Выбор 3D-сканера для реверс-инжиниринга

Приветствуем вас! Тема нового обзора от Top3DShop — обратное проектирование или реверс-инжиниринг. Сегодня познакомим наших читателей с технологией, расскажем о правилах подбора 3D-сканеров. Рассмотрим платные и бесплатные программы для обратной разработки.

Определение реверс-инжиниринга

Источник: 3daeroscan.com

Для создания проекта сложного объекта проще всего опираться на техническую документацию или чертежи разработчика. Однако в большинстве случаев доступ к такой информации закрыт. В этом случае используют реверс-инжиниринг (обратное проектирование). Технология разработана для создания модели физического объекта на основе исследования его параметров.

Сформированную при помощи 3D-сканирования CAD-модель можно доработать с целью улучшения ее характеристик, например, повышения производительности, увеличения срока службы. Обратное проектирование востребовано во многих областях: от крупных промышленных и ремонтных предприятий до средних и небольших мастерских сервисного обслуживания, рестайлинга и других сферах.

В связи с активным использованием трехмерной печати реверс-инжиниринг становится все более популярным. Создать модель объекта при помощи 3D-сканера и распечатать его на 3D-принтере может даже пользователь, только начинающий знакомство с цифровыми технологиями.

Компания ICON реставрирует раритетные автомобили. В работе использует разные модели 3D-сканеров для обратного проектирования нужных деталей.

Источник: 3dreveng.com

Процесс состоит из трех этапов:

• 1: при помощи сканирования получают облако точек для создания цифровой копии объекта;
• 2: из полученной информации создают 3D-модель;
• 3: готовят модель к производству: корректируют изображение, трансформируют в требуемый формат.

Важно правильно выбрать оборудование для решения задач пользователя. К примеру, для сканирования мелких музейных артефактов не имеет смысла работать времяпролетным сканером для крупногабаритных объектов, как и оцифровывать фюзеляж самолета высокоточным ручным 3D-сканером. 

При помощи Creaform HandySCAN 700 NeoMetrix technologies проводит мероприятия метрологического контроля и создает проекты с использованием технологии обратной разработки.

Как изготовить новую делать при помощи обратного инжиниринга

Источник: 3dcaptura.cz

1. Изучите объект. Напоминаем, что для работы со светоотражающими поверхностями нужно предварительно нанести матирующее средство, в противном случае оцифровать их будет невозможно. При необходимости наклейте маркеры-стикеры.

 2. Оцифруйте деталь при помощи 3D-сканера. Труднодоступные участки, глубокие отверстия например, могут потребовать дополнительного сканирования.

3. Обработайте полученные данные: удалите лишние элементы, оптимизируйте размер, проверьте точность сшивки поверхностей.

4. Перенесите сетку в подходящее ПО.

5. Трансформируйте полигональные поверхности в твердотельные. Больше информации о создании трехмерных моделей вы найдете в этой статье.

6. Если требуется, внесите изменения в готовую модель.

7. Изготовьте новую делать на основе проекта при помощи станка с числовым программным управлением или распечатайте на 3D-принтере.

Creaform создает детали для авто при помощи 3D-сканера Creaform, и ПО Autodesk Inventor.

Кейсы

Обратное проектирование импеллера

Источник: 3d-scantech.com

Перед производителем стояла задача — устранить дефекты детали и усовершенствовать производственный процесс. Сложная геометрия импеллера с множеством мертвых углов и углублений, узкими щелями не позволяла произвести замеры при помощи щупа КИМ и другими традиционными методами. Для решения задачи использовали лазерный 3D-сканер и технологию реверс-инжиниринга.

Источник: 3d-scantech.com

Оцифровку производили при помощи ScanTech PRINCE — 3D-сканера высокой точности с разрешением 20 мкм, работающего на базе синего и красного лазеров. Прибор быстро переходит от одного режима к другому, работает с объектами сложной геометрии, не зависит от внешнего источника света. 

Источник: 3d-scantech.com

В результате создали точную модель детали. 

Источник: 3d-scantech.com

На базе готового проекта можно анализировать и корректировать объект.

