Tecnicas de Ingenieria inversa

Técnicas de Ingeniería Inversa para diseño Producto “3D Scanning is a Powerful Engineering and Quality Control tool”. Javier Yasno Gutiérrez Noviembre del 2011

Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι

Agenda         

¿Quienes somos? ¿Quién usa estas tecnologías? ¿ Que es la Ingeniería Inversa ? Usos de la Ingeniería Inversa Diseño tradicional vs Ingeniería Inversa Aplicaciones basicas de un escaner 3D Evolucion de los escaner 3D Tipos de escaner 3D Beneficios de un escaneo 3D

2


¿ Quienes somos ?

3


¿ Quién usa estas tecnologias?

4

Que es la Ingeniería Inversa? Reverse Engineering (RE)


En la actualidad, la ingeniería inversa es un método válido para la creación o recreación de nuevos productos a partir de productos existentes y a veces obsoletos, la copia de modelos sin necesidad de planos y hasta para la evaluación de conformidad de modelos CAD 3D con modelos originales o pruebas de manufactura.

Aunque los nuevos sistemas de CAD facilitan el diseño del producto, hay que desarrollar nuevas aplicaciones que permitan obtener un diseño confiable y funcional disminuyendo los tiempos de diseño con objeto de minimizar el incremento de coste de fabricación.

5

Usos de la Ingeniería Inversa La ingeniería inversa es un proceso ó un método valido para la:


Creación o recreación de nuevos productos (modelo/obsoleto) Producción en serie producto (Ausencia de datos del modelo) Evaluación conformidad modelo real vs CAD (control de calidad) Reconstrucción y/o modelado superficies complejas (tipo A) Modelado CAD 3D (parametrico/no parametrico) Estudios de estilos (forma, dimensión, funcionalidad, etc…) Comparaciones con el mercado (Benchmarking) Reproducción dispositivos/herramental (desgaste moldes/troqueles) 6

Diseño tradicional vs Ingeniería Inversa Toma las partes reales y las transforma en conceptos y modelos para análisis, modificaciones o evaluación


Transforma conceptos y modelos en partes reales

7

¿Para que se usa un escáner 3D?

8


Aplicaciones básicas de un escáner 3D


Hay muchas aplicaciones para los escaner 3D, basicamente las podemos agrupar en dos grandes grupos:

Ingenieria Inversa

Inspección dimensional 9

The Power of 3D Scanning


Evolución de los escáner 3D

Application Development Sofware Capabilites Computer Power

3D Scanner Specifications 1990

1995

2000

2005

Research Tool

2010

Production Tool

10


Tipos de escáner 3D

11


Otros tipos de tecnologías

12


¿Que se puede escanear?

Facilities Planning

Aerospace

Building Design

Reconstruction

Defense

Heritage

13

Automotive & Shipbuilding

Survey As-Builts


¿Cómo funciona un escáner 3D?

14


Beneficios de un escaneo en 3D

1 Dimension / Minute

1 Point / Second

15

1 Shape / Second



VS.

16



VS.

17



18


Fases de un escaneo

1 2 3 4

19

20


21


¿ Paramétrico o NO Paramétrico ?


NO PARAMETRICO (NURBS)

PARAMETRICO

Modificable en el futuro?

Requiere el modelo con todos sus detalles? 22

Intención de diseño

Pos-procesamiento de datos escaneados


Analisis FEA, CFD, duplicación, inspección y diseño de forma libre

Datos escaneados

Creación de superficies

Conversión a poligonos

NO PARAMETRICO (NURBS) 23

Intención de diseño final

Pos-procesamiento de datos escaneados


Modelo CAD parametrico 3D

Datos escaneados

Conversión a poligonos

Clasificación regiones

PARAMETRICO

24

Creación de superficies

Conversión a modelo CAD parametrico

Applications Facilities Planning Scanning by Long-Range 3D Scanner

Using Massive Numbers of Point Clouds or Meshes

Extracting Feature Information and 3D Feature Modeling

• Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools • Aligning Scans

• As-Built 3D Feature Modeling • Various Feature Modeling Wizards • Accuracy Confirmation • Exporting to Downstream

