Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Wieloskładnikowy stop wysokotemperaturowy do budowy turbin

    Wieloskładnikowy stop wysokotemperaturowy

    Nowy patent na rowerową przekładnię

    Nowy patent na rowerową przekładnię

    Skurcz w reakcji na naprężenia rozciągające

    Skurcz w reakcji na rozciąganie

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Symulacje inżynierskie w mechanice – międzynarodowy konkurs dla studentów

    Symulacje inżynierskie w mechanice – międzynarodowy konkurs dla studentów

    superjammer najsilniejsze ramię robota

    Najsilniejsze ramię robota

    chwytak z taśmy mierniczej

    Chwytak z taśmy mierniczej

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Cyklokopter BlackBird

    Cyklokopter BlackBird w powietrzu

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Pierścienie Ustalające Smalley Spirolox

    Pierścienie ustalające Smalley Spirolox

    badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES

    Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

    Wywrotnica czołowa o ruchu kontrolowanym

    Historia jednego patentu – czyli dlaczego warto znać teorię

    separator do docierania wałków

    Docieranie otworów i powierzchni walcowych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    mantra-ford ms80 1969

    Spór o aerodynamikę: skrzydła w Formule 1

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Nadsmarowność przełom w tribologii

    Nadsmarowność – przełom w tribologii?

    obróbka wykończająca honowanie

    Obróbka wykończająca: honowanie

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 7

    pamar axial engine

    Osiowe silniki wewnętrznego spalania

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    obróbka elektrochemiczna

    Niekonwencjonalne metody wytwarzania – obróbka elektrochemiczna

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Wieloskładnikowy stop wysokotemperaturowy do budowy turbin

    Wieloskładnikowy stop wysokotemperaturowy

    Nowy patent na rowerową przekładnię

    Nowy patent na rowerową przekładnię

    Skurcz w reakcji na naprężenia rozciągające

    Skurcz w reakcji na rozciąganie

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Symulacje inżynierskie w mechanice – międzynarodowy konkurs dla studentów

    Symulacje inżynierskie w mechanice – międzynarodowy konkurs dla studentów

    superjammer najsilniejsze ramię robota

    Najsilniejsze ramię robota

    chwytak z taśmy mierniczej

    Chwytak z taśmy mierniczej

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Cyklokopter BlackBird

    Cyklokopter BlackBird w powietrzu

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Pierścienie Ustalające Smalley Spirolox

    Pierścienie ustalające Smalley Spirolox

    badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES

    Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

    Wywrotnica czołowa o ruchu kontrolowanym

    Historia jednego patentu – czyli dlaczego warto znać teorię

    separator do docierania wałków

    Docieranie otworów i powierzchni walcowych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    mantra-ford ms80 1969

    Spór o aerodynamikę: skrzydła w Formule 1

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Nadsmarowność przełom w tribologii

    Nadsmarowność – przełom w tribologii?

    obróbka wykończająca honowanie

    Obróbka wykończająca: honowanie

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 7

    pamar axial engine

    Osiowe silniki wewnętrznego spalania

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    obróbka elektrochemiczna

    Niekonwencjonalne metody wytwarzania – obróbka elektrochemiczna

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki

Geometryzacja zapisu cyfrowego obrazu elementu uzyskanego ze skanowania 3D; cz. 1

