Progettare dall’esterno verso l’interno: reverse engineering

Oggi, la progettazione di prodotti viene eseguita prevalentemente in digitale. Nonostante scrittori e analisti scrivano da anni della progettazione senza documentazione cartacea, per quanto i progetti possano essere testati, verificati e convalidati in formato digitale, la maggior parte dei produttori continua in realtà a utilizzare parti e prototipi fisici. Di conseguenza, l’acquisizione di dati da oggetti fisici e l’inserimento di tali dati in un modello digitale costituiscono spesso parti fondamentali del ciclo di progettazione. Con l’aumento dell’utilizzo di sistemi CAD 3D, il reverse engineering è diventato un pratico strumento per creare un modello virtuale 3D di una parte fisica esistente che potrà quindi essere utilizzato nel CAD 3D, nella produzione assistita da computer e in altre applicazioni di progettazione assistita da computer. Il reverse engineering viene aggiunto da un crescente numero di produttori alle attività di sviluppo prodotto, in parte a causa della riduzione del prezzo degli scanner e degli altri dispositivi hardware utilizzati per l’input delle misure. Al tempo stesso, l’hardware è diventato più piccolo e più facile da utilizzare. Anche il software è diventato più facile da utilizzare e il processo di conversione e gestione dei dati acquisiti tramite scansione è stato semplificato. Il processo di reverse engineering richiede la combinazione di hardware e software. L’hardware viene utilizzato per misurare l’oggetto e il software ne consente la ricostruzione in un modello 3D. L’oggetto fisico può essere misurato mediante tecnologie di scansione 3D, come macchine per misurazione coordinate (CMM, Coordinate Measuring Machine), scanner laser, digitalizzatori a luce strutturata e la tomografia computerizzata. Esaminiamo alcuni progressi della tecnologia di reverse engineering, dagli scanner laser 3D al software per la conversione dei dati di scansione. Nuovi progressi Un crescente numero di ingegneri utilizza scanner laser per creare prototipi per i nuovi prodotti e garantirne la conformità ai progetti CAD originali. Anche quando vengono realizzati con i metodi più recenti e precisi, i prototipi devono comunque essere misurati e controllati rispetto ai progetti CAD per garantire precisione al cliente. Gli scanner laser facilitano l’acquisizione di dati 3D dagli oggetti fisici. I nuovi scanner video laser 3D acquisiscono un’immagine 3D in ogni fotogramma e quindi combinano automaticamente tali immagini in una singola mesh. Il processo di scansione consente agli utenti di spostarsi intorno all’oggetto riprendendolo in modo continuo a 360 gradi. Gli scanner basati su video raggiungono velocità fino a 500.000 punti al secondo. Sono pertanto più veloci rispetto agli scanner laser e sono in grado di digitalizzare oggetti sia fermi sia in movimento. Poiché sono portatili, possono essere utilizzati per applicazioni di computer grafica, architettura, prototipazione, produzione e in ambito sportivo e medico. Gli scanner tradizionali richiedono più impostazioni nonché treppiedi in posizione fissa, bracci meccanici o dispositivi di posizionamento esterni che devono essere puntati più volte sulle superfici di destinazione. I nuovi scanner palmari possono digitalizzare superfici 3D in tempo reale e acquisire le informazioni relative alla superficie a colori a 24 bit, eseguendo il rendering dell’immagine completa dell’oggetto e non solo della geometria. Questi modelli palmari rappresentano la soluzione ideale per la scansione di oggetti in spazi ristretti. Poiché acquisiscono i dati in un unico modello di riferimento, inoltre, non è necessario che gli utenti dedichino tempo o rischino errori in fase di postprocesso per unire più scansioni in una sola. I dati 3D a colori consentono una visualizzazione e modelli concettuali più realistici e completi di dati e costituiscono pertanto la soluzione perfetta per la progettazione di prodotti e il reverse engineering. Software Il processo di reverse engineering è stato semplificato e velocizzato anche da diversi miglioramenti sul lato del software. Il risultato della scansione di un oggetto fisico è una nuvola di punti di dati, spesso di enormi dimensioni. Con le precedenti versioni del software di reverse engineering o elaborazione di nuvole di punti, gli utenti ottengono quindi le superfici tramite tali nuvole di punti, con continue messe a punto di adattamento e precisione. Ne risulta un modello privo di feature, parametri o dati intelligenti, contenente solo geometria. Il software di reverse engineering presenta oggi una facilità di utilizzo e una convenienza senza precedenti. È inoltre strettamente integrato con i programmi CAD, affinché gli ingegneri possano accedere alle feature più importanti tramite il software CAD in uso. Gli utenti possono digitalizzare gli oggetti e quindi importare i dati acquisiti tramite scansione nel software di reverse engineering. Il software elabora i dati delle nuvole di punti 3D e quindi li converte in un modello CAD neutro basato su superfici oppure una mesh di cui è possibile eseguire la simulazione digitale. Quando è necessaria un’ulteriore ottimizzazione, tuttavia, tali modelli spesso sono privi di dati intelligenti o finalità di progettazione utilizzabili per ulteriori perfezionamenti e modifiche. Ciò potrebbe cambiare con un’adozione più estesa di strumenti di modellazione diretta. Le funzionalità della modellazione diretta consentono ai progettisti di manipolare direttamente la geometria del modello indipendentemente dalla relativa cronologia, semplificando notevolmente la manipolazione e la messa a punto dei modelli basati su superfici creati con dati acquisiti tramite scansione. Immagine di Paolo Tonon

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