Разбор ПО для
реверс-инжиниринга

Какой бандл мне выбрать?

Обзор ПО для обратного проектирования и редактирования меша

Thor3D предлагает разнообразные комплекты для дизайнеров, 3D-художников и инженеров. Но для того, чтобы наилучшим образом подобрать для себя бандл, важно понимать, что лежит в основе 3D-моделирования.
Твердотельное моделирование
В твердотельном моделировании инженер создает 3D-модель из твердотельных примитивов, частично имитируя производственный процесс (прессование, сверление). Твердотельное моделирование является параметрическим, что означает, что изменение одного параметра неизбежно приводит к изменениям в смежных. 3D-модель имеет параметрическую историю (дерево конструирования), и инженер всегда может вернуться к предыдущему этапу работ и подкорректировать модель.
Поверхностное моделирование
Поверхностное моделирование лучше всего использовать при создании объекта произвольной формы. Данный вид моделирования не является параметрическим, а значит не имеет истории (дерева конструирования) и его трудно изменить. В поверхностном моделировании конструируются поверхности объекта, поэтому сам объект внутри полый. Специалист должен построит достаточно поверхностей, чтобы они «закрылись» и образовали герметичную модель, иначе объект не может быть закончен. Различные программы предлагают разные методы проверки герметичности модели.
Скульптурирование
Как и при поверхностном моделировании, скульптурирование используется при создании объектов произвольных форм. Разница заключается в принципе построения модели: специалист начинает с симулированного глиняного шарика и работает над объектом как настоящий скульптор. Скульптурные сетки обычно содержат миллионы полигонов, что делает их «самыми тяжелыми» трехмерными моделями.
Дополнительная информация

Временами может возникнуть путаница, какое программное обеспечение лучше всего подходит для работы с объектами произвольных форм: ПО для скульптурирования или моделирования поверхностей? Хотя выбор в значительной степени зависит от целей и предпочтений специалиста, мы можем дать небольшой совет: продуктовые дизайнеры, архитекторы обычно выбирают программное обеспечение для моделирования поверхностей, поскольку оно помогает им одновременно контролировать форму и топологию * объекта. 3D-художники в основном выбирают программное обеспечение для скульптурирования, потому что оно позволяет сосредоточиться на форме объекта и не вдаваться в детали топологии.

*Топология – паттерн полигонов, которые образуют меш (полигональную сетку).

Правильная топология модели, созданной методом поверхностного моделирования.
Сравнение топологии. Модель справа хорошо подходит для анимации, тогда как модель слева может служить только концептом.
Матрица бандлов
Чтобы лучше ориентироваться в комплектах Thor3D, мы предлагаем использовать матрицу бандлов. Мы также предоставим подробное описание каждого софта, чтобы вам было проще выбрать комплект.
Меш-в-CAD инженерных объектов
Полноценный функционал
Для дизайнеров, художников, 3D-скульпторов
Полноценный функционал
Лимитированный функционал
Лимитированный функционал
Меш-в-CAD объектов свободной формы
Полноценный функционал
Контроль качества
.
Лимитированный функционал
Образовательные и "набор новичка"

В матрице мы выделяем пять основных сегментов: (1) инженеры (которые в основном нуждаются в твердотельном моделировании), (2) продуктовые дизайнеры (которые обычно работают с моделированием поверхностей объектов произвольных форм), (3) 3D-художники и скульпторы, (4) новички и (5) специалисты по контролю качества. **

** Эти сегменты также подразделяются на так называемое ПО с лимитированным функционалом и ПО с полноценным функционалом. Программное обеспечение с лимитированным функционалом включает в себя либо плагины, либо программное обеспечение, разработанное специально для тех, кто только недавно стал заниматься обратным проектированием.

Подробное описание ПО

Xtract 3D для SOLIDWORKS

Это плагин, разработанный Polyga специально для Solidworks, который предоставляет набор инструментов для преобразования меша в CAD. Работа происходит непосредственно в программе Solidworks

После загрузки плагина он открывает панель инструментов Xtract 3D в Solidworks, предлагая гибкие инструменты для обратного инжиниринга. Например, такие инструменты как «привязка» и «умный замер» позволяют пользователю создавать точные чертежи одним нажатием мыши. Эти функции особенно полезны, когда у вас есть сложная деталь, например такая, как на скриншоте выше. После того как твердотельная форма построена, ее параметры можно легко изменить, чтобы обеспечить наилучшее совпадание с мешом.

