От 3D сканиране към CAD: реверсивен инженеринг и конвертиране на STL в CAD модел с EXModel

3D сканирането е технологичен скок, който позволява да дигитализираме физически обекти с изключителна прецизност. Често обаче потребителите се сблъскват с едно и също предизвикателство: сканираният модел (STL) не е готов за директна инженерна обработка и производство.

Това е често срещан проблем при ремонт на детайли, липсваща документация или подготовка за производство.

В тази статия ще разгледаме процеса на трансформация на нередактируемата 3D сканирана геометрия в интелигентен CAD модел, както и защо софтуерът EXModel на SHINING 3D е ключовото звено в процеса на реверсивен инженеринг.

3d-skanirane-realien detail — *От сканиран модел до 3D CAD модел*

3D сканирането генерира точен дигитален модел на комплексни детайли със сложни повърхнини в STL или OBJ формат. Този дигитален модел обаче не може да бъде редактиран като CAD модел.

Нека разгледаме защо и какви са основните стъпки за конвертирането му.

Mesh срещу CAD: защо не можем просто да редактираме STL файла?

Основната пречка пред инженерите е разликата в математическата дефиниция на моделите.

Mesh модел (STL/OBJ):

Mesh моделът представлява прецизна апроксимация чрез триъгълници – обвиваща мрежа около сканирания облак от точки. Той е отличен за визуализация, 3D принтиране и метрологичен контрол, но в него липсват дизайнерски примитиви, ръбове, граници на повърхнини и симетрия.

Поради това Mesh моделите са трудни (или невъзможни) за прецизна инженерна редакция.

CAD модел (STEP/IGES):

CAD моделът е параметрична геометрия, базирана на математически и геометрични правила. Той е стандарт за конструкторско и дизайнерско 3D моделиране и позволява работа с редактируеми криви, твърди тела, сложни повърхнини, геометрични ограничения, фаски и закръгления. CAD моделът е задължителен за реално производство и последващи инженерни модификации.

Важно: Процесът на „превеждане“ на триъгълната Mesh геометрия на езика на CAD системите е ключов за реверсивния инженеринг.

Кога е необходимо конвертиране на сканираната геометрия в CAD модел?

Ако използвате 3D сканиране за качествен контрол (метрология), директно 3D принтиране, визуализация или виртуална интерпретация, Mesh моделът често е напълно достатъчен.

Преминаването към CAD модел е задължително, когато:

Ремонтирате или подобрявате детайли – при счупени или износени компоненти, които трябва да бъдат възпроизведени
Възстановявате документация – при липсващи чертежи или стари матрици
Променяте дизайна – добавяне на монтажни отвори, ребра, олекотяване
Подготвяте детайл за производство – добавяне на прибавки или адаптация към нова технология
Създавате нова версия на продукт – поръчкова или оптимизирана версия на съществуващ детайл

Процес на конвертиране на сканирана геометрия в CAD модел

Ние в Спейскад използваме софтуера EXModel на SHINING 3D като мост между 3D сканираната геометрия и CAD модела.

Всеки детайл, който се нуждае от модифициране, техническа документация или изработка, преминава през следните стъпки:

Стъпка 1: Сканиране и импортиране на геометрията

EXModel разполага с мощен транслатор за импортиране на геометрия в STL, OBJ и PLY формат, както и с директна интеграция със софтуера за сканиране FreeScan на SHINING 3D.

3d-skanirane — *3D сканиране на реален детайл*

Стъпка 2: Почистване и подготовка на мрежа

Преди създаването на CAD геометрията се извършват:

премахване на дефекти и артефакти от сканирането
опростяване и изглаждане на мрежата, където е необходимо
изолиране на зони за прецизни автоматизирани операции
проверки за прекъснатост, дефекти и отклонения от формата

Правилната подготовка на мрежата е ключова за качеството на CAD реконструкцията.

Стъпка 3: Ориентиране на Mesh Model

При конвертиране към CAD модел ориентацията спрямо координатната система е от критично значение.
EXModel използва екстракт на геометрични примитиви (равнини, цилиндри, конуси, сфери), ориентирани скици, равнини на симетрия и интерактивно позициониране.

