Воссоздание детали или продукта при отсутствии схематического чертежа или файла цифрового дизайна раньше было сложной задачей. До того, как технология 3D-сканирования стала широкодоступной, реверс-инжиниринг выполнялся вручную путем точных измерений объекта. Теперь все изменилось благодаря новым методам.

Содержание:

1. Что такое реверс-инжиниринг?
2. Применение обратного проектирования
3. Улучшение старых частей
4. Персонализация после покупки
5. Оцифровка прототипов созданных вручную
6. Сохранение древностей
7. Ювелирные изделия и репродукция искусств
8. Исследование продукта
9. 3 основных этапа реверс-инжиниринга
10. Сбор данных посредством 3D-сканирования
11. Обработка данных для обратного проектирования
12. Программное обеспечение для 3D-сканера
13. Итог
14. Где можно приобрести 3D-сканер?

Что такое реверс-инжиниринг?

На практическом уровне – это измерение физического предмета, а затем его реконструкция в виде цифрового 3D-объекта, который затем можно напечатать в 3D или изготовить другим способом. В этой статье мы рассмотрим пошаговый процесс перехода от материальной части к виртуальной модели, демонстрируя ключевые этапы и основные параметры инструментов. Но сначала посмотрим, для чего сегодня используется реверс-инжиниринг.

Применение обратного проектирования

Концепция реверс-инжиниринга представляет собой мощный инструмент в современной инженерной практике. Давайте рассмотрим ближе, каким образом обратное проектирование находит применение в различных областях производства.

Улучшение старых частей

Многие компании сегодня до сих пор используют пресс-формы десятилетней давности для изготовления деталей и оригинальных конструкций. С помощью цифровых моделей вы можете улучшить устаревшие составляющие, сделать их прочнее или легче. Это упрощает работу, потому что первоначальные прототипы были разработаны до того, как сегодня появилось сложное программное обеспечение для моделирования и генеративного проектирования.

Персонализация после покупки

Особенно в автомобильной промышленности предложение продуктов и аксессуаров, которые идеально подходят для машины, является большим бизнесом. Для этого производителям нужны точные измерения, а 3D-сканирование - самый быстрый способ. Всегда можно изготовить эти модели, а прототипы 3D-печати для проверки посадки и сборки являются обычным явлением.

Оцифровка прототипов созданных вручную

Художники, дизайнеры и автопроизводители по-прежнему моделируют концепции из глины, но как только стиль будет одобрен, наступит время запускать эти продукты в производство, начиная с цифрового прототипа. После сканирования и виртуализации эти объекты все еще можно изменять.

Сохранение древностей

3D-сканеры стали стандартным оборудованием в ведущих музеях мира в целях сохранения культурного наследия. В огромных цифровых библиотеках хранятся шедевры искусства и артефакты, некоторые из которых выставляются в онлайн форме для широкой аудитории, а другие тщательно воспроизводятся для демонстрации, что позволяет безопасно хранить оригинал.

Ювелирные изделия и репродукция искусств

Воспроизведение семейных фамильных украшений или сентиментальных предметов сегодня гораздо более доступно. Сканируйте оригиналы и масштабируйте их до нужного размера и помещайте в архив в случае пожара или потери.

Исследование продукта

Компании часто перепроектируют продукт конкурента, чтобы выяснить, как он был создан, найти его сильные и слабые стороны и извлечь уроки из его инноваций. Разумеется, воссоздание вещи связано с ограничениями в отношении авторских прав, товарных знаков и интеллектуальной собственности. Обратное проектирование также используется для расследования того, как могло произойти такое событие, как автомобильная авария, путем 3D-сканирования разбившегося автомобиля и сравнения цифрового объекта с моделью новой машины.

3 основных этапа реверс-инжиниринга

Процедура реверс-инжиниринга следует стандартному рабочему процессу, который может незначительно отличаться в зависимости от конкретных используемых инструментов и желаемого результата. В целом он выглядит следующим образом:

1. Сбор данных: существуют различные способы получения размерной информации. Наиболее распространенным методом сегодня является 3D-сканирование.
2. Обработка данных: информация, полученная с 3D-сканера, преобразуется в цифровую модель. Необработанный 3D-объект обычно требует некоторой работы по исправлению и уточнению определенных областей, которые могли не быть должным образом захвачены во время сканирования.
3. Построение модели: точные действия, предпринимаемые здесь, определяются желаемым результатом обратного проектирования. Если целью является только воспроизведение, то деталь можно подготовить к изготовлению. Если требуются исправления и дополнения, цифровая модель обрабатывается в программном обеспечении для автоматизированного проектирования.

