Tecnicas de Ingenieria inversa

Técnicas de Ingeniería Inversa para diseño Producto “3D Scanning is a Powerful Engineering and Quality Control tool”.

Javier Yasno Gutiérrez

Noviembre del 2011

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Info

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Agenda

¿Quienes somos?

¿Quién usa estas tecnologías?

¿ Que es la Ingeniería Inversa ?

Usos de la Ingeniería Inversa

Diseño tradicional vs Ingeniería Inversa

Aplicaciones basicas de un escaner 3D

Evolucion de los escaner 3D

Tipos de escaner 3D

Beneficios de un escaneo 3D

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¿ Quienes somos ?

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¿ Quién usa estas tecnologias?

http://www.itc.edu.co/

http://www.ugcarmen.edu.co/

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Que es la Ingeniería Inversa?

En la actualidad, la ingeniería inversa es un método válido para la creación o recreación

de nuevos productos a partir de productos existentes y a veces obsoletos, la copia de

modelos sin necesidad de planos y hasta para la evaluación de conformidad de

modelos CAD 3D con modelos originales o pruebas de manufactura.

Aunque los nuevos sistemas de CAD facilitan el

diseño del producto, hay que desarrollar nuevas

aplicaciones que permitan obtener un diseño

confiable y funcional disminuyendo los tiempos

de diseño con objeto de minimizar el incremento

de coste de fabricación.

Reverse Engineering (RE)

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Usos de la Ingeniería Inversa

La ingeniería inversa es un proceso ó un método valido para la:

Creación o recreación de nuevos productos (modelo/obsoleto)

Producción en serie producto (Ausencia de datos del modelo)

Evaluación conformidad modelo real vs CAD (control de calidad)

Reconstrucción y/o modelado superficies complejas (tipo A)

Modelado CAD 3D (parametrico/no parametrico)

Estudios de estilos (forma, dimensión, funcionalidad, etc…)

Comparaciones con el mercado (Benchmarking)

Reproducción dispositivos/herramental (desgaste moldes/troqueles)

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Diseño tradicional vs Ingeniería InversaToma las partes reales y las transforma en

conceptos y modelos para análisis,

modificaciones o evaluación

Transforma conceptos

y modelos en partes reales

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¿Para que se usa un escáner 3D?

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Aplicaciones básicas de un escáner 3D

Hay muchas aplicaciones para los escaner 3D, basicamente las podemos

agrupar en dos grandes grupos:

Ingenieria Inversa Inspección dimensional

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Evolución de los escáner 3D

1990 1995 2000 2005 2010

Application Development

Sofware Capabilites

Computer Power

3D Scanner Specifications

The P

ow

er

of

3D

Scannin

g

Research Tool Production Tool

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Tipos de escáner 3D

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Otros tipos de tecnologías

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¿Que se puede escanear?

Facilities Planning Building Design Automotive & ShipbuildingReconstruction

Aerospace Defense Survey As-BuiltsHeritage

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¿Cómo funciona un escáner 3D?

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Beneficios de un escaneo en 3D

1 Shape /

Second

1 Point /

Second

1 Dimension /

Minute

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VS.


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VS.


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Fases de un escaneo

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NO PARAMETRICO (NURBS)

¿ Paramétrico o NO Paramétrico ?

PARAMETRICO

Modificable en

el futuro?

Requiere el modelo

con todos sus detalles?

Intención de

diseño

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Pos-procesamiento de datos escaneados

Datosescaneados

Conversión apoligonos

Creación de superficies

Intención dediseño final

Analisis FEA, CFD, duplicación, inspección y diseño de forma libre

NO PARAMETRICO (NURBS)

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Pos-procesamiento de datos escaneados

