Reverse engineering e scansione 3d by luca Martinelli

Il termine reverse engineering indica il processo di duplicazione di un oggetto nelle sue funzioni e nelle sue dimensioni attraverso un’analisi fisica e la misura delle sue parti, ottenendo i dati tecnici richiesti per la lavorazione” .

Per semplificare, la “reverse engineering” (RE) o “ingegneria inversa” è il processo di creazione di un disegno tridimensionale ottenuto misurando un oggetto fisico da riprogettare o modificare, per determinarne dimensioni e tolleranze quando non esistono dati specifici.
Il termine include quindi ogni attività compiuta per determinare come lavora un oggetto o per comprendere le idee e la tecnologia alla base del processo di produzione.
I valori delle tolleranze, spesso l’aspetto più difficile del processo di RE, possono essere ottenuti soltanto attraverso un accurato studio delle parti e della funzione del prodotto.

Una diversa definizione è quella che indica la RE come il processo tramite il quale informazioni presenti in forma non direttamente leggibile da una persona sono estratte tramite un apposito dispositivo(scanner 3d) e convertite in un formato direttamente interpretabile, quale un modello CAD, per essere manipolate o duplicate.
La scansione 3D permette di ricavare il modello digitale di un oggetto fisico.
Il modello digitale può così essere successivamente elaborato al computer con finalità che variano in funzione delle specifiche esigenze.

Attraverso il modello digitale acquisito con uno scanner 3d si ottengono i seguenti benefici:

– Percezione 3D dell’oggetto
– Maggiore capacità di ispezione
– Maggiore capacità di analisi del difetto
_ Possibilità di modificare la geometria del file scansionato con l'utilizzo di programmi software di modellazione appropriati, con tempistiche brevi.
_ Utilizzare i dati acquisiti per la stampa 3d e la successiva creazione di copie dell'oggetto scansionato.

La scansione 3D rappresenta una fase importante del processo di Reverse Engineering – che possiamo definire come un “approccio” che porta alla realizzazione di un modello CAD da un oggetto fisico reale – così come del processo di Qualifica Dimensionale ovvero della comparazione delle grandezze fondamentali definite nella fase di progettazione, tra un modello fisico e il suo riferimento.

Gli strumenti per applicazioni di metrologia industriale, basati su un sistema di scansione 3D, permettono di importare le PMI (Product Manufacturing Information) all’interno di software metrologici per ridurre i tempi di programmazione. In questo modo si riducono i tempi di progettazione e di validazione poiché le PMI sono disponibili direttamente all’interno del disegno 3D.

La funzionalità di questa tecnica consiste nel poter risalire alle geometrie compositive dell'oggetto reale, potendo quindi procedere a modifiche, adattamenti o semplicemente per la riproduzione successiva.

La procedura si compone di alcune fasi:

1) Rilievo – Scansione

Questa fase consiste nella acquisizione digitale delle superfici dell'oggetto. Grazie allo scanner 3d, possiamo acquisire una vasta gamma di oggetti, dai più piccoli e dettagliati, a quelli di grandi dimensioni.
Il materiale di costituzione determina spesso l'utizzo di accorgimenti propedeutici alla buona riuscita di questa fase come uso della tavola rotante o dei marker sulla superficie.
Da questa fase si ottiene la forma 3D dell'oggetto rilevato con un grado di precisione.
Una volta ottenuta la mesh (la trama della superficie espressa da triangoli), si procede alla fase successiva.

2) Ottimizzazione del file

Il file ottenuto da scansione spesso presenta alcune caratteristiche che lo rendono di difficile rielaborazione. Per questo si procede ad una pulitura della "rugosità" della superficie e a volte alla ricostruzione di alcune parti dove il rilevamento non è stato completo.
E' spesso necessario procedere alla decimazione dei triangoli per limitare il peso del file. Un'altra fase molto importante per la lavorazione successiva è l'orientamento della mesh rispetto ad un sistema di assi assoluto utilizzato nei software di disegno 3D.

3) Creazione delle superfici

Dalla mesh, tramite utilizzo di software appositi, si procede alla creazione delle superfici Nurbs (superfici generate da curve espresse da modelli matematici), partendo dalla ricostruzione di singole curvature, superfici piatte, fori e smussi. Le diverse parti ottenute vengono quindi unificate per generare una unica polisuperficie che ricalca il modello originale scansionato, con una precisazione variabile in base alle richieste ed alle caratteristiche del modello.

4) Esportazione del file 3D

A questo punto il modello 3D ricostruito può essere esportato in vari formati compatibili con i più svariati software di modellazione CAD: .step, .iges, .3ds, .skp sono solo alcuni dei formati disponibili.

In commercio esistono scanner 3d di tutti i tipi e con prezzi molto diversi tra loro.
Gli scanner 3d e gli strumenti di misura destinati all’industria manifatturiera possono essere classificati in base alla tipologia più indicata a seconda dell’applicazione.

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