Новые функции для реверсивного инжиниринга в CAD-системе PowerSHAPE Pro 2015 от компании Delcam

Компания Delcam сообщила о выходе второго планового релиза CAD­системы PowerSHAPE Pro 2015, предназначенной для проектирования изделий и сложной технологической оснастки. В новом релизе появились значительные улучшения, направленные на упрощение и ускорение редактирования 3D­моделей. Усовершенствованный функционал будет особенно востребован при реверсивном инжиниринге и конструкторско­технологической подготовке производства. Видеопрезентации новых возможностей PowerSHAPE Pro можно посмотреть на сайте www.delcam.tv/ps2015/lz/EN/whats­new.asp.

PowerSHAPE является самостоятельной независимой CAD­системой, способной интегрироваться с другими компонентами комплексного CAD/CAM/CAI­решения от компании Delcam, предназначенного для конструктивно­технологической подготовки производства. Основное назначение PowerSHAPE — создание качественной CAD­модели, пригодной для последующей разработки на ее основе эффективных управляющих программ для станков с ЧПУ. Программа PowerSHAPE Pro позволяет одновременно оперировать в едином геометрическом пространстве 3D­модели с твердыми телами (традиционное твердотельное моделирование), поверхностями с точным математическим описанием (поверхностное моделирование и прямое редактирование), триангулированными сетками (фасетное моделирование) и облаками сканированных 3D­точек. В большинстве конкурирующих гибридных CAD­систем реализовано лишь поверхностное и твердотельное моделирование, а триангулированные сетки и облака 3D­точек если и могут быть визуализированы, то их нельзя взять за основу для построения CAD­модели. Способность PowerSHAPE Pro эффективно обрабатывать сканированные облака точек позволяет избежать необходимости многократной передачи 3D­данных между различными программами (модулями) и значительно повысить эффективность работы.

Благодаря возможности работы с триангулированными поверхностями в PowerSHAPE Pro реализованы крайне редко встречающиеся в других CAD­системах функции морфинга и нанесения на поверхность изделия 3D­текстур (рельефных изображений). Триангулированная 3D­модель рельефной поверхности может быть создана в программе для создания художественных изделий ArtCAM (также разработка Delcam) или сканирована с физического прототипа при помощи лазерного 3D­сканера. Литые пластмассовые изделия с текстурированной «под натуральную кожу» поверхностью широко применяются для оформления салонов транспортных средств. Функция наложения декоративных рельефных изображений используется при производстве тары, упаковки, посуды, предметов интерьера и т.п.

Функции морфинга позволяют выполнять над группами триангулированных поверхностей глобальные деформации, такие как изгиб, сдвиг, кручение и т.д. Если за основу берется традиционная твердотельная или поверхностная CAD­модель, то все деформируемые поверхности с точным математическим описанием предварительно преобразуются с требуемой точностью в триангулированную сетку. Функция морфинга востребована не только для создания необычного дизайна, но и в процессе изготовления или доработки сложной технологической оснастки. Например, при помощи морфинга можно деформировать формообразующие поверхности CAD­модели матрицы с целью компенсации пружинения изделия в процессе листовой штамповки. Этот метод глобального редактирования оказывается гораздо проще и эффективнее, чем традиционные средства поверхностного моделирования или прямого редактирования.

Компания Delcam реализовала в своем CAD/CAM/CAI­решении технологию адаптивной механообработки, суть которой заключается в адаптации управляющих программ для станка с ЧПУ в соответствии с фактическими размерами обрабатываемой детали после каждой технологической операции (фрезерования, шлифования или полирования). Адаптивная механообработка активно используется ведущими зарубежными производителями турбореактивных авиационных двигателей (ТРД) для восстановления методом наплавления (плакирования) незначительных сколов на кромках дорогостоящих турбинных лопаток.

