Reverse Engineering | 3D Scannen & Rekonstruieren

Reverse Engineering

Voor 3D-scannen op korte afstand gebruiken we mobiele 3D-scanners, laserscanners of stripprojectiescanners.

Voor 3D-korteafstandscannen gebruiken we mobiele 3D-scanners, laserscanners of stripprojectiescanners. Laserscanners van Perceptron, Scanworks V4i en V5. Stripprojectiescanners van Zeiss (Steinbichler), Comet L3D 5M, goedgekeurd volgens VDI/VDE 2634. Met deze 3D-scanners kunnen we componenten van bijna elk formaat digitaliseren. Afhankelijk van het meetvolume, varieert de nauwkeurigheid van de scanners van ongeveer 6 μm tot 80 μm (enkele scan). De scanners werken zonder aanraking en kunnen vrijwel alle oppervlakken zonder objectmarkering scannen. Hieronder wordt de workflow van een scanproces weergegeven, tijdens reverse engineering van de gescande puntenwolk van het nieuwe CAD-model tot geometriecontrole (valse kleuranalyse).
We bereiden de gescande puntenwolk van het te digitaliseren object voor met de Geomagic Design X (Rapidform XOR) of Geomagic Studio software om een CAD-model te maken. CAD-modellen ontstaan door exacte oppervlakteregressie of door parametrische reconstructie van het model met behulp van een 3D-CAD-systeem. Beide vallen onder het begrip Reverse Engineering. De 3D-CAD-systemen die wij gebruiken zijn PTC Creo (Pro/Engineer) en Autodesk Inventor (andere CAD-systemen op aanvraag).

WORKFLOW: Reverse Engineering

Component

Component waarvan geen digitale gegevens beschikbaar zijn. In dit voorbeeld waren 3D CAD-gegevens nodig voor een nieuwe productie van het 20-jarige gietwerk. Het component wordt optisch gemeten met een 3D-scanner. Alle zichtbare oppervlakken worden geregistreerd.

Component

STAP 1

Puntenwolk: bij 3D-scannen wordt er met ontelbaar veel punten een 3D-puntenwolk gevormd van de component. (Voor een betere weergave is de puntenwolk in deze afbeelding sterk uitgedund.)

STAP 1

STAP 2

Veelhoekig oppervlaktenet: de puntenwolk wordt fijnmazig (getrianguleerd). Vanuit de puntenwolk creëren we het veelhoekig oppervlaktenet dat is opgebouwd uit tal van kleine, gelijke driehoekige vlakken. (Wederom sterk uitgedund in de afbeelding.) Vervolgens moet het net zo worden opgesteld dat het model een relevante positie inneemt in de ruimte ten opzichte van het oorspronkelijke coördinatensysteem. De veelhoekige netten vormen de basis voor alle vervolgstappen bij Reverse Engineering (oppervlakteregressie) en bij kwaliteitscontrole en inspectiewerkzaamheden. Anschließen muß das Netz Ausgerichtet werden, damit das Modell eine sinnvolle Lage im Raum, relativ zum Ursprungskoordinatensystem, hat. Diese Polygonnetze bilden die Grundlage aller weiteren Arbeitsschritte beim Reverse Engineering (Flächenrückführung) oder bei der Qualitätskontrolle sowie Inspektions-Projekten.

STAP 2

Alternatief 1: 3

Alternatief 1: Parametrisch CAD-model: Een nieuw opgebouwd, ideaal, parametrisch CAD-model met alle constructie-elementen en een volledige modelhiërarchie. Bestaande uit regelgeometrie en/of C2-constante, vrijvormige vlakken. Het CAD-model kan worden ingezet in alle productieprocessen. Voordelen van het parametrische CAD-model: het is eenvoudig om geometrische veranderingen in het model aan te brengen en om 2D-tekeningen af te leiden voor bijvoorbeeld latere bewerkingen tijdens productie.

Alternatief 1: 3

Alternatief 2 3

Alternatief 2: Exacte oppervlakteregressie. NURBS-model (Non-Uniform Rational B-Spline) als bijv. STEP-gegevensverzameling. Het NURBS-model heeft dezelfde onnauwkeurigheden, beschadigingen enz. als de geproduceerde component, die zo gelaten kunnen worden maar ook door ons kunnen worden gerepareerd. Een NURBS-model kent geen regelgeometrie, maar bestaat uit vrijvormige vlakken die zijn opgebouwd uit vierzijdige vlakken met vaste overgangen. Nadeel: de mogelijkheden zijn beperkt om productietekeningen te maken en om geometrische veranderingen in het model aan te brengen. Voordeel: minder arbeidsintensief dan een geheel nieuw opgebouwd CAD-model. Wij kunnen ook hybride modellen maken waarbij we een parametrisch CAD-model (regelgeometrie) combineren met een NURBS-model (vrij gevormde vlakken). Dat kan van pas komen als slechts voor bepaalde gedeelten regelgeometrie nodig is (bijv. voor het exact opstellen van de component in het CAD-systeem).

Alternatief 2 3

STAP 4

Geometriecontrole: Controle van de nieuwe CAD-data. De CAD-data worden over de scandata gelegd. De geometrische verschillen tussen CAD en scan worden met kleur zichtbaar gemaakt. Groen betekent dat de vlakken binnen het tolerantiebereik vallen. Rood betekent te veel en blauw betekent te weinig materiaal, of een afwijking. Deze wijze van geometriecontrole, het vergelijken van vlakken, wordt ook wel verkeerde of valse kleuranalyse genoemd. De nieuwe CAD-modellen zijn te gebruiken voor: bijv. reconstructie, latere bewerking, productie van een nieuwe gietvorm, voor FEM-analyse, voor CFD-analyse, nieuwe ontwerpen, concurrentieanalyse, bouwplaatsonderzoek, digitale archivering, enz. Alle gemaakte CAD-modellen kunnen in de volgende formaten worden geleverd: IGES, STEP, STL, SAT, 3DS, Pro/E, Creo en Inventor; andere CAD-systemen op aanvraag.

STAP 4

TOEPASSINGSMOGELIJKHEDEN: Reverse Engineering

Kunst

3D-SCAN MODELFIGUUR VAN EEN GIETERIJ-ARBEIDER

meer informatie