Кейс Top 3D Shop: реконструкция детали при помощи реверс-инжинирингаЗадача, которую поставил клиент перед специалистами Top 3D Shop, — воссоздать поврежденную деталь из пластика. 

В процессе использовали 3D-сканер RangeVision Pro, обратную разработку и трехмерную печать. 

1 этап. Размер детали определил выбор оборудования. Длина 300 мм не позволяла разместить объект в камере настольного прибора с мультиосевой платформой. 3D-сканеры средней точности для работы с крупногабаритными предметами также не подходили для решения этой задачи. Из вариантов оставались ручные сканеры высокой точности или оптические настольные модели.

2 этап. Оценили геометрию предмета. Уровень сложности — средний, соответственно требуется сканер с точностью от 0,04 — 0,06мм.

На фото: модели после выполнения восстановительных работ.

3 Этап. Известно, что цена напрямую зависит от функционала 3D-сканера. Для решения задачи подходили модели разных производителей, таких как Scantech, Solutionix, ЗGOM. В рамках бюджета заказчика мы воспользовались сканером RangeVision Pro, который хорошо зарекомендовал себя в работе с небольшими предметами с точностью до 0,04 мм. 

После оцифровки детали мы обработали модель и подготовили ее к 3D-печати. 

Рекомендации по выбору 3D-сканера для реверс-инжиниринга

В первую очередь на выбор влияют размеры объектов. В зависимости от этого параметра следует определяться с типом устройства и технологией сканирования. 

• Для работы с крупногабаритными предметами, размер которых превышает 10 000 мм по любой стороне, подходят времяпролетные сканеры. Ручные сканеры, работающие на базе структурированной подсветки или лазерные, не справятся с задачей. Также в этом случае, для повышения точности данных, можно использовать фотограмметрию. 
• Для оцифровки объектов в диапазоне от 500 до 3000 мм лучше всего подходят портативные сканеры: лазерные или оптические. 
• Для сканирования предметов 100 — 500 мм оптимальный вариант — напольные (на подставке) или настольные лазерные и оптические устройства. Лазерные модели дороже оптических аналогов. Для быстрого сканирования подходят некоторые мобильные лазерные 3D-сканеры. 
• Мелкие предметы лучше сканировать стационарными оптическими приборами. Они бывают двух видов: универсальные и стоматологические. 

Универсальные как правило укомплектованы мультиосевой поворотной платформой, или сами приборы свободно закреплены на осях. Такой тип устройств хорошо справляется с рельефными поверхностями. 

Стоматологические сканеры оборудованы поворотными платформами, на которых предусмотрено крепление подставок для слепков и оклюдаторов. Приборы отличаются высоким разрешением и точностью. 

Случаи, когда для оцифровки некрупных предметов (от 100 до 500 мм) можно использовать мобильные лазерные 3D-сканеры:

• регулярное сканирование;
• нет возможности доставить объект к месту расположения стационарного прибора;
• рабочее место слишком маленького размера для установки настольного или напольного прибора;
• поверхность предмета черного цвета или с сильными светоотражающими свойствами, затрудняющими захват оптическими приборами.

После выбора оборудования в зависимости от размеров объектов, важно определиться с точностью, допустимыми погрешностями и потребностью в метрологическом устройстве.

Видео демонстрирует пример использования лазерного 3D-сканера Faro Quantum ScanArm HD и 3D-принтера Stratasys Dimension 1200es для реверс-инжиниринга автомобильных запчастей.

ПО для создания 3D-моделей и реверс-инжиниринга

Программное обеспечение для получения полигональной модели

Источник: all3dp.com

Большинство программ, входящих в комплект поставки сканеров, создают облако точек и полигональные модели. Некоторое ПО, разработанное для оцифровки объектов и обратного проектирования, по-умолчанию совместимо с моделями 3D-сканеров известных производителей.

Программное обеспечение для трансформации данных в твердотельную модель

Geomagic Essentials

Источник: einscan.com

Geomagic Essentials – партнерский продукт известных производителей Shining 3D и 3D Systems для автоматической обработки данных и импорта в системы автоматизированного проектирования. ПО разработано для работы с изображениями, полученными при помощи Shining 3D EinScan Pro 2x.