Procedura pierwsza

­ Kazimierz Mutwil, Joanna Gołębiewska-Kurzawska
15.04.2011
A A

Zapis powierzchni obiektu uzyskany w wyniku skanowania 3D może zawierać błędy odwzorowania cech geometrycznych wynikające w głównej mierze z rozdzielczości urządzenia skanującego. W wyniku skanowania przekroje powierzchni elementów z reguły są poliliniami, a utworzone na nich powierzchnie – powierzchniami poligonalnymi. W przypadku obiektów technicznych będących wytworem projektowania inżynierskiego, obiekty nawet o bardzo złożonej strukturze z reguły są zbudowane z obiektów elementarnych, a złożoność konstrukcji uzyskiwana jest na drodze operacji logicznych na tych obiektach, bryłach lub powierzchniach oraz ich edycji. Odtworzenie postaci konstrukcyjnej elementu uzyskanego w wyniku skanowania 3D możliwe jest poprzez zastąpienie polilinii będących efektem digitalizacji modelu elementami geometrycznym typu: prosta, łuk i okrąg. W niniejszym artykule przedstawiono proces geometryzacji obiektu utworzonego na podstawie skanowania 3D. Proces geometryzacji został zrealizowany w dwóch, odrębnych procedurach. Pierwsza bazuje na uzyskanym w programie Geomagic modelu bryłowym. Procedura druga natomiast bazuje na chmurze punktów stanowiącej podstawę do utworzenia bryłowego modelu skanowanego obiektu. Do obróbki danych wyjściowych w postaci bryły lub chmury punktów wykorzystano program Solid Works.

Geometryzacje zeskanowanego obiektu przeprowadzono korzystając z dostępnych w programie Solid Works narzędzi do edycji modeli bryłowych, powierzchniowych i hybrydowych, rozumianych jako:

  • Model powierzchniowy (ang. surface model) – przestrzeń zajmowana przez model ograniczona powierzchniami. W wyniku przecięć powierzchnie te wyznaczają krawędzie oraz punkty. Powierzchnie w tym modelu nie posiadają grubości.
  • Model bryłowy (ang. solid model) – przestrzeń zajmowana przez model ograniczona ścianami, przy czym objętość przestrzeni ograniczonej przez ściany jest wypełniona tworzywem. Jedną z cech modelu bryłowego jest masa (gęstość wynikająca z przypisanego tworzywa i z objętości bryły).
  • Model hybrydowy (ang. hybrid model) połączenie modelu powierzchniowego (rozbudowana postać geometryczna) oraz modelu bryłowego (tworzywo).

Wygenerowany model bryłowy w programie Geomagic, bazujący na chmurze punktów uzyskanych ze skanowania przedstawiony na rysunku 1, wykazywał liczne odchyłki postaci geometrycznej od obiektu rzeczywistego.

Geometryzacja Zapisu Cyfrowego Obrazu Elementu Uzyskanego Ze Skanowania 3D
Rys. 1 Widok modelu: a) z lewej strony, b) z prawej strony

Odchylenia zilustrowane na rysunku 2 były konsekwencją zastosowanej rozdzielczości skanowania. W przypadku skanowania fragmentu obiektu, w którym występuje zmiana cech geometrycznych porównywalna z dokładnością skanowania np. podcięcie na rysunku 2a i 2d, sfazowanie na rysunku 2f lub lokalne zagniecenie będące konsekwencja zastosowanej technologii wytwarzania elementu rysunku 2c i 2e program generujący obiekt bryłowy wprowadza lokalne zniekształcenia na powierzchni odbiegające od rzeczywistej postaci obiektu. Celem edycji obiektu bryłowego utworzonego w programie Geomagic była eliminacja tych fragmentów powierzchni modelu, które zawierają odstępstwa od obiektu rzeczywistego. Wykorzystując w tym celu narzędzie Usuń powierzchnię z modelu bryłowego utworzono model powierzchniowy z zachowaniem powierzchni ograniczających przestrzeń tworzącą obiekt bryłowy.

Geometryzacja Zapisu Cyfrowego Obrazu Elementu Uzyskanego Ze Skanowania 3D
Geometryzacja Zapisu Cyfrowego Obrazu Elementu Uzyskanego Ze Skanowania 3D
Rys. 2 Odchylenia od wymiarów nominalnych wyrobu: a-e) fałdowania powierzchni, f) nierównomierność sfazowania

Na otrzymanym modelu powierzchniowym usuwano fragmenty powierzchni wykazujące odchylenia od rzeczywistej postaci geometrycznej modelu, jak przedstawiono na rysunku 3 a) i 3 b). Wykorzystano w tym celu narzędzie Utnij powierzchnię, a następnie usunięty fragment powierzchni wypełniano powierzchnią styczną do powierzchni tworzących brzeg „łaty” korzystając z narzędzia Wypełnij powierzchnię – Styczne wypełnienie, jak pokazano na rysunku 3 c) i 3 d).

