Appunti Laboratorio di Reverse engineering e cam

PARTE SOFTWARE

I software variano in base all’attrezzatura utilizzata. Noi in particolare ne utilizziamo due:

INSPECTION: una volta avviato bisogna procedere con l’azzeramento della macchina e individuare quindi lo zero macchina che si

acquisisce in fase di calibrazione della macchina stessa, e lo zero pezzo che serve nel momento in cui dobbiamo acquisire le

dimensioni del pezzo nel piano di lavoro della macchina. Le dimensioni le acquisiremo come differenza nelle lunghezze calcolate

lungo XYZ dei punti che andremo a prendere.

Una volta aperto il software clicchiamo su un nuovo progetto, il software stesso ci dice premere “motor On” in modo tale da

accendere la CMM e quindi va alla ricerca della connessione con la macchina. Successivamente ci dice che “il sensore sta per

ruotare in modo automatico, premere enter o ok per confermare”. Dopo aver cliccato ok esce un altro messaggio “passaggio in

stato di CNC, premi enter o ok per confermare” (cioè passaggio in stato di controllo numerico computerizzato).

Quindi stiamo fondamentalmente realizzando la connessione con la macchina e a questo punto potremmo spostare la nostra

macchina lungo l’asse delle X o delle Y o delle Z attraverso l’immissione di comandi da tastiera oppure utilizzando una manopola.

Nel tempo si è cercato di rendere quanto più facile possibile l’utilizzo di questi software. In particolare, per la calibrazione e la

scansione viene utilizzato un secondo software:

FOCUS LITE: Questo presenta un’interfaccia più semplice da gestire. Se noi abbiamo montata la testa laser e clicchiamo su

“camera preview” si apre una finestra dalla quale accendiamo la testa laser e i LED su di essa si colorano di verde. La testa laser

quindi emette un fascio, che in realtà non è un fascio continuo ma è una serie di singoli punti. Viene emesso poi oltre alla lama

laser un altro punto che riguarda la messa a fuoco. Entrambi devono trovarsi sullo stesso piano dell’oggetto.

Per effettuare la calibrazione della testa utilizziamo una sfera di calibrazione ottenuta con una lavorazione per asportazione di

truciolo. Questa sfera viene quindi posta sul piano di misurazione e nel caso di un testa laser la sfera è opaca.

Quando iniziando la scansione si inizia a visualizzare il profilo della sfera di calibrazione dopo aver opportunamente regolato

l’asse delle Z. La fase di calibrazione, detta qualifica, consiste nel registrare preventivamente le posizioni della testa laser che

saranno utilizzate durante la scansione. È importante quindi studiare la geometria dell’oggetto da scansionare per scegliere in

modo opportuno gli angoli e quindi acquisire tutto l’oggetto senza vuoti.

Per procedere con la calibrazione bisogna selezionare “Create”, cliccare su “add” e cosi registriamo le differenti posizioni della

testa che devono essere usate durante la scansione. Queste posizioni riguardano o una rotazione su sé stessa (angolo di tilt

compreso tra zero e 105) o un’inclinazione (angolo di torsione compreso tra -180 e 180).

Dopo di che sono riportate delle possibili sequenze di angoli e dopo aver creato il part program per poter scansire la sfera,

apriamo la schermata del comando “qualify” e facciamo “start”.

Una volta creato il part program di calibrazione e effettuata la calibrazione, è opportuno salvarla per poterla utilizzare

all’occorrenza e bisogna salvarla in estensione qlf .

SCANSIONE VOLTO DIO ATTIS

Per realizzare la scansione bisogna prima di tutto definire il volume da scansire. Per farlo dobbiamo stabilire il punto di partenza

e una volta stabilito cliccare su “Mark” e di fianco a start compariranno le coordinate. Successivamente bisogna definire la

lunghezza stabilendo un secondo punto, e analogamente bisogna definire una larghezza con un punto tre ed un’altezza con un

punto quattro.

Fatto questo bisogna ora impostare un percorso di acquisizione. Cliccando su “Scan” otteniamo una rappresentazione

tridimensionale del sistema e una volta fatta l’acquisizione in termini di punti, dobbiamo generare una “mesh” poligonale.

Prima di fare questo è opportuno effettuare una rapida finitura per eliminare alcune zone superflue della nuvola di punti. Per far

ciò si seleziona l’opzione “delete Selected” dal menu “misured” del software che consente di generare un piano parallelo a XY,

YZ o XZ e di eliminare tutti i punti che si trovano al di sopra o al di sotto di esso. In questo caso si decide di procedere generando

un piano parallelo a XY ad una quota leggermente al di sopra del piano di lavoro per eliminare tutti i punti situati al di sotto di

esso. Lo stesso comando offre anche la possibilità di selezionare una qualsiasi zona in cui vi siano punti da eliminare in quanto

prodotti per esempio dall’interazione tra il fascio laser e le particelle di polvere nell’aria.

