Реверс-инжиниринг в КОМПАС-3D. Теория.

Реверс‑инжиниринг (обратное проектирование) становится важным инструментом в современном инженерном деле. Для некоторых проектно-конструкторских организаций такая деятельность вообще является основной специализацией. Причины здесь на поверхности - санкции, которые приводят к отказу в поставках, например, ремонтных изделий и запчастей; нарушения устоявшихся цепочек логистики вплоть до их полного разрыва либо существенного увеличения сроков поставки. Основная задача реверса – воспроизведение готового изделия (от ремонтно-восстановительных работ до полного копирования конструкции) – всецело помогает обходить указанные проблемы.

На практике есть несколько сценариев, по которым работает конструктор, занимающийся реверсом. Мы рассмотрим наиболее прогрессивный – с подготовкой трехмерной модели в САПР и дальнейшей работой с ней. Здесь можно выделить несколько основных этапов:

1. Трёхмерное сканирование оригинального изделия.
2. Постобработка результатов сканирования.
3. Моделирование в САПР редактируемой 3D-геометрии изделия с деревом построения на основе полигонального объекта.
4. Создание необходимой документации.
5. Изготовление.

Конечно, было бы идеально, по результатам сканирования и постобработки автоматически получить твердотельную модель, которую сразу можно отдать в производство, но чудес не бывает и на текущий момент такого решения на рынке САПР не существует. Поэтому в рамках цикла статей разберём подробнее этап №3.

Обзор функциональности, используемой для реверс-инжиниринга

Тема реверс-инжиниринга в КОМПАС-3D активно развивается на протяжении последних версий. Давайте более подробно познакомимся с полезными командами. Вся эта функциональность также доступна и в КОМПАС-3D Home.

Поддерживаемые типы данных

Конечно, доступна работа с основными форматами STL и OBJ для получения данных с 3D-сканера.

Также существуют дополнительные команды, которые позволяют работать с другими форматами сканированных данных и облаками точек:

• Группа точек из файла 
• Импортированная поверхность 
• Поверхность по сети точек 

Полигональный объект

Для представления в КОМПАС-3D исходных триангуляционных данных, в том числе полученных сканированием, используется специальный полигональный объект. Работа с таким объектом требует намного меньше ресурсов компьютера по сравнению с точной геометрией. При необходимости полигональный объект можно преобразовать в точную геометрию — тело или поверхность.

Подгонка поверхности под полигональный объект

 Можно создать участок поверхности с её подгонкой под выбранный сегмент полигонального объекта. Таким образом, построив поверхности для всех сегментов полигонального объекта, мы воссоздадим из него тело или поверхность. Поддерживаются плоская, цилиндрическая, сферическая, коническая, тороидальная и сплайновая поверхности. Тип поверхности определяется автоматически, результат автоопределения можно поменять вручную, выбрав из списка.

Также в процессе построения поверхности, аппроксимирующей участок полигонального объекта, можно задать направляющий объект и корректировку числовых параметров (если они имеются). Например, при создании цилиндрической поверхности указать плоскость, которой должна быть перпендикулярна ось цилиндра, и ввести значение радиуса цилиндра.

Видео:

https://rutube.ru/video/15c315cbf0eac452d8ba16129969f20a

https://vk.com/clip-29994774_456252903

https://vk.com/clip-29994774_456252902

Кривая пересечения с полигональным объектом

Применив эту команду, можно получить линию пересечения полигонального объекта с плоскостью или другим полигональным объектом.

Анализ отклонений

Команда служит для оценки отклонения полигонального объекта от тела, поверхности или грани. Результат анализа отображается в виде цветовой карты. Также показываются максимальное и минимальное отклонения.

Видео:

https://rutube.ru/video/b6f7d0b74ad7e88bff32a79480365de3

Совмещение

Команда «Совмещение» позволяет совмещать полигональный объект с имеющимся в этой же модели телом, поверхностью или другим полигональным объектом. Результат работы команды — изменение положения полигонального объекта (или одного из полигональных объектов) таким образом, чтобы отклонение между ним и вторым объектом стало минимальным.

Видео:

https://vk.com/clip-29994774_456252854

Восстановленная поверхность

Команду удобно использовать для доработки моделей. Убирает лишние вырезы, усечения и т. п.

Проверка непрерывности стыков поверхностей

Команда определяет тип непрерывности на линии стыка поверхностей.

Экспорт моделей

Для сохранения в Stl другими настройками используется команда меню Файл-Экспорт. В команде можно настроить параметры экспорта.

В процессе также можно сохранить конфигурацию параметров, которая будет использоваться в экспорте файлов по умолчанию.

В команде также можно выбрать объекты модели, которые должны быть экспортированы. Объекты указываются в Дереве или в графической области, в том числе рамкой.

Видео:

https://rutube.ru/video/56835f666210be634d9925b798f6e0ff/

Для экспорта может использоваться и  команда Файл — Сохранить как..., но при этом не доступны настройки параметров.

Сегментация полигонального объекта

В КОМПАС-3D v25 (доступна бета-версия) добавлена команда Сегментация полигонального объекта. Команда автоматически разбивает полигональный объект на сегменты, достаточно лишь выставить требуемые параметры разбиения. Сегмент — связная совокупность треугольников, характеризующаяся относительным постоянством кривизны в вершинах или угла между смежными треугольниками.

Команда позволяет выделять в полигональном объекте участки, близкие по форме к аналитическим поверхностям (плоскость, цилиндр, сфера, конус, тор).

Описанный функционал позволяет решать задачи реверс‑инжиниринга в КОМПАС‑3D. В следующих статьях мы детально рассмотрим использование команд на практических примерах.