Geometryzacja Zapisu Cyfrowego Obrazu Elementu Uzyskanego Ze Skanowania 3D
Geometryzacja Zapisu Cyfrowego Obrazu Elementu Uzyskanego Ze Skanowania 3D
Rys. 3 Operacje usuwania powierzchni i stycznego wypełnienia: a-b) widoki fragmentu modelu przed modyfikacją, c-d) widoki fragmentu modelu po modyfikacji

Przedstawione operacje edycji powierzchni modelu pozwoliły na jej częściowe „wygładzenie”, eliminując największe zaobserwowane odchyłki postaci geometrycznej modelu od obiektu rzeczywistego.

Te fragmenty powierzchni, które w dalszym ciągu wykazywały odstępstwa od cech geometrycznych obiektu rzeczywistego usuwano, edytując bryłę modelu poprzez wycięcie równoległymi płaszczyznami fragmentów z błędami, a następnie wypełniano je stosując operacje Wyciągnięcia po profilach.

Zdefiniowanie płaszczyzny wycinającej fragmenty modelu bryłowego wymagało utworzenia lokalnego układu współrzędnych. Uzyskany ze skanowania obiekt zlokalizowany był w układzie współrzędnych, jaki został przyjęty w procesie skanowania, co przedstawia rysunek 4. W ogólnym przypadku lokalny układ współrzędnych modelu nie pokrywa się z globalnym układem współrzędnych edytora graficznego programu do modelowania obiektów 3D. Konsekwencją niepokrywania się układów współrzędnych jest niemożliwość użycia standardowych widoków do obserwacji i edycji modelu z wykorzystaniem wstępnie zdefiniowanych powierzchni tworzących przestrzenny układ współrzędnych edytora graficznego.

Model w losowym, globalnym układzie współrzędnych
Rys. 4 Model w losowym, globalnym układzie współrzędnych

W celu usprawnienia edycji modelu zdefiniowano lokalny układ współrzędnych oparty na osi elementu walcowego modelu i płaszczyźnie prostopadłej do tej osi (Rys. 5).

Widok płaszczyzny prostopadłej do osi elementu walcowego modelu
Rys. 5 Widok płaszczyzny prostopadłej do osi elementu walcowego modelu

Utworzona płaszczyzna stanowiła płaszczyznę odniesienia do definiowanych płaszczyzn odsuniętych w kierunku normalnym, o zadaną wielkość. Powierzchnie poddane zostały edycji modelu bryłowego z zastosowaniem narzędzia Wyciagnięcie po profilach.

Do realizacji wycinana fragmentu modelu bryłowego wykorzystano narzędzie Wytnij powierzchnią (Rys. 6).

Operacja Wytnij powierzchnią
Rys. 6 Operacja Wytnij powierzchnią: a) usunięty fragment „płetwy” modelu, b) usunięty fragment między częścią walcową a „płetwą” modelu

Wycięty fragment wypełniono elementem bryłowym korzystając z narzędzia Wyciągnięcie po profilach z opcją styczności do powierzchni nieusuniętej części modelu (Rys. 7).

Operacja Wciągnięcie po profilach
Rys. 7 Operacja Wyciągnięcie po profilach: a) fragment „płetwy” modelu, b) fragment między częścią walcową a „płetwą” modelu

Operacje Wyciągnięcie po profilach stosowano wielokrotnie, w tych miejscach modelu, które wykazywały odstępstwa od cech geometrycznych obiektu rzeczywistego (Rys. 8).

Operacja Wyciągnięcie po profilach
Rys. 8 Operacja Wyciągnięcie po profilach części walcowej modelu: a) widok przed operacją, b) widok po operacji

Utworzony model jest „pełnym” elementem bryłowym, natomiast rzeczywisty obiekt jest elementem cienkościennym o grubości ścianki 2 [mm] w części walcowej oraz 1 [mm] w pozostałej części, tzw. „płetwie”.

