Controllo dimensionale e di forma
Le tecniche di Reverse Engineering possono essere estremamente utili nelle analisi dimensionali e di forma di un prodotto, al fine di garantire un miglioramento ed un’affidabilità superiore nel controllo di qualità. Le tipologie di analisi effettuabili sulle nuvole di punti acquisite con i sistemi di stereo visione sono svariate e garantiscono estrema accuratezza e ripetibilità di risultato.
Il software della Raindrop Geomagic permette di effettuare analisi comparative delle variazioni presenti nella nuvola di punti rispetto al modello CAD, attraverso un confronto diretto tra i due modelli digitali ( fig. 4.1 ).
Figura 4.1 Modello CAD di riferimento della paletta per il confronto dimensionale con la nuvola di punti o con la rappresentazione triangolata della nuvola stessa ( STL ).
Inoltre consente di gestire nello stesso ambiente tridimensionale la nuvola di punti ricostruita dai dati acquisiti, la mesh triangolata ( STL ) della nuvola ed il modello
Figura 4.2 Flow-chart delle procedure utilizzabili con il software Geomagic Qualify.
Nella figura 4.2 sono rappresentate i vari step da seguire per effettuare il controllo dimensionale e di forma fra il modello Test ( nuvola di punti ) acquisito ed il modello
Reference (CAD) di riferimento.
Le analisi disponibili all’interno dell’ambiente Geomagic Qualify garantiscono oltre al confronto dimensionale 3-D ed alla possibilità di analizzare gli scostamenti della nuvola dal modello CAD su sezioni piane di riferimento, varie tipologie di misure dimensionali e di forma.
Dal diagramma di flusso risulta evidente come la fase di allineamento dei modelli sia fondamentale per ottenere un’analisi comparativa significativa e quindi confrontabile con dati sperimentali di misura.
4.1
Tecniche di Allineamento 3-D
I modelli sono stati allineati inizialmente con l’algoritmo “ 3-2-1 Alignment “ e successivamente con il “ Best Fitting “. Questi due step sono stati necessari data la complessità della geometria della paletta. Con il primo algoritmo ( fig. 4.3 ) il software determina 3 piani, solidali ad entrambi i modelli, tramite i quali effettua l’operazione di allineamento della nuvola ( oggetto floating ) rispetto al modello CAD di riferimento ( oggetto fixed ). Questa prima operazione prevede da parte dell’utilizzatore la selezione manuale di alcuni punti di riferimento, necessari ad individuare i piani di controllo.
Il successivo algoritmo di best fitting lavora in modo automatizzato, richiede esclusivamente la selezione dei modelli da confrontare, ottimizzando l’allineamento finale.
Figura 4.3 Ambiente Geomagic relativo all’allineamento della nuvola di punti rispetto al modello IGES di riferimento.
4.2
Tecniche di confronto 3-D
Successivamente alla fase di ottimizzazione dell’allineamento tra i modelli, si è proceduto all’applicazione delle varie funzioni che il software offre per analizzare la paletta acquisita. Tali funzioni permettono di effettuare dei confronti dimensionali e di forma sia in ambiente 3-D che su sezioni piane di riferimento.
La funzione di analisi “ 3D Compare “ effettua un controllo sulla distanza tra i due modelli, determinando le deviazioni minime e massime che caratterizzano il modello acquisito rispetto al modello CAD, rappresentando con una mappa di colori gli scostamenti ( fig. 4.4 ).
È possibile in conclusione ottenere un Report completo sull’analisi di confronto effettuata, la tabella 1 ne rappresenta un estratto.
Tabella 1: Tabella riassuntiva delle deviazioni totali della nuvola di punti.
Figura 4.5 Analisi 2-D degli scostamenti della nuvola dal modello CAD nominale.
Le analisi di confronto 2-D permettono il tracciamento di alcuni piani di sezione, nelle tre direzioni, in funzione delle valutazioni che l’utilizzatore deve realizzare. Il software elabora l’intersezione di questi piani con il modello della nuvola di punti ed il modello CAD nominale, rappresentando gli scostamenti in forma vettoriale ( fig. 4.5 ).
La procedura descritta tuttavia non ha permesso di ottenere risultati di rilievo, difatti la valutazione delle analisi comparative eseguite sui più piani trasversali di
tra 0.032 mm ( Tabella 2 ) e 0.27 mm ( Tabella 3 ).
igura 4.6 Analisi 2-D degli scostamenti della nuvola dal modello CAD nominale
abella 2: Deviazioni 2-D della nuvola rispetto alla sezione di attacco paletta-codolo. F
rispetto alla sezione di riferimento relativa all’attacco paletta-codolo.
F
i
Figura 4.7 Analisi 2-D degli scostamenti della nuvola dal modello CAD nominale rispetto alla sezione di riferimento relativa alla testa della paletta.
Tabella 3: Deviazioni 2-D della nuvola rispetto alla sezione di testa della paletta.
Per tale motivo è stato necessario intraprendere una strada diversa nella fase di allineamento dei modelli, cercando di ottimizzare il processo di registrazione della nuvola rispetto al modello CAD di riferimento.
nuvola di punti.
L’allineamento è stato così eseguito tra la nuvola di punti acquisita dal digitalizzatore ottico e la nuova nuvola di riferimento, applicando inizialmente la funzione Manual Registration ( fig. 4.8 ) e successivamente la funzione Global Registration.
Figura 4.8 Registrazione manuale della nuvola di punti acquisita rispetto alla nuvola ottenuta dalla conversione del modello CAD nominale.
Nella fase di Manual Registration l’utilizzatore è tenuto a selezionare manualmente alcuni punti di riferimento ( almeno 3 punti come in figura 4.8 ), comuni ad entrambi i modelli, ottenendo un primo allineamento approssimativo.
Infine la funzione Global Registration ottimizza tale allineamento in relazione ai valori di tolleranza specificati dall’utilizzatore.
sostituzione della nuvola di riferimento con il modello CAD di origine, sostituzione che il software permette di realizzare mantenendo invariata la posizione del modello IGES rispetto alla sua nuvola, quindi è stata rielaborata l’analisi comparativa 3-D e 2-D tra i due modelli.
Nella Tabelle seguenti vengono riportati degli estratti dal Report relativo alla seconda analisi comparativa tra la nuvola di punti ed il modello CAD.
La figura 4.9 fornisce i risultati complessivi del controllo dimensionale 3-D, evidenziando i campi di tolleranza impostati per il confronto e le deviazioni massime e minime determinate.
La Tabella 4 e la Tabella 5, rispettivamente, forniscono l’andamento percentuale delle deviazioni complessive della nuvola di punti dal modello IGES e le deviazioni standard rispetto al campo di tolleranza impostato dall’utilizzatore.
Nelle successive Tabelle 6 e 7 sono illustrati i risultati relativi ad un controllo di forma 2-D, eseguito sezionando la paletta con piani di riferimento trasversali ( fig. 4.10 e fig. 4.11 ).
Tabella 4: Tabella riassuntiva delle deviazioni totali della nuvola di punti 3-D.
Tabella 5: Tabella riassuntiva delle deviazioni standard della nuvola di punti 3-D.
Tabella 6: Deviazioni 2-D della nuvola rispetto alla sezione di attacco paletta-codolo.
Figura 4.11 Analisi 2-D degli scostamenti della nuvola dal modello CAD nominale rispetto alla sezione di riferimento relativa alla testa della paletta.
