Jak využít data z 3D scanneru pomocí nástroje Inventor Mesh Enabler?

Autodesk Inventor se díky nástroji Inventor Mesh Enabler zařazuje mezi aplikace, které dokáží elegantně zpracovávat 3D grafiku z různých zdrojů bez ohledu na její vytváření. V minulém článku věnovaném tomuto nástroji, který je k dispozici zdarma na Autodesk Labs, byl předveden základní postup konverze polygonální grafiky na editovatelné objekty. Dnešní článek věnujeme více technickému nasazení tohoto nástroje. Jedná se také o jistou reakci na dotazy našich čtenářů.

Základní postup redukce sítě v aplikaci GOM Inspect z 469176 na 4815 bodů

Hlavním tématem dnešního článku je především otestování schopnosti Inventor Mesh Enabler zpracovávat soubory získané z vysoce kvalitního 3D scanneru ATOS společnosti GOM. Níže uvedený postup patří obecně v technice 3D modelování k těm speciálnějším, které jsou často vázány na využití velmi nákladných modulů, případně aplikací. Inventor Mesh Enabler by proto neměl opomenout žádný uživatel, který získává data s pomocí 3D digitalizace například v oblasti průmyslového designu, zpracování výtvarných návrhů pro sériovou výrobu apod.

Redukovaný model na 4815 bodů

Zajímal nás také výkon s jakým dokáže Autodesk Inventor zpracovat model. Primární model byl popsán 469176 body s přibližnou přesností 0.01 mm (45 MB STL soubor). Takto obsáhlý soubor byl dále zpracován v bezplatně dostupné aplikaci GOM Inspect, která je součástí software podpory společnosti GOM. Aplikace dokáže zpracovávat sítě bodů a následnou polygonizaci s vysokou rychlostí a přesností. Velmi cenné jsou především algoritmy redukce a zjednodušení polygonálního modelu. Pro finální a svižné zpracování byla snížena přesnost modelu z 0.01 mm na 0.3 mm. Cílem bylo vytvoření poloviny formy lisovacího nástroje v Autodesk Inventoru.

Importovaná síť do Autodesk Inventoru pomocí STL formátu

Redukovaný model byl pomocí formátu STL načten do Autodesk Inventoru 2013 s instalovaným nástrojem Mesh Enabler. Základním cílem bylo pokusit se vytvořit na základě polygonálního modelu 3D objemový model a tento dále zpracovat jako pozitiv pro konstrukci formy. Kdo se někdy pokoušel o tyto konverze ví, že často tyto operace končí kolapsem již při několika plochách a to především z důvodu špatné návaznosti ploch. První pokus, zpracovat bezmála půl milionu bodů a konvertovat je na objemovou součást skončil po hodině čekání na výsledek netrpělivým restartem Inventoru s příslibem že se pokusím o novou konverzi až půjdu s přáteli na předvánoční pivo. Důvodem je především to, že aplikace nedokáže využít pro svou práci více vláken CPU a prakticky vytěžuje pouze jediné na 100%.

Načtený polygonální model před konverzí na součást

Pro zrychlení celé operace byl model redukován na nižší přesnost 0.3 mm pomocí GOM Inspect, což by pro danou aplikaci mohlo dostačovat. Velmi příjemná byla prakticky několikasekundová reakce nástroje pro konverzi sítě na objemovou součást v Autodesk Inventoru. Naprosto hektickým překvapením ovšem bylo především to, že Mesh Enabler opravdu vytvořil zcela konzistentní 3D model součástí. Žádné děravé plochy, ale opravdu využitelnou součást.

Odříznutí poloviny modelu v dělící rovině

Tento výsledek nelze komentovat jinak než vynikající. S vytvořeným modelem lze provádět prakticky libovolné operace na úrovni standardních modelovacích operací. Z hlediska přístupu tak získáváme naprosto jedinečnou a násobně rychlejší možnost vytvořit dutinu zamýšlené formy.

Vytvoření polotovaru formy v dělicí rovině

Takto kvalitní výsledek je dán dvěma základními vlastnostmi použitého software. První je především špičkový polygonizační algoritmus využívaný v GOM Inspect ve spojení s daty ze scanneru ATOS Compact Scan. Jde podle mého názoru v současné době o jeden z nejlepších, který můžeme v aplikacích pro zpracování sítě bodů použít. Model sítě je navíc naprosto konzistentní. Při jeho prořízení (cca 5 minut práce) byla opravena jediná díra a to bylo zaslepení podstavy. Druhým důvodem je bezesporu velmi kvalitně zpracovaný Mesh Enabler, který dokáže zpracovat bez problémů podle testování na I7 procesoru s 8GB RAM i sítě s desítkami tisíc bodů.

Vytvoření základního dílu formy

Další zpracování modelu formy bylo vázáno na využití rozdílu dvou těles. Poměrně napjatě jsem očekával, jak celý proces dopadne a jak dlouho bude trvat. Autodesk Inventor si s odečtením pozitivu formy pohrával přibližně 20 sekund a hotovo.

Množinová operace rozdílu

Výsledek byl i po zpětné komparaci v GOM Inspect solidní a nevykazoval prakticky žádných chyb. Toto považuji opravdu za průlom, kde jsou ty časy, když množinové operace selhávaly i na triviálních kombinacích geometrie.

Dutina formy po odečtení pozitivu

V tuto chvíli máme polotovar formy připraven včetně dutiny, kterou pro danou přesnost nemusíme dále modifikovat v případě, že byl pozitiv formy připraven s ohledem na smrštění modelu.

Bezproblémová konstrukce technologických prvků formy na úrovni součásti

Další pracování formy nebudu dále již rozebírat. Jedná se o rutinní použití modelování v Autodesk Inventoru. Závěrem si nechávám pouze jedinou výtku vůči Mesh Enableru a to je prakticky pouze využití více vláken CPU, které u složitějších sítí jistě ocení každý uživatel tohoto jinak skvělého nástroje. Jsem sám zvědav jak si s připravenou dutinou formy poradí SurfCAM a náš CNC stroj, ale o tom až někdy jindy. Technologii společnosti GOM pro 3D digitalizaci nebudu již dále komentovat, je prostě precizní.

A závěrem? Jelikož dokončuji článek pár minut před půlnocí 21.12.2012 a konec světa nikde, přeji všem čtenářům Autodesk Clubu zpětně podle vydání skvělé a klidné svátky.

Koncept formy s dutinou