Scansioni 3D
La scansione 3D è il processo che, utilizzando un sistema a luce strutturata, permette di catturare la forma della superficie di un oggetto nello spazio tridimensionale e di rigenerarlo in chiave di codici. Questo processo di reverse engeneering permette la digitalizzazione delle componenti dell’oggetto e la ricostruzione delle sue geometrie esatte su file di progettazione.
Gli impieghi più comuni delle scansioni 3D sono:
- La ricostruzione del 3D a partire da un pezzo fisico;
- La verifica dimensionale di un oggetto (confronto con i dati di progetto);
- La costruzione di un 3D con fondamentali evoluzioni della forma di partenza.
La rapidità e la precisione della scansione 3D risultano di fondamentale importanza quando applicate al processo produttivo, garantendo elevati standard di qualità.
BSTUDIO si serve dei migliori strumenti di ultima generazione per realizzare riproduzioni digitali fedeli.
Perché usare la scansione 3D: possibili applicazioni
Ricostruzione di file CAD
Copia di un oggetto
Catalogazione oggetti
Approfondimenti sulle SCANSIONI 3D
La singola scansione tridimensionale permette di generare una nuvola di punti continua o discreta (ASCII TXT, IGS…).
Le nuvole di punti acquisite, anche con sistemi di misura diversi, vengono allineate tra loro e poi ulteriormente elaborate fino ad ottenere un modello poligonale (STL, DXF 3D, WRML, OBJ, PLY…).
Il modello poligonale o mesh è poi utilizzabile nei processi di reverse engineering, controllo dimensionale e prototipazione rapida.
Tipi di scansione 3D
- SCANSIONI 3D A PUNTI DISCRETI
- SCANSIONI 3D A CAMPO INTERO
- SCANSIONI 3D LASER
- SCANSIONI 3D IN TEMPO REALE
Le scansioni 3D di singoli punti vengono effettuate con sistemi di fotogrammetria “metrologica” che permettono di rilevare con elevata accuratezza il centro di target circolari posizionati sull’oggetto e fotografati da diverse angolazioni.
Tecniche di triangolazione 3D permettono di ottenere la posizione relativa nello spazio di tutti i punti (target) fotografati.
Il formato di uscita standard di una scansione tridimensionale a punti discreti è solitamente un nuvola di punti XYZ.
I particolari di piccole-medie dimensioni, dal portachiavi alla maquette di una automobile, vengono misurati per mezzo di scanner 3D a luce strutturata con diversi range di inquadratura e risoluzione.
Tali sistemi, se opportunamente combinati con le tecniche per punti discreti, garantiscono un’elevata accuratezza di misura anche su volumi di svariati metri.
Il formato di uscita standard di una scansione tridimensionale a campo intero è generalmente una mesh poligonale.
I particolari di più grandi dimensioni, quali imbarcazioni, edifici o aeromobili, vengono rilevati più velocemente e facilmente con sistemi laser a media o lunga gittata.
Il formato di uscita standard di una scansione 3D laser può essere una nuvola di punti o una mesh poligonale.
Particolari in leggero movimento o che richiedono acquisizioni veloci e/o con colore, sono scansionabili più facilmente con sistemi Real-Time.
I sistemi 3D in tempo reale in uscita generano di default modelli in mesh poligonale, con tempi notevolmente ridotti rispetto alle altre tecniche di misura.
Applicazioni delle scansioni 3D
REVERSE ENGINEERING
Dalla mesh triangolare o dalla nuvola di punti ottenuta con il servizio di scansione 3D è anche possibile ottenere un file CAD, utilizzando il servizio di reverse engineering, attraverso il quale le superfici scansionate possono essere trasformate in entità matematiche CAD.
E’ possibile in questo modo apportare modifiche di design direttamente sul modello virtuale e sviluppare il processo produttivo.
Il processo di trasformazione o ricostruzione di superfici 3D partendo da una scansione è chiamato Reverse Engineering o Ingegneria inversa.
A seconda della complessità del modello e della tecnica di Reverse Engineering utilizzata è possibile distinguere tre tipologie diverse di superfici ottenibili: superfici multipatch, ottimizzate, ingegnerizzate.