Сбор данных посредством 3D-сканирования

Различные типы технологий 3D-сканирования используют разные методы сбора данных. Они сильно различаются по размеру и цене: от ручных устройств до стационарных и громоздких систем. Каждая технология имеет свои плюсы и минусы, и ее следует выбирать в зависимости от размера и типа объекта. Обратное проектирование обычно выполняется с помощью оптического 3D-сканирования с использованием структурированного света или лазерных лучей. Здесь применяется триангуляция. Зная расстояние устройства от объекта, сканирующее оборудование может отображать поверхность объекта и записывать точки для формирования 3D-скана. Данная технология может фиксировать точное расположение миллионов маркеров детали в секунду, в результате чего получается огромный объем данных. Эти оптические 3D-сканеры отличаются высокой точностью и разрешение составляет десятки микрометров. С другой стороны, их радиус действия может быть ограничен всего несколькими метрами. 

Фотограмметрия – это еще один метод 3D-сканирования, при котором картинки под разными углами сшиваются вместе, образуя трехмерный объект. Этот подход во многом зависит от программного обеспечения, которое выполняет всю тяжелую работу по обработке сотен снимков для создания 3D-модели. Данный метод стал популярным, поскольку смартфоны стали более мощными, и фотографирование, а также обработку можно выполнять прямо в руках.

Обработка данных для обратного проектирования

К сожалению, 3D-сканеры собирают данные о физическом объекте. Они не создают цифровую модель, которую можно было изготовить напрямую. Распространено заблуждение, что оптические 3D-сканеры создают виртуальный объект. Между данными сканирования и производственной моделью есть еще один программный этап. Фактически, популярные программы CAD, такие как Fusion 360 от Autodesk или Solidworks от Dassault Systèmes, не могут считывать необработанную информацию непосредственно с 3D-сканера. Их необходимо преобразовать в модель, которую эти CAD распознают. Чем больше маркеров в «облаке точек», тем точнее будет объект. Эти данные сканирования экономят много времени на этапе CAD. Информация с низким разрешением может дать общий контур для отслеживания. 

По словам Майка Спрея, владельца компании Laser Abilities, «всегда есть варианты уменьшить размер облака точек за счет сокращения расстояния между маркерами в программном обеспечении сканера». Софт, поставляемый в комплекте с устройством – это первое место, с которого можно начать редактирование данных. После того, как сократите облако точек, программное обеспечение сканера сможет преобразовать маркеры в модель - или, как ее называют, в 3D-сетку, состоящую из тысяч или миллионов крошечных треугольников.

Софт использует определённые схемы для «интерпретации» точечных данных и во многих случаях заполняет пробелы, если сканер не смог собрать достаточно информации об объекте, например, когда поверхность была слишком блестящей. Именно здесь поставщики программного обеспечения хвастаются мощью своих алгоритмов свойств и других «умных» функций. Взгляните на изображение ниже: данные сканирования по сравнению с «очищенной» моделью, обработанной с Artec Studio от производителя Artec 3D.

Некоторые производители 3D-сканеров, такие как Artec, Evixscan, Faro и Zeiss, разработали сложное программное обеспечение для своего оборудования. Хотя оно и не полностью заменяет софт CAD, но имеет долгий путь к преобразованию данных в модель CAD. Другие производители сканеров, такие как Evatronix, оставляют этап интерпретации сторонним программам, таким как популярная Geomagic. 

«От полной или «водонепроницаемой» сетки вы можете двигаться в разных направлениях», – говорит Спрей. «Решетку можно экспортировать непосредственно в программное обеспечение слайсера 3D-принтера в виде файла STL. У сетки нет фактической толщины, но ее можно применить в триммере». Отсюда вы просто нажимаете «Печать». Этот процесс преобразования сетки в срез используется для создания точной физической копии объекта. Вы можете применять этот метод для печати продуктов, которые используются в качестве моделей, например, для проверки соответствия другой сборке.

