„Reverse Engineering“ pro „Rapid Prototyping“

Tags: CAD | CAM | Trendy

Příkladem může být totálně zničená jedna strana automobilu, přičemž druhá strana je v relativně dobrém stavu. V takovém případě se nasnímá „zdravá část” 3D skenerem, čímž se získá „mračno bodů” přes které se proloží „triangulační síť” (obr.1).

Obr. 1 „Mračno bodů“, triangulační síť a povrchový model [3]

Proložením plochy přes tuto síť získáme plošný model, který není problém v CAD systému zezrcadlit. Následně se na základě zrcadlového obrazu dá vyrobit pomocí CAM modulu nástroj pro zpětnou výrobu daného dílu. Jako podklady se používají buď zachovalé komponenty renovovaného objektu, nebo dostupné nárysy objektu v jednotlivých pohledech.
V následujícím textu bude pojednáno o vytvoření povrchového modelu automobilu za pomoci dostupných pohledů výkresové dokumentace. Na základě těchto pohledů se dá v prostředí CAD systému seskládat trojdimenzionální model. Jedná se o relativně jednoduchý přístup, který nevyžaduje trojdimenzionální skener.

Reverse Engineering

V daném případě bylo potřebné namodelovat karoserii vozidla JEEP Willys. Návrh bol realizovaný ve virtuálním prostředí s využitím CAD systému Catia V5 přenesením skic jednotlivých pohledů do CADu v modulu Sketch Tracer. Bitmapové pohledy byly následně aproximované křivkami, na základě kterých byla vytvořena požadovaná geometrie.
Podkladem pro „zachycení tvaru“ vozidla nám byly volně dostupné obrázky v tištěných materiálech. Do virtuálního prostředí jsme vložili skice – průměty automobilu Jeep Willys v odpovídajících rovinách. Následnou rozměrovou kalibrací jsme získali „šablonu“ pro tvorbu geometrie vozidla s konkrétními konečnými rozměry.(obr. 2).

Obr. 2 JEEP Willys a prostředí Sketch Tracer CATIA V5 [6]

Na vytvoření tvaru karosérie byly použity „retro“ pohledy na automobil, které byly v prostředí Sketch Tracer „digitalizované“ (obr.3). V podstatě jde o získání základních prvků geometrie v 2D, na základě kterých byli vytvořeny 3D prvky karoserie.

Obr.3 Model vytvořený na základě jednotlivých pohledů v prostředí Sketch Tracer [6]

Návrh trojdimenzionálního loga automobilu Jeep Willys

3D data karoserie automobilu získané metodou zpětného inženýrství byly v CAD/CAM systému využity i pro návrh loga automobilky JEEP tak, aby co nejvýstižněji charakterizovalo retro model Willys. Logo produktů JEEP je velmi výstižné pokud je v dvojbarevném provedení ve 2D. My jsme se rozhodli realizovat upravenou verzi loga, které by bylo charakteristické v jedné barvě i ve 3D provedení.
Ze studia historických materiálů bylo zjištěno, že vozidla Jeep, měly ještě donedávna ploché přední sklo. Pro auta Jeep Willys byly zase kromě toho charakteristické jednoduché přední blatníky. Proto byly do loga zakomponované oba tyto prvky co nejjednodušším způsobem. Snahou bylo využít řešení rámu skla tak, aby byly jeho okraje zároveň i blatníky.
Zároveň bylo zjištěno, že některé modifikace těchto vozidel, měly vpředu v masce ještě po dvou otvorech menšího průměru. Dnes se u renovovaných vozidel využívají k osazení směrových světel.
Zároveň byla zkoumána výpovědní hodnota loga s textem a bez textu.

Obr. 5 Původní logo jednobarevném 2D provedení a porovnání s 3D provedením

Obr. 6 První verze navrhovaného loga Jeep Willys

Obr. 7 Druhá verze navrhovaného loga Jeep Willys

Obr. 8 Porovnání loga s textem a bez textu

Rapid Prototyping

Protože virtuální model bylo třeba rychle zhmotnit, bylo rozhodnuto obrobit ho frézováním do lehce obrobitelného materiálu. Proto byla v CAM modulu systému CATIA generována numerická data pro řídící systém CNC frézovačky EMCO MILL 155 a logo bylo v obou inovovaných variantách obrobeno.

Obr. 9 Dráhy nástroje a simulování obrábění

Závěr

Následně byl přes firmu Daimler-Chrysler Slovensko navázán kontakt s designérským centrem automobilky Jeep v Auburn Hills, kde logo bylo následně dáno k posouzení odborníkem tvořícím image značky Jeep. Možná ho někdy v budoucnosti potkáme v silničním provozu.

Literatura:

1. GURBAĽ, L. – BELIŠKO, J. – SLOBODA, A. – BUGÁR, T. – FABIAN, M.: Retro automobil za pomoci Reverse Engineering, v IT CAD č.3/2007, str. 40-42, Vydavatelství CCB s.r.o., Brno, ČR ISSN 1802-0011
2. FABIAN, M. – SPIŠÁK, E. – IŽOL, P.: CAM a CNC, Teorie obrábění na základě virtuálního modelu, v Computer Design 4/2006, str. 22-25 Vydavatelství Computer Press a.s., Brno, ČR,ISSN 1212-4389
3. HENDRYCH, T.: Reverse engineering v automobilovém průmyslu. In: IT CAD 6/2004, Brno 2004, s. 28, ISSN 0862-996X
4. FABIAN, M. – SPIŠÁK, E. – IŽOL, P.: CA.. Přístupy navrhování a výroby v automobilovém průmyslu, v IT CAD č.4/2006, str. 36-39 Vydavatelství CCB s.r.o., Brno, ČR ISSN 0862-996X
5. JEEP, http://www.jeep.com
6. Centrum informatiky SjF TU v Košiciach, CAD/CAM – modelovanie, NC obrábanie,
   http://www.sjf.tuke.sk/ci/catia/index.htm

Článek byl vypracovaný s podporou projektu VEGA 1/3145/06
Riešenie konštruktívneho problému - klasický verzus evolučný prístup

Související články:

Pila za tři měsíce Kvalita CAD dat CAD v dizajne AutoCAD Civil 3D 2008 CADKON

Tato emailová adresa je chráněna před spamboty, abyste ji viděli, povolte JavaScript