Le Multipatch sono superfici (NURBS) generate in modo semiautomatico, molto fedeli alla mesh di scansione, ma con disposizione casuale di patch e curve.
Per chi fa Reverse, senza moduli dedicati nel proprio CAD, queste superfici (IGES o STEP) sono generalmente più comode da importare e gestire rispetto alla scansione pura in STL.
Le superfici (NURBS) ottimizzate manualmente sono anch’esse molto fedeli alla mesh di scansione, ma la disposizione di patch, curve e punti di vincolo può essere controllata manualmente.
Nel Reverse Engineering è possibile mantenere queste superfici (IGES o STEP) integrandole con i particolari tecnici e con le geometrie standard 3D solide e di superficie (cilindri, piani coni, ecc…).
Sono ottimali per ricostruire particolari poco geometrici, superfici complesse o “libere”.
Le superfici ingegnerizzate sono superfici completamente rimodellate. Generalmente hanno un numero di patch limitato, spigoli ricostruiti, raccordi rigenerati e in alcuni casi possono essere parametriche; sono “leggere” e facilmente gestibili da tutti i CAD, ma meno fedeli alla mesh di scansione (STL).
Queste superfici sono generate da un modellatore CAD, solido o di superfici, partendo da una qualsiasi delle fasi precedenti.
Sono le più indicate per particolari tecnici, meccanici e/o superfici poco complesse.
I servizi di reverse engineering e di modellazione 3D possono anche essere utili qualora il cliente abbia già effettuato la digitalizzazione in 3D del pezzo, con mezzi propri, e richieda il solo servizio di riprogettazione o di trasformazione in CAD tramite ingegneria inversa.
BSTUDIO mette a disposizione una esperienza pluridecennale nella modellazione 3D, sia su poligonale mesh che su entità geometriche CAD, gestendo qualsiasi tipo di geometria: curve, superfici, solidi. I file possono essere restituiti nel formato nativo CAD di moltissimi software e anche in formato parametrico, oppure nei formati di interscambio più richiesti, come IGES, STEP, DXF. Può essere eseguito anche il servizio orientato alla progettazione CAD/CAM, generando percorsi in formato DXF 2D per macchine da taglio CNC.
CONTROLLO DIMENSIONALE E ISPEZIONE 3D
Con il termine controllo dimensionale si intende i raffronto del file di scansione 3D con la geometria 3D di progetto. In parole semplici permette di ottenere un raffronto diretto tra un oggetto fisico (sottoposto a precedente scansione) e il corrispondente modello CAD di partenza. Ciò è di particolare importanza per gli ambiti di controllo qualità dove è fondamentale individuare e quantificare le eventuali differenze tra il progetto teorico 3D e gli oggetti frutto dei cicli produttivi che già per loro natura introducono degli errori.
Con un servizio di controllo dimensionale 3D è possibile misurare i componenti nella loro interezza mediante scansione 3D e confrontare la mesh ottenuta con il modello CAD di progetto, per verificare se si sono generate deviazioni fuori tolleranza nel processo di produzione.
Partendo dal rilievo a campo intero o dalla digitalizzazione di punti discreti dell’oggetto, vengono effettuate misurazioni tridimensionali mediante Mappe Cromatiche dello scostamento dalla matematica 3D.
Con l’ausilio di software di controllo dedicati vengono verificate le tolleranze dimensionali di sezioni, punti di controllo (CTR), profili, indici di forma, quote a disegno. Confrontando misure riferite a stadi diversi, vengono esaminate deformazioni e variazioni a seguito di trattamenti specifici (termici, meccanici, …).
Il processo di misura trova di conseguenza applicazione in tutti i settori metrologici ed è la base fondamentale delle procedure di Prove Prodotto, Fluidodinamica, Analisi di Deformazione e Analisi agli Elementi Finiti.
Viene effettuata una misurazione tridimensionale del modello mediante sistemi fotogrammetrici (per punti) che permettono di ottenere una nuvola di punti discreta (punti-centroidi).
