Відтворення деталі чи продукту за відсутності схематичного креслення чи файлу цифрового дизайну раніше було складним завданням. До того як технологія 3D-сканування стала широко доступною, реверс-інжиніринг виконувався вручну шляхом точних вимірів об'єкта. Тепер усе змінилося завдяки новим методам.
Зміст:
- Що таке реверс-інжиніринг?
- Застосування зворотного проектування
- Поліпшення старих частин
- Персоналізація після покупки
- Оцифрування прототипів створених вручну
- Збереження старожитностей
- Ювелірні вироби та репродукція мистецтв
- Дослідження продукту
- 3 основні етапи реверс-інжинірингу
- Збір даних за допомогою 3D-сканування
- Обробка даних для зворотного проектування
- Програмне забезпечення для 3D-сканера
- Підсумок
- Де можна придбати 3D-сканер?
Що таке реверс-інжиніринг?
На практичному рівні – це вимірювання фізичного предмета, а потім його реконструкція у вигляді цифрового 3D-об'єкта, який можна надрукувати в 3D або виготовити іншим способом. У цій статті ми розглянемо покроковий процес переходу від матеріальної частини до віртуальної моделі, демонструючи ключові етапи та основні параметри інструментів. Але спочатку подивимося, навіщо сьогодні використовується реверс-інжиніринг.
Застосування зворотного проектування
Концепція реверс-інжинірингу є потужним інструментом у сучасній інженерній практиці. Давайте розглянемо ближче, як зворотне проектування знаходить застосування у різних галузях виробництва.
Поліпшення старих частин
Багато компаній сьогодні досі використовують прес-форми десятирічної давності для виготовлення деталей та оригінальних конструкцій. За допомогою цифрових моделей ви можете покращити застарілі складові, зробити їх міцнішими або легшими. Це полегшує роботу, тому що початкові прототипи були розроблені до того, як сьогодні з'явилося складне програмне забезпечення для моделювання та генеративного проектування.
Персоналізація після покупки
Особливо в автомобільній промисловості пропозиція продуктів та аксесуарів, які ідеально підходять для машини, є великим бізнесом. Для цього виробникам потрібні точні вимірювання, а 3D-сканування – найшвидший спосіб. Завжди можна виготовити ці моделі, а прототипи 3D-друку для перевірки посадки та збирання є звичайним явищем.
Оцифрування прототипів створених вручну
Художники, дизайнери та автовиробники, як і раніше, моделюють концепції з глини, але як тільки стиль буде схвалений, настане час запускати ці продукти у виробництво, починаючи з цифрового прототипу. Після сканування та віртуалізації ці об'єкти можна змінити.
Збереження старожитностей
3D-сканери стали стандартним обладнанням у провідних музеях світу з метою збереження культурної спадщини. У величезних цифрових бібліотеках зберігаються шедеври мистецтва та артефакти, деякі з яких виставляються в онлайн формі для широкої аудиторії, інші ретельно відтворюються для демонстрації, що дозволяє безпечно зберігати оригінал.
Ювелірні вироби та репродукція мистецтв
Відтворення сімейних прикрас або сентиментальних предметів сьогодні набагато доступніше. Скануйте оригінали та масштабуйте їх до потрібного розміру та поміщайте до архіву у разі пожежі або втрати.
Дослідження продукту
Компанії часто перепроектують продукт конкурента, щоб з'ясувати, як він був створений, знайти його сильні та слабкі сторони та здобути уроки з його інновацій. Зрозуміло, відтворення речі пов'язані з обмеженнями щодо авторських прав, товарних знаків та інтелектуальної власності. Зворотне проектування також використовується для розслідування того, як могла статися така подія, як автомобільна аварія, шляхом 3D-сканування автомобіля, що розбився, і порівняння цифрового об'єкта з моделлю нової машини.
3 основні етапи реверс-інжинірингу
Процедура реверс-інжинірингу слід стандартному робочому процесу, який може незначно відрізнятися в залежності від конкретних інструментів і бажаного результату. Загалом він виглядає так:
- Збір даних: існують різні способи одержання розмірної інформації. Найбільш поширеним методом сьогодні є 3D-сканування.
- Обробка даних: інформація, отримана з 3D-сканера, перетворюється на цифрову модель. Необроблений 3D-об'єкт зазвичай вимагає деякої роботи з виправлення та уточнення певних областей, які могли бути належним чином захоплені під час сканування.