W wyniku zastosowanych operacji tworzenia elementu cienkościennego (Rys. 9), w miejscu przejścia części walcowej w „płetwę” powstaje uskok, będący konsekwencją różnych grubości elementów analizowanego modelu, co przedstawia rysunek 10 a).

Etapy tworzenia modelu cienkościennego
Rys. 9 Etapy tworzenia modelu cienkościennego: a) po utworzeniu części cienkościennej dla „płetwy” modelu b) po utworzeniu części cienkościennej w części walcowej modelu

W celu eliminacji karbu, powstały uskok wypełniono cienkościennym elementem walcowym z wewnętrzną powierzchnią stożkową, a efekt łagodnego przejścia pomiędzy powierzchniami uzyskano stosując opcje styczności powierzchni w miejscu styku wstawionego obiektu z istniejącymi powierzchniami wewnętrznymi modelu, co przedstawia rysunek 10 b).

wygładzanie karbu solid works
Rys. 10 Eliminacja karbu spowodowanego różnymi grubościami ścianek w modelu: a) widok wstawianego elementu wygładzającego karb, b) widok modelu po zastosowaniu narzędzia Scal element bryłowy

Zgeometryzowany, cienkościenny model stanowił podstawę do utworzenia formy odlewniczej umożliwiającej wytworzenie modelu. Do tworzenia formy wykorzystano moduł programu SolidWorks: Narzędzia do projektowania form. W pierwszym kroku projektowania formy wygenerowano linię rozdzielającą powierzchnie o nachyleniu dodatnim i ujemnym z wykorzystaniem narzędzia Linia podziałowa. Podział na obszary o różnym nachyleniu warunkuje wyjęcie utworzonego modelu z formy. Wygenerowana linia podziałowa stanowi podstawę do utworzenia płaszczyzny podziału formy, co realizowane jest za pomocą narzędzia Powierzchnia podziałowa (Rys. 11).

Model z płaszczyzną podziału formy
Rys. 11 Model z płaszczyzną podziału formy

Rdzeń i gniazdo formy tworzone są z wykorzystaniem narzędzia Oprzyrządowanie formy. Kolejne widoki tworzenia formy, co ilustrują rysunki 12 i 13.

model w formie
Rys. 12 Forma do wytwarzania modelu: a) widok formy z płaszczyzną podziału, b) lokalizacja modelu w formie
rozcięcie formy
Rys. 13 Forma po rozcięciu: a) widok z rdzeniem, b) widok bez rdzenia

Druga procedura geometryzacji obiektu uzyskanego w wyniku skanowania 3D, bazująca na edycji chmury punktów zostanie przedstawiona w kolejnym numerze „Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich”.

dr inż. Kazimierz Mutwil
mgr inż. Joanna Gołębiewska-Kurzawska
Politechnika Śląska

artykuł pochodzi z wydania 6 (33) czerwiec 2010

Tagi: CADskan 3D

Powiązane artykuły

catia hide/show
Projektowanie

Praca z dużymi złożeniami; cz. 2

Projekt kompozytowego zawiasu w NX CAD
Projektowanie

Projektowanie struktur z materiałów kompozytowych w NX i Fibersim

polecenie split surface-surface
Projektowanie

Dwuznaczność w modelowaniu przestrzennym

Konstrukcje Spawane W SolidWorks
Projektowanie

Konstrukcje spawane w SolidWorks

model CAD elementu mocowania silnika lotniczego
Projektowanie

Alternatywa dla „klasycznego” modelowania CAD

Automatyczne Generowanie Tolerancji Wykonania
Projektowanie

Automatyczne generowanie tolerancji wykonania; cz. 2

najnowsze-wydanie_03-04_2025

Rotor Clip

Tematyka:

aluminium automatyzacja budowa maszyn CAD cięcie CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo maszyny rolnicze mechanizm MES modelowanie montaż motocykle motoryzacja obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem polskie projekty pomiary programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad zgrzewanie łożyska
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O czasopiśmie
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­

© ITER 2007-2025