presentacion digitalizacion 3d fallas

Escaneado, reconstrucción e ingeniería inversa Dr. Manuel Martínez Torán, UPV Miguel Boix Domenech, Laser Scan

Proyectos y estudios realizados

-  Escanear modelos (explotar las posibilidades de la tecnología sobre diferentes modelos)

-  Proyecto de integración sistema (caso Catlike)

-  Proyecto de reconstrucción 3D para obtener molde (sector tradicional: Viccarbe)

-  Proyecto de recostrucción 3D para desarrollar CAE y rediseño (sector automoción: TaronJET-UPV, Campos Racing)

-  Actividad Posgrado: clases en el título especialista CAD-CAM-UPV

-  Aplicaciones no industriales: restauración artística-arqueológica (Instituto Valenciano de Restauración y Conservación)

Escaneado, reconstrucción e ingeniería inversa

Digitalización Tridimensional (3D Digitizing)

Técnicas de adquisición de medidas geométricas tridimensionales a partir de objetos físicos, para la obtención de modelos digitales CAD.

Ingeniería Inversa (Reverse Engineering)

Proceso de reproducción de un objeto, pieza, parte, o conjunto, a partir del modelo físico únicamente, sin la mediación de documentación gráfica (planos) o digital (modelo informático)



modelo

nube de puntos

malla curvas

superficies archivo 3D

CAD

modelo STL

Prototipado y/o CNC

Digitalización 3D

Procesado de datos

Verificación

Prototipo, molde o pieza

Ingeniería inversa vs Diseño tradicional

> Diseño tradicional: Medir el modelo y reproducirlo a través de CAD

- Requiere un trabajo complejo: dilatación de tiempo - No reproduce los modelos con gran exactitud: formas no analíticas difíciles de reproducir

> Ingeniería inversa: Obtener el modelo y traducirlo en CAD

- Ahorro de tiempo y reducción de costes - Utilizas un sistema de gran precisión - Informatizas el proceso (interfaces)


Beneficios:

> Reducción del tiempo de desarrollo

> Mejora de la calidad en: Productos: generación paramétrica de formas no analíticas Procesos: control de calidad, retroalimentación

> Reducción de costes finales Reducción de tiempos Reducción de errores


Aplicaciones:

> Diseño conceptual Formas no analíticas Rediseño de antguos modelos

> Análisis de fabricación y funcionalidad: CAE, realizando diferentes tipos de ensayos previos a la fabricación CAM, pensando en la fabricación automatizada

> Ingeniería colaborativa Eficacia a la hora de trabajar con modelos digitales

> Desarrollo rápido y avanzado Materialización rápida de prototipos, patrones y piezas



por contacto

sin contacto

Manuales

Automáticos

Láser

Piezoeléctricos

Ópticos

Discretos

Continuos

Simples

Mixtos

Punto

Multipunto

Haz-Multihaz

Automáticos Manuales

Brazos palpadores

Multicabezal

Microfresadoras MAV CNC

Fijos Convertibles

Aspectos a tener en cuenta:


Proceso básico de digitalización

1. Preparación de la pieza 2. Digitalización 3. Procesado de información poligonal

3.1. Importación 3.2. Alineación 3.3. Cosido (merging) 3.4. Limpieza de errores y análisis 3.5. Suavizado de la malla

4. Procesado de curvas y superficies 4.1. Generación de curvas 4.2. Generación de superficies

5. Exportación


Tecnología empleada

Digitalizador 3D sin contacto / VI-910 (digitalizador óptico, de visión activa)

Técnica empleada:

Emisor: Láser de diodos Receptor: Sensor fotosensible CCD

Conexión a PC por puerto USB. Sistema de Scan Autónomo.

Software Ingeniería Inversa / RF 2004 (CAD, CAM, CAE, Inspección de Calidad)

Módulos disponibles: Scan WB Polygon WB Curve WB Surface WB Feature WB

Permite el control directo del scanner

Equipo Extra: Tabla rotatoria isel-RF Trípode Juego de Lentes (3 lentes) Carta de calibración PET 1.22 (Polygon Editing Tool) software básico Ing. Inversa

Escáner montado en el Laboratorio

VI-910 NON-CONTACT

3D DIGITIZER



Digitalizador 3D sin contacto / T-Scan (digitalizador lineal de mano)

Técnica empleada:

Emisor: Láser Receptor: Sistema óptico tracking

Conexión a PC por puerto USB. Sistema de Scan Autónomo.




Equipo Extra: Trípode con track óptico Escáner de mano

T-SCANplus y controladores software básico Ing. Inversa

Escáner digitalizando escultura en Instituto de Restauración (Castellón)

T-SCAN



Digitalizador 3D sin contacto / Laser ScanArm (digitalizador con/sin contacto)

Técnica empleada:

Emisor: Cámara láser / contacto

Conexión a PC por puerto USB. Sistema de Scan Autónomo basado en brazo de rotación ilimitada (7º eje)




Equipo Extra: Trípode de sujeción Sistema de calibración

CAM2 Measure software básico Ing. Inversa

Escáner trabajando en el Almudín busto Alfons el Magnanim

FARO LASER SCAN ARM


Modelos en espuma realizados dentro del proceso de diseño.

Se emplea inicialmente pasta de modelar para crear el volumen. Se realizan y unen las secciones y se modelan tomando esos datos como referencia

Digitalización de prototipos Caso Catlike

Se seleccionan cinco modelos de casco y se digitalizan con el escáner Vi-910. El objetivo de estas pruebas es determinar las posibilidades de la tecnología empleada frente a objetos de avanzada complejidad formal (formas orgánicas, cavidades, agujeros, nervaduras, superficies externas e internas…)


Modelo posicionado en tabla rotatoria Mapa de profundidad de la región escaneada

La tabla rotatoria permite escanear varias tomas del modelo de forma automatizada, girando un ángulo determinado hasta completar 360º

Digitalización de prototipos Caso Catlike


Alineamiento de diferentes tomas Edición avanzada de malla poligonal

El software RapidForm 2004 dispone de múltiples herramientas de edición de malla poligonal en el apartado Polygon WorkBench, como limpieza, fusión, suavizado, diezmar,…

Digitalización de prototipos


Texturizado de la malla poligonal Creación de entidades NURBS

El proceso de Ingeniería Inversa termina cuando se dispone de un sólido (entidad NURBS) editable desde cualquier modelador CAD



Niveles de Edición

01 Nube de Puntos (point cloud)

02 Malla poligonal (polygon mesh)

03 Curvas / Splines Entidades NURBS

04 Superficies Entidades NURBS



Pisapapeles Rana

Dimensiones: 50x60x45

Modelo Silla (tamaño real)


Digitalización de distintas superficies Pruebas sobre distintos objetos


Emblema ProtoDesign 2004


Modelo Silla Panton (miniatura)


Pruebas sobre distintos objetos

Digitalización de distintas superficies


Vehículo de bajo consumo TaronJET UPV – [CMT]


La UPV (Universidad Politécnica de Valencia), desea rediseñar su actual coche de velocidad “TaronJET”, participante de las competiciones de bajo consumo “Shell-ECOmarathon”.

Para ello se lleva a cabo un estudio aerodinámico del vehículo empleando un software CAE específico (Fluent), por lo que es necesario disponer de un modelo informático CAD de la geometría del vehículo.

Empresa Colaboradora: AQUATEKNICA

Equipo empleado: 3Dlaser-scanner VI-9i Sistema de fotogrametría PSC-1

Sistema de fotogrametría PSC-1

VI-9i NON-CONTACT

3D DIGITIZER

Digitalización de modelo para ensayos virtuales Caso TaronJet


001 – Homogeneizar superfície La superficie del modelo está cubierta por pegatinas coloreadas (algunas muy oscuras), y una zona de la capota es transparente. Esto dificulta la captura de datos, por lo que se cubre la superficie con un spray blanco mate.

002 – Colocar marcas reflectantes Se colocan varias marcas adhesivas (algunas codificadas) y barras calibradas en todo el modelo.

003 – Tomar fotografías con flash Se ajustan las propiedades de la cámara para capturar únicamente los puntos luminosos provenientes de las marcas reflectantes.

004 – Procesado de Nube de Puntos Se procesan las fotografías tomadas para obtener una nube de puntos espacial que se corresponde a “grosso modo” con la geometría del modelo. Las barras calibradas actúan como elemento comparador para ajustar la relación de perspectiva.