- Побудова моделі: точні дії, які робляться тут, визначаються бажаним результатом зворотного проектування. Якщо метою є лише відтворення, деталь можна підготувати до виготовлення. Якщо потрібні виправлення та доповнення, цифрова модель обробляється у програмному забезпеченні для автоматизованого проектування.
Збір даних за допомогою 3D-сканування
Різні типи технологій 3D-сканування використовують різні способи збору даних. Вони сильно відрізняються за розміром та ціною: від ручних пристроїв до стаціонарних та громіздких систем. Кожна технологія має свої плюси та мінуси, і її слід вибирати в залежності від розміру та типу об'єкта. Зворотне проектування зазвичай виконується за допомогою оптичного 3D-сканування за допомогою структурованого світла або лазерних променів. Тут застосовується тріангуляція. Знаючи відстань пристрою від об'єкта, скануюче обладнання може відображати поверхню об'єкта та записувати точки для формування 3D-скана. Дана технологія може фіксувати точне розташування мільйонів маркерів деталі за секунду, внаслідок чого виходить величезний обсяг даних. Ці оптичні 3D-сканери відрізняються високою точністю і роздільна здатність становить десятки мікрометрів. З іншого боку, їхній радіус дії може бути обмежений лише кількома метрами.
Фотограмметрія – це ще один метод 3D-сканування, при якому картинки під різними кутами зшиваються разом утворюючи тривимірний об'єкт. Цей підхід багато в чому залежить від програмного забезпечення, яке виконує всю важку роботу з обробки сотень знімків для створення 3D-моделі. Даний метод став популярним, оскільки смартфони стали потужнішими, і фотографування, а також обробку можна виконувати прямо в руках.
Обробка даних для зворотного проектування
На жаль, 3D-сканери збирають дані про фізичний об'єкт. Вони не створюють цифрової моделі, яку можна було виготовити безпосередньо. Поширена помилка, що оптичні 3D-сканери створюють віртуальний об'єкт. Між даними сканування та виробничою моделлю є ще один програмний етап. Фактично популярні програми CAD, такі як Fusion 360 від Autodesk або Solidworks від Dassault Systèmes, не можуть зчитувати необроблену інформацію безпосередньо з 3D-сканера. Їх необхідно перетворити на модель, яку ці CAD розпізнають. Чим більше маркерів у «хмарі точок», тим точніше буде об'єкт. Ці дані сканування заощаджують багато часу на етапі CAD. Низька роздільна здатність може дати загальний контур для відстеження.
За словами Майка Спрея, власника компанії Laser Abilities, завжди є варіанти зменшити розмір хмари точок за рахунок скорочення відстані між маркерами в програмному забезпеченні сканера. Софт, що постачається в комплекті з пристроєм, - це перше місце, з якого можна почати редагування даних. Після того, як скоротите хмару точок, програмне забезпечення сканера зможе перетворити маркери на модель – або, як її називають, на 3D-сітку, що складається з тисяч або мільйонів крихітних трикутників.
Софт використовує певні схеми для «інтерпретації» точкових даних і в багатьох випадках заповнює пробіли, якщо сканер не зміг зібрати достатньо інформації про об'єкт, наприклад коли поверхня була занадто блискучою. Саме тут постачальники програмного забезпечення вихваляються потужністю своїх алгоритмів властивостей та інших «розумних» функцій. Погляньте на зображення нижче: дані сканування порівняно з «очищеною» моделлю, обробленою Artec Studio від виробника Artec 3D.
Деякі виробники 3D-сканерів, такі як Artec, Evixscan, Faro та Zeiss, розробили складне програмне забезпечення для свого обладнання. Хоча воно не повністю замінює софт CAD, але має довгий шлях до перетворення даних на модель CAD. Інші виробники сканерів, такі як Evatronix, залишають етап інтерпретації іншим програмам, таким як популярна Geomagic.
"Від повної або "водонепроникної" сітки ви можете рухатися в різних напрямках", – каже Спрей. «Грати можна експортувати безпосередньо до програмного забезпечення слайсера 3D-принтера у вигляді файлу STL. Сітка не має фактичної товщини, але її можна застосувати в тримері». Звідси ви просто натискаєте "Друк". Цей процес перетворення сітки на зріз використовується для створення точної фізичної копії об'єкта. Ви можете застосовувати цей метод для друку продуктів, які використовуються як моделі, наприклад, для перевірки відповідності іншій збірці.
