Powershape что это за программа

Powershape что это за программа

Уменьшение сложностей, связанных с конструкторскими ревизиями, благодаря инструментам сравнения моделей.

Быстро сравнивайте ревизии импортированных пользовательских CAD-данных.

Визуализируйте, какие функции были изменены и каким образом.

Определяйте, где материал был добавлен или удален.

Используйте мощные поверхностные и твердотельные инструменты моделирования, чтобы обновить Ваш текущий производственный процесс с последними конструкторскими изменениями. Это позволит свести к минимуму дорогостоящие задержки в пределах производственного процесса.

Закупорка рёбер

Получите автоматическую закупорку рёбер, чтобы улучшить производство пресс-форм и штампов.

Выберите с помощью одной команды рёбра, за место которых Вы хотите создать все необходимые поверхности.

Используйте полученную геометрию в PowerMill для качественной обработки. Это предотвратит резание материала в местах, которые необходимо обрабатывать с помощью EDM-технологий.

Обеспечение лучшего качества кромок на фрезерных деталях с уменьшенным временем цикла.

Разделение на ядро и матрицу

Используйте специальные инструменты для разделения импортированных CAD-моделей на ядро и матрицу.

Оптимизация выравнивания моделей для избегания поднутрений.

Используйте автоматические мастера для быстрого создания форм и штампов для CAM-программирования.

• оптимизированная ориентация детали
• «заливка» поднутрений
• добавление поверхности для прессового инструмента

Прямое моделирование

Прямое моделирование для редактирования форм, штампов, а также других компонентов, даже если история твёрдого тела отсутствует или неполная.

Удалить / изменить размеры или форму пазов, галтелей и других форм. Добавить эскиз для ребер и бобышек с автоматическим смешиванием соседних граней.

• удалить и исправить элементы
• изменить торцы / элементы по:
  • перемещение
  • смещение
  • поворот
  • масштабирование
  • деление
  • замена

  

  Компенсация морфингом

  Повышение точности размеров изготавливаемых деталей с компенсацией морфингом.

  Функция контроля меры воздействия силы тяжести и/или снятия напряжений на ваших компонентах.

  Настройте размеры и форму ваших CAD-моделей, чтобы обеспечить последующее производство компонентов более жесткими допусками.

  Помогите повысить продуктивность производства и уменьшить количество бракованных деталей.

  

  Дизайн базовых пресс-форм

  Получите интегрированные инструменты дизайна базовых пресс-форм. Используйте встроенные каталоги крупных поставщиков, в том числе Hasco, DME, DMS и Strack.

  Выберите оптимальный размер базовой пресс-формы в соответствии с размерами вашего штампа.

  Создайте электронные спецификации и 2D-чертежи и обменивайтесь информацией с командой инженеров для лучшего управления технологическими процессами.

  

  Встроенный интерфейс для экспорта электродов в CAM-систему

  Экспортируйте данные типа .trode и используйте их в PowerMill для расчета программ высокоэффективной обработки ваших электродов.

  Определяйте шаблоны обработки, которые могут быть автоматически применены к целому семейству электродов. Быстро создавайте программы ЧПУ и карты наладок для производства ваших деталей.

  • Применение EDM-искрового промежутка
  • Анализ минимального углового радиуса и угла уклона
  • Определяемые пользователем шаблоны обработки
  • Отдельные черновые и чистовые смещения
  • Достоверные траектории и программы ЧПУ
  • Оптимизированные подачи и скорости для меди / графита

  

  Мастер электродов

  Получите простой в использовании мастер управления процессом извлечения электродов для пресс-форм и штампов.

  Разумный выбор регионов прожигания и конвертация в 3D-модели, готовые к CAM-программированию в PowerMill.

  Вывод установочных данных в соответствии с общими аппаратными средствами EDM-обработки для повышения эффективности и нивелирования ошибок оператора.

  • Выбор зон прожига
  • Автоматическая ориентация
  • Медь / графит
  • Расширение поверхностей и задание зазора
  • Настраиваемые карты наладок
  • Экспорт файла .trode для EDM вместе с:
    • • позицией прожига
      • выравниванием прожига
      • искровыми промежутками

      

      Комплексное моделирование электродов

      Когда сложность модели возрастает, программное объединяет гибкость прямого моделирования с мощью автоматического мастера электродов.

      Создание конкретной конструкции электродов в соответствии с вашими потребностями. Загрузите модель в мастере электродов для автоматического создания заготовки, держателя, а также EDM-данных.

      • Создание твердого ядра
      • Прямое моделирование. Использует функции:
        • удалить и «лечить»
        • разделить твердое тело
        • заменить / сместить / двигать / повернуть грань
        • оптимизация заготовки
        • держатели Erowa, Hirschman или System3R
        • карты наладок
        • экспорт файлов .trode

        

        Мульти-электроды

        Программируйте мульти-электроды с легкостью. Определите все элементы (мульти-элементы), которые могут быть прожжены с помощью одного электрода.