001 – Homogeneizar superficie 002 – Colocar marcas reflectantes

003 – Tomar fotografías con flash 004 – Procesado Nube de puntos

Digitalización de modelo para ensayos virtuales Caso TaronJet (proceso de trabajo)


005 – Escanear modelo 002 – Colocar marcas reflectantes

007 – Edición en Rapid Form 2004

006 – Alineamiento automático

008 – Obtención de sólido NURBS

005 – Escanear el modelo Se escanean las partes superior e inferior del modelo por separado, y tan solo una mitad de cada una (la simetría se completará desde el software)

006 – Alineamiento automático Gracias a las marcas reflectantes el software es capaz de alinear las tomas referenciándolas a la nube de puntos obtenida anteriormente.

007 – Edición en Rapid Form 2004 Se edita la malla poligonal hasta obtener el modelo completo homogéneo y suavizado.

008 – Obtención de sólido NURBS Se generan splines y superficies NURBS hasta completar el volumen del modelo. Estas entidades se pueden exportar a diversos formatos CAD.

Digitalización de modelo para ensayos virtuales Caso TaronJet (proceso de trabajo)


Asiento Last Minute Viccarbe


La empresa Viccarbe, dedicada al diseño y fabricación de mobiliario para el hogar, encarga la digitalización de su asiento Last-Minute, para obtener la información volumétrica del modelo en formato CAD.

Partimos de un prototipo realizado en su momento por nuestro grupo

A partir de este fichero informático se podrá mecanizar el molde de inyección en poliuretano flexible, para satisfacer la demanda creciente del producto.

Conversión de la información obtenida por el escáner a entidades NURBS, empleando el software Unigraphics NX3 para obtener el sólido CAD.

Digitalización de patrones para el diseño de moldes Caso Viccarbe


001 – Escanear modelo 002 – Colocar marcas reflectantes

003 – Tratamiento de Nurbs

002 – Obtención de nube de puntos

004 – Recreación virtual ensambles

001 – Se realizó el escaneo del conjunto escultórico renacentista fundida en bronce de San Martín. Empleamos un escáner Steimbichler que se maneja manualmente con un sistema medición bajo triangulación que permite de una forma rápida y fácil realizar todas las tomas

002 – Se alinean todas las tomas a partir de a la nube de puntos obtenida.

003 – Edición en Rapid Form 2004 Se edita la malla poligonal hasta obtener el modelo completo homogéneo y suavizado.

004 – Con la malla poligonal y un “cosido” homogéneo conseguimos un archivo 3D con el que poder realizar la recreación virtual sobre la que se explicó de forma audiovisual la configuración especial de la figura se San Martín a caballo

Este trabajo se realizó en las instalaciones del Servicio de Conservación y Restauración de Bienes Culturales Diputación de Castellón

Digitalización de modelo para realidad virtual Caso Instituto de Restauración


001 – Modelo en pasta epóxica 002 – Colocar marcas reflectantes

003 – Diseño del molde

002 – Modelo digitalizado en sólido

004 – Casco fabricado a medida

001 – Este modelo se trabaja artesanalmente desde el Dpto. de Diseño de Catlike. El ciclista prueba su confort y adaptación aerodinámica

002 – Se digitalizó el prototipo y se obtuvo el sólido en NURBS

003 – El objetivo era diseñar virtualmente el molde de termoconformado apropiado para personalizar el casco de bicicleta

004 – El diseño resultante puede ser utilizado una vez mecanizado el molde y realizada la operación de conformado sobre lámina serigrafiada. Esta pieza se adapta sobre un casco convencional

Digitalización de modelo para fabricación series limitadas Caso casco velocidad Catlike


001 – Rostro de la persona que se prestó a la investigación 002 – Colocar marcas reflectantes

003 – Impresión en 3D (perfil)

002 – Tecnología de impresión 3D por compactación de polvo

004 – Impresión en 3D con infiltrado de cianocrilato

001 – Dentro de un proyecto de I+D+i con la empresa Sodeintec se propuso analizar la relación entre lña digitalización 3D y los sistemas de prototipado rápido. Imagen extraída de la2 de TVE

