Pontfelhő feldolgozása, manipulálása, formatervezés

Manapság egyre több cég lát fantáziát az ún. Reverse Engineering technológiában. Nehéz szép magyarsággal lefordítani a fent említett angol szakkifejezést, talán a “fordított mérnöki tevékenység” jól közelíti a megoldást. Az NX az első olyan tervezőrendszer, amelyben teljesen integrálva megtalálhatjuk az autóipar igényeinek kielégítésére több nagy szoftvergyártó rendszerét, mint pl. a most bemutatásra kerülő NX Imageware-t.

A Reverse Engineering szoftverek előtérbe kerülésének több oka volt. Az autóipar gyors fejlődésének hátterében mindig korszerű technológiák alkalmazása áll. A manapság divatosnak mondott autók formái mind-mind formatervező cégek műhelyeiben alakulnak ki, azokat akár kézzel, gipszben is megformázzák. Ezeknek a felületeknek a CAD/CAM rendszerekbe való átvitele régen nem volt egyszerű feladat, mivel egzakt megoldást nehéz volt találni az adatátvitelre.

Itt kerültek képbe a REVERSE ENGINEERING szoftverek, mint pl. az NX IMAGEWARE.

A folyamat röviden az, hogy az elkészült gipsz modellt az Imageware rendszerbe transzformáljuk úgy, hogy valamilyen szkennelt pontfelhőt készítettünk a 3D-s modellről egy mérőgép segítségével és erre a szoftverrel szabadformájú felületet feszítünk rá. Ezzel a metódussal aránylag jó közelítéssel határozhatjuk meg a CAD geometriát, amelyet akár megmunkálás tervezésre is tovább adhatunk egy CAD/CAM rendszernek. Mivel az Imageware integrált részét képezi az NX-nek, így a keletkező szabadformájú felület asszociatív marad mindvégig az eredeti modellel. Bármely felületi módosítást végzünk a modellen, az kihatással lesz a már elkészült folyamatokra, legyen az egy marási szerszámpálya vagy egy 2D-s rajz.A legtöbb CAD/CAM rendszer rendelkezik pontfelhő beolvasását végző modullal, amelyek a pontokat úgy helyezik be a modelltérbe, mintha az egy objektum lenne. Ezek kisebb pontfelhők esetén aránylag jó megoldást adnak, de egy több millió pontból álló felhőnél a beolvasás végét jelenthetik, mivel nem erre a célra találták ki ezeket a modulokat.

Az NX Imageware ellentétben a CAD/CAM rendszerek beolvasási metódusával nem egyesével olvassa be a pontokat, hanem egységben kezeli őket. Ez a beolvasásnál is megmutatkozik, mivel a már említett nagyságú pontfelhő importálása a CAD/CAM rendszerek szakmoduljába akár egy órát is igénybe vesz, az Imageware ezt töredék idő alatt, akár fél perc alatt is elvégzi.

A másik probléma a pontfelhők kezelése a beolvasás után. A CAD/CAM rendszerek a sok objektum egyidejű mozgatását, forgatását nehezen kezelik le, a pontfelhőre egy felület ráhúzása pedig már elérhetetlen feladatnak bizonyulhat ilyen nagyság esetén.

Az Imageware lehetőséget biztosít a pontfelhők gyors és hatékony kezelésére, a pontok szükség szerinti redukálására, szűrésére, így a feladat minősége szempontjából mindig a legoptimálisabb megoldást hozhatjuk létre.

Visszatérve a kezdetekhez, a pontfelhők létrehozására több lehetőség kínálkozik. Egyik legelterjedtebb megoldás a 3D-s szkennelés. Többféle lehetőség közül választhatunk, legyen az a legkorszerűbb lézer szkenner, kamerás vagy optikai fejes szkenner, de használhatunk hagyományos eljárásokat is, mint például egy mérőgépbe befogott tapintófej.

Ezek a gépek mind-mind 3D-s koordináta geometriákat adnak ki, amelyet az NX Imageware-be többféleképpen vihetünk át. A legtöbb neves gyártó mérőgépének interfésze megtalálható az rendszerben, ilyenkor nincs szükség semmilyen más adatformátumra, közvetlenül be lehet olvasni a pontfelhőt a szoftverbe.

Akkor sincs semmi baj, ha csak egy text fájlban a 3D-s koordináták vannak meg, ilyenkor delimiteres olvasással építi fel a pontfelhőt a rendszer.

A legtöbb CAD rendszer felől is érkezhetnek natív adatok, mivel ezeket is közvetlenül tudja olvasni az Imageware, de iges, stl, ..stb szabványos formátumok is importálhatók.

A pontfelhő beolvasása után megkezdhetjük a munkát, akár a felhő nagyságának redukálásával, lehatárolásával, vagy akár egy szabályosnak tűnő alakzat létrehozásával. Metszeteket képezhetünk a pontfelhőn, így egy olyan pontsorozatot kapunk, amelyre szplájn görbéket fektetve az alakzatot jó közelítéssel leírhatjuk.

Másik lehetőség, hogy egy ún. Uniform felületet fektetünk a beolvasott pontfelhőre. Ennek az a jellemzője, hogy felületet pontosan ráilleszthetjük a mért pontokra. Természetesen minden mérésben lehetnek apró hibák, így ha a mérés során keletkeztek olyan pontok, amelyek ?kilógnak a sorból?, akkor a felületben torzulások alakulnak ki. Ezeket a pontokat vagy kiszűrjük és eltávolítjuk a pontfelhőből, vagy egy határértéket adunk meg százalékosan az egymás mellett lévő pontok távolságára, így ha a határérték fölé kerül valamely pontok távolsága, azokat az Imageware automatikusan kiszűri a pontfelhőből.

Ha már elkészült a szabadformájú felület, akkor is van lehetőség ennek módosításra. Bármikor lekérhetjük a felület kontrolpontjait és ezek egyesével, vagy akár csoportos megfogásával a kívánt irányban módosíthatjuk a felületet.

A felület minőségéről természetesen árnyékolt képi megjelenítéssel is meggyőződhetünk. Ilyenkor különféle megjelenítési módok választhatók, legyen az egy alap árnyékolt megjelenítés vagy egy textúrákkal és háttérrel ellátott, saját környezetében illusztrált bemutatóterem.

Ha analitikus módszerrel kívánjuk a felületet ellenőrizni, erre is ad megoldást az NX Imageware. Különféle színekkel jelöli meg a rendszer azokat a helyeket, ahol hibát észlelt. Egy speciális szűrő segítségével ezeket a színekkel határolt szigeteket külön tudjuk választani az elkészült felülettől és más eljárással újabb, már megfelelő minőségű felületet hozhatunk itt létre.

A Reverse Engineering használata egyre több iparágban jelenik meg, legyen az a már említett autóipar, de több megoldás született már az orvosi gyógyászatban, játékgyártásban, csomagolóiparban, vagy akár a gyors prototípus gyártás során. A CAD/CAM rendszerek rendelkeznek pontfelhők beolvasását és kezelését támogató modullal, de egy határon túl azok már nem adnak elfogadható megoldást. Az Imageware-t kizárólag erre a feladatra fejlesztették ki és az ipar bevált megoldása lett, integrációja pedig tovább növeli az NX termékek előnyét ezen a piacon.