Desarrollo de una aplicación para autocorrección de ejercicios de modelado de piezas industriales 3D

Abstract

En el campo de la docencia, existen una serie de procedimientos automatizados para autoevaluar ejercicios o exámenes de múltiples materias. Algunos como el empleo de test de respuesta única o el uso de problemas de solución cerrada donde solo se valora la respuesta final del alumno, son métodos contrastados comúnmente empleados. La complejidad aumenta a la hora de autoevaluar un texto, pudiendo optar por la búsqueda de las palabras clave para asignar una puntuación automática. En el ámbito de la Ingeniería Gráfica, en los entornos CAD/CAM, la evaluación emplea la resolución de ejercicios que tiene como salida dibujos en papel o modelos digitales 2D o 3D, a los que dar una valoración automatizada no es una tarea sencilla. El contenido del presente proyecto intenta ofrecer una posible vía para la autocorrección automatizada de ejercicios de modelado de piezas industriales 3D. La idea del proyecto no es generar un programa que corrija los fallos de un modelo 3D automáticamente, sino crear una aplicación que fomente la interacción con el usuario. Se busca que este entienda dónde ha errado y sepa cómo solventarlo mediante la información que el programa le facilita. Para lograrlo, se estudia los posibles campos de aplicación del lenguaje de macros de Microsoft, Visual Basic for Applications (VBA), al programa de diseño informático asistido por ordenador CATIA V5R19. Se ha creado un programa, al que se le ha llamado CPIT (Corrector de Piezas Industriales Tridimensionales), capaz de comparar un modelo 3D con un archivo de referencia. La metodología empleada se basa en extraer parámetros generales de la pieza, como el volumen o el centro de gravedad, las operaciones que la componen, y las dimensiones 2D y 3D para realizar comparaciones entre ambos modelos, en concreto compara aquellas operaciones que sean comunes en la pieza modelada y en la referencia. Al final del proceso de análisis, estima una puntuación acorde a las discrepancias encontradas, y aconseja al usuario qué hacer para mejorar el modelo realizado. Se llevó a cabo un periodo de prueba del programa desarrollado, en el que se analizaron piezas de distinta índole con el fin de mostrar la versatilidad que ofrece el software. Adicionalmente, se comprobó que las puntuaciones de las piezas evaluadas fueran acordes a las discrepancias encontradas durante el proceso de análisis. Se concluyó que el programa desarrollado analizaba correctamente los modelos y establecía la puntuación acorde a los resultados obtenidos. El software desarrollado cumple con los objetivos marcados al comienzo del proyecto, destacando por ser una herramienta fácil de usar, por la capacidad que ofrece para autoevaluar piezas de distinta índole, y por ser un programa instructivo para los usuarios ya que le proporciona una serie de consejos para mejorar sus modelos. Consecuentemente, es un software útil en la docencia, ofreciendo una posible vía para la corrección automatizada de exámenes.

In the field of teaching, there are a number of automated procedures for self-assessment of exercises or exams in multiple subjects. Some methods, such as the use of single answer tests or the use of closed solution problems where only the student’s final answer is evaluated, are commonly used. The complexity increases when it comes to self-assessing a text, with the option of searching for keywords to assign an automatic score. In the field of Graphic Engineering, in CAD/CAM environments, the evaluation uses the resolution of exercises that result in paper drawings or 2D or 3D digital models, to which giving an automated assessment is not an easy task. The content of this project attempts to offer a possible way for automated self-correction of 3D industrial parts modeling exercises. The idea of the project was not to generate a program that would correct the failures of a 3D model automatically, but to create an application that would encourage interaction with the user. The idea is to understand where the user has made a mistake and to know how to fix it through the information provided by the program. To achieve this, the possible areas of application of the Microsoft macro language, Visual Basic for Applications (VBA), to the computer-aided computer design software CATIA V5R19 are studied. A program has been created, CPIT (Three-dimensional Industrial Parts Corrector), which is capable of comparing a 3D model with a reference file. The methodology used is based on extracting general parameters of the part, such as volume or center of gravity, the operations that compose it, and the 2D and 3D values to make comparisons between both models, specifically comparing those operations that are common in the modelled part and in the reference. At the end of the analysis process, it estimates a score according to the discrepancies found, and advises the user what to do to improve the model. A test period of the developed program was carried out, in which parts of different kinds were tested in order to show the versatility offered by the software. In addition, it was verified that the scores of the pieces evaluated were in accordance with the discrepancies found during the analysis process. It was concluded that the developed program correctly analyzed the models and established the score according to the results obtained. The developed software fulfills the objectives set at the beginning of the project, standing out for being an easy-to-use tool, for the ability it offers to self-evaluate parts of different kinds, and for being an instructive program for the users because it provides a number of tips to improve the models. Consequently, it is a useful software in education, offering a possible way of automated correction of exams.