Estratégias automáticas de modelação em processos de engenharia inversa

Abstract

O processo de obtenção de um modelo 3D digital que reproduza de forma fiel e com precisão o modelo físico original está directamente relacionado com a tecnologia utilizada, no entanto, frequentemente o resultado pode ser distinto do pretendido, devido ao método de tratamento e processamento de dados estabelecido pelo técnico de CAD. O objectivo deste estudo foi avaliar a variabilidade geométrica e precisão de modelos tridimensionais gerados por levantamento de forma, através de digitalização por laser e construídos em sistemas CAD 3D. Como elementos de estudo foram utilizados: uma réplica de mandíbula humana (sawbones) que representa uma geometria complexa livre e duas bolas de pingue-pongue e um paralelepípedo para representar os elementos de geometria regular. O processo de aquisição de pontos foi executado através de varrimento laser 3D (Roland LPX 250) e para o tratamento da nuvem de pontos, geração da malha de triângulos, geração das superfícies e reconstrução do modelo digital recorreu-se a duas aplicações CAD 3D distintas, CATIA V5R19 e SolidWorks 2009, ambas da Dassault Systèmes. Os modelos digitais obtidos foram posteriormente comparados com o modelo físico original, em termos geométricos e dimensionais. Para o efeito foi utilizado uma máquina de medição por coordenadas CNC (Maxim, Aberlink, UK) e a aplicação PowerInspect (Delcam, Birmingham, UK). Com este trabalho foi possível estabelecer uma metodologia de tratamento e processamento computacional para a reconstrução de modelos 3D, cujo resultado permite a reprodução fiel e precisa do modelo original, ou seja, os modelos digitais obtidos reproduzem de forma precisa o modelo físico original.

ABSTRACT: The process to obtain a digital 3D model that reproduces faithfully and accurately the original physical model is directly related to the technology in use, however the result can be different from the desired due to the method of manipulation and processing data established by the CAD operator. The aim of this study was to evaluate the geometric variability and the accuracy of three-dimensional models generated by data acquisition, digitized by a laser scanner and built in 3D CAD systems. The study components used were: a replica of a human jaw (sawbones) representing a free and complex geometry; two ping-pong balls and a parallelepiped were chosen as regular geometry models. The data acquisition process was performed by a 3D laser scanner (Roland LPX 250) and for the treatment of point clouds, generation of triangles meshes and surfaces two different CAD applications were used: CATIA V5R19 and SolidWorks 2009, both from Dassault Systèmes. The digital models obtained were then compared with the original physical model, concerning geometrical and dimensional features. To accomplish this task a coordinate measuring machine CNC (Maxim, Aberlink, UK) was used in addiction to the software application, PowerInspect (Delcam, Birmingham, UK). With this works a methodology of treatment and computer processing to reconstruct 3D models was established, which allows the faithful and accurate reproduction of the original model. The digital models obtained accurately reproduce the physical model.