3D-сканирование для реверс-инжиниринга стало одной из ключевых технологий современного производства. Этот процесс позволяет производителям создавать точные цифровые копии существующих изделий, ускоряет разработку новых продуктов и создает возможности для редизайна и оптимизации.

В данной статье мы рассмотрим ключевые шаги обратного проектирования с использованием 3D-сканеров и профессионального программного обеспечения для обратного проектирования.

Что такое реверс-инжиниринг или обратное проектирование изделий

Реверс-инжиниринг, также известный как обратное проектирование, представляет собой процесс разработки проекта деталей или изделий при отсутствии чертежей или документации. Созданная при помощи 3D-сканирования цифровая модель CAD позволяет изменить и оптимизировать эти детали, чтобы увеличить их срок службы или добавить дополнительные функции. Этот метод находит применение во множестве отраслей промышленности, включая производство военной техники или космических аппаратов.

В промышленности реверсивное проектирование даёт возможность создавать или воспроизводить физические объекты, используя сам объект в качестве образца. Данный процесс реализуем только при помощи точного 3D-сканера, который собирает данные с поверхности объекта.

Эти данные определяют геометрическое соответствие объекта, включая спецификации, необходимые для создания модели для производства. 3D-сканирование предоставляет разработчикам, производителям и инженерам возможность создавать точные цифровые копии физических деталей.

Несмотря на то, что эта технология делает реверсивное проектирование быстрым и простым, не каждое решение для 3D-сканирования идеально подходит для всех проектов реверсивного проектирования.

Этапы обратного проектирования

Применение 3D-сканирования в процессе обратного инжиниринга представляет собой многоэтапный рабочий процесс, включающий в себя множество ключевых шагов, которые охватывают весь путь от первоначального сканирования до завершённого создания цифровой модели.

Ниже приведено подробное и более детализированное описание стандартного рабочего процесса обратного инжиниринга с использованием 3D-сканирования:

Подготовка проекта

Прежде чем приступить к процессу обратного проектирования, важно провести тщательную подготовку. Это включает в себя уточнение целей данного процесса и выбор объектов для сканирования.

Определение требований к точности сканирования, уровня детализации и последующего использования данных позволит выбрать подходящий 3D-сканер и установить его параметры.

Подготовка к сканированию

Перед тем, как приступить к сканированию, необходимо подготовить объект. Это может подразумевать очистку поверхности для получения четких и точных изображений. Обработка поверхности может включать в себя устранение отражений.

3D-сканирование

Произведение сканирования объекта с помощью выбранного 3D-сканера. В зависимости от размеров и сложности объекта может быть использован ручной сканер, лазерный сканер или сканер структурированного света.

В ходе сканирования устройство регистрирует трехмерные координаты миллионов точек, создавая точечное облако.

Обработка облака точек

Обработка данных точечных облаков, созданных в процессе сканирования. Этот процесс включает устранение шума, закрытие потенциальных пропусков и оптимизацию плотности точечного облака. Обычно для обработки точечного облака необходимо использовать программное обеспечение для редактирования облаков точек.

Генерация сетки

Изменённые данные облака точек преобразуются в трёхмерную сетку, создавая триангуляционную сетку, образованную соединением точек в облаке. Задача этого этапа - получить 3D-модель с чёткой геометрической формой и естественной структурой.

Создание CAD модели

Импортируйте созданную 3D сетку в ПО для обратного проектирования, чтобы построить CAD модель, основываясь на форме треугольной модели.
Это может потребовать восстановления поверхности, идентификации краев и других геометрических действий, чтобы гарантировать, что полученная CAD модель максимально точно отражает реальный объект.

Редактирование и оптимизация CAD модели

Редактируйте и оптимизируйте импортированные CAD модели, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям дизайна. Это может включать изменение размеров, заполнение пустот, сглаживание поверхностей и т.д., чтобы привести CAD модель к требуемому стандарту.

Финальная проверка

Окончательная проверка разработанной CAD модели, сопоставление с реальным объектом. На данном этапе удостоверяются в точности и согласованности цифровой модели, чтобы убедиться, что она соответствует проектным требованиям.

Процесс 3D-сканирования для обратного проектирования представляет собой сложный, но чрезвычайно важный этап, который преобразует физические объекты в цифровые модели, давая производителям мощные инструменты для проектирования, усовершенствования и восстановления деталей.

Как выбрать 3d-сканер для реверс-инжиниринга?

При выборе 3D-сканера для обратного проектирования важно учитывать масштаб вашего проекта. Некоторые методики 3D-сканирования более подходящие для сбора данных с больших объектов, тогда как для небольших достаточно портативного сканера.

Например, представьте небольшой реактивный самолет и насколько трудоемким был бы его ручной скан. Гораздо более эффективным способом получения цифрового двойника объекта размера самолета является использование комбинации технологии 3D-сканирования и фотограмметрии DigiMetric.

DigiMetric: оптическая трехмерная координатно-измерительная машина нового поколения

Фотограмметрическая система DigiMetric предоставляет совершенно новый подход к быстрому измерению больших объектов. Это оборудование представляет собой координатно-измерительную машину нового поколения с оптической 3D-технологией.

Применение DigiMetric практически не имеет границ и охватывает тяжёлое машиностроение, автомобильную промышленность, энергетические компании и другие отрасли промышленности.

Способ измерения, применяемый фотограмметрической системой позиционирования или ближней фотограмметрической системой DigiMetric, основывается на получении трёхмерных координат референсной точки с помощью визуального 3D-вычисления. На поверхность объекта устанавливаются метки, трёхмерные координаты которых вычисляются с помощью DigiMetric.

Особенности:

• область захвата до 5 метров;

• высокая скорость сканирования и обработки данных;

• бесконтактное измерение;

• простота управления;

• выполнение измерений как в помещении, так и на открытых площадках;

• портативность и небольшой вес — систему способен перенести один человек.

Некоторые задачи не поддаются решению с помощью традиционных методов, поэтому фотограмметрия становится оптимальным вариантом. При этом значительно сокращается время, необходимое для сбора данных и их анализа. Система DigiMetric преобразует фотографии объекта, снятые с различных углов, в облако точек, создавая трёхмерную модель.
Использование цифровых откалиброванных масштабных линеек позволяет с высокой точностью определить размеры объекта, что является важным параметром для контроля качества.

Промышленные 3D-сканеры для реверс-инжиниринга

3D сканер Shining 3D FreeScan Trio

Shining 3D FreeScan Trio — это высококачественный лазерный 3D-сканер, идеально подходящий для промышленного применения, контроля качества, реверс-инжиниринга и создания детализированных прототипов. Его высокая точность, многофункциональность и скорость делают его отличным выбором для профессионалов, требующих надежного и эффективного решения для 3D-сканирования.

Читайте также - Испытания и обзор 3D-сканера FreeScan Trio

Особенности:

• Многофункциональные режимы сканирования: FreeScan Trio поддерживает 4 режима сканирования: 98 линий, 26 линий, 7 линий и 1 линия. Эти режимы позволяют гибко адаптироваться к различным задачам, обеспечивая высокую точность и скорость сканирования.

• Режим фотограмметрии: Обеспечивает высокую объемную точность до 0.02 мм + 0.015 мм/м, что делает его идеальным для сканирования крупных объектов.

• Высокая скорость: Сканер способен обрабатывать до 3 010 000 точек в секунду, что значительно сокращает время сканирования.

• Компактность и легкость: облегчает сканирование объектов сложной формы. Вес всего 1.1 кг и компактные размеры делают FreeScan Trio удобным для переноски и использования в полевых условиях.

• Интуитивное ПО: Программное обеспечение, входящее в комплект, упрощает процесс сканирования и обработки данных, обеспечивая легкость использования.

Плюсы:

• Высокая точность и детализация: Способен сканировать с точностью до 0.02 мм, обеспечивая детализированные 3D-модели.

• Универсальность: Поддержка нескольких режимов сканирования и фотограмметрии позволяет адаптироваться к различным задачам и объектам.

• Быстрая скорость сканирования: Обработка до 3 010 000 точек в секунду ускоряет рабочий процесс.

• Компактность и портативность: Легкий и компактный дизайн облегчает транспортировку и использование в различных условиях.

• Интуитивное программное обеспечение: Удобное ПО облегчает настройку и управление сканированием, а также обработку данных.

Минусы:

• Высокая стоимость: Цена устройства может быть недоступна для малого бизнеса и индивидуальных пользователей.

• Требования к оборудованию: Для полноценного использования требуется мощный компьютер и дополнительные аксессуары для фотограмметрии.

• Обучение: Необходимость времени на освоение всех возможностей и режимов сканера.

Оптический трекер Shining 3D Freescan Trak Pro2

Shining 3D FreeScan Trak Pro 2 — это высококачественный оптический трекер и 3D-сканер, предназначенный для промышленных применений, таких как контроль качества, реверс-инжиниринг и создание детализированных прототипов. Благодаря высокой точности, скорости и гибкости, этот сканер является отличным выбором для профессионалов в аэрокосмической, автомобильной и других отраслях.