        Используйте мастер электродов для управления всеми позициями и ориентациями прожига, чтобы мелкие элементы изготовлялись правильно.

        Объединяйте группы черновой и чистовой обработки электродами в пределах одной заготовки. Используйте мастер, чтобы передать всю необходимую информацию в PowerMill и на ваше EDM-оборудование для избегания ошибок.

        

        Подключение вашего EDM-оборудования

        Экспорт наиболее существенной информации о прожиге – размеров, формы и положения электродов.

        Прямой интерфейс с цеховым EDM-оборудованием повышает автоматизацию и улучшает контроль за процессом прожига форм и штампов.

        Контролируйте движения электрода, используя направление Z, вектор или другие сложные пути.

        • Прямые интерфейсы:
          • Agie Charmilles
          • JDMA EPX
          • Makino
          • OPS Ingersoll
          • Sodik
          • Zimmer и Kreim

          

          Встроенная инспекция электрода

          Гарантируйте точные допуска изготовляемых электродов с помощью инспекции внутри цикла.

          Используйте координатные измерительные машины (КИМ) для измерения ваших деталей перед EDM-прожигом.

          Проверьте искровые промежутки и другие критические размеры.

          PowerShape может экспортировать .trode-файлы в PowerInspect для автоматического вывода измерительных циклов для вашего оборудования КИМ.

          Обновляйте инспекционные отчеты с результатами измерений и реагируйте на возникшие проблемы на ранней стадии.

          

          Импорт данных сканирования

          PowerShape интегрируется с устройствами сканирования для получения 3D-форм сложных деталей.

          Интеграция со сканерами и лазерами позволяет создавать большие облака точек и сеток, которые затем можно импортировать и преобразовывать в пригодные для использования 3D-модели.

          • Интегрируется с Artec 3D, Creaform, Faro, Kreon и пр.
          • Создаёт «плотные» наборы данных
          • Обновляет сканирование в реальном времени
          • Получает форму и цвет в режиме реального времени
          • Преобразует в поверхности и твердые тела

          

          Моделирование сеток

          Получите специальные инструменты моделирования для облаков точек, линий разверток и сеток. Найдите и исправьте дефекты импортированных данных.

          Используйте интерактивную «лепку» для добавления, удаления и смешения элементов динамически.

          Подготовьте свои сетки для программирования в CAM-системе PowerMill.

          • Автоматическая фиксация сеток
          • Исправление путём:
            • удаления малых / плохо обрезанных / перекрывающихся треугольников
            • реверса перевернутых треугольников
            • тангенциальной «заливки» отверстий
            • уменьшения / переработки сеток
            • Разделение сеток
            • Морфинг сеток
            • Динамическая 3D лепка

            

            Выравнивания сеток

            Автоматическое выравнивание ваших сеток с другими триангулироваными моделями, поверхностями и твердыми телами. Определение ключевых контрольных точек и выравнивание их с мгновенной обратной связью, которая позволяет достичь правильного результата.

            Визуализируйте свои модели до и после выравнивания с помощью двух синхронизированных разделённых экранов.

            PowerSHAPE определяет возможные допуска выравнивания и позволяет выбрать наиболее оптимальные для вашей модели, а также предоставляет статистический обзор информации о результатах выравнивания для обеспечения максимальной точности.

            

            Обратный инжиниринг

            Обратный инжиниринг повреждённых пресс-форм, штампов и других сложных деталей.

            Получение изначальной формы повреждённого компонента, пригодной для дальнейшего производства.

            Автоматический подгон плоскостей, цилиндров, конусов и призматических областей ваших сеток. Создание редактируемых каркасных, твердотельных моделей и поверхностей над искривленными областями.

            Создание визуальных отчётов о точности полученных поверхностей.

            Передача готовых CAD-моделей в PowerMill для дальнейшего программирования.

            PowerSHAPE от компании Delcam: CAD-система для конструирования сложной технологической оснастки

            Компания Delcam анонсировала возможности 2014-й версии CAD-системы PowerSHAPE, ориентированной на комплексное решение задач технологической подготовки производства. Добавленный в новую версию PowerSHAPE функционал еще больше расширяет возможности этой CAD-системы по доработке и редактированию 3D-моделей, помогая пользователям быстрее и эффективнее создавать сложную технологическую оснастку на основе теоретической CAD-модели изделия.

            Многие современные предприятия специализируются на изготовлении определенных видов технологической оснастки (рис. 1), например литейных пресс­форм для изготовления пластиковых деталей салона автомобиля. Такие производители ежедневно сталкиваются с необходимостью качественного конвертирования CAD­моделей из различных форматов. Для этого компания Delcam предлагает универсальный конвертор данных Delcam Exchange, позволяющий преобразовывать форматы большинства популярных на мировом рынке САПР (включая формат российской CAD­системы КОМПАС­3D от компании АСКОН) и имеющий гибкую схему лицензирования.