Стъпка 4: Референтни сечения и криви

Генерирането на референтните сечения е една от най-важните стъпки в извличането на дизайнерската идея от сканирания Mesh модел. EXModel позволява:

Генериране на точни сечения в определени равнини
Автоматизирани асистенти за екстракт на примитиви от точките на мрежата
Управлящи размери за параметрични сечения, геометрични ограничения
Използване на сечения за изтегляне (Extrude) и развъртане (Revolve)
Създаване на силуетни и пространствени 3D водещи криви

Стъпка 5: Генериране на CAD повърхнини директно върху сканираната геометрия

EXModel е създаден специално за работа с Mesh модели, а възможността през цялото време да се напасва по сканираната геометрия е най-голямото му предимство. Това дава възможност за:

създаване сложни CAD повърхнини директно върху избрани зони от сканираната мрежа
създаване FreeForm повърхнини чрез контролна мрежа от points и edges
създаване на Loft и Sweep повърхнини, базирани на сечения и водещи криви
редактиране и оптимизиране на референцията към сканираната Mesh геометрия
автоматизирано, прецизно генериране на комплексни и органични форми

Резулатът са истински CAD повърхнини, апроксимиращи неудобната мрежа от триъгълници.

*Генериране на CAD повърхнини директно върху сканираната геометрия*

Стъпка 6: Създаване на Solid CAD модели

Това е традиционното дизайнерско CAD моделиране. EXModel дава възможност за:

Конвертиране на резултатите от CAD повърхнините в Solid модели
Изтегляне (Extrude) и развъртане (Revolve) на скицираните сечения
Trimming & Boolean операции за добавяне и премахване на материал между Solid и Surface геометрични обекти
Асоциативно „закачане“ на построенията към избрани точки от сканирания модел
Довършителни закръгления, фаски, линейно и кръгово размножаване, огледални копия
Проследяване и редактиране на параметрите и хронологията по всяко време

Стъпка 7: Валидация на точността на конвертиране чрез сравнение

Професионалното конвертиране на Mesh Model в CAD Model задължително изисква верификация. EXModel дава възможност за:

Сравнение с цветова индикация къде CAD моделът се различава от Scan Mesh модела
Индикация на зоните, в които CAD моделът трябва да се подобри
Точни стойности на отклонението
Толерансен контрол на цветовата скала

*Валидация на точността на конвертиране чрез сравнение*

Стъпка 8: Export в CAD формат

EXModel дава възможност за export на завършения модел в STP, IGES, Parasolid и DXF.

Така моделите могат да бъдат отворени, разпознати и редактирани в Siemens NX, Solid Edge, Solid Works, Autodesk Inventor, Fusion, AutoCad и други CAD системи, поддържащи неутралните формати.

Защо EXModel е правилният избор за реверсивен инженеринг?

Стандартните CAD системи често се затрудняват с тежки Mesh файлове с милиони триъгълници. EXModel на SHINING 3D е разработен специално за тази задача и предлага:

Бързина – сложни операции се извършват за минути
Интуитивен работен поток – лесен за усвояване
Хибридно моделиране – комбинация от CAD и FreeForm повърхнини
Съвместимост: Експортът в неутрални формати (STEP, IGES, Parasolid) гарантира, че моделът ще се отвори безпроблемно в SolidWorks, Siemens NX, Fusion 360 и други.

Това го прави идеален инструмент за професионален реверсивен инженеринг и подготовка за производство.

EXModel Pro се развива непрекъснато, като последната версия дава възможност за:

Хибридно моделиране - комбинация между моделиране с CAD инструменти и Auto-Freeform генерирани сложни повърхнини
Изключително висока надеждност при точно интерпретиране на Freeform геометрия
По-бърз и интуитивен работен поток за разпознаване на сканирана геометрия, в сравнение със стандартните CAD системи
Лекота на научаване на софтуера, от начинаещи до професионалисти
Идеален за професионално генериране на CAD модели за последващи дизайнерски модификации и за производство

Ако вашият детайл трябва да бъде дигитализиран или измерен с висока точност, разгледайте нашите услуги за 3D сканиране.

свържете се с експерт