​​

Особенности:

• Динамическое отслеживание без маркеров: Система позволяет отслеживать и позиционировать сканирующую головку в реальном времени без необходимости использования маркеров, что упрощает процесс сканирования в нестабильных условиях.

• Высокая точность и повторяемость: Точность 0.023 мм и стабильная повторяемость обеспечивают надежные результаты для промышленных измерений.

• Быстрое сканирование: Скорость до 3 070 000 точек в секунду и использование 50 пересекающихся линий синего лазера для быстрого и детального сканирования.

• Поддержка многосистемного режима: Возможность совместной работы нескольких трекеров и сканеров для повышения эффективности сканирования больших объектов.

• Сканирование сетки в реальном времени: Отображение данных в виде сетки в режиме реального времени, что сокращает время на создание облака точек и позволяет быстро экспортировать файлы STL.

• Автономное сканирование: Наличие независимого источника света позволяет использовать сканер без трекера для выполнения автономного сканирования.

Плюсы:

• Высокая точность и детализация: Обеспечивает создание детализированных и точных 3D моделей.

• Гибкость и эффективность: Возможность работы в различных режимах сканирования и отслеживания.

• Интуитивное ПО: Удобное программное обеспечение для легкого управления процессом сканирования и обработки данных.

• Портативность: Компактные размеры и малый вес сканера делают его удобным для переноски и использования в различных условиях.

Минусы:

• Высокая стоимость: Цена устройства может быть высокой для некоторых пользователей.

• Требования к оборудованию: Необходимость в мощном компьютере и дополнительных аксессуарах для полноценного использования всех возможностей сканера.

• Обучение: Потребуется время на освоение всех возможностей и режимов сканера.

Российские 3D-сканеры для обратного проектирования и контроля качества

3D-сканер RangeVision PRO II

RangeVision PRO II — это высококачественный 3D-сканер, обеспечивающий точное и детализированное сканирование объектов разного размера. Его универсальность, высокая точность и простота использования делают его отличным выбором для профессионалов в различных областях, включая промышленное производство, науку, дизайн и архитектуру. Несмотря на высокую стоимость, функциональность и надежность этого сканера обеспечивают значительное улучшение рабочих процессов и повышение качества продукции.

Особенности:

• Высокая точность и детализация: Точность до 0.018 мм и разрешение камеры 6.4 Мп обеспечивают создание детализированных 3D-моделей.

• Гибкость в применении: Три различных режима сканирования для работы с объектами разного размера и формы.

• Простота использования: Интуитивно понятное программное обеспечение RangeVision ScanCenter облегчает процесс сканирования и обработки данных.

• Компактность и портативность: Малые габариты и вес позволяют легко переносить и использовать сканер в различных условиях.

• Универсальность: Подходит для реверс-инжиниринга, контроля качества, археологии, музейного дела, дизайна и науки.

Плюсы:

• Высокая точность: Обеспечивает точные и детализированные 3D-модели, подходящие для промышленных и научных задач.

• Универсальность: Подходит для различных сфер применения, от промышленного производства до сохранения культурного наследия.

• Простота использования: Удобное программное обеспечение и поддержка множества форматов файлов.

• Портативность: Легкий и компактный дизайн облегчает транспортировку и использование в разных условиях.

Минусы:

• Высокая стоимость: Цена устройства может быть высокой для некоторых пользователей, особенно для малого бизнеса.

• Требования к оборудованию: Необходимость в мощном компьютере и дополнительных аксессуарах для полноценного использования всех возможностей сканера.

• Обучение: Требуется время на освоение всех функций и режимов работы сканера.

3D сканер Scanform L5

Технические характеристики

Scanform L5 — это высококачественный 3D-сканер, обеспечивающий точное и детализированное сканирование. Его универсальность, высокая точность и простота использования делают его отличным выбором для профессионалов в различных областях, включая промышленное производство, науку, дизайн и архитектуру. Несмотря на высокую стоимость, функциональность и надежность этого сканера обеспечивают значительное улучшение рабочих процессов и повышение качества продукции.

Читайте подробный обзор 3D-сканера Scanform L5 и применение 3D-сканеров Scanform в контроле качества

Особенности:

• Лазерное сканирование с высокой точностью: Точность сканирования до 0.06 мм и объемная точность 40 мкм + 70 мкм/м позволяют создавать детализированные и точные 3D-модели.

• Гибкость и удобство использования: Малый вес (0.95 кг) и компактные размеры делают сканер удобным для переноски и использования в различных условиях без необходимости в штативе.

• Сканирование сложных поверхностей: Возможность сканирования черных и светоотражающих объектов без необходимости нанесения матирующего спрея.

