Appunti Ingegneria Inversa e Produzione Additiva

REVERSE ENGINEERING E PRODUZIONE ADDITIVA

DIRETTA

MODELLO -> OGGETTO FISICO

CAD CAM

INGEGNERIA INVERSA

La produzione additiva si occupa di velocizzare il più possibile il passaggio dal modello CAD all'oggetto reale

Reverse Engineering

Il R.E. tratta della scansione 3D e della ricostruzione di modelli 3D mediante l'uso delle dimensioni.

Essi sono molto utili se vogliamo creare campioni di oggetti reali oppure nel caso si vogliano apportare modifiche ad un oggetto esistente, però, avere a disposizione un modello CAD.

Nel caso di oggetti prodotti su misura per il montaggio il R.E. è utile alla produzione del modello CAD dell'oggetto nel caso si vogliano produrre le tavole quotate dell'oggetto stesso.

Il processo R.E. è definito come segue:

• ACQUISIZIONE DATI (Scansione 3D)
• PRE-PROCESSING
  • Filtraggio, semplificazione dati
  • Analisi
• MODELLAZIONE MATEMATICA
  • Algoritmi di triangolazione
  • Interpolazione e approssimazione con superfici matematiche
• DEFINIZIONE MODELLO CAD E CAM

ACQUISIZIONE DEI DATI

Viene eseguita tramite uno strumento di scansione che rileva la forma con una risoluzione ed una accuratezza appropriate.

• SISTEMI A CONTATTO
  • Bracco articolato
  • CMM
  • Triangolazione
  • Immagini TAC
• SISTEMI SENZA CONTATTO
  • Ottici, Magnetici, Acustici
  • Ecocardiografici e altro

La TAC metodo ottico basato sulla trasmissione dei raggi X.

La RM basato sull'applicazione di campi magnetici, che provocano l'allineamento degli spin dei protoni al campo magnetico.

La ecografia metodo sonoro basato sulla misurazione del tempo di ritorno di un impulso sonoro.

Per acquisizione dei dati si intende la scansione 3D dell'oggetto da ricavare.

La scansione 3D porta ad ottenere una o più nuvole di punti che giacciono sulla superficie dell'oggetto da acquisire e che ne definiscono la forma.

Precisione

BASSA ALTA

ACCURATEZZA

BASSAALTA

Accuratezza: Tanta accuratezza se la media delle misure si avvicina al vero.

Precisione: Ripetibilità di una misura, cioè di quanto la distribuzione di una serie di misure ripetute è dispersa rispetto al valore medio.

Rumore: Quantificato dal SNR = segnale/rumore. È responsabile del fatto che effettuando la scansione di una superficie piana e levigata, si ottiene una superficie con una certa rugosità. Maggiore è il rumore, maggiore è questo errore.

SNR = 100SNR = 50SNR = 1

+ Rumore -->

Risoluzione: Variazione minima apprezzabile dallo strumento. Essa è anche considerata come la minima divisione che lo strumento rileva su una certa lunghezza.

Calibrazione dello strumento: Consiste nella misurazione di un oggetto noto secondo un determinato modello matematico per ricavare una nuova equazione che sia in grado poi di effettuare una successiva misurazione di un oggetto noto in modo più accurato possibile.

Taratura dello strumento: A differenze del processo di calibrazione non prevede la modifica dei settaggi dello strumento ma prevede la capacità dello strumento di ritrovare un settaggio noto.

Accessibilità dell'oggetto: Alcune regioni dell'oggetto a causa della conformazione fisica, potrebbero non essere facilmente scansionabili.

Fissaggio per la digitalizzazione: L'oggetto da scansione deve essere fissato, la regione che si intendeva scansionare e quella da scansionare non devono essere separate, interferenti con i dispositivi che lo supportano.

Finitura dell'oggetto: Il tipo di superficie da scansare influenza molto la scelta del dispositivo utilizzato.