Modelo CAD parametrico 3D

Datosescaneados

Conversión apoligonos

Clasificaciónregiones

Creación de superficies

Conversión a modelo CADparametrico

PARAMETRICO

Applications

Facilities Planning

Scanning by Long-Range

3D Scanner

Using Massive Numbers of

Point Clouds or Meshes

• Cleaning & Editing

• Analyzing Shapes using Various Viewing Tools

• Aligning Scans

Extracting Feature Information

and 3D Feature Modeling

• As-Built 3D Feature Modeling

• Various Feature Modeling Wizards

• Accuracy Confirmation

• Exporting to Downstream

Iron Foundry Plant

• Engineering Analysis & Simulation

• Asset Management & Dimension Control

• Facilities Renovation

• Assessing Upgrade and Retrofit Benefits

• Visualization

Applications/01_Facilities Planning/Plant_02/Plant_02.avi

Applications


3D Scanner





• Aligning Scans & Constructing Mesh

• Intelligently Recognizing Feature Regions







Building

• Renovation and Structural Rehabilitation

• Intelligent Transportation Systems

• Visualization

• Real Estate Applications

Building Design

Applications/02_Building Design/Building_01/Building_01.avi

Applications


3D Scanner





• Aligning Scans







Building Design

Old Buildings

• Structural Testing & Validation


• Visualization & Graphic Animations

• GIS(Geographic Information System) Applications

Applications/02_Building Design/Building_02/Building_02.avi

Applications


3D Scanner













Architecture


• Facility & Land Management

• Land Information Systems



Reconstruction

Applications/03_Reconstruction/Architecture_01/Architecture_01.avi

Applications


3D Scanner







Reconstruction

Architecture


• Facility & Land Management

• Land Information Systems









Applications/03_Reconstruction/Architecture_02/Architecture_02.avi

Applications


3D Scanner









• Extracting Freeform Shape by

NURBS surface fitting method





Automotive

Truck

• Design Validation & Modification

• Digital Mock-Ups


• Repairing & Manufacturing Parts


• Making Miniatures

Applications/04_Automotive&Shipbuilding/Auto_01/Auto_01.avi

Applications


3D Scanner















Automotive

Truck







http://youtu.be/VrJaqI85DdU

Applications


3D Scanner







Automotive

Truck















Applications/04_Automotive&Shipbuilding/Auto_03/Auto_03.avi

Applications

Shipbuilding

Boat








3D Scanner















Applications/04_Automotive&Shipbuilding/Boat/Boat.avi

Applications


3D Scanner







Aerospace

Airplane















Applications/05_Aerospace/Airplane/Airplane.avi

Applications


3D Scanner





• Aligning Scans & Constructing Mesh by using the

Mesh Buildup Wizard





• Intelligent Pipe Modeling Wizard




• Repairing & Supplementing Design

Gas Turbine






Aerospace

Applications/05_Aerospace/Gas Turbine/Gas Turbine.avi

Applications


3D Scanner













• Repairing & Supplementing Design

Defense

Old Tank






Applications/06_Defense/Old Tank/Old Tank.avi

Applications


3D Scanner






Mesh Optimization

• Intelligent Mesh Healing Wizard

• Easy to fill Holes

• Powerful Mesh Optimization Tools


• Exporting Section Curves in

AutoCAD DXF File Format

Sculpture

• Mock-Up Design

• Rapid Prototyping (3D Printing)

• Shape Restoration


• History Archival

Heritage

Applications/07_Heritage/Sculpture/Sculpture.avi

Applications


3D Scanner













Heritage

Tower


• Maintaining Sculpture & Dimension Controls

• Shape Restoration


• History Archival

Applications/07_Heritage/Tower/Tower.avi

Applications


3D Scanner



• Surveying As-Built





Bridge





• Visualization & Graphic Animation

Survey As-Builts





Applications/08_Survey As-Builts/Bridge/Bridge.avi

Applications


3D Scanner






and Surveying As-Built

• Measuring Distance & Height

• Extracting Feature Profiles


Survey As-Builts

Station






Applications/08_Survey As-Builts/Station/Station.avi

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Como se involucra la RE en un proceso de diseño

Antes…

Después…

Tristan Adam

Accidente a los 5 años

Sindrome de Compartimento

A los 9 años perdida funcionalidad mano izquierda

Movimiento limitado de la mano y dedos

Muñeca cerrada y doblada a un solo lado

Mal crecimiento del brazo izquierdo

Brazo izquierdo mas corto que brazo derecho

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El antes….

Lamina metalica recubierto con protector termoplastico

Sujetadores y ajustes de velcro

NO funcional, solo esta adaptado a la forma de la mano

y el brazo con poca protección

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¿Como mejorar esto?

La InspiraciónIronMan

La Experiencia17 años como diseñador industrial (David Adam)

HerramientasEquipos disponibles y software de diseño

o Observación

o Brainstorming (Lluvia de ideas)

o Conceptualización/Bocetos

o Escaneo 3D

o Molde

o Software de diseño

MetaDiseñar y construir un dispositivo novedoso, adaptable,liviano, funcional, seguro y ajustable para el brazo de Tristan

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Proceso de diseño

Concepto

Idea

Modelación

Prototipado

Modificación

Fases

Geometría existente

Brazo izquierdo

Molde

Fundición

Escaneo

Procesado Plantillas

Dibujos impresos

Croquis

Croquizar Bocetos

Croquis basados en

modelo escaneado

Alineación

Superficies

Solidos

EnsambleImpresora 3D

Pruebas reales del

prototipo

Modelo solido

Vistas de

dibujo

Que usar? Que hacer? Que modelar en 3D?

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Creando la idea: ¿Donde empezar?

Geometria de referencia existente

Creación del molde

Fundicion (yeso)

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Formatos de salida

Nube de puntos Inspección

.txt .pdf

Ingenieria

Poligonos

AnimaciónPrototipado

.sldprt

.x_t / .x_b

.stp

.igs

.stl .obj

.3ds

.wrl

+ muchos otros formatos para guardar!

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Pre-croquizado de conceptos 1.Soporte superior mano

2. Soporte ante-brazo

3. Base de la mano (palma)

4. Parte posterior ante-brazo

5. Conectores

Observación de resultados preliminares

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Teoría de modelación

CAD Model with History Tree

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Modificaciones al modelo

Splint hand bottom

Splint bottom forearm

Fork attachment

Splint top of forearm

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Cada vez mas cerca….

Bogotá D.C | Carrera 11A No. 93A-62 Oficina 303 Parque de la 93

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