Софт работает в сфере обратного проектирования и метрологического контроля. Позволяет создавать поперечные сечения, восстанавливать и выравнивать сетки, подгонять элементы. Программа оптимизирует работу специалистов, работающих с большим количеством информации. 

На видео выше: демонстрация возможностей Geomagic Essentials специалистом Gregory George. 

Geomagic Design X

Источник: 3dsystems.com

Geomagic Design X – профессиональный программный продукт, разработанный для обработки сканов и проектирования. В ПО создают твердотельные модели с возможностью редактирования. Благодаря специально разработанным алгоритмам можно проектировать идеально стыкующиеся с существующими деталями компоненты.

Обработка облака точек, подгонка поверхности к 3D-сканам с высокой точностью и редактирование сетки, а также удобные и легкие инструменты применения этих функций позволяют быстро оптимизировать полученную со сканера 3D-модель, сгладить ее поверхности, заполнить отверстия и подготовить для полноценного сравнения с исходной.

Autodesk Meshmixer

Источник: all3dp.com

Autodesk Meshmixer — популярная бесплатная программа с широким набором инструментов для работы с полигональными сетками. В возможности ПО входит автоматический анализ и корректировка полученных изображений, подготовка моделей к печати, а также расчет необходимых поддержек. У Meshmixer понятный интерфейс и большое количество учебных видеороликов в свободном доступе. 

Виодеоматериал от разработчика ПО — компании AutoDesk. 

Программы для работы с твердотельными моделями

SolidWorks

Источник: blog.trimech.com

SOLIDWORKS разработана для 3D-моделирования и обратного проектирования. Стандартный набор функций автоматизированного проектирования дополнен инструментами для моделирования пресс-форм, сварных узлов и деталей из листового металла. Пользователям доступна большая библиотека деталей и компонентов, множество аналитических возможностей. SOLIDWORKS признан одним из самых эффективных программных продуктов для проектной работы с трехмерными объектами.

Видео: обучающий материал ПО SolidWorks.

Solid Edge

Источник: youtu.be

Solid Edge – несложный в обращении программный продукт для поэтапного создания объектов: моделирования, реверс-инжиниринга, анализа и решения ряда других задач.

При соответствии проекта ряду требований можно бесплатно работать с Solid Edge Premium на протяжении года. Разработчик регулярно обновляет ПО, создает обучающие программы, предлагает помощь экспертов и участников сообщества пользователей. 

На видео: Siemens Software знакомит с возможностями программного обеспечения Solid Edge 2021.

Autodesk FUSION 360

Источник: all3dp.com

Autodesk Fusion 360 разработана для работы с твердотельными моделями. Программа и дополнительные модули бесплатны. 

На видео: пример работы с деталью в Fusion 360.

Интеллектуальное право и реверс-инжиниринг 

Источник: scantech.com

Обратное проектирование тесно связано с вопросом об авторском праве. Доступность цифрового оборудования и технологии дает возможность несанкционированного доступа к проектам производителей, на разработку которых могли быть потрачены огромные усилия и инвестиции. 

Производители вынуждены экспериментировать с вариантами защиты интеллектуальной собственности. Например — оснащая продукцию аутентификационными штрих-кодами. 

На видео: оцифровка и реверс-инжиниринг авто с использованием Creaform Go!SCAN SPARK.

Итоги

Источник: ductim-x.com

Технология реверс-инжиниринга прочно закрепилась в современном производстве. Разработчики стремятся к большей автоматизации процессов, что увеличивает долю применения сканирования и обработки данных. Обратное проектирование помогает оптимизировать работу специалистов многих областей. Успешный опыт использования 3D-сканеров расширяет сферу их применения.

Выбирайте и покупайте 3D-сканеры и ПО для реверс-инжиниринга в Top 3D Shop! Только оригинальное оборудование, официальная гарантия, техническая поддержка и качественное сервисное обслуживание.