Lab_1

Реверс-инжиниринг — он же обратное проектирование, он же — обратный инжиниринг — процесс разработки конструкторской документации (КД) на основе исходных данных, полученных в виде готового образца изделия. То есть КД не разрабатывается с нуля, а восстанавливается по образцу путём снятия с него размеров и изучения других его параметров.
Задача реверс-инжиниринга — получить комплект технической документации в минимально возможные сроки (по сравнению с новой разработкой), по которой можно будет изготавливать изделия на любом производстве.
Реверс-инжиниринг

3D-сканер
3D-сканер — это устройство, которое исследует какой-либо предмет, оцифровывая его с помощью датчиков, и использует полученную информацию для создания трехмерной модели. По сути, 3D сканер создает цифровую копию физического объекта любой конфигурации и степени сложности. Этим он принципиально отличается своих предшественников — обычных сканеров, способных лишь считывать информацию с документов и фото.
Сам процесс сканирования может происходить по-разному — в зависимости от вида 3D устройства и применяемой технологии, а также от того, какой объект требуется обработать с его помощью — движущийся или статичный.
Существует 2 основных вида — лазерные и оптические. Их принципиальное отличие состоит в том, как и с помощью чего происходит «снятие» данных.

Лазерное 3D-сканирование
Лазерное 3D-сканирование, как уже понятно из названия, происходит с использованием лазера и может осуществляться как на ближних, так и на дальних расстояниях от объекта.
В большинстве своем лазерные 3D-сканеры работают по принципу триангуляции, когда камера находит луч на поверхности предмета и измеряет расстояния до него, после чего создается облако точек, каждая из которых имеет свои координаты в пространстве, и строится 3D-модель. Их «плюсы» — доступная цена и простота в применении в совокупности с высокой точностью сканирования. Из «минусов» — есть ограничения по удаленности и размерам объекта.
Другая разновидность лазерных сканеров работает, измеряя время отклика луча от поверхности объекта — так называемый лазерный дальномер. Широко применяются там, где необходимо создавать 3D модели различных зданий и сооружений. Их нецелесообразно использовать на небольших расстояниях, так как в таких случаях время отклика очень мало и точность данных снижается. В остальном же этот вид сканеров отличается высокой скоростью сканирования и способностью считывать все детали.
Недостатком лазерных сканеров является невозможность их применения на движущихся объектах.

Оптические 3D-сканеры
Оптические 3D-сканеры - снимают одной или несколькими камерами с разных ракурсов подсвеченный специальным проектором предмет. На основе полученной картинки и строится трехмерное изображение.
«Противопоказанием» для применения этой технологии служат отражающие и пропускающие свет поверхности — блестящие, зеркальные или прозрачные. А вот при сканировании человека они просто незаменимы.

Методы 3D-сканирования
Контактные 3D-сканеры. Имеют механический щуп со специальным датчиком, который проводит замеры параметров и собранную информацию передает на устройство. Для этого исследуемый предмет помещают на специальную поверхность и закрепляют (если нужно). Такой плотный физический контакт дает возможность максимально точно определить и построить затем 3D-картинку, правда, есть небольшой риск повреждения прототипа.
Бесконтактные 3D-сканеры. К этой категории относятся все устройства, способные осуществлять сканирование на расстоянии. Особенно это актуально для объектов, расположенных в труднодоступных местах.
Бесконтактные трехмерные сканеры бывают 2-х видов:
Активные — работают при помощи направленного на объект луча лазера или структурированного света, которые, отражаясь, дают информацию о местонахождении предмета в виде координат.
Пассивные — используют времяпролетные дальномеры, которые считывают время и расстояние, которое проходит лазерный луч до предмета, и так — по каждой точке в пространстве, что в итоге позволяет точно воссоздавать его трехмерное изображение.

Виды 3D-сканеров по принципу использования
Ручные: удобные и простые модели, которыми легко пользоваться, так они довольны компактны и не требуют особых навыков. Правда, и их технические возможности могут быть несколько ограниченными.
Портативные: применяются в основном для работы на выезде, их удобно брать с собой.
Настольные: имеют расширенную функциональность и применяются для создания качественных 3D-моделей. Используются чаще всего в офисах.
Стационарные: задействованы, как правило, на производстве, различных предприятиях, так как могут сканировать сразу большое количество однотипных объектов. Устанавливаются на специальных поворотных столиках.

