In molti casi il processo produttivo di un oggetto inizia con la creazione manuale di una scultura realizzata da un artista o da un designer con materiali come legno, creta o speciali plastiche o da un oggetto di cui non si dispone del file di progetto CAD.
Il prototipo viene modellato in modo tale da conferirgli specifiche caratteristiche funzionali ed estetiche; spesso però, viene poi cambiato durante il ciclo produttivo. Nel caso di superfici a geometria libera, i cambiamenti alle parti originali del progetto sono molto difficili da effettuare, spesso non possono essere neppure analizzati o descritti in rapporto al disegno originale. Appare chiara, quindi, l’utilità di una tecnica finalizzata alla creazione, in modo automatico o semiautomatico ed in tempi brevi, del modello CAD dell’oggetto fisico da realizzare. Il compito dell’ingegneria inversa è proprio quello di soddisfare questa esigenza. Partendo da un prototipo, o da un oggetto che si vuole ricostruire, o da parti specifiche delle quali si vogliono effettuare particolari analisi, mediante il processo di reverse engineering, ricavare il relativo modello CAD. Questo viene utilizzato per effettuare agevolmente la modifica di parti esistenti, lo sviluppo di nuove parti, l’analisi dimensionale e dare il via al processo produttivo (CAM process).
Significato e scopi della reingegnerizzazione inversa:
-Digitalizzazione della superficie.
-Editing e filtraggio dei dati di misura.
-Segmentazione e creazione dei modelli matematici.
-Creazione dei modelli CAD.
Il reverse engineering può essere applicato nei più svariati campi dalla meccanica, al settore artistico, ai beni culurali, al design.
Idealmente ogni oggetto può essere digitalizzato e reso virtuale al computer compatibilmente ad una analisi di costi e fattibilità.
Non sempre è necessario arrivare alla ricostruzione CAD del modello ma può essere sufficiente la sola scansione dell’oggetto da importare in software di modellazione libera (per esempio Geomagic Sensable, Zbrush) , per la stampa 3D o archivio virtuale ( per esempio Musei )
Tecnologie per l’acquisizione dei dati
Varie strumenti sono nati e diffusi nel corso degli anni ma in genere sono tipicamente quattro le tecnologie affermate sul mercato:
rilievo tramite luce strutturata senza contatto diretto con il pezzo
rilievo tramite laser senza contatto diretto con il pezzo
rilievo tramite contatto diretto con il pezzo tramite delle sonde di varia sagoma.
rilievo tramite sistemi di misura del tempo di volo di un impulso senza contatto con l’oggetto.
Ogni tecnologia ha uno o più campi di applicazione e pro e contro.
In particolare Unocad possiede due sistemi scanner a luce strutturata modelli SmartScan
( https://www.hexagonmi.com/products/white-light-scanner-systems/aicon-smartscan ) prodotti da Aicon 3D (https://www.aicon3d.com/it-IT) divisione di Hexagon Metrology (https://www.hexagonmi.com/it-IT).
Tali strumenti permettono l’acquisizione di oggetti in alta definizione delle più svariate forme tipicamente di dimensione compresa tra qualche millimetro a qualche metro.
L’output dello scanner nel programma di gestione è una mesh poligonale di triangoli che ne descrive in modo dettagliato la forma dell’oggetto reale.
Vedi due immagini di esempio qui sotto riportata:
Con il termine luce strutturata ci si riferisce ad una tecnica di rilevamento tridimensionale facente uso tipicamente di raggi laser, lenti a corta focale e telecamere da ripresa, che consiste nel proiettare un pattern noto (spesso righe orizzontali o verticali) su una scena.
Il modo in cui l’immagine proiettata si deforma colpendo un oggetto permette ai sistemi di visione di calcolare la profondità degli oggetti colpiti ed ottenere altre informazioni sulla superficie. Lo strumento di misura si chiama, in questo caso, scanner 3D a luce strutturata.
Immagine del sistema di scansione SmartScan di Aicon3D divisione di Hexagon
Un tipico processo di scansione può essere riassunto in questi tre flussi di lavoro in base alla esigenze di lavoro :
-Da scansione 3D a modellazione CAD (solidi e superfici) ad esportazione in formato iges, step
-Da scansione 3D, sistemazione mesh, superfici automatiche , ad esportazione in formato iges, step
– Da scansione 3D, sistemazione mesh ad esportazione in formato poligonale
esempio pratico da scansione 3D a superfici automatiche :
Mesh poligonale da scansione 3D Superfici automatiche da scansio ne 3D