La nuvola di punti 3D ottenuta viene sovrapposta al modello CAD 3D del particolare tramite metodi di allineamento Best-Fit, RPS, 3-2-1,…
Il Report di controllo è una mappatura discreta di punti di errore, che indica lo scostamento (errore) tra il PUNTO misurato e la superficie del modello CAD.
E’ possibile controllare forme discrete e quote semplici.
Queste misurazioni 3D prevedono che il modello venga scansionato mediante uno Scanner 3D a luce strutturata che permette di ottenere una nuvola di punti molto fitta (fino a 8-15punti al mm).
La nuvola di punti 3D XYZ viene sovrapposta al modello CAD 3D del particolare tramite metodi di allineamento Best-Fit, RPS, 3-2-1, ecc…
Il Report di controllo è una mappa cromatica di errore, che indica, con colori diversi, lo scostamento (errore) tra modello CAD e scansione. E’ possibile controllare forme, superfici e quote semplici, anche su sezioni.
Il modello viene misurato mediante Macchina di Misura 3D a contatto (CMM).
Le quote misurate vengono riferite alle quote a disegno o a matematica e con esse confrontate.
Il Report di controllo è un CTR classico con o senza disegno “pallinato”, indicante per ciascuna quota l’errore o differenza tra valore nominale e misurato. E’ possibile controllare qualsiasi quota oltre a forme semplici.
BSTUDIO esegue Controlli Dimensionali e Verifiche Costruttive su una vasta gamma di oggetti, dal piccolo particolare pressofuso, al modello termoformato sino agli stampi di grandi dimensioni.
PROTOTIPAZIONE RAPIDA
Tutti gli oggetti scansionati possono essere trasformati in prototipi funzionali in tempi estremamente rapidi, grazie alla stampa 3D. Mediante le tecniche di stampa 3d – prototipazione rapida è possibile replicare i modelli in materiali diversi e con elevati standard qualitativi.
La realizzazione del prototipo è sicuramente il miglior processo per verificare la funzionalità del progetto commissionato ed ottenere l’approvazione finale: i materiali a disposizione, infatti, garantiscono qualità e consistenza del tutto simili al prodotto finale.
Possiamo rendere reali i vostri progetti realizzando parti funzionali in plastica, gomma, alluminio e ghisa in tempi brevissimi.
Tendenzialmente il prototipo base viene utilizzato per i primi test dimensionali e geometrici.
Per evitare errori in fasi avanzate è possibile effettuare stampe rapide con polimeri semplici.
Alla stampa 3D segue una “pulitura” standard che prevede la pulizia dei supporti e la rimozione dei difetti.
Ovvero quel prototipo che deve essere anche estetico. Oltre che essere stampato, sarà anche assemblato, pulito da supporti ed imperfezioni, carteggiato, stuccato e protetto.
Verrà poi verniciato con il RAL di riferimento.
Se si ha la necessità di avere un prototipo funzionale, con le caratteristiche del pezzo che verrà stampato con altri processi produttivi, spiegaci il tuo progetto. Lavoriamo polimeri come ABS, TPU e PC per avere caratteristiche sempre più simile agli stampati tradizionali.
BSTUDIO propone al cliente il servizio di prototipazione o stampa 3D con partnership tecnologiche di elevato livello.
BSTUDIO si serve dei migliori strumenti di ultima generazione per realizzare riproduzioni digitali fedeli.
Il file che ti verrà consegnato a seguito del servizio di scansione 3D, potrà essere immediatamente utilizzato per:
- Realizzare la tua stampa in 3D
- Ottenere un modello CAD tramite reverse engineering
- Rimodellare la scansione 3D per realizzare manufatti artistici o oggetti per la grafica 3D
- Effettuare il controllo dimensionale, l’ispezione 3D o il controllo qualità, confrontando la scansione 3D col progetto CAD originale
- Creare rendering fotorealistici di interni o di arredamento.
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Il servizio di scansione 3D è la soluzione giusta se non hai uno scanner 3D ma hai necessità di digitalizzare un oggetto in 3D.
