Реверс инжиниринг закрытых рабочих колес динамического оборудования
Крайне распространенная сейчас задача - реверс инжиниринг закрытых рабочих колес динамического оборудования, такого как насосы, компрессоры и прочее.
Основная проблема реверс инжиниринга подобных объектов заключается в том, что классическим способом 3d-сканирования, а именно, нашими любимыми и самыми популярными ручными сканерами, мы не имеем возможности отсканировать внутренние скрытые полости колес.
У большинства 3D-сканеров при сборе данных задействованы 2 камеры и они должны видеть каждую фиксируемую точку одновременно. Если подсвеченная точка находится вне поля зрения одной из камер, сбор данных приостанавливается.
Есть несколько вариантов решения задачи сбора данных с внутренних поверхностей и поднутрений:
- Самый простой и правильный способ, но который практически всегда не подходит клиентам, – разрушение деталей.
- То есть мы делаем сканирование ручным сканером изделия снаружи и куда можем добраться с помощью сканера, а дальше распиливаем объект и сканируем скрытые полости. Позже объединяем данные для дальнейшей обработки.
- Главный минус: разрушение объекта и невозможность его дальнейшей эксплуатации. В большинстве случаев исследуемый объект в наличии один, последний, и он в любой момент может понадобиться в работе.
- Активно применяется способ технологии заливки безусадочных полимерных материалов скрытых полостей, таких как полиуретан, тугоплавкий силикон и т.д..
- Данный подход требует дополнительных производственных мощностей и это решение является достаточно грязным и трудоемким. Первую часть работы мы выполняем также: сканируем, что можем отсканировать. Дальше заливается полимер в полости, вытаскиваются затвердевшие «слепки», они отдельно сканируются , позже совмещаются с общим сканом.
- Третий, и наш любимый, способ. Мы его успешно опробовали на демонстрациях с нашими клиентами и внедрили на нескольких предприятиях – использование дополнительного оборудования в виде координатно-измерительной машины типа «рука» с дополнительными искривленными, удлиненными щупами.
Что мы имеем при таком подходе:
Делаем то же сканирование, дальше с помощью щупов и ПО мы базируемся за поверхности 3d-скана (STL-модели). С помощью щупа производим измерения скрытых полостей: удлинённый и искривленный щуп позволяет глубоко пролезть внутрь полости и снять точки. Здесь измерение производятся контактным способом, таким образом мы не разрушаем деталь, не создаем дополнительных производственных мощностей и не используем химические продукты, а работаем двумя средствами измерения в специализированном ПО.
Недостатки данного способа:
1.Одним из недостатков данного способа является необходимость использования дополнительного оборудования и ПО. Очевидно, что при наличии важной и сложной задачи, нас гораздо больше волнует точность и качество конечного результата, чем объем комплекта оборудования и изучения ПО.
2. При измерениях рукой в большинстве случаев применяются щупы со шариковыми наконечниками (на конце установлена сфера, наиболее распространенные диаметры 3 и 6 мм). При использовании сферических наконечников рука может оставаться в точности, заявленной производителем, только при наличии математической модели. Процесс реверс инжиниринга, как таковой, подразумевает, что данной математической модели (пока) нет, поэтому в ходе работы необходимо производить измерения в режиме «без компенсации».
Если вам интересно узнать более подробно об этом режиме, то пишите в комментарии или в сообщения группы!
Это даже можно отнести не к минусам, а к особенностям данного подхода при реализации таких измерений.
Принцип работы КИМ типа «рука»:
Любые КИМ, не важно какого они производителя, имеют один принцип действия: точки, которые мы измеряем, вычисляются путем отслеживания по жесткой связи энкодеров, которые установлены в каждом сочленении руки. Каждый энкодер вычисляет поворот звена относительно системы координат, которая есть в базе самой руки, то есть при перемещении всей руки система понимает, в какой точке пространства внутри измерительного объема руки находится точка центра щупа.