• Автоматическая калибровка: Простая и быстрая настройка с помощью калибровочной пластины, входящей в комплект.

• Универсальное ПО: Программное обеспечение Scanform обеспечивает легкость сканирования и обработки данных, поддерживая экспорт в популярные форматы файлов (PLY, STL, TXT).

Плюсы:

• Высокая точность: Обеспечивает точные и детализированные 3D-модели, подходящие для промышленных и научных задач.

• Легкость и портативность: Компактные размеры и малый вес облегчают транспортировку и использование.

• Удобное ПО: Интуитивно понятное программное обеспечение для легкого управления процессом сканирования и обработки данных.

• Широкий диапазон применений: Подходит для различных областей, включая реверс-инжиниринг, контроль качества, архитектуру, дизайн и рекламу.

Минусы:

• Стоимость: Высокая цена устройства может быть недоступна для малого бизнеса и индивидуальных пользователей.

• Требования к оборудованию: Для полноценного использования требуется мощный компьютер и дополнительные аксессуары.

• Обучение: Потребуется время на освоение всех функций и режимов работы сканера.

Высокоточные 3D-сканеры

3D сканер Shining 3D FreeScan UE Pro

Shining 3D FreeScan UE Pro — это мощный и точный 3D-сканер, идеально подходящий для промышленных применений, контроля качества, реверс-инжиниринга и создания детализированных прототипов. Благодаря своей высокой точности, скорости и гибкости, этот сканер является отличным выбором для профессионалов, требующих надежного и эффективного решения для 3D-сканирования.

Особенности:

• Высокая точность и детализация: Точность до 0.02 мм и объемная точность 0.02 + 0.04 мм/м позволяют создавать высококачественные 3D модели.

• Высокая скорость сканирования: Скорость до 1 850 000 точек/с обеспечивает быстрое сканирование, что важно для крупных и сложных объектов.

• Гибкость в использовании: Широкий диапазон рабочих расстояний и зон сканирования позволяет работать с различными объектами.

• Компактность и легкость: Небольшие размеры и вес (0.95 кг) делают сканер удобным для переноски и использования в различных условиях.

• Интуитивное ПО: Программное обеспечение, такое как Geomagic Essentials и Verisurf Inspect, обеспечивает простоту управления и обработки данных.

Плюсы:

• Высокая точность: Подходит для детализированных и точных измерений, необходимых в промышленности и науке.

• Универсальность: Способен сканировать объекты различных размеров и форм благодаря гибкости в рабочих расстояниях и зоне сканирования.

• Быстрая скорость: Высокая скорость сканирования позволяет экономить время при работе с большими объектами.

• Простота использования: Удобное программное обеспечение и компактные размеры сканера делают его использование легким и интуитивно понятным.

Минусы:

• Высокая стоимость: Цена устройства и программного обеспечения может быть высокой для некоторых пользователей.

• Требования к оборудованию: Для полноценного использования требуется мощный компьютер и определенные системные ресурсы.

• Обучение: Потребуется время на освоение всех функций и возможностей сканера и программного обеспечения.

3D сканер Shining 3D FreeScan Combo

Shining 3D FreeScan Combo — это многофункциональный и точный 3D-сканер, идеально подходящий для различных отраслей, включая автомобильную промышленность, медицину и аддитивное производство. Его высокая точность, скорость и гибкость делают его отличным выбором для профессионалов, требующих надежного и эффективного решения для 3D-сканирования.

Особенности:

• Гибридный источник света: Синий лазер и инфракрасный VCSEL позволяют сканировать различные материалы, включая металлы, пластик и стекло.

• Четыре режима работы: Включает многолинейное сканирование, однострочное сканирование, тонкое сканирование и инфракрасное сканирование для различных задач.

• Высокая точность и детализация: Обеспечивает точное сканирование объектов с точностью до 0.02 мм.

• Компактность и легкость: Небольшие размеры (193 x 63 x 53 мм) и вес (0.62 кг) делают сканер портативным и удобным для использования в различных условиях.

• Быстрая скорость сканирования: Скорость до 1 860 000 точек/с (лазерное сканирование) и до 2 250 000 точек/с (ИК сканирование) позволяет быстро оцифровывать объекты.

Плюсы:

• Высокая точность: Подходит для точных измерений в промышленности и медицине.

• Гибкость: Возможность работы с различными материалами и режимами сканирования.

• Простота использования: Интуитивно понятное программное обеспечение и легкость устройства.

• Портативность: Компактные размеры и малый вес облегчают транспортировку и использование.

Минусы:

• Стоимость: Высокая цена устройства и программного обеспечения.

• Требования к оборудованию: Необходимость в мощном компьютере для полноценного использования.