Однак у більшості випадків зворотного проектування потрібно більше кроків, оскільки сканований продукт може потребувати ремонту або модифікації для виробництва. Залежно від того, наскільки добре пройшов збір даних або наскільки точний ваш сканер, модель може вимагати виправлень, очищення, уточнення або навіть незначного налаштування поверхні. Наприклад, під час створення інструменту вносяться зміни з урахуванням методу виробництва. «Якщо ви займаєтеся литтям, потрібно додати осадку, щоб деталь могла відокремитися», – каже Спрей. «Тому можете додати до деталі три чи п'ять градусів ухилу. У даних сканування цього не буде. Аналогічно, деякі методи 3D-друку металом вимагають обліку усадки у процесі виробництва.
Порівняти мету зворотного проектування з наявним програмним забезпеченням не завжди легко. Найчастіше підійде софт, що постачається у комплекті з пристроєм. Іноді ви заощадите багато часу у своїй програмі CAD, використовуючи між сканером та CAD.
Програмне забезпечення для 3D-сканера
При виборі 3D-сканера також враховуйте два типи програмного забезпечення, які доступні з ним. На можливість правильного захоплення фізичного об'єкта однаково впливає софт, що використовується для обробки сканування. Це перший тип програмного забезпечення, який ви будете використовувати. По суті це визначає, наскільки простим буде процес сканування. Він не тільки проведе вас через робочий процес, але також надасть зворотний зв'язок у режимі реального часу переміщення пристрою.
Друге, часто додаткове програмне забезпечення, використовується після того, як ви зібрали дані сканування. Це допомагає перетворити його на цифрову модель. Цей тип часто пропонується виробником сканера як додаткова підписка. Якщо ви волієте, щоб програмне забезпечення виконувало більшу частину маніпуляцій з інформацією за допомогою безлічі простих у використанні автоматизованих інструментів, є варіанти від більшості основних брендів, включаючи Artec, Faro, Shining3D, Evatronix та Zeiss.
Хоча програмне забезпечення 3D-сканера не призначене для заміни повної системи CAD, воно може виконати більшу частину роботи з перетворення даних на технологічну модель. Наприклад, вони можуть не тільки генерувати інформацію для усунення зазорів або отворів на основі сусідніх областей, а й накладати базові геометричні елементи (площини, колони, циліндри, сфери) на сітчастий об'єкт. Якщо ви хочете, щоб сканер просто видавав надійні дані, які редагуватимете у своєму улюбленому програмному забезпеченні CAD, більшість приладів зроблять це. Потім можна використовувати автономні продукти, такі як Geomagic, Autodesk Meshmixer, безкоштовну версію GOM Inspect та плагіни до Solidworks або інших програм CAD.
Підсумок
Отже, реверс-інжиніринг є невід'ємним інструментом у сучасній інженерній та виробничій сфері, надаючи безліч переваг і можливостей. Важливо розуміти, навіщо його використовувати і яка вигода від цього може бути. Насамперед, реверс-інжиніринг дозволяє здійснювати аналіз вже існуючих продуктів або деталей, що часто є необхідним кроком розробки нових рішень. Він дає можливість вивчити конструкцію, матеріали та технології, застосовані у виробництві, що, у свою чергу, допомагає оптимізувати процес розробки нових речей або покращувати вже існуючі. Таким чином, реверс-інжиніринг є потужним інструментом, що дозволяє компаніям підвищити якість своєї продукції, скоротити витрати на дослідження та розробки, а також стати більш конкурентоспроможними на ринку.
Де можна придбати 3D-сканер?
Бажаєте перенести свій творчий процес на новий рівень? У магазині Артлайн ми пропонуємо асортимент 3D-сканерів, які допоможуть вам втілити в життя ваші найсміливіші ідеї. Наші фахівці з радістю допоможуть вам вибрати товар, який найкраще підійде для потрібних потреб та завдань.
м. Київ, вул. Кирилівська, 104
- (080) 033-10-06
- (044) 338-10-06
- (066) 356-10-01
- (097) 356-10-01
- (063) 356-10-01