Iron Foundry Plant • Engineering Analysis & Simulation • Asset Management & Dimension Control • Facilities Renovation • Assessing Upgrade and Retrofit Benefits • Visualization

Applications Building Design Scanning by Long-Range 3D Scanner



• Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools • Aligning Scans & Constructing Mesh • Intelligently Recognizing Feature Regions


Building • Renovation and Structural Rehabilitation • Intelligent Transportation Systems • Visualization • Real Estate Applications

Applications Building Design Scanning by Long-Range 3D Scanner



• Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools • Aligning Scans


Old Buildings • Structural Testing & Validation • Renovation and Structural Rehabilitation • Visualization & Graphic Animations • GIS(Geographic Information System) Applications

Applications Reconstruction Scanning by Long-Range 3D Scanner





Architecture • Structural Testing & Validation • Facility & Land Management • Land Information Systems • Visualization & Graphic Animations • GIS(Geographic Information System) Applications

Applications Reconstruction Scanning by Long-Range 3D Scanner





Architecture • Structural Testing & Validation • Facility & Land Management • Land Information Systems • Visualization & Graphic Animations • GIS(Geographic Information System) Applications

Applications Automotive Scanning by Long-Range 3D Scanner




• Extracting Freeform Shape by NURBS surface fitting method • As-Built 3D Feature Modeling • Various Feature Modeling Wizards • Accuracy Confirmation • Exporting to Downstream

Truck • Design Validation & Modification • Digital Mock-Ups • Engineering Analysis & Simulation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animations • Making Miniatures













Applications Shipbuilding Scanning by Long-Range 3D Scanner





Boat • Design Validation & Modification • Digital Mock-Ups • Engineering Analysis & Simulation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animations • Making Miniatures

Applications Aerospace Scanning by Long-Range 3D Scanner





Airplane • Design Validation & Modification • Digital Mock-Ups • Engineering Analysis & Simulation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animations • Making Miniatures

Applications Aerospace Scanning by Long-Range 3D Scanner



• Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools • Aligning Scans & Constructing Mesh by using the Mesh Buildup Wizard • Intelligently Recognizing Feature Regions

• As-Built 3D Feature Modeling • Intelligent Pipe Modeling Wizard • Various Feature Modeling Wizards • Accuracy Confirmation • Exporting to Downstream • Repairing & Supplementing Design

Gas Turbine • Design Validation & Modification • Digital Mock-Ups • Engineering Analysis & Simulation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animations

Applications Defense Scanning by Long-Range 3D Scanner




• As-Built 3D Feature Modeling • Various Feature Modeling Wizards • Accuracy Confirmation • Exporting to Downstream • Repairing & Supplementing Design

Old Tank • Design Validation & Modification • Digital Mock-Ups • Engineering Analysis & Simulation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animations

Applications Heritage Scanning by Long-Range 3D Scanner

Using Massive Numbers of Point Clouds or Meshes • Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools • Aligning Scans & Constructing Mesh

Sculpture • Mock-Up Design • Rapid Prototyping (3D Printing) • Shape Restoration • Visualization & Graphic Animations • History Archival

Mesh Optimization • Intelligent Mesh Healing Wizard • Easy to fill Holes • Powerful Mesh Optimization Tools • Accuracy Confirmation • Exporting Section Curves in AutoCAD DXF File Format

Applications Heritage Scanning by Long-Range 3D Scanner





Tower • Structural Testing & Validation • Maintaining Sculpture & Dimension Controls • Shape Restoration • Visualization & Graphic Animations • History Archival

Applications Survey As-Builts Scanning by Long-Range 3D Scanner



• Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools

• Surveying As-Built • As-Built 3D Feature Modeling • Various Feature Modeling Wizards • Accuracy Confirmation • Exporting to Downstream

Bridge • Structural Testing & Validation • Engineering Analysis & Simulation • Renovation and Structural Rehabilitation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animation