Точку центра щупа мы калибруем каждый раз перед началом работы, когда мы устанавливаем новый щуп. Есть специальные программы калибровки щупа, после чего уже рука знает, где у нее центр сферы самого щупа.
Одним из важных преимуществ рук PMT ALPHA является возможность изготовления своих щупов любой конфигурации и длины, так как калибровка будет предполагать нахождение центра щупа перед стартом. Чем длиннее щуп, тем сложнее его геометрия, и точность руки будет ухудшаться, потому что заявленная точность КИМ регламентируется стандартными щупами, которые идут в комплекте.
Какой нужен софт для работы? Измерительные руки PMT подключаются сейчас не к такому большому количеству софтов, а именно PolyWorks Inspector и все его модификации, Metrolog X4 (не очень доступный в России), а также в Geomagic Design X и Control X, начиная с версии 24, судя по пресс-релизу.
Нюансы:
Сложность представленной детали обусловлена тем, что внутренние каналы расходятся вверх и вниз. При установке детали в первом положении мы можем отсканировать все каналы, которые выходят наверх, но не можем добраться до каналов, которые уходят вниз, соответственно, такой тип измерения требует переворота и перебазирования изделия: нам потребуется заново привязаться к объекту и дозамерять то, что не смогли измерить при первой базировке.
Дальше встает вопрос, об обработке данных сканирования и, конечно, обработки данных после всех измерений. Сведение моделей в единое целое мы производили в программе Geomagic Design X. Этот софт позволяет полноценно подготовить модель к реверс инжинирингу, более того в этом же софте оператор по измерению может производить построение по данным 3d-сканирования. Самое главное получить данные - это полигональные модели, объединенные и совмещенные с двух типов оборудования. Это возможно выполнить именно в Geomagix Design X, а где делать реверс инжиниринг зависит уже от оператора.
Обработка в Geomagix Design X:
Мы загружаем исходные данные с ручного сканера Scanform L5 и подгружаем наши результаты измерений на руке PMT Alpha P.
Эти все результаты уже предварительно выравнены, поэтому базирование не делаем, и загружаем облака точек.
Так как мы получили каждую точку отдельно , как координату, у нас получилось некое облако точек.
Дальше наша задача перевести облако точек в полигональную модель и объединить полигональную модель внутренних каналов с полигональной моделью всей детали. Это финальный этап по получению общей модели для дальнейшего реверс инжиринга.
Время сканирования и как его производить для подобных задач?
30-40 минут максимум даже для Scanform , в зависимости от того какие разрешения будут выбраны.
Самое главное во время сканирования обеспечить хоть какой-то заход полостей, чтобы можно было нивелировать ошибку положения измеренных поверхностей на руке с поверхностями, которые получил сканер. Это делается в Geomagix Design X.
Когда отсканировали и поняли, что у нас готовы заходы на поверхности, дальше мы рукой привязываемся к детали и дозамеряем таким образом, чтобы у нас были перекрытия скана с измерениями на руке, после сбора облака точек перемещаем данные в Geomagix Design X.
Мы получаем полигональную модель этих облаков точек и можем финально их доуровнять по отношению друг к другу.
Общий результат
В данном примере общий результат - это полигональная модель для дальнейшего реверс инжиниринга, формат STL, который может быть передан в основные CAD-Системы для дальнейшей работы.
Мы выполнили всю эту работу за 3-4 часа с финальной выдачей STL модели в благоприятных условиях с относительно опытным оператором и достаточным комплектом оборудования и ПО.
Конечно, в каждом конкретном случае есть множество нюансов, например, важно смотреть на итоговую сложность колеса, так как колеса бывают разные по габаритам. Поэтому если Вам нужно решить подобную задачу, но сроки ограничены, звоните нам по номеру 8 (800) 350 65 80. Мы всегда на связи и подберем лучшее решение, исходя из любых параметров задач и ресурсов!
Наша почта: order@qualived.ru
Адрес: Санкт-Петербург, Новоколомяжский пр. 15