            

            Рис. 1. Многие пользователи CAD/CAM-решений Delcam специализируются на изготовлении сложной инструментальной оснастки

            Для проверки конвертированной 3D­модели на корректность и исправления найденных ошибок в CAD­системе PowerSHAPE имеется специальный модуль Solid Doctor, позволяющий легко и быстро производить диагностику, исправлять и дорабатывать импортированную геометрию. Особо отметим, что, помимо собственного геометрического ядра, PowerSHAPE поддерживает ядро Parasolid, на алгоритмах диагностики которого и основана функциональность модуля Solid Doctor. Этот модуль позволяет исправить все ошибки и сшить твердотельную модель, удовлетворяющую условиям «непроливаемости». Впоследствии на основе корректной 3D­модели разрабатываются качественные управляющие программы для станков с ЧПУ. По этой причине CAD­система PowerSHAPE очень часто используется в тандеме с одной из разрабатываемых компанией Delcam CAM­систем, например PowerMILL или PartMaker.

            Благодаря поддержке геометрического ядра Parasolid в CAD­системе PowerSHAPE эффективно реализованы функции так называемого прямого редактирования, позволяющие быстро изменять не только требуемые размеры, но и топологию (посредством удаления поверхностей) твердотельной 3D­модели. Создание 3D­модели методами твердотельного моделирования предполагает определенную последовательность выполняемых операций, которую принято называть иерархическим деревом построения CAD­модели. Твердотельное 3D­моделирование на основе иерархического дерева построения позволяет значительно облегчить и ускорить создание CAD­модели, но в большинстве случаев локальное редактирование созданной 3D­модели в этой же CAD­системе при технологической подготовке производства сопряжено с большими трудностями. Например, для изменения радиуса скругления на одной единственной кромке может потребоваться глобальное перестроение всей твердотельной модели. Еще большие сложности возникнут в том случае, если конструктор забудет задать литейные уклоны — это может потребовать перестроения заново всей 3D­модели изделия. Именно в таких случаях на помощь технологу приходят методы прямого редактирования CAD­модели.

            Принято считать, что концепция иерархического построения 3D­модели и метод прямого редактирования противоречат друг другу, из­за чего их одновременное использование недопустимо. Кроме того, в процессе конвертации данных из одного CAD­формата в другой иерархическая структура дерева построения 3D­модели, как правило, безвозвратно теряется. Поэтому часто можно встретить утверждение, что методы прямого редактирования целесообразно применять на этапе технологической подготовки производства, когда полностью утвержденные проектировщиками и конструкторами геометрические параметры изделия не претерпевают существенных изменений. Поскольку многие заказчики компании Delcam выполняют внешние заказы, им приходится не только импортировать геометрию из сторонних CAD­форматов, но и выполнять сложную конструкторско­технологическую подготовку производства для изготовления продукции на станках с ЧПУ. По этой причине разработчики постоянно совершенствуют в CAD­системе PowerSHAPE функции прямого редактирования (рис. 2), позволяющие легко и быстро дорабатывать импортированные 3D­модели под требования собственного производства и конкретного технологического процесса.

            Рассмотрим подробнее некоторые новые функциональные возможности PowerSHAPE.

            

            

            Рис. 2. CAD-система PowerSHAPE имеет развитые средства прямого редактирования CAD-моделей

            Одна из наиболее часто встречающихся проблем при технологической подготовке производства — слишком маленькие радиусы скругления между поверхностями, заданные конструктором. Это может привести к некачественному литью, появлению концентраторов напряжений и прочих проблем, связанных как с технологической оснасткой, так и непосредственно с готовым изделием. В 2014­м релизе появился новый Мастер распознавания элементов, который позволяет за одно действие находить все элементы с заданными характеристиками, например все скругления определенного радиуса или отверстия заданного диаметра (рис. 3). Кроме того, специальные фильтры дают возможность выделять все элементы, удовлетворяющие заданному пользователем диапазону параметров. Применение Мастера распознавания элементов также позволяет мгновенно найти в 3D­модели все внутренние или внешние скругления, имеющие значение радиуса меньше заданного. Создание наборов из однотипных поверхностей дает возможность значительно упростить их глобальное редактирование, например задать единый радиус скругления или литейный уклон. Кроме того, все входящие в текущий набор элементы одновременно могут быть временно скрыты или навсегда удалены из 3D­модели.