Преимущества:
Дают возможность сканировать объекты, расположенные на удаленном расстоянии и в недоступных для присутствия местах.
Обладают способностью «считывать» не только цвета и изображения, но и передавать текстуру поверхности.
Существенно ускоряют процесс «снятия» данных с любого объекта, даже очень сложного по форме, с большим количеством плоскостей.
Разнообразие моделей позволяет подобрать наиболее удобный вариант сканера, в том числе ручной или портативный, который легко можно взять с собой.
Недостатки:
Некоторые сканеры не способны распознавать прозрачные или черно-белые предметы. В этом случае требуется их предварительная подготовка (обработка специальным составом).
Не всегда корректно отображаю сложные объекты, с большим количеством вставок и перегородок.
Для получения качественного результата требуют умений и навыков работы с определенными компьютерными программами по созданию 3D моделей.
При постоянном нарушении правил эксплуатации может возникнуть необходимость в дорогостоящем ремонте оборудования.

Geomagic Design X
Ведущее в отрасли программное обеспечение для обратного проектирования для преобразования данных 3D-сканирования в функциональные и редактируемые твердотельные модели САПР.
Процесс проектирования (реверс-инжиниринга) включает:
Распознавание элементов.
Выравнивание сетки по оси координат.
Автоматическое создание деталей объекта с помощью встроенной системы моделирования.
Определение величины отклонения CAD-модели от результатов сканирования с использованием анализатора точности.
Создание эскиза сетки.
Выполнение выдавливания и получение элемента.
Преобразование поверхности.
Перенос в выбранную САПР с помощью функции Live Transfer.

Панель инструментов
Пользовательский интерфейс Geomagic Design X интуитивно понятен и прост в использовании. Это простой и гибкий интерфейс. Окна пользовательского интерфейса и панели инструментов могут быть изменены так, чтобы они всегда отображались, динамически скрывались или никогда не показывались через меню правой кнопки мыши в области Панели инструментов.
G) Дерево
H) Настраиваемая панель инструментов
I) Дерево диалога
J) Вид модели
K) Цветная полоса
L) Панель мониторинга
M) Панель свойств
N) Анализатор Точности
A) Панель быстрого доступа
B) Заголовка
C) Лента панелей
D) Панель инструментов на верхней панели
E) Вкладка «меню»
F) Вкладки для отображения, справки и точки обзора

Точечное облако
Набор 3D-точек представляет собой реальную часть или среду. Каждая точка представляет собой цифровую точку на объекте или в окружающей среде, и все вместе описывает ее форму и измерения. Обычно это происходит от 3D-сканера или координатно-измерительной машины (CMM). Облако точек можно создать как сетку в программном обеспечении, создавая треугольники между точками, процесс, известный как триангуляция. Точечные облака используются для визуализации реальных деталей или сред в обратном проектировании для создания модели САПР.
Облако точек может иметь или не иметь нормальную информацию, в зависимости от типа сканера и типа сканирования. Даже если облако точек не содержит нормальную информацию, оно может быть создано в приложении после импорта данных.

Mesh-сетка
Mesh-сетка (полигональная сетка) - это многоугольная модель, представляющая физический объект. Сетка состоит из множества треугольников, которые связаны и могут быть созданы из облака точек или данных САПР.
Сканированная часть обычно состоит из нескольких сканирований со всех сторон, что требует выравнивания сканирований путем перекрытия и выравнивания общих областей в программном обеспечении. После выравнивания несколько сеток могут быть преобразованы в единую сетку путем слияния. При объединении нескольких сканирований перекрывающиеся области будут удалены.

Работа в Geomagic Design X

1. https://www.youtube.com/watch?v=49QNR8Cvvw8
2. https://www.youtube.com/playlist?list=PL5WWE_DpEvDU_fvqfmmoWMB0BRI-GVQSM
3. https://www.youtube.com/watch?v=ink21ur7_SE&t=97s