002 – En régimen de adenda estuvimos dos meses trabajando en la UPV con un sistema de impresión 3D (Z-Corp) de compactación de polvo por aglutinante

003 – La peculiaridad de este sistema es que imprime a color los modelos. Por primera vez en España se investigó en las posibilidades de capturar información tanto 3D como cromática del modelo

004 – Varios aspectos de este proyecto nos han permitido valorar diferentes factores que hay que tener en cuenta a la hora de reconstruir geometrías no analíticas

Digitalización para prototipado rápido Caso Sodeintec


003 Mecanizado en poliuretano

002 – Tratamiento 3D en entidad NURBS

004 – Obtención molde de silicona para relleno de cera

001 Escaneando el busto original de la Exposición el Toisón de Oro, con el profesor Mira, comisario atento a las explicaciones que le ibamos dando

002 – Modelo convertido en NURBS, preparado para medanizar. Se puede observar la calidad del trabajo realizado en la parte de atrás y los detalles de relieve del modelo original

003 – Modelo obtfenido en espmuma de poliuretano y preparado manualmente con masilla especial para desmoldeo de silicona

004 – Obtención de molde para colada de cera y obtención del modelo en cera para fundir a la cera perdida. Aquí se puede de verdad obtener una idea de la precisión de la copia porque la cera lo dice todo

Digitalización para aplicaciones de reproducción Caso Busto de Alfons el Magnanim


001 – Digitalización del busto in situ

003 Pieza acabada en bronce

002 – Obtención de pieza fundida (en bruto)

004 – Presentación al President de la Generalitat

001 – El trabajo de fundición se realizó en los talleres de Jaume Espí, iniciado con el quemado de la cera

002 – Se cuela el bronce y una vez se va enfriando se rompe la cascarilla cerámica. Se eliminan posteriormente bebederos y respiraderos

003 – Finalmente se le da el patinado más adecuado a las exigencias de la pieza

004 – El pasado 19 de Diciembre se le hizo entrega al President de la reproducción para que figurara junto a la figura del Papa Borgia en el Palacio de la Generalitat, con la presencia de autoridades y la explicación por parte del IVACOR y de Eduard Mira de la historia y la reproducción de la pieza

Digitalización para aplicaciones de reproducción Caso Busto de Alfons el Magnanim


001 – Eliminación de la cera con bebederos y cascarilla

001 – Proceso de digitalización 002 – Interfaz escáner - prototipado

003 – obtención de prototipos

Este programa contó con la intervención de los profesores

Manuel Martínez Torán y el profesor Andrés Conejero

001 – Una vez obtienes el modelo conceptual puedes trasladar esa información al CAD tratando previamente la nube de puntos

002 – Esa información procesada se convierte en un sólido 3D en formato stl

003 – Los sistemas de impresión y de prototipado rápido nos permiten obtener modelos con los que valorar aspectos estéticos, compositivos, de fabricación e incluso algunos ensayos funcionales

En este documental se puede valorar todo un proceso de diseño donde intervienen las tecnologías de digitalización 3D y que pueden suponer, considerando las superficies complejas de un casco de bicicleta, una importante reducción de tiempos y costes para la empresa

Programa Innova2 (TVE) nº 27: Cascos de ciclista Transferencia de resultados


Etapas en la Ingeniería Inversa de un producto.

Del concepto a la producción: el desarrollo de producto Proceso resumido


Investigador Responsable Dr. Manuel Martínez Torán

Investigadores Dr. Andrés Conejero Rodilla, área de diseño Pedro Ayala López, área de prototipos

Becarios participantes Santiago Carbonell, tratamiento 3D Fco. Javier Gago, prototipado rápido David Sastre, modelizado 3D David Sanz, escaneado 3D

Colaboradores en el área de digitalización Aquatecnica (Valencia) Deltacad (Madrid) Faro Arm (Barcelona) Laser Scan (Valencia)

Contacto:

ETSI Diseño Despacho 5S26 | Ala Sur | 4º piso 963877000 (Ext. 74642)

Gracias. Equipo de trabajo Grupo de Diseño y Desarrollo de Producto, DidLab


presentacion digitalizacion 3d fallas

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