            

            

            Рис. 3. Новый Мастер распознавания элементов позволяет за одно действие находить все элементы с заданными характеристиками

            При создании твердотельных скруглений в PowerSHAPE 2014 стали доступны две новые опции: скругление постоянной ширины (переход строится номинальным радиусом с сохранением фиксированной дистанции между двумя кромками соседних поверхностей) и скругление с непрерывной кривизной (позволяющее создать плавный переход между двумя выбранными кромками поверхностей). В последнем случае форма сопрягаемой поверхности определяется геометрией кромок и кривизной соседних сопрягаемых поверхностей.

            При проектировании матриц и пуансонов конструкторам­технологам часто приходится выполнять утомительные однотипные процедуры по редактированию поверхностей. В 2014­й версии PowerSHAPE был улучшен алгоритм работы функций построения литейных уклонов и создания поверхности разъема, теперь выполнение многих, часто повторяющихся действий можно подтверждать нажатием кнопки «Применить» или щелчком правой кнопкой мыши без необходимости последовательного многократного открытия и закрытия диалоговых окон.

            Еще одна отличительная черта PowerSHAPE — большое количество доступных опций в функции создания поверхности разъема. Это позволяет создавать качественную оснастку, отвечающую всем технологическим требованиям для ее успешного изготовления на многоосевых станках с ЧПУ.

            Благодаря наличию встроенного автоматизированного Мастера формообразующих, предназначенного для разделения твердотельной 3D­модели на матрицу и пуансон, CAD­система PowerSHAPE получила особую популярность и признание у производителей инструментальной оснастки. В 2014­й версии работа этого Мастера была усовершенствована для того, чтобы сделать его работу еще более быстрой и эффективной. Теперь пользователь может при помощи мышки и ползунка в динамическом режиме проанализировать процесс разделения твердотельной 3D­модели на формообразующие поверхности матрицы и пуансона (рис. 4). Все поверхности с неоднозначной принадлежностью к матрице или пуансону могут быть переназначены вручную, причем каждый подвижный знак и выталкиватель может иметь собственное направление извлечения из пресс­формы. При необходимости пользователь может дополнительно разрезать на части поверхности с неоднозначной принадлежностью, и тем самым добиться рациональной с технологической точки зрения формы матрицы и пуансона. В процессе работы над матрицей и пуансоном используется закраска поверхностей при помощи цветовой схемы кодирования, которая позволяет выявить все проблемные участки будущей пресс­формы на самых ранних стадиях ее проектирования. Например, пользователь сразу заметит на 3D­модели области с поднутрениями или слишком малыми литейными уклонами.

            

            

            

            Рис. 4. Иллюстрация работы функции Мастер формообразующих по разделению твердотельной 3D-модели на матрицу и пуансон

            В 2014­й версии PowerSHAPE также получила полезное дополнение функция вытягивания твердого тела, которая позволяет теперь создавать за одну операцию множество тел на основе набора замкнутых кривых (рис. 5). При помощи этой функции на поверхность 3D­модели можно быстро нанести выпуклые или вдавленные логотипы и надписи, созданные на основе векторных эскизов. Данный функционал наиболее востребован при производстве пресс­форм для литья пластмассовых корпусных деталей, несущих на себе как текстовую, так и графическую информацию о самом изделии, эксплуатационных требованиях и т.д.

            

            Рис. 5. Усовершенствованная функция вытягивания твердого тела позволяет за одну операцию создавать множество тел на основе набора замкнутых кривых

            Наличие большого арсенала функций для работы со сканированными 3D­облаками точек и триангулированными поверхностями позволяет эффективно решать в PowerSHAPE задачи обратного проектирования (так называемого реверсивного инжиниринга). Аналогичный функционал редко встречается в конкурирующих программных продуктах, тем более в рамках одной CAD­системы, имеющей возможности как поверхностного и твердотельного, так и фасетного 3D­моделирования. Благодаря этому отсутствует необходимость обработки 3D­данных в разных программах, и исключаются проблемы, связанные с ошибками при конвертации данных из одной CAD­системы в другую.

            PowerSHAPE позволяет эффективно выполнять обработку 3D­облаков точек: удалять заведомо ошибочные точки при помощи различных фильтров, производить их сглаживание, прореживание и т.д. Другими словами, в этой CAD­системе имеется весь набор операций, необходимых для быстрого построения качественной триангулированной поверхности (рис. 6). К созданным триангулированным поверхностям можно применять операции обрезки и сшивки, в которых могут участвовать как аналогичные триангулированные поверхности, так и элементы с точным математическим описанием (поверхности и твердые тела).

            

            Рис. 6. PowerSHAPE позволяет не только эффективно работать с триангулированными поверхностями, но и создавать на их основе CAD-модели с точным математическим описанием поверхностей при помощи средств реверсивного инжиниринга

            В большинстве случаев для достижения наилучшего результата целесообразно построить на основе сечений триангулированных поверхностей направляющие отрезки, дуги и кривые Безье, чтобы затем уже на их основе заново создать твердотельную CAD­модель с точным математическим описанием поверхностей. Созданные триангулированные 3D­модели также можно использовать непосредственно в CAM­системе PowerMILL для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ.

