Užitečné články a příklady 3D skenování

Reverzní inženýrství neboli reengineering je proces vytváření přesné kopie skutečného objektu. Tento proces se široce používá v různých odvětvích – strojírenství, stavbě lodí, leteckém průmyslu. Reengineering se však v poslední době dostal i do medicíny a biotechnologického průmyslu: například se již používá k vytváření umělých kostí pro lidi s onkologickými onemocněními.
Reverzní inženýrství začíná 3D skenováním originálu. 3D skener zvládne téměř veškerou práci sám – stačí se ujistit, že všechny povrchy jsou v záběru. 3D skenery RangeVision se často používají v různých projektech reverzního inženýrství. Získání skenu je však jen začátek – stále je třeba jej nějakým způsobem převést do funkčního modelu. Právě této fázi reverzního inženýrství věnujeme naše nové tutoriály „Reverzní inženýrství pro začátečníky“. V prvním článku série si ukážeme, jak v SolidWorks převést nezpracované skeny na 3D modely. SolidWorks je jeden z nejoblíbenějších CAD programů, standard v designovém průmyslu. Často se používá speciálně pro úkoly reverzního inženýrství. V tomto článku si prozradíme:

• Jak importovat 3D skenovaná data do SolidWorks pro reverzní inženýrství?
• Jak provést zpětné inženýrství v SolidWorks?

Podrobně se budeme zabývat následujícími otázkami:

• Doplněk ScanTo3D,
• automatické a řízené vytváření povrchů,
• jak používat průvodce přípravou sítě;
• jak používat hlavní povrch;
• modelování povrchů;
• modelování pevných těles;
• Jak získat těleso ze sítě.

Fáze práce ilustrujeme pomocí snímků obrazovky a postup ukazujeme ve videu na konci článku.

Výběr objektu pro reverzní inženýrství

Pro demonstraci možností SolidWorks jsme zvolili jednoduchý organický objekt – lidský zub. Ve stomatologii nacházejí technologie reengineeringu pravidelné uplatnění: lékaři vytvářejí přesné sádrové kopie ústních dutin pacientů pro diagnostiku a léčbu. 3D skeny zubů se často transformují do 3D tištěných zubních protéz: dokonale padnou na své místo.

Moderní 3D skenery okamžitě pořizují velmi přesné snímky. Zároveň počítač lékaře ukládá i výsledky minulých skenů. Zubař kontroluje průběh léčby pomocí takové virtuální anamnézy. 3D sken zubu, o kterém se píše v článku, byl proveden skenerem RangeVision. Pojďme si zjistit, jak v SolidWorks převést surový sken na pevný objekt.

Automatická konstrukce povrchů

Nejprve se podívejme na to, jak automaticky získat povrch. Pro načtení souboru skenování do Solidworksu potřebujeme plugin ScanTo3D.

1. Ujistěte se, že je nainstalován a funguje plugin ScanTo3D.

2. Importujte soubor skenování.

3. Z kontextové nabídky spusťte MeshPrepWizard a postupujte podle jeho kroků.

4. V případě potřeby změňte souřadnicový systém a odstraňte nepotřebné části mřížky.

5. V kroku Zjednodušení snížíme počet trojúhelníků, abychom zkrátili dobu generování povrchu.

6. Posledním krokem je spuštění SurfaceWizardu.

7. Zapněte automatický režim, zmenšete detaily pro urychlení procesu a vygenerujte povrch.

8. Červené zóny jsou povrchy s topologickými chybami. Ty odstraňujeme ručně úpravou, přidáním nebo odstraněním řídících křivek.

9. Po opravě všech chyb dokončíme práci průvodce.

10. Výsledkem je pevné tělo

Kontrolovaná konstrukce povrchu

Výsledek algoritmu může být pro úpravy nepohodlný. V tomto případě lze použít jinou metodu konstrukce povrchů – řízenou. Tato metoda využívá několik řízených funkcí, jejichž parametry si uživatel upravuje podle svých potřeb.

1. Spusťte hlavní model povrchu v řízeném režimu.

2. Po automatickém označení znovu definujte barevné zóny.

3. Vyberte povrch Spline pro horní část zubu.

4. Upravte počet regulačních křivek.

5. Můžeme změnit jejich polohu, abychom korigovali lokální zakřivení povrchu.

6. Dokončení práce s povrchovou úpravou.

7. Boční plochu sestrojíme pomocí CurveWizardu.

8. Vyberte metodu Řez a nastavte roviny řezu.

9. Výsledkem jsou průsečíky rovin a mřížky, které použijeme ke konstrukci loftové plochy.

10. Prodlužte plochu k průsečíku s dříve získanou a obě prořízněte podél hranice průsečíku.

11. Vytvořme skicu a ořízneme s ní povrch (místo skici můžeme také použít rovinu XY).

12. Mezeru uzavřeme záplatovanou plochou pomocí funkce Vyplněná plocha:

13. Sešijte všechny povrchy pomocí metody Knit surface a získejte pevný korpus:

14. Ujistíme se pomocí řezu, že v tělese není žádná dutina.

Výsledný model je méně přesný než při automatické konstrukci, protože je sestaven s předpoklady. Je však vhodnější pro další práci a úpravy.

Výsledky reverzního inženýrství

Proběhlo reverzní inženýrství: máme detailní 3D model skutečného organického objektu. Naučili jsme se, jak vytvořit pevné těleso dvěma různými způsoby, což otevírá mnoho nových možností. Nyní můžeme s naším modelem pracovat jako s tělesem s objemem: vytvořit řez, vytisknout ho na 3D tiskárně nebo exportovat do jiného CAD programu pro další zpracování.

Další články ze série:

Podívejte se na celý video návod: