Supporti alla progettazioni degli allestimenti tecnici

A RTIFICIO D IGITALE SNC • V IA T RIESTE 90/ A 48100 RA • TEL 0544 590093 • WWW .A RTIFICIO D IGITALE . COM
Modello low-poly finale [09]
SCHEMA
RIASSUNTIVO
DELLE
INFORMAZIONI
C A R AT T E R I S T I C H E
• area: INDUSTRIALE
• oggetto: Prodotti Automobilistici
• descrizione: Rilievo e restituzione di un tratto di mura antiche finalizzato alla progettazione di un intervento
residenziale adiacente
• collocazione: Cesena
• committente: F.lli Gentili s.a.s
• gruppo di lavoro: Artificio Digitale Snc : Modellazione, rilievo e restituzione
• caratteristiche dell'oggetto: Modelli tridimensionali complessi dei prodotti industriali di assemblaggio e interno del
vano di un furgone industriale.
• rilievo: Sono stati sufficienti 3 punti di stazionamento per la registrazione di circa 250 Mpt acquisiti nell’arco di poco
più di un’ora, con 4 target piani per le operazioni di referenziazione reciproca.
• restituzione: Cloud finale ripulita e filtrata conta complessivamente 18 Mpt. Le mesh prodotte attraverso la
modellazione low-poly contano un limitatissimo numero di poligoni, così come i modelli rimanipolati di tutti i
componenti industriali per l’assemblaggio.
• criticità: Modelli dei componenti realizzati in software con approccio parametrico. Geometria interna del vano
completamente tridimensionale. Alta precisione delle sagome interne.
• strumenti hardware: 3D scanner HDS6100
• strumenti software: McNeel Rhinocerous; Maxon Cinema4D; Unity
Cloud point finale [02]
Supporti alla progettazioni degli allestimenti tecnici di veicoli industriali - F.lli Gentili • 2010
SOMMARIO
La principale necessità del processo
di progettazione/preventivazione
risiede nella possibilità di valutare
l'assemblaggio
con
strumenti
realmente tridimensionali, che
rendano controllabile i vincoli
spaziali
del
veicolo
e
le
interrelazioni di montaggio dei
componenti prodotti in serie.
La principale mancanza per poter
sviluppare un approccio di questo
tipo è concentrata intorno alla
necessità di una banca dati
geometrica, sia dei vani interni dei
veicoli (risolta con l'uso della
tecnologia laserscanner), sia dei
componenti
da
assemblare
(rimanipolati e tradotti dai dati
derivanti
dalla
progettazione
industriale).
ALLESTIMENTI VEICOLI - CESENA
Esempio di allestimento [01]
A RTIFICIO D IGITALE SNC • V IA T RIESTE 90/ A 48100 RA • TEL 0544 590093 • WWW .A RTIFICIO D IGITALE . COM
Modello industriale e modello low-poly [03]
Clipping della cloud point [07]
1)INTRODUZIONE
L'attività di progettazione degli allestimenti per i veicoli commerciali
opera in un contesto intermedio fra l'impostazione industrializzata dei
componenti standardizzati per l'assemblaggio e l'attività artigianale per
il necessario adattamento alle specifiche esigenze del cliente,
vincolata dagli spazi offerti dallo specifico veicolo.
Per questo gli elementi indispensabili per migliorare la produttività
sono gli strumenti e i dati geometrici per una reale progettazione
tridimensionale, che permetta di sfruttare al massimo le doti
componentistiche degli elementi industrializzati e ridurre al minimo gli
interventi operativi artigianali da apportare per ogni allestimento.
I dati progettuali per la produzione industriale dei componenti sono già
qualitativamente sufficienti ma inutilizzabili nel formato e nella
complessità in uscita dal processo di produzione: occorre ridurre gli
elementi alle sole informazioni geometriche necessarie e una
opportuna traduzione in formati vettoriali di interscambio.
La morfologia dei vani veicolari nei quali progettare invece è spesso
un’informazione mancante. L'unica fonte attuale di dati è il produttore
stesso del veicolo che non sempre fornisce i modelli tridimensionali
aggiornati e, nel caso lo faccia, sono comunque da rielaborare per
renderli direttamente utilizzabili nei software di progettazione.
L'operazione più efficace è un rilievo diretto tridimensionale
dell'interno del veicolo specifico sul quale si intende intervenire, una
dima digitale in 3D per organizzare il progetto di allestimento e
valutare le eventuali operazioni artigianali di adattamento.
2.2) Rilievo dei veicoli
Considerando le complesse geometrie tridimensionali dei vani interni
dei prodotti automobilistici l'unico strumento di misurazione adeguato
è la tecnologia laserscanner.
E' stato adottato uno scