Od fizičkog modela skulpture do CAD podataka za serijsku proizvodnju

 

Razvoj novih proizvoda ili alata temelji se često na već postojećim proizvodima ili fizičkim modelima. Njih treba rekonstruirati u nekom od CAD sustava, kako bi se dobio računalni model prikladan za daljnje projektiranje, izradu alata i pripremu proizvodnje. Ovaj postupak naziva se reverzibilno inženjerstvo (reverse engineering), jer se iz postojećeg objekta izvodi tehnička dokumentacija, umjesto da se na temelju nacrta izrađuje proizvod.

Jednostavne geometrijske oblike lako je definirati u računalu na temelju nekoliko jednostavnih izmjera poput promjera, udaljenosti itd., tako da je kod ovakve rekonstrukcije dovoljno koristiti pomičnu mjerku. No današnji su proizvodi iz funkcionalnih, estetskih i ergonomskih razloga većinom vrlo složenog oblika. Te slobodno definirane (zakrivljene) površine mogu se precizno rekonstruirati jedino na temelju velikog broja mjernih točaka, a njih je klasičnim mjernim metodama vrlo teško ili nemoguće izmjeriti u dovoljnom broju.

Optički sustavi za trodimenzionalnu digitalizaciju ATOS i TRITOP njemačkog proizvođača GOM mbH određuju u kratkom vremenu velik broj mjernih točaka s površine objekta koji treba biti rekonstruiran. Ovakav detaljan mjerni rezultat omogućuje vrlo preciznu i brzu računalnu rekonstrukciju oblika, pa tako smanjuju vrijeme razvoja i povećavaju kvalitetu proizvoda.

Originalna skulptura koju treba rekonstruirati i pripremiti za serijsku proizvodnju Originalna skulptura koju treba rekonstruirati i pripremiti za serijsku proizvodnju

Slika 1. Originalna skulptura koju treba rekonstruirati i pripremiti za serijsku proizvodnju

ATOS (GOM mbH) - u svijetu vodeći optički sustav za 3D digitalizaciju

Slika 2. ATOS (GOM mbH) - u svijetu vodeći optički sustav za 3D digitalizaciju.

Rezultat trodimenzionalne digitalizacije optičkim mjernim sustavom ATOS detaljne su poligonizirane mreže ili oblaci točaka (prema potrebi i s nekoliko milijuna mjernih točaka), te u obliku presjeka, karakterističnih linija ili zasebnih točaka. Uspješno se digitaliziraju objekti veličine od desetak milimetara, poput sitnih plastičnih dijelova, kovanica ili nakita, pa do nekoliko desetaka metara (avioni, automobili, turbine itd.).

Rezultat 3D digitalizacije sustavom ATOS

Slika 3. Rezultat 3D digitalizacije sustavom ATOS: 60 000 mjernih točaka i 120 000 trokuta.

Detalj poligonizirane mreže s prikazanim trokutima
Paralelni presjeci u tri okomite ravnine

Slika 4. Detalj poligonizirane mreže s prikazanim trokutima.

Slika 5. Paralelni presjeci u tri okomite ravnine.

Trodimenzionalni rezultat digitalizacije u obliku poligonizirane mreže učitava se pomoću STL-formata u odgovarajuće programe za rekonstrukciju površina. Kod programa koji ne podržavaju obradu velikog broja mjernih točaka prikladniji je rad s presjecima (krivuljama) koje se iz ATOS-a eksportiraju u npr. VDA, IGES ili ASCII formatima. Tijekom postupka rekonstrukcije opisuje se površina objekta zakrivljenim matematički definiranim plohama (najčešće NURBS ili BESSIER), a postupak je znatno jednostavniji i precizniji što je rezultat digitalizacije kvalitetniji i potpuniji. Kada je cijela površina matematički opisana odnosno zatvorena, površinski se model pretvori u tijelo ("solid") - volumenski model prikladan za rad s uobičajenim i široko rasprostranjenim CAD sustavima.

CAD model rekonstruiran na temelju 3D digitalizacije sustavom ATOS

Slika 6. CAD model rekonstruiran na temelju 3D digitalizacije sustavom ATOS.

Kvaliteta rekonstruiranog CAD modela procjenjuje se najčešće na temelju glatkoće kreiranih površina, odnosno valovitosti pojedinih ploha i kontinuiteta među njima (poklapanje, tangentnost, i zakrivljenost), a analizu olakšavaju alati poput simulacije odsjaja "zebra uzorka" (slika 7.). Točnost oblika i dimenzija modela kod tradicionalnih metoda digitalizacije npr. taktilnim koordinatnim mjernim uređajima, provjerava se samo u manjem broju točaka ili izmjera. Ako je naprotiv fizički model digitaliziran sustavom ATOS, njegov oblik opisuje veliki broje mjernih točaka, tako da se provjera točnosti rekonstruiranog CAD modela provodi cjelovito po kompletnoj površini (slika 8.). Time se uklanja opasnost od kreiranja površina, koje su doduše glatke i lijepe, no vrlo netočne, što se kod primjene NURBS ili BESSIER funkcija učestalo događa.

Analiza kontinuiranosti rekonstruiranog CAD modela pomoću zebra uzorka
Provjera točnosti rekonstruiranog CAD modela

Slika 7. Analiza kontinuiranosti rekonstruiranog CAD modela pomoću "zebra uzorka".

Slika 8. Provjera točnosti rekonstruiranog CAD modela: boje prikazuju odstupanja od fizičkog originala (najviše 0,15 mm).

Mjerni sustavi ATOS iTRITOP njemačkog proizvođača GOM mbH višestruko olakšavaju proces rekonstrukcije CAD modela. Trodimenzionalna digitalizacija i vrlo kompliciranih fizičkih originalnih uzorka jednostavna je i iznimno precizna. Cjeloviti rezultat sastavljen od velikog broja mjernih točaka (i do nekoliko milijuna) omogućava brzo i točno kreiranje matematičkih površina, kao i njihovu detaljnu kontrolu. Zbog ovih izrazitih kvaliteta više stotina GOMovih sustava ATOS sastavni je dio procesa reverzibilnog inženjerstva širom svijeta.


Poduzećima TEH-CUT i FEROIMPEX d.o.o. zahvaljujemo na ukazanom povjerenju i na dopuštenju

da se objave ovi rezultati.

 

PDF verzija članka >>

 

 

 

Proizvodi: ATOS

3D skener ATOS
 

 

Usluge: Reverzibilno inženjerstvo

Reverzibilno inženjerstvo u brodogradnji

 

topomatika logo