Однако в большинстве случаев обратного проектирования требуется больше шагов, поскольку сканируемый продукт может нуждаться в ремонте или модификации для производства. В зависимости от того, насколько хорошо прошел сбор данных или насколько точен ваш сканер, модель может потребовать исправлений, очистки, уточнения или даже незначительной настройки поверхности. Например, при создании инструмента вносятся изменения с учетом метода производства. «Если вы занимаетесь литьем нужно добавить осадку, чтобы деталь могла отделиться», – говорит Спрей. «Поэтому можете прибавить к детали три или пять градусов уклона. В данных сканирования этого не будет». Аналогично, некоторые методы 3D-печати металлом требуют учета усадки в процессе производства.

Сопоставить цель обратного проектирования с имеющимся программным обеспечением не всегда легко. Зачастую подойдет софт, поставляемый в комплекте с устройством. Иногда вы сэкономите много времени в своей программе CAD, используя между сканером и CAD.

Программное обеспечение для 3D-сканера

При выборе 3D-сканера также учитывайте два типа программного обеспечения, которые доступны с ним. На возможность правильного захвата физического объекта в равной степени влияет софт, используемый для обработки сканирования. Это первый тип программного обеспечения, который вы будете использовать. По сути, это определяет, насколько простым будет процесс сканирования. Он не только проведет вас через рабочий процесс, но также предоставит обратную связь в режиме реального времени перемещениях устройства.

Второе, часто дополнительное программное обеспечение, используется после того, как вы собрали данные сканирования. Это помогает преобразовать его в цифровую модель. Данный тип часто предлагается производителем сканера в качестве дополнительной подписки. Если вы предпочитаете, чтобы программное обеспечение выполняло большую часть манипуляций с информацией с помощью множества простых в использовании автоматизированных инструментов, есть варианты от большинства основных брендов, включая Artec, Faro, Shining3D, Evatronix и Zeiss.

Хотя программное обеспечение 3D-сканера не предназначено для замены полной системы CAD, оно может выполнить большую часть работы по преобразованию данных в технологическую модель. Например, они могут не только генерировать информацию для устранения зазоров или отверстий на основе соседних областей, но и накладывать базовые геометрические элементы (плоскости, колонны, цилиндры, сферы) на имеющийся сетчатый объект. Если предпочитаете, чтобы сканер просто выдавал надежные данные, которые будете редактировать в своем любимом программном обеспечении CAD, большинство приборов сделают это. Затем можно использовать автономные продукты, такие как Geomagic, Autodesk Meshmixer, бесплатную версию GOM Inspect и плагины к Solidworks или другим программам CAD.

Итог

Итак, реверс-инжиниринг представляет собой неотъемлемый инструмент в современной инженерной и производственной сфере, предоставляя множество преимуществ и возможностей. Важно понимать, зачем его использовать, и какая выгода от этого может быть. Прежде всего, реверс-инжиниринг позволяет осуществлять анализ уже существующих продуктов или деталей, что часто является необходимым шагом при разработке новых решений. Он даёт возможность изучить конструкцию, материалы и технологии, примененные в производстве, что в свою очередь помогает оптимизировать процесс разработки новых вещей или улучшать уже существующие. Таким образом, реверс-инжиниринг является мощным инструментом, который позволяет компаниям повысить качество своей продукции, сократить расходы на исследования и разработки, а также стать более конкурентоспособными на рынке.

Где можно приобрести 3D-сканер?

Хотите перенести свой творческий процесс на новый уровень? В магазине Артлайн мы предлагаем ассортимент 3D-сканеров, которые помогут вам воплотить в жизнь ваши самые смелые идеи. Наши специалисты с радостью помогут вам выбрать товар, который наилучшим образом подойдет для нужных потребностей и задач.

г. Киев, ул. Кирилловская, 104

• (080) 033-10-06
• (044) 338-10-06
• (066) 356-10-01
• (097) 356-10-01
• (063) 356-10-01

info@artline.ua