            PowerSHAPE Pro: новые возможности реверсивного инжиниринга

            В данной статье мы рассмотрим возможности реверсивного инжиниринга, реализованные компанией Delcam plc во флагманской версии CAD-системы PowerSHAPE. Недавно Delcam официально объявила о завершении работ по интеграции системы реверсивного инжиниринга CopyCAD с 8-й версией PowerSHAPE Pro.

            Необходимость в средствах реверсивного инжиниринга возникает во многих ситуациях, таких, например, как:

            разработка дизайна нового изделия;

            наследование форм физического прототипа и его воспроизведение (копирования);

            ремонт изделия, точная CAD-модель которого не существует или недоступна;

            конструирование изделия с учетом эргономических особенностей строения тела человека.

            Как правило, в результате реверсивного инжиниринга пользователю необходимо не просто получить копию сосканированного физического прототипа, а определенным образом доработать или отредактировать 3D-модель. При этом возникает необходимость совмещать в едином 3D-пространстве триангулированные данные и гибридную (поверхностную или твердотельную) CAD-модель. Уникальность реализованного в PowerSHAPE Pro функционала моделирования заключается в возможности совместного использования триангулированных STL-данных и поверхностей с точным математическим описанием. Например, пользователь может создать для триангулированной поверхности эквидистантную STL-поверхность или выполнять логические булевы операции между триангулированными и привычными CAD-поверхностями.

            Типичным примером, когда в одном проекте возникает необходимость совместного использования триангулированных данных и гибридных CAD-моделей, является производство изделий индивидуального назначения с учетом формы тела конкретного человека (рис. 1): биопротезов, трансплантантов, защитной амуниции и экипировки, мотошлемов, анатомических сидений и т.п. Отметим, что именно Delcam plc является координатором европейского проекта Custom-Fit (www.custom-fit.org), в рамках которого непрерывно разрабатываются новые технологии массового проектирования и изготовления изделий персонального назначения.

            

            

            Рис. 1. Производство изделий индивидуального назначения призвано улучшить жизнь конкретного человека

            Необходимо отметить, что любая координатно-измерительная машина (КИМ) или 3D-сканер в результате сканирования выдает дискретный набор 3D-точек. Поскольку для работы с триангулированными данными применяются особые методы математического описания, отличающиеся от используемых для поверхностных или твердотельных CAD-моделей, появился особый класс САПР, ориентированный на обработку и редактирование именно сканированных облаков точек.

            Для этих целей компанией Delcam была предложена система CopyCAD. Как и большинство систем реверсивного инжиниринга, предлагаемых сегодня на рынке программного обеспечения, система СopyCAD предусматривала создание поверхностной модели в лоскутной форме. Как правило, это был лоскут, ограниченный четырьмя пространственными кривыми. Такая лоскутная модель приемлема, когда имеет место изделие свободных форм. Иное дело, если это модель, состоящая из геометрических форм, где явно можно выделить геометрические элементы: плоскости, поверхности вращения и вытягивания, скругления и т.п. В этом случае лоскутная модель существенно ограничивает конструктора в модификации такой модели. Например, лоскут, созданный на скруглении, не имеет такого параметра, как радиус, а плоский лоскут не гарантирует, что это будет действительно плоскость в геометрическом понимании. Компания Delcam предложила оригинальное решение, объединив два продукта (PowerSHAPE и CopyCAD) в один — PowerSHAPE Pro 8, что позволило перейти от лоскутного реверсивного проектирования к геометрическому реверсивному проектированию.

            Далее мы рассмотрим методы реверсивного инжиниринга и способы их реализации с применением программных продуктов компании Delcam plc.

            Очень большой класс 3D-моде­лей самого разного технического назначения образуется преимущественно простыми в описании поверхностями: плоскостями, конусами, сферами и торами. Например, для однозначного задания плоскости достаточно всего трех точек, цилиндрической поверхности — четырех точек и направления оси (или нормали), сферической — четырех точек. Скругления между поверхностями тщательно измерять не имеет смысла — достаточно в нескольких местах по нескольким точкам измерить их радиус и убедиться, одинаков ли он (в дальнейшем поверхности, образующие скругления, можно построить на CAD-модели средствами моделировщика). Естественно, что для уверенности в точности измерений количество опорных точек должно быть выше логического минимума, то есть содержать контрольно-дублирующую информацию. Получается, что для создания CAD-модели, состоящей из 30 математически простейших поверхностей потребуется измерить порядка 300-500 точек, что вполне выполнимо путем поточечных замеров. При наличии ручной измерительной машины или измерительной «руки» снимать эти контрольные сечения и точки, по которым проводятся геометрические построения, можно с ее помощью. Для такой технологии реверсивного инжиниринга Delcam предлагает программный пакет PS-Arm, который позволяет сканировать точки и сечения и передавать их напрямую в пакет моделирования PowerSHAPE. Если физический прототип имеет сложные поверхности, которые нельзя описать плоскостями, конусами и т.п., их необходимо описывать сетью кривых, чтобы впоследствии эти поверхности можно было построить в CAD-системе на основе сечений и направляющих. Естественно, чем сложнее форма поверхности, тем больше потребуется измерений и тем больше времени это займет у оператора КИМ. Более подробно о методах использования КИМ типа «рука» вы можете прочитать в статье «Программное обеспечение фирмы Delcam и решение производственных проблем контроля качества и реверсивного инжиниринга» Валерия Литвина (www.delcam.ru/public/sg_07.08_01.pdf).

            Но что делать, если есть только облако точек, полученное, например, с лазерных или фотометрических сканеров. Используя новую комбинацию продуктов PowerSHAPE и CopyCAD, стало возможно из триангулированной модели выделять сечения и точки для последующих геометрических построений. В этом случае технология реверсивного инжиниринга состоит из следующих стадий:

            Создание триангулированной модели по облаку точек, ее сглаживание и редактирование.

            Выделение сечений, характерных точек и элементов из триангулированной модели и построение геометрических профилей.

            Построение объемной геомет­рической модели с помощью выделенных профилей, с контролем отклонения построенной модели от исходной триангулированной модели.

            Проиллюстрируем эту технологию на примере.

            Для реверсивного инжиниринга физических прототипов сложной формы поставщиками КИМ были специально разработаны высокопроизводительные методы бесконтактного 3D-сканирования. Одним из основных недостатков бесконтактных 3D-сканеров является невозможность сканирования зеркальных, угольно-черных и прозрачных объектов. Например, полированный металл качественно отсканировать лазерным сканером удается далеко не всегда. Самые хорошие и стабильные результаты сканирования получаются на матовых поверхностях серых оттенков. Поэтому при возможности физический образец перед бесконтактным сканированием желательно покрасить из пульверизатора (баллончика) специальной матовой краской.

            Бесконтактный лазерный сканер за один проход сканирует зону определенной фиксированной ширины. Чтобы оцифровать всю деталь, делается несколько сканирующих проходов с разных ракурсов, чтобы луч лазера мог добраться до затененных зон. С этой же целью может меняться ориентация самой детали относительно 3D-сканера. Так возникает проблема совмещения нескольких облаков точек, полученных разными проходами: все точки необходимо свести в общую систему координат 3D-модели и построить по ним единую поверхность.

            

            

            Рис. 2. Сканированная STL-модель содержит множество всевозможных дефектов

            Из-за различных микродефектов сканируемой поверхности и погрешности 3D-сканера отсканированная STL-модель содержит множество дефектов (рис. 2). Во-первых, даже идеально плоская сканированная поверхность приобретает при оцифровке определенную волнистость и шероховатость. Во-вторых, модель может иметь разрывы на поверхности (например, в затененных зонах). В-третьих, 3D-данные бесконтактного сканирования содержат много лишней информации и «мусора» в виде ненужных точек, поверхностей и дубликатов. Поэтому результаты сканирования нужно привести к пригодному для дальнейшей работы виду. Поскольку STL-модель может содержать сотни тысяч точек, распознать и исправить недостатки модели без специального ПО нереально.

            Основываясь на многолетнем опыте разработки и сопровождения системы CopyCAD, компания Delcam выпустила широкий арсенал средств для редактирования триангулированных данных, позволяющих избежать рутиной работы. Продемонстрируем это на примере. Для начала очистим STL-модель от «мусора» и ненужной информации. Функция закраски треугольников (рис. 3) позволяет закрашивать триангулированные данные по различным критериям, например до локального угла, до негладкости, на заданное расстояние и т.п. Тем самым функция закраски позволяет сохранить или удалить все треугольники, окрашенные в один цвет.

            

            

            Рис. 3. Опция «Заливка до локального угла» позволяет выделить необходимые участки STL-модели в несколько щелчков мышью

            Следующий этап используется в случае, если пользователю необходимо получить высококачественную STL-модель. Для этого в CopyCAD реализован широкий набор средств моделирования и редактирования триангулированных данных. Во-первых, необходимо найти и заполнить в модели все разрывы (рис. 4). Во-вторых, поверхность STL-модели, оцифрованная 3D-сканером, содержит микронеровности и ее нужно сгладить функцией интерактивного редактирования триангулированной модели (рис. 5).