Geomagic для SOLIDWORKS

Плагин от 3D Systems, который позволяет работать непосредственно в Solidworks. Этот плагин объединяет инструменты Geomagic Design X и Solidworks, обеспечивая быстрый рабочий процесс как с объектами произвольных форм, так и с инженерными деталями.

Интерфейс плагина Geomagic для SOLIDWORKS. Работа с мешем выполняется в нескольких вкладках (с помощью инструментов Geomagic и Solidworks).

Плагин унаследовал хорошо известные инструменты Geomagic. Вы можете быстро выполнить автоматическую сегментацию меша на отдельные примитивы, которые позже будут преобразованы в твердотельные объекты.

Пример автосегментации В Geomagic для Solidworks.
ПО распознает геометрический примитив – цилиндр, который впоследствии будет извлечен в твердотельную модель.

Quicksurface

Это отдельное ПО для обратного проектирования, совместимое с Solidworks (позволяет сохранять дерево конструирования и экспортировать его в Solidworks вместе с моделью). Разработанная специально для тех пользователей, только начинают знакомство с реверс-инжинирингом, программа предлагает только самые необходимые инструменты.

Несмотря на то, что данное ПО имеет ту же логику работы по ковертации меша в CAD, что и его конкуренты, у Quicksurface есть пара интересных интерфейсных решений. Например, разработчики сделали более наглядное представление систем координат с достаточно простым ручным управлением. Вы можете перемещать трехмерную модель вдоль оси XYZ с помощью щелчка мыши самостоятельно. На скриншоте ниже показано, что пользователь может выбрать нужную ось из выпадающего меню и настроить параметры в соответствии с потребностями.

Скриншот интерфейса Quicksurface.

Большинство инструментов программного обеспечения позволяют работать «руками» без лишней автоматизации процесса, а интерфейс интуитивно понятен. Quicksurface так же показывает всплывающие подсказки на каждом этапе работ, что, безусловно, будет удобно «новичку».

Пример всплывающей подсказки.

Однако, в отличие от программ Geomagic, Quicksurface не позволяет редактировать меш, если возникает такая необходимость. Это означает, что вам нужно импортировать уже подготовленную полигональную модель (очищенную, с залитыми дырами) Ограниченное количество ручных инструментов может быть чрезвычайно полезным при работе с простыми инженерными объектами. В работе со сложными полигональными моделями специалисту придется проявить «инженерный креатив».

Несмотря на то, что мы поместили этот комплект в группу «Меш-в-CAD инженерных объектов», в Quicksurface также возможно работать с объектами свободных форм. Работа с такими объектами также в основном ручная.

Преобразование меша в CAD посредством поверхностного моделирования.

Geomagic Design X

Это одна из самых известных и мощных программ для реверс-инжиниринга на рынке. Программное обеспечение предлагает широкий спектр гибких инструментов для редактирования меша и обратного проектирования.

В приведенном ниже примере вы можете увидеть инструменты для редактирования меша (разделение, обрезка, улучшение формы), которые могут быть полезны при подготовке модели для обратного проектирования.

Инструменты для редактирования меша в Geomagic Design X.

Как мы уже упоминали ранее, Geomagic отличается мощными алгоритмами, которые помогают автоматизировать большинство шагов по преобразованию меша в CAD. Это означает, что даже самая сложная деталь может быть быстро преобразована из полигональной сетки в твердотельную модель.

Авто-сегментация. Мощный инструмент, помогающий разбить объект на геометрические примитивы (цилиндр, плоскость, призма и т. д.). Позже эти примитивы будут преобразованы в твердотельные фигуры.

В отличие от Geomagic для Solidworks, который может экспортировать CAD-модель с деревом истории только в Solidworks, Geomagic Design X предлагает экспорт CAD-модели в большинство известных CAD-овских программ.

Rhino

Rhino - программа, наиболее подходящая для дизайнеров и архитекторов. Она не предназначена для обратного проектирования, хотя может описывать меш с помощью NURBS. (NURBS или неоднородный рациональный B-сплайн - это математическая модель, представляющая поверхность. Поверхность NURB состоит из контрольных точек и векторных узлов, которые определяют, где и как контрольная точка влияет на кривую NURB.) Однако эти NURB-модели трудно редактировать из-за возникающего сумбура в топологии. McNeel, разработчик программного обеспечения Rhino, официально рекомендует использовать полигональную сетку, либо облако точек только в качестве референса для моделирования.

Скриншот с веб-сайта McNeel, иллюстрирующий, почему в Rhino не рекомендуется напрямую использовать конвертацию меша в CAD. На изображении хорошо видно, что топология объекта некорректна.

Тем не менее, Rhino предлагает разнообразные инструменты для работы с мешем, твердотельными объектами, а так же мощные алгоритмы для рендеринга. Что делает программное обеспечение особенно гибким, так это возможность добавлять контрольные точки к кривым поверхностей и изменять чертеж в соответствии с потребностями. Это позволяет пользователям лучше контролировать 3D-модель. На видео ниже показано, как контрольные точки и узлы влияют на модель:

Geomagic Wrap

Geomagic Wrap также можно использовать для реверс-инжиниринга, но у него есть некоторые отличительные особенности. Так, помимо преобразования меша в CAD (по сравнению с Design X у нее ограниченное количество инструментов для преобразования меша в CAD), вы также можете работать с текстурами (уточнение: Rhino и Zbrush также позволяют редактировать текстуры). Например, вы можете наложить текстуру на модель, изменить цвет и отрегулировать яркость/контрастность, и т. д.

Наложение текстуры в формате .jpg на модель.

Geomagic Wrap также позволяет разворачивать модель, как показано в примере ниже:

3D-модель шины, развернутая по оси z.

Помимо работ с текстурами, Geomagic Wrap позволяет проводить измерения моделей. Вы также можете сканировать непосредственно в Geomagic Wrap (как в Geomagic Design X) и объединить несколько сканов в общий.

Geomagic Control X

Geomagic Сontrol - программа, предназначенная для контроля качества. Часто используется инженерами на стадии проектирования и разработки продукции. Она позволяет сравнивать данные меша с оригинальным проектом в CAD и оценивать допуски, отклонения, строить линейные тренды и т. l. Программное обеспечение также позволяет экспортировать статистические отчеты в формате .pdf.

Пример отчета в Geomagic Control X.
Анализ отклонений меша от CAD-модели в Geomagic Control X.
Измерение модели в Geomagic Control X.

Zbrush

Zbrush - программное обеспечение, позволяющее создавать трехмерные модели с нуля с использованием скульптурного меша. Пользователи также могут использовать этот пакет для восстановления полигональной сетки скана, исправления текстуры и даже редактирования меша, так же, как вы бы редактировали обычное двумерное изображение в Photoshop (например, Zbrush позволяет удалять крошечные детали с 3D-модели, такие, как волосы на руках у скана человека).

Verisurf

Thor3D и Verisurf создали специальные бандлы для своих клиентов:

Пакет для обратного проектирования
включает модули CAD и REVERSE из пакета Verisurf. С помощью модуля Reverse можно создавать поверхности и элементы CAD-модели: линии, дуги, сплайны, плоскости, сферы, цилиндры и даже поверхности произвольной формы. Модуль Verisurf CAD позволяет пользователям импортировать все популярные форматы CAD. Архитектура программы позволяет создавать пользовательские инструменты. Определение на основе модели (MBD) позволяет пользователям устанавливать уникальные идентификаторы и допуски в модели для любой поверхности или элемента.
Комплект для проверки данных
В комплект входят модули CAD и ANALYSIS. С помощью модуля ANALYSIS пользователь может легко анализировать CAD-модель и создавать отчеты об отклонениях. Программа генерирует отчет в файле Excel и отчеты основе HTML.
Образовательный Пакет
Этот комплект был специально разработан для учебных заведений. Он предоставляет наиболее важные модули Verisurf для выполнения метрологических или обратных инженерных задач. В комплект входят модули CAD, MEASURE, BUILD, ANALYSIS, REVERSE и AUTOMATE.

Cyborg

Cyborg позволяет пользователям преобразовывать в CAD скульптурные сетки (модели Zbrush) и сканы органических форм.

Процесс можно сделать за 6 простых шагов:

1) Запустите Quad Wrap Mesh. Это означает, что модель будет разделена на квадраты, которые описывают геометрическую кривизну.

2) Проверьте наличие открытых краев. Модели CAD должны быть “гермитичными”, поэтому Cyborg предлагает автоматизированный алгоритм для проверки открытых краев. Если меш «гермитичен», Cyborg сообщит об этом пользователю.

3) Исправьте наложения плоскостей, которые могли произойти после запуска предыдущих функций.

4) Используйте инструмент Shrink Wrap, чтобы детализировать меш без добавления полигонов.

5) Преобразуйте меш в формат Brep NURBS

6) Экспортируйте CAD-модели.

Программное обеспечение позволяет контролировать плотность узлов, что позволяет одновременно поддерживать высокое разрешение и небольшой вес модели.

Интерфейс Cyborg.
THOR3D© 2015 -