aeromodelo, muitos detalhes podem ser mais facilmente esculpidos/acrescentados depois, outros simplesmente não serão incluídos


3- Preparando a "modelagem"

a-  No Corel Draw ir no menu arquivo/importar a imagem 3 vistas com cortes da fuselagem do avião;

Você deve ter salvo as imagens em uma pasta ou local facilmente acessível.

b- Dimensionar para o tamanho pretendido

Por exemplo, 1200 mm de envergadura, utilize a ferramenta "Dimensão horizontal e vertical", clicando nas pontos das asas, e redimensione a imagem de três vistas até chegar a 1200 mm de envergadura.
Dimensionando a imagem de 3 vistas do P-51 para 1200 mm de envergadura - note-se que  a ferramente está destacada a esquerda

c- Trancar a imagem

Isto é útil para as próximas etapas, com a imagem selecionada, dê botão direito do mouse e "bloquear o objeto", é um ícone de cadeado.

d- Traçar linhas para isolar os planos de cauda.

Lembra, que mencionei as simplificações, então, uma dessas simplificações é retirar os planos de cauda da "modelagem", cujo objetivo principal é a fuselagem, já que as asas e os planos de cauda, podem/devem ser acrescentados mais tarde por serem mais simples e porque é mais prático.

Usando a ferramenta "Linha de 2 pontos", faça linha guias para "fechar" essa parte da fuselagem.
Detalhe da linha guia - o trabalho será feito até a interseção entre a deriva e o leme - P51 Mustang
Tudo que é feito em uma vista, por exemplo,  "lateral", deve ser feito na outra vista, no caso "de cima".
Detalhe das linhas guia isolando o estabilizador da fuselagem - P-51 Mustang

e- Contornar a forma básica lateral e de cima do avião

Acho isso útil para ajudar a dimensionar as cavernas.

Utilizando as ferramentas "linha de 2 pontos" e "B-sline" desenho a lateral toda.

Primeiro as partes retas com a ferramenta "linha de 2 pontos":
Detalhe das linhas marcando as partes retas imagem lateral - P-51 Mustang

Com a ferramenta "B-sline" terminar de contornar a lateral da fuselagem.
Detalhe do pontilhamento para contornar a lateral da fuselagem - P-51 Mustang

Resultado final da lateral.
Lateral da fuselagem contornada - P-51 Mustang

O mesmo deve ser feito com a vista de cima da fuselagem, somente observando que é melhor contornar só uma metade, que será clonada e espelhada com a ferramenta "Espelhar verticalmente", reposicionada para fazer o outro lado, isto é para garantir a simetria.
Detalhe do contorno de meia fuselagem de cima - P-51 Mustang
 Se todos os passos foram executados corretamente deveremos ter o seguinte resultado:
Contorno das duas vistas prontas, de cima a esquerda  - P-51 Mustang


4- Pensando as divisões dos módulos

Eu medi 920 mm de cumprimento da parte da fuselagem que irá ser trabalhada, então para "modelar" os módulos/gabaritos para cortar em isopor, seriam 18 divisões, considerando que uma placa de isopor tem 50 mm normalmente.

Isto é uma questão estratégica e deve ser analisado os lugares que se deve ter cuidado. Na imagem abaixo aponta esses pontos, o começo da raiz da asa, o começo da cabine, o meio da cabine, a entrada de exaustão e o final da raiz da asa.
Pontos  onde há quebras no desenho e por isso devem ser  obrigatoriamente módulos separados - P-51 Mustang

Depois de algumas tentativas (poucas) consegui arrumar as divisões, lembrando que estou me baseando em divisões de 50 mm (espessura das placas de isopor). Algumas divisões não combinaram, então, deverão ter menos 50 mm.
Mostra as divisões de 50 mm nos pontos estratégicos - P-51 Mustang

Usei a ferramenta "Tabela" para criar as divisões, marquei as divisões e ajustei o largura da tabela para que cada divisão tivesse 50 mm e depois a ferramenta "linha de 2 pontos" para marcar as divisões, para tirar as tabelas que dão um visual sujo.

Fiz o mesmo com relação a vista de cima, lembrando, qualquer que seja a lógica das divisões elas devem ser as mesmas na vista lateral e da vista de cima, senão não ficará correto.
Divisões em pontos estratégicos com foco em divisões em 50 mm - P-51 Mustang

As divisões ficaram com 23 linhas, então, para que não confundir nenhuma linha devemos por um número em cada linha tanto na vista lateral, quanto no vista de cima, lembrando que devem ser na mesma ordem.

5- "Modelando"

Chegou o momento de fazer os segmentos da fuselagem formando assim os moldes.

O primeiro passo é usando a ferramenta "B-sline" traçar o contorno de uma dos cortes da fuselagem, eu escolhi começar com o "c", porque é o mais complexo, faça com bastante pontos. Não esqueça de pressionar "Enter" para criar a "B-sline".
Em azul vê-se  a S-spline contornando o corte "c" - P-51 Mustang

O próximo passo é sobrepor esse corte criado sobre uma das linhas, eu escolhi começar com a linha 9 que fica no meio da cabine, note que não representa o ponto exato do corte "c" na fuselagem ficando próximo, mas não haverá problemas porque vamos acertar isso.
Observe que há uma diferença entre o tamanho do segmento e a linha
Com a ferramenta "Forma" (apertando F10) vamos editar o ponto do final para ficar do tamanho da linha 9.
O segmento está do tamanho da linha 9 - P-51 Mustang
Apertando "Ctrl" e deslizando lateralmente o segmento até que a parte que representa a asa fique alinhada com a linha 9, isto é para acertar a altura dessa parte com o encaixe da asa.
Detalhe do encaixe da asa alinhado com a linha 9 - P-51 Mustang
Não havia mencionado mais criei no Tracfoil uma nervura de perfil NACA 2412 com a corda da raiz da asa para servir de guia, exportei em DXF e importei no Corel Draw, pondo no local da asa para servir de guia.
Detalhe do segmento alinhado com a altura da asa  - vê-se o formato do perfil alar em preto- P-51 Mustang

Para fazer o alinhamento do encaixe da asa com a altura do perfil utilizei novamente a ferramenta "Forma" editando cuidadosamente para ponto, apesar de um pouco trabalhoso é muito fácil e intuitivo "puxar os pontos para posição acertando as curvas e retas.

Nesse ponto precisaremos ajustar o segmento a outra vista, porque a primeira parte ajustamos a "altura" do segmento, agora devemos ajustar a largura, dependendo do segmento ficará mais fácil utilizar a vista frontal ou a de cima, mas sempre será necessária conjugar duas vistas para ajustar corretamente.
Acertando o segmento com a vista frontal - P-51 Mustang

Segmento já corrigido utilizando a vista frontal - P-51 Mustang


Devemos pegar o meio segmento que acabamos de fazer e pô-lo na linha 10 e começar os passos anteriores para dimensionar. Isto deve ser repetido entre as linhas 6 a 13 (segmentos da asa).

Felizmente as outras partes do avião são mais fáceis de fazer, então por aproximação usaremos os cortes  da fuselagem "a" e "b" para fazer o bico e os cortes "d" e "e" para fazer a cauda.

Um detalhe melindroso foi a exaustão abaixo da asa deve ser feito utilizando a vista frontal.

-
Segmento 11 - levando em consideração o exaustor abaixo da asa - P-51 Mustang

Note que não ficou igualzinho, o que ficou muito diferente foi o encaixa da asa, isto se deve ao fato de ter usado um perfil alar diferente do original (NACA 2412) mudando a altura do encaixe.

Depois de terminar com os segmentos 6 a 13 (parte da asa), teremos que fazer a seção do bico, então, devemos fazer o corte "b".
Contornando o corte "b" da fuselagem para os segmentos 5, 4 e 3 - P-51 mustang
Nesse ponto vamos utilizar a "vista lateral" e a "de cima" para fazer o bico, que será sensivelmente mais fácil.
Detalhe do redimensionamento do segmento 5 - P-51 Mustang
Neste ponto é mais fácil, bastou ajustar a largura do segmento puxando a alça de redimensionamento para coincidir com a largura da linha 5, que deverá ser centralizada com a linha.

Repetir os passos com os outros segmentos do bico até chegar no segmento 1 (bico) que será feito com a ferramenta "Elipse".
Segmento do bico - uma elipse - P-51 Mustang

Para fazer os segmentos da cauda usaremos o corte "d", que felizmente é, também, mais simples. Para dimensioná-los a altura correta basta alinhar com a respectiva linha de referência na vista lateral e puxar a alça de redimensionamento para bater com a altura daquele local.
Segmento da cauda por ajustar - P-51 Mustang
Depois do ajuste.
Segmento da cauda ajustado - P-51 Mustang

Se tudo deu certo deveremos ter uma série de segmentos ou meios moldes parecidos com esses abaixo.
Segmentos dos contornos da fuselagem do P-51 Mustang

6- Criando segmentos de transição

Nos lugares onde há uma mudança brusca no desenho, haverá uma incorreção se não forem feitos segmentos de transição.

Felizmente só teremos esse problema no exaustor, se não criarmos um segmento de transição nesse ponto, haveria um corte em ângulo e não um corte reto naquele ponto.

Vamos duplicar o segmento anterior ao exaustor para fazer a transição pondo sobre o a linha do exaustor e não incluí-lo, quer dizer, faremos o segmento na mesma altura do segmento anterior a ele.
Detalhe do segmento de transição - P-51 Mustang
7- O que fazer com isso?

Bom grande parte do trabalho já foi realizado, dá para ver que ficou bem parecido com o original.

Quem já trabalhou com programas como Corel Draw, já terá inúmeras ideias, pensei este tutorial para quem como eu tem poucos conhecimentos nesse software.

Precisamos clonar, espelhar e criar os moldes fechados, depois teremos que pensar a parte de dentro dos moldes para aliviar peso e deixar passar os elementos internos do aeromodelo, baterias, receptor, mesa de servos, ESC, motor, etc e fazer a "arte final" nos moldes como linhas guias e anotações.

Temos que pensar, também, como vamos alinhar os pares de moldes para que possam fazer o corte corretamente.

Isso deve discutido na parte II