• Обучение: Потребуется время на освоение всех функций и возможностей сканера.

Какое программное обеспечение используются для реверс-инжиниринга?

На рынке существует множество программных продуктов для реверс-инжиниринга, которые помогают в создании цифровых моделей. Некоторые из самых популярных включают Geomagic Design X, Solidworks и Solid Edge.

Эти программные обеспечения обеспечивают интеграцию с различными типами 3D-сканеров и поддерживают множество форматов файлов для импорта и экспорта данных. Использование таких программных комплексов позволяет автоматизировать многие этапы обратного проектирования и значительно ускоряет процесс создания конечной модели.

Примеры использования 3d-сканирования и реверс-инжиниринга?

Кейс Top 3D Group: реверс-инжиниринг для морских буксиров с помощью Shining 3D FreeScan UE Pro

Компания "Северный Альянс" столкнулась с проблемой износа шестерен в винторулевых колонках буксиров. Используя 3D-сканер Shining 3D FreeScan UE Pro, специалисты Top 3D Group провели сканирование и реверс-инжиниринг необходимых деталей, что позволило ускорить процесс ремонта и исключить зависимость от импортных комплектующих. Это существенно сократило время и затраты на восстановление оборудования.

Узнайте больше о проекте и технологиях, примененных в этом кейсе, на сайте: Кейс Top 3D Group: Реверс-инжиниринг.

Примеры 3D-сканирования в литейной промышленности с Shining 3D

Shining 3D-сканеры играют ключевую роль в литейной промышленности, обеспечивая высокую точность и скорость. Примеры применения включают проверку шаблонов, деревянных моделей, программ для станков с ЧПУ, виртуальную сборку и проверку толщины стенок. 3D-сканирование упрощает техническое обслуживание и редизайн сложных отливок, улучшая качество продукции и снижая затраты.

Для детального ознакомления перейдите по ссылке: Shining 3D в литейной промышленности.

Применение 3D-сканера Shining 3D FreeScan UE Pro для импортозамещения

Компания Top 3D Group и ООО "ОБТЭК" успешно внедрили 3D-сканер Shining 3D FreeScan UE Pro для задач импортозамещения. Сканер помог в реверс-инжиниринге крупных деталей, обеспечивая высокую точность и скорость работы. Благодаря использованию этого оборудования, компания "ОБТЭК" смогла значительно сократить время и затраты на производство и ремонт запчастей для нефтегазовой отрасли.

Подробнее: Кейс Top 3D Group и компании ОБТЭК.

Применение 3D-сканера RangeVision в реверс-инжиниринге

Компания RangeVision успешно использует 3D-сканеры для создания цифровых моделей сложных деталей, таких как кронштейны. Это позволяет сократить время на проектирование и производство, а также повысить точность изготовления. Примеры проектов демонстрируют высокую эффективность и точность 3D-сканирования при решении задач реверс-инжиниринга.

Подробнее: Кейс применения 3D-сканера RangeVision в реверс-инжиниринге.

Какие преимущества дает 3d-сканирование в реверс-инжиниринге?

Как 3d-сканирование ускоряет процесс проектирования?

3D-сканирование значительно сокращает время, необходимое для создания точных цифровых моделей существующих изделий. Традиционные методы измерения и ручного создания моделей могут занять недели и даже месяцы, тогда как 3D-сканирование позволяет получить все необходимые данные в течение нескольких часов. Это особенно важно для производителей, которые стремятся быстро адаптироваться к изменениям рынка и выпускать новые продукты в рекордные сроки.

Как повысить точность измерений при 3d-сканировании?

Для повышения точности измерений при 3D-сканировании необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, правильная калибровка сканера играет ключевую роль. Во-вторых, использование маркеров и контрольных объектов помогает улучшить точность позиционирования сканера.

Также важно выбрать соответствующее программное обеспечение, которое поддерживает требуемый уровень детализации и точности. Совмещение всех этих факторов позволяет достичь высокой точности при создании цифровых моделей в рамках реверс-инжиниринга.

С каждым днем все больше компаний и организаций начинают использовать профессиональные 3D-сканеры для реверс-инжиниринговых проектов. Несмотря на наличие множества альтернативных средств для этого, 3D-сканирование доказало свою эффективность, сочетающую в себе точность, высокую скорость, удобство использования и приемлемую стоимость.

Для реверс-инжиниринга любых объектов, будь то снятые с производства детали, требующие точности до десятых долей миллиметра, автомобили, фургоны или даже аэрогары для самолетов, существуют 3D-сканеры, способные выполнить задачу быстро, просто и не превышая бюджетные ограничения.