В отличие от традиционных методов механообработки на станках с ЧПУ, в адаптивной механообработке реализована обратная связь между размерами обработанной детали и ЧПУ­программой. Для этого после каждой операции механообработки непосредственно на станке выполняются замеры обрабатываемой детали с помощью прецизионных контактных измерительных систем (например, фирмы Renishaw). Данные фактических замеров сравниваются в CAI­системе PowerINSPECT с теоретической 3D­моделью, по которой разрабатывалась ЧПУ­программа для данной конкретной операции. Затем данные фактических замеров передаются обратно в CAD­систему PowerSHAPE, где при помощи функции морфинга форма 3D­модели приводится к фактической. После этого доработанная 3D­модель передается в CAM­систему PowerMILL, управляющая программа для станка с ЧПУ генерируется заново и цикл обработки повторяется.

Новый релиз PowerSHAPE Pro 2015R2 содержит в себе исчерпывающий функционал для решения задач реверсивного инжиниринга. Прежде всего, данные с оптических и лазерных 3D­сканеров разных производителей могут поступать напрямую в эту CAD­систему и визуализироваться в режиме реального времени в пространстве 3D­модели. При этом пользователь сразу видит в окне программы, какие участки физического прототипа еще не были отсканированы или были оцифрованы недостаточно качественно. Сразу после завершения процесса 3D­сканирования пользователь может обработать полученные данные: удалить заведомо ошибочные или избыточные точки; обрезать, сгладить и проредить триангулированные поверхности; совместить все сканированные участки в единую систему координат 3D­модели и т.д. Затем триангулированные сетки могут быть использованы в логических операциях совместно с твердыми телами и поверхностями, а также непосредственно друг с другом. Одна из наиболее часто востребованных операций в процессе реверсивного инжиниринга — нахождение линии пересечения триангулированной сетки с произвольно ориентированной плоскостью или конической (цилиндрической) поверхностью. В результате данной операции получается ломаная полилиния, которую пользователю в зависимости от типа образующих поверхностей необходимо аппроксимировать прямой линией, дугой окружности, эллипсом, параболой или математическим сплайном. Аппроксимация может быть выполнена пользователем в ручном или полуавтоматическом режиме, — CAD­система автоматически распознает сопряженные прямые отрезки и дуги окружности. В дальнейшем эти линии можно образмерить и использовать в качестве оснований, сечений и направляющих кривых для построения поверхностей и твердых тел с точным математическим описанием.

В новом релизе PowerSHAPE Pro были усовершенствованы инструменты для создания и редактирования кривых. Во­первых, улучшен алгоритм построения композитных кривых на основе кромок поверхностей. Если кромка поверхности фрагментирована, то в более ранних версиях пользователю приходилось делать больше кликов мышкой, чтобы указать все участки полилинии. Во­вторых, у пользователя появилась возможность равномерно перераспределять с заданным допуском точки вдоль кривой, что бывает необходимо для создания качественных гладких поверхностей в процессе реверсивного инжиниринга.

Для удобства работы пользователя интерактивная функция Smart Feature Selector динамически отображает тип и параметры указанной курсором поверхности. При необходимости эта функция также позволяет найти и отредактировать сразу все геометрические элементы требуемого типа. Например, пользователь может за одну операцию изменить глубину всех отверстий заданного диаметра или радиус всех скруглений.

Если пользователю в процессе сканирования физического прототипа приходилось его перемещать или поворачивать для обеспечения доступа с разных сторон, то впоследствии возникает задача совмещения отдельных сканированных лоскутов в единую систему координат. В PowerSHAPE Pro 2015R2 значительно упрощена процедура сшивки 3D­модели из нескольких сканированных участков, например верхней и нижней части изделия. Для упрощения этой процедуры пользователь может разместить состыковываемые участки в разных окнах программы и вручную подобрать приблизительно одинаковые 3D­ракурсы,а новая функция позволяет синхронизировать вращение и масштабирование видов в сопряженных окнах. Например, верхняя и нижняя части детали будут видны в двух разных окнах в одинаковых ракурсах, как будто они уже составляют одну целую 3D­модель, — так пользователю становится намного проще указать CAD­системе сопрягаемые элементы на соседних участках. Если изделие не имеет явно выраженных конструктивных или технологических баз (например, объекты живой природы), то для сопряжения соседних участков можно использовать контрольные точки или автоматический метод наилучшего сопряжения. 

САПР и графика 4`2015