Applications Survey As-Builts Scanning by Long-Range 3D Scanner


Extracting Feature Information and Surveying As-Built

• Cleaning & Editing • Analyzing Shapes using Various Viewing Tools

• Measuring Distance & Height • Extracting Feature Profiles • Exporting to Downstream

Station • Structural Testing & Validation • Engineering Analysis & Simulation • Renovation and Structural Rehabilitation • Repairing & Manufacturing Parts • Visualization & Graphic Animations

41



Como se involucra la RE en un proceso de diseño        

Tristan Adam Accidente a los 5 años Sindrome de Compartimento A los 9 años perdida funcionalidad mano izquierda Movimiento limitado de la mano y dedos Muñeca cerrada y doblada a un solo lado Mal crecimiento del brazo izquierdo Brazo izquierdo mas corto que brazo derecho

Antes…

Después… 42

El antes….


 Lamina metalica recubierto con protector termoplastico  Sujetadores y ajustes de velcro  NO funcional, solo esta adaptado a la forma de la mano y el brazo con poca protección

43

¿Como mejorar esto?  La Inspiración IronMan

 La Experiencia Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι

17 años como diseñador industrial (David Adam)

 Herramientas Equipos disponibles y software de diseño o Observación o Brainstorming (Lluvia de ideas) o Conceptualización/Bocetos o Escaneo 3D o Molde o Software de diseño

 Meta Diseñar y construir un dispositivo novedoso, adaptable, liviano, funcional, seguro y ajustable para el brazo de Tristan 44

Proceso de diseño Fases

Que usar?

Idea

Geometría existente


Brazo izquierdo

Concepto

Que hacer?

Que modelar en 3D?

Molde

Modelo solido

Fundición

Vistas de dibujo

Escaneo Plantillas

Procesado Dibujos impresos

Croquis

Modelación

Croquizar Bocetos

Alineación Croquis basados en modelo escaneado

Superficies

Solidos

Prototipado

Impresora 3D

Ensamble Pruebas reales del prototipo

Modificación 45

Creando la idea: ¿Donde empezar?


 Geometria de referencia existente  Creación del molde  Fundicion (yeso)

46


Creando la idea: Escaneo

47


Formatos de salida .txt

.pdf

Nube de puntos

Inspección

Poligonos

Ingenieria

Prototipado

Animación

.sldprt

.stl

.obj

.x_t / .x_b

.3ds

.stp

.wrl

.igs

+ muchos otros formatos para guardar! 48


Creando la idea: Pos-procesamiento

49


Creando la idea: Modelo final en SolidWorks

50

Pre-croquizado de conceptos


Observación de resultados preliminares

51

1.Soporte superior mano 2. Soporte ante-brazo 3. Base de la mano (palma) 4. Parte posterior ante-brazo 5. Conectores


Croquizado de conceptos

52


Mas intenciones de diseño….

53


Boceto final preliminar

54


Teoría de modelación

CAD Model with History Tree

55


Croquis de imagen: Primer referencia

56


Planos de referencia, croquis 2D y 3D

57


Modelación de superficies

58


Modelación de piezas individuales

59


Ensamble de partes

60


Primer prototipo

61

Modificaciones al modelo

Fork attachment Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι

Splint hand bottom

Splint bottom forearm

Splint top of forearm

62

63



Renderizado al diseño final

64


Diseño final: Listo para el segundo prototipo

65


Listo para fabricación….

66

Cada vez mas cerca….


Bogotá D.C | Carrera 11A No. 93A-62 Oficina 303 Parque de la 93 Teléfono/Fax: (+57-1) 742 6638 Envigado (Antioquia) | Calle 35 Sur No. 43A-31 Oficina 201 Teléfono/Fax: (+57-4) 332 1032 [email protected] www.ategroup.biz www.solidworks.com www.creaform3d.com www.zcorp.com www.rapidform.com 67

Tecnicas de Ingenieria inversa

Recommend Documents