            

            

            Рис. 4. Функция «Заполнить отверстия» позволяет заполнять разрывы с учетом кривизны окружающих областей

            Можно доработать STL-модель до приемлемого уровня и прямо по ней в CAM-системе PowerMILL подготовить управляющие программы для станка с ЧПУ или передать STL-геометрию на установку быстрого прототипирования. Заметим, что при этом изготовленный образец унаследует все недостатки физического прототипа и сканированной STL-модели.

            Теоретически ничто не мешает получить триангулированную STL-модель очень высокого качества, с достаточной точностью описывающую прототип, но редактировать отдельные ее элементы практически невозможно. Например, у триангулированной 3D-модели будет крайне затруднительно изменить радиус скругления кромок или диаметры отверстий.

            

            Рис. 5. Функция интерактивного скульптурного моделирования позволяет сглаживать STL-модели в локальных зонах с учетом допустимых отклонений точек

            Если доработать STL-модель до желаемого качества не представляется возможным, приходится аппроксимировать ее лоскутами поверхностей с точным математическим описанием. Недостатком этого метода является то, что поверхности, спроецированные на триангулированную модель, в общем случае имеют неправильную форму, поэтому собранную из таких поверхностей CAD-модель сложно модифицировать. Как правило, в результате реверсивного инжиниринга пользователь пытается получить CAD-модель с привычной для поверхностного моделирования топологией поверхностей. Такие CAD-модели содержат логический минимум количества поверхностей, образующих отдельные конструктивные элементы, и их легко редактировать и видоизменять, в том числе и параметрическими средствами (изменять количество элементов в массивах и т.п.).

            PowerSHAPE Pro позволяет использовать данные 3D-скани­ро­вания как своего рода подложку, на основе которой моделируется поверхностная CAD-модель. Поясним сказанное на примере.

            

            

            Рис. 6. Для выполнения вспомогательных построений STL-модель можно рассечь поверхностями

            Прежде всего, в PowerSHAPE Pro 8 есть возможность построить в виде полилиний (набора отрезков) пересечение STL-модели с любыми плоскостями или поверхностями (рис. 6). В свою очередь, полученные сечения можно аппроксимировать прямыми, дугами, окружностями и сплайнами. Это может потребоваться для выполнения целого ряда вспомогательных построений, например если нужно построить ось вращения произвольно ориентированного в пространстве отверстия или найти плоскость симметрии поверхностей. Естественно, что точность этих построений полностью зависит от точности исходной STL-модели и аппроксимации сечений, а пользователю при этом необходимо знать основы начертательной геометрии. В процессе построений пользователь должен четко представлять себе топологию будущей CAD-модели, а также хорошо разбираться в методах конструирования и технологических допусках на изготовление изделий данного класса. Важное преимущество такого метода заключается в отсутствии необходимости предварительного сглаживания STL-модели и заполнения всех разрывов, так как аппроксимация может проводиться пользователем без привязки к конкретным точкам сечения.

            

            Рис. 7. Последовательность преобразования сечения (полилинии) в гладкий сплайн

            Тем не менее при желании пользователь PowerSHAPE Pro может использовать как основу для создания сплайна непосредственно узлы полилинии либо при помощи специальной функции PowerSHAPE преобразовать полилинию в сплайн (рис. 7). Для этого из исходного сечения сначала удаляются заведомо ошибочные и лишние точки, после чего полилиния преобразуется в гладкий сплайн. Конечно же, качество исходной триангулированной поверхности при этом должно быть весьма высоким.

            После того как мы создали правильное (в нашем понимании) сечение элемента, можно приступить к созданию 3D-поверхности привычными функциями CAD-системы (рис. 8).

            

            

            Рис. 8. Воссозданные по определяющим кривым CAD-поверхности

            Теперь настало самое время выяснить, насколько точно построенные нами CAD-поверхности описывают сканированную STL-модель. Принципиальным новшеством 8-й версии PowerSHAPE Pro является появление функции визуального сравнения соответствия поверхностной CAD-модели и триангулированных поверхностей (рис. 9). В результате такого анализа можно принять решение об изменении размеров образующих скетчей или изменить их топологию (например, заменить описание несколькими дугами на один сплайн).

            

            

            Рис. 9. Функция визуального сравнения STL-модели с CAD-поверхностью позволяет мгновенно увидеть точность аппроксимации поверхностей

            

            Рис. 10. Результат реверсивного инжиниринга в PowerSHAPE Pro

            

            Рис. 11. PowerSHAPE Pro позволяет динамически просматривать 3D-модель в фотореалистическом качестве

            Таким образом, в результате реверсивного инжиниринга PowerSHAPE Pro позволяет получить CAD-модель с топологией поверхностей, типичной для поверхностного моделирования (рис. 10). При необходимости пользователь может по своему усмотрению изменить геометрию любого отдельного элемента или всего изделия в целом.

            Готовую CAD-модель можно динамически просматривать в фотореалистическом качестве (рис. 11) либо рендерить вид с высоким качеством в отдельном окне (рис. 12). Фотореалистичная визуализация позволяет увидеть на CAD-модели проблемные места, обусловленные резким изменением кривизны поверхности.

            

            Рис. 12. Результат рендеринга сцены

            С видеопрезентациями возможностей новой версии PowerSHAPE Pro 8 можно ознакомиться на сайте http://releasecentre.powershape.com.

            Autodesk PowerShape

            Autodesk PowerShape — простая в освоении и применении CAD-система, сочетающая возможности поверхностного, твердотельного и фасетного 3D-моделирования. Имеет эффективный функционал для реверсивного инжиниринга и восстановления поврежденных импортированных данных.

            Исправление моделей

            «Мастер» анализа и исправления 3D-моделей, работающий в автоматизированном режиме, помогает находить и исправлять критические ошибки, которые затрудняют программирование станков с ЧПУ. Несущественные ошибки можно игнорировать; это сокращает затраты времени на моделирование и позволяет быстрее начать процесс изготовления деталей. Поврежденные участки модели заменяются гладкими касательными поверхностями. Для исправления отдельных граней можно также применить функцию редактирования областей обрезки. Если сохранять историю твердотельной модели не требуется, используйте непосредственное моделирование.

            

            Идеальное дополнение для CAMсистем

            PowerShape — идеальное средство моделирования, предназначенное для использования в сочетании с PowerMill® и FeatureCAM®. Оно позволяет создавать дополнительные геометрические элементы для более эффективного использования станков с ЧПУ. Вы можете задавать границы механической обработки, а также покрывать гладкими поверхностями ребра жесткости и прочие конструктивные элементы, формируемые другими способами, — например, путем электроэрозионной обработки. Дополнительные кривые и поверхности помогают эффективнее управлять движением 5-координатных станков и промышленных роботов.

            

            Пресс-формы и инструментальная оснастка

            Средства моделирования удовлетворяют потребности производителей пресс-форм и инструментальной оснастки. В продукте поддерживается интерактивный подбор оптимального направления выталкивания отливки. Вы можете быстро создавать сложные линии и поверхности разъема, преобразовывать предоставленные заказчиками модели в пуансоны и матрицы. Там, где обнаружены поднутрения, создаются подвижные знаки.

            

            Автоматизированное проектирование, изготовление и использование электродов

            В продукте имеется набор инструментов моделирования, с помощью которых осуществляются проектирование, изготовление, контроль точности и управление использованием электродов в электроэрозионных станках. Вы можете быстро определить области прошивки и добавить электрододержатели от известных поставщиков. Для автоматического формирования траектории движения инструмента следует вывести данные в PowerMill. Полученные сценарии и макросы экспортируются в электроэрозионный станок, проводится настройка системы координат, после чего можно приступать к обработке заготовки.

            

            Обратное проектирование

            PowerShape объединяет возможности моделирования поверхностей, твердых тел, облаков точек и сетей. Вы можете сканировать имеющиеся детали, преобразовывая их в высококачественные 3D-модели САПР. Облака точек и сети импортируются, выравниваются и сглаживаются, а затем передаются в PowerMill для непосредственной обработки на станках. Вы можете преобразовывать результаты сканирования в точные поверхности и тела и использовать их для подготовки деталей к передаче в производство. Функции корректировки формы моделей поверхностей приводят их в соответствие с импортированными данными сетей, компенсируют действие силы тяжести и снимают внутренние напряжения у штампованных деталей и тонкостенных компонентов.

            

            10 аргументов в пользу PowerShape

            • Импорт моделей из всех популярных CAD-систем.
            • Выявление и исправление критических ошибок, осложняющих процесс изготовления деталей.
            • Использование средств моделирования, созданных специально для изготовителей прессформ.
            • Возможность продолжения работы даже при наличии недостатков у импортированной 3D-модели.
            • Работа с любыми комбинациями поверхностей, тел и STL-сетками.
            • Разделение моделей на матрицу, пуансон и направляющие с помощью простого «Мастера».
            • Управление проектированием, изготовлением и использованием электродов при электроэрозионной обработке.
            • Прямое подключение к сканирующему оборудованию для обратного проектирования.
            • Обратное проектирование сложных деталей с помощью мощных инструментов моделирования по облаку точек и STL-сеткам.
            • Отправка готовых моделей непосредственно в PowerMill или FeatureCAM для обработки.

            Занятия проводятся по официальным учебным пособиям Autodesk, Altium и по авторским пособиям по Plaxis, разработанным преподавателями нашего учебного центра.

            Похожие публикации:

            1. Емкость земного шара в фарадах
            2. Есть ли у фотона масса
            3. Замена газовых труб в многоквартирном доме когда производится
            4. Коронки по бетону для перфоратора размеры