Tuttavia, la mesh ottenibile può soffrire di alcuni difetti derivanti da una scansione non ottimale. Le zone più critiche sono quelle

in cui si hanno dei veri e propri buchi nella nuvola di punti, corrispondenti in genere a zone particolari della superficie che lo

scanner non è riuscito ad acquisire a causa, ad esempio, di un’orientazione della testa non ottimale o un’inclinazione della

superficie particolare. La prima operazione di finitura la si può fare direttamente in focus lite attraverso alcune opzioni messe a

disposizione dal software prima di esportare il file in formato STL. Tra queste è stata utilizzata una funzione “Smooth” che

permette di levigare la superficie del modello.

Terminata la finitura si utilizza il comando “fuse” che permette di fondere tutte o solo alcune superfici per generare la mesh.

La mesh poligonale collega la nuvola di punti ottenuta dalla scansione e genera una superficie formata da tanti poligoni adiacenti

i cui vertici sono proprio i punti della nuvola acquisita. Il risultato finale viene esportato nel formato STL, in codice ASCII o binario

a seconda del software da utilizzare.

Una volta esportata definitivamente la mesh si possono utilizzare alcuni software specifici in grado di riparare o migliorare il

risultato ottenuto.

Nel caso del volto del Dio Attis il modello è stato importato nel programma MeshLab tra i cui comandi è presente “Feel hole”

che permette di riempire per interpolazione i vuoti presenti sulla superficie: una volta selezionato il comando compare una lista

delle zone di vuoto presenti, ed è possibile selezionare quelle che si vogliono riparare.

Successivamente è stato utilizzato un altro software MeshMixer, grazie al quale è stato possibile risolvere tramite il comando di

allineamento una problematica derivante direttamente dalla macchina impiegata: la posizione del volto del Dio Attis, sul piano

di misurazione della macchina, questo è infatti traslato rispetto all’origine del sistema di riferimento della macchina stessa.

Terminata la finitura della mesh, affinché questo file possa essere importato in un software è necessario convertirlo in IGES

oppure STEP.

Il software utilizzato per questa operazione e Geomagic Wrap 2017. La prima operazione che il programma chiede di effettuare

e una revisione del modello denominata “Meches Doctor”, per risolvere alcune eventuali criticità sfuggite ai controlli precedenti.

Successivamente è possibile effettuare la conversione tramite il comando “superficie automatica” che genera la superficie.

Dal menu è possibile impostare alcuni parametri per la conversione: tipo di geometria del modello, numero di patch (le patch

sono zone delimitate da curve 2D che ricoprono l’intera superficie del modello e non sono da confondere con i poligoni della

mesh), taglio della superficie regolabile tramite uno slider tra valore minimo e massimo, tolleranza dell’adattamento della

superficie alla mesh.

Alla fine della conversione il file viene esportato nel formato IGES.

Cos’è la Reverse Engineering?

Nell’ambito meccanico: “ricostruzione del modello matematico partendo dall’oggetto fisico mediante acquisizione di

informazioni topologiche”

A chi e quando conviene applicare la Reverse Engineering?

• Alle aziende prive della funzione creativa che si propongono come target produttivo il superamento dell’esistente.

• Come approccio ingegneristico complementare a quello tradizionale.

• All’interno del processo produttivo nel controllo e nel collaudo di accettazione.

• Nel settore biomedicale specie per la produzione di protesi interne ed esterne.

• Nella reingegnerizzazione di un prodotto.

• Nella realizzazione di prodotti ergonomici.

• Nella produzione digitale di beni artistici e architettonici e nella loro conservazione.

• Nella riproduzione di componenti per cui non è nota la geometria.

A cosa serve la Reverse Engineering?

La ricostruzione del modello matematico, all’interno della ingegnerizzazione, è particolarmente importante per:

• Recuperare la matematica redatta con software divenuti obsoleti o non più traducibili;

• Recuperare il know-how aziendale su prodotti di cui si ha insufficiente documentazione;

• Riprogettare parzialmente una parte;

• Ricostruire il layout di grandi impianti;

• Tradurre completamente informazioni estetiche

La ricostruzione del modello matematico, all’interno della fase di produzione, è particolarmente importante per:

• Controllo di qualità su parti di cui l’accettazione avviene da parte del committente;

• Controllo di qualità su parti in cui i punti di riferimento sono particolarmente numerosi;

• Su parti in cui la velocità di acquisizione e la dimensione sono parametri vincolanti;

• Su parti in cui il contatto è precluso.

La ricostruzione del modello matematico, all’interno della gestione dell’informazione è importante per:

• Tradurre completamente informazioni estetiche;

• Ricostruire e preservare elementi in condizioni critiche;

• Produrre modelli virtuali per l’archeologia;

• Realizzare ambienti virtuali ad alto contenuto informativo;

• Restauro ricostruttivo.

La Reverse Engineering, in qualità di tecnica-metodologia di ricostruzione “virtuale” (matematica) di oggetti “reali” permette

all’operatore, al progettista e all’azienda di ridurre in modo molto consistente i tempi ed è considerata a pieno titolo tecnica di

Time Compression.

I campi di applicazione della reverse engineering sono:

• Medicale per la ricerca medica, la diagnosi e la pianificazione di interventi chirurgici.

• Art e design per la riproduzione e la catalogazione, la riproduzione di parti o componenti

• Beni culturali e architettonici per un restauro ricostruttivo e riproduzione.

• Cinema e animazioni per l&r