Sistema di coordinate: I punti 3D acquisiti dagli scanner sono nel sistema di coordinate dello scanner stesso (le cui posizioni sono imposte a priori).

In questi due si vendendo fondamental. Sono:

• Distanza di messa a fuoco: distanza tra camera e oggetto messo a fuoco
• Profondità di campo: distanza tra il fuoco e il punto sul piano dell'oggetto
• Punto d'immagine: punto sul piano immagine, la quale attraversa un campo di profondità
• Distanza focale: distanza tra punto fuoco immagine e il piano foco immagine

Considerando:

• La shape from focus:
• Effettuo una piu foto allentando ognuna la distanza di messa a fuoco Df.
• Ottengo una serie di foto contenenti l'immagine messa a fuoco in un punto differente.
• Analizzando i pixel di ogni foto possiamo risalire al loro FOCUS.
• 'TEORICO dell'oggetto. Definendo la distanza Z dalle originine' dell'oggetto:
• Effettuo una delle varie tecniche di digitalizzazione.
• Riconosciuto l'oggetto di origine, possiamo ricostruire la sua forma.

Shape from silhouette

• Si stima la forma dell'oggetto a partire dalle sue silhouette.
• È un modo di ricostruzione 3D molto usato.
• 1) Acquisizione
• 2) Calibrazione
• 3) Ricostruzione dell'oggetto: Infatti si proietta un punto nel piano verticale e nel piano orizzontale. Dato un certo numero di punti di cui si conoscono le coordinate associate, è possibile ricavare parametri sconosciuti, la conoscenza dei punti viene ottenuta mediante l'utilizzo di pattern di calibraggio di geometria nota.

L'intersezione però di più conodi formano silhouette illuminate, è necessario il numero di conodi elevato e quindi il volume potrebbe essere incluso.

• Quantizzare volumi:
• Calcolare le intersezioni in 2D 'ricostruzione in 3D

• Metodo basato sui voxel
• Metodo dell'intersezione progressiva
• Metodo del poliedro estruso

Manipolazione dei Dati Acquisiti e Stima dell'Errore delle Geometrie Ricostruite

La manipolazione dei dati acquisiti con la segmentazione, la stima dell'errore e la modellazione svolgono un ruolo fondamentale, specie per il Reverse Engineering e il PIWI (PIUS, RAPIRO e GEOGHIAC), che sono processi.

Avere a disposizione una nuvola di punti permette di ottenere un modello di superficie 3D. Il processo successivo consiste nel trasformare la nuvola di punti in mesh a triangoli, che dovrà poi essere manipolata tramite tecniche di...

TRIANGOLAZIONE

Facendo riferimento al caso già considerato di nuvole di punti 2.5D, la triangolazione unisce i punti che formano il piano, in modo da ottenere un mesh di triangoli.

Sia G = {P, L, g} un grafo costituito da un insieme di punti, disposti su un piano XY, sul cui insieme...

S = {P, L} dove: P ⊆ (p₁, p₂, ... p_n: l’insieme dei segmenti che compongono la coppia di punti

L'insieme completo G = (P, L) con L insieme che contiene tutti i punti e tutti i segmenti generati su tutti i punti, è detto grafo completo. Quindi, L = U_n di x appartenente a G e di...

Allora T = (G, L') è un triangolazione di P se e solo se L' ⊆ L e se due qualsiasi dei segmenti di L’ non si intersecano con gli altri su nulli dei nodi degli estremi. Si dice che...

Allora T è una triangolazione di G = {ve che un sottoinsieme di S} tale che due segmenti qualunque di S non si intersecano in punti diversi dagli estremi dei segmenti stessi.

Avendo definito triangolazione, passiamo ad analizzare l'algoritmo più semplice per la realizzazione di una triangolazione ad un insieme di punti nel piano C.

1. Ordinamento _{Giotto considerato P = {P1, P2, ..., PM} da chi ciascun...}

2. Costruzione del triangolo: per vertici primi tre...

Definizione righe v V...