Реверс-инжиниринг в КОМПАС-3D. Пример - коромысло

В начальной статье цикла мы изучили команды, которые можно использовать в реверс-инжиниринге, затем рассмотрели простой пример с шаром.  В данном материале знакомство с возможностями и инструментами реверс‑инжиниринга в КОМПАС‑3D продолжается на более интересном практическом примере — поэтапном моделировании детали «коромысло» по её представлению в виде полигонального объекта. Коромысло выбрано не случайно: его конструкция включает разнообразные геометрические элементы, что позволяет продемонстрировать ключевые инструменты и приёмы работы с полигональной моделью, а пошаговое воссоздание детали — глубже погрузиться в тему и понять логику реверс‑инжиниринга, от выбора конструкторских баз до финальной проверки точности модели.

Для начала следует определиться с конструкторскими базами, от которых будет происходить построение всех элементов конструкции. Можно заметить, что боковые части детали построены от центра большей бобышки, поэтому наиболее рационально будет определить её торцевую грань и ось, как конструкторские базы.

Сперва получим торцевую грань в виде плоской поверхности с помощью команды Подгонка поверхности, которая расположена в меню Моделирование. Также эту команду можно найти через поиск.

Запустим подпроцесс Выбор треугольников.

Подберём комфортный размер кисти для выбора треугольников.

Наведём курсор на торцевую грань в графической области и выделим полигоны поверхности.

Если были выбраны лишние полигоны, на панели параметров можно перевести переключатель в положение Исключать и выделить треугольники, которые необходимо убрать.

Необязательно выбирать все полигоны поверхности, достаточно выделить лишь несколько, но стоит понимать, что чем больше будет выбрано полигонов, тем точнее будет определена поверхность.

Убедимся, что на панели параметров указанный тип поверхности — плоскость. В КОМПАС-3D v24 тип поверхности определяется автоматически. Жмём кнопку «Создать» или колесо мыши.

После завершения операции в дереве проектирования и графической области появится поверхность, соответствующая торцевой грани центральной бобышки. Чтобы она не мешалась на экране, мы её пока скроем.

По аналогии с плоской поверхностью определим внутреннюю цилиндрическую поверхность центральной бобышки.

Небольшие отличия: удостоверимся, что на панели параметров тип поверхности — цилиндр, а в качестве направляющего объекта укажем построенную ранее плоскую поверхность. Указать в дереве не получится, нужно отобразить её и указать в окне модели. Это необходимо для перпендикулярного расположения оси выстраиваемого цилиндра относительно базы.

А еще на панели параметров можно управлять параметрами, так что зададим цилиндру точный радиус 10 мм.

Подтверждаем. Жмём кнопку «Создать» или колесо мыши.

Создадим ось с помощью команды Ось конической поверхности.

Указываем ранее построенную цилиндрическую поверхность.

Построим точку на пересечении плоской поверхности и оси. Команда Точка на пересечении нам в помощь.

Указываем ось и плоскую поверхность.

Теперь в дереве построения есть вся необходимая геометрия для создания локальной системы координат, в которой будет происходить построение твердотельной модели. Мы не можем использовать обычную систему координат детали, потому что в сканах система координат обычно расположена где-то в случайном месте в космосе.

Активируем команду Локальная система координат (ЛСК).

На панели параметров укажем полученную геометрию, как точку привязки и Ось X.

Для построения центральной бобышки детали осталось определить два размера: наружный диаметр и высоту. Просто измерим их.

Выбираем ось и в графической области водим курсор по треугольникам наружного диаметра центральной бобышки полигонального объекта. В информационном окне рядом с курсором указывается, что расстояние примерно 15 мм. Это — радиус. Значит диаметр принимаем равным 30 мм.

С высотой бобышки проделываем тот же трюк, но замеряем расстояние от построенной плоской поверхности до треугольников противоположной грани бобышки полигонального объекта. Примем высоту равной 24 мм.

Построим центральную бобышку коромысла, создав эскиз на Плоскости ZY ЛСК.

Строим эскиз:

Затем элемент выдавливания:

Перейдем к построению боковой бобышки и начнём с определения оси её отверстия. Порядок тот же, что и у центральной бобышки.

Подгонка цилиндрической поверхности отверстия.

Ось конической поверхности.

Так как полученная ось полигонального объекта могла быть отклонена от номинального значения (производство, эксплуатация, сканирование, подгонка), перестроим её с использованием размеров точностью до целых чисел.

Построим плоскость параллельную Плоскости ZY ЛСК в середине тела центральной бобышки с помощью команды Смещенная плоскость.

Расстояние укажем 12 мм (половину высоты центральной бобышки).

Построим перпендикуляр к проекции перестраиваемой оси из начала координат ЛСК.

Удалим ограничения Перпендикулярность и Точка на кривой и зададим округлённые до целых чисел размеры. Делаем мы это из необходимости построения геометрии с использованием точных значений.

На конце построенного в эскизе отрезка создадим перпендикулярную плоскость. Поможет нам в этом Плоскость через точку перпендикулярно ребру.

На только что полученной плоскости создадим эскиз, в котором построим отрезок, коллинеарный нашей предварительной оси.

Удалим ограничение Коллинеарность и зададим угловой размер и ограничение Объединить точки для центра построенного отрезка и начала координат. Округляем значение размера.

Ось отверстия с использованием точных размеров готова.

Теперь создадим плоскость для построения эскиза бобышки перпендикулярно оси её отверстия. Для этого снова используем команду Плоскость через точку перпендикулярно ребру.

Воспользуемся еще одним основным инструментом для реверс-инжиниринга в КОМПАС-3D – Кривой пересечения и построим поперечное сечение боковой бобышки. Для вызова команды можно переключиться на набор Каркас и поверхности или найти её в поиске.

На панели параметров выберем полигональный объект и последнюю построенную плоскость. В графе результат оставим активным только контур, соответствующий наружной грани боковой бобышки.

Имея все необходимое, построим бобышку.

Создадим эскиз по кривой пересечения (предварительно привязываемся к ней, потом удаляем ограничения и создаём точные размеры).

Определим высоту бобышки с помощью инструмента Расстояние и угол.

Переключаемся на набор Твердотельное моделирование. Активируем команду Элемент выдавливания.

Угол уклона подберем визуально наиболее соответствующим полигональному объекту.

Резьбовое отверстие построим по параметрам, определенным на готовом изделии, воспользовавшись командой Отверстие простое.

Перейдем к проектированию плеча коромысла.

Исходя из визуального анализа, можно предположить, что в оригинальной конструкции данный элемент был спроектирован по сечениям, параметры которых не выяснить по представленному полигональному объекту. Это удобное место, чтобы уточнить: основная цель реверс-инжиниринга в машиностроении и не только – воссоздание объекта с сохранением функциональности, а не копирование точь-в-точь. Стоит иметь ввиду, что иногда можно и ДАЖЕ НУЖНО менять дизайн детали, учитывая специфику производства, сборки и т.д. Однако в рамках этого примера постараемся воспроизвести конструкцию с минимальными отклонениями.

Начнём проектирование плеча с получения кривой пересечения.

Создадим эскиз плеча на плоскости в центре детали по кривой пересечения.

Теперь необходимо определить толщину плеча, но так как она переменная, замерим в самом узком месте вблизи вилки.

Примем толщину 5,5 мм, потому что измеряли от плоскости в центре, и выдавим эскиз плеча симметрично.

Создадим Уклоны.

На панели параметров как основание выберем грань плеча со стороны вилки и как грани для уклонения выберем две его боковые стороны.

Подберём наиболее визуально соответствующий полигональному объекту угол.

Осталось построить последний элемент конструкции коромысла — вилку на конце плеча. Для её проектирования, также как и для плеча, воспользуемся ранее полученной кривой пересечения.

Создадим эскиз паза на плоскости в центре детали.

Создадим эскиз вилки на плоскости в центре детали.

Произведём замеры.

Выдавим вилку.

И вырежем паз.

Завершим проектирование конструкции коромысла созданием фасок и скруглений на кромках модели, ориентируясь на полигональный объект:

Оценить результат, сравнив полученную модель с исходным полигональным объектом, можно при помощи команды Анализ отклонений:

В КОМПАС-3D v24 появилась возможность активировать на панели параметров опцию Допустимый диапазон. После его задания, значения отклонений, выходящие за пределы допустимого диапазона, будут показаны оттенками синего и красного цветов. Зелёным будут показаны участки с допустимыми значениями отклонений.

Ещё можно оценить отклонения на конкретном участке в ловушке курсора графической области.

Показанные инструменты реверс‑инжиниринга позволяют преобразовать полигональный объект в параметрическую модель — от первичной обработки полигональных данных до создания готовой детали. Эти же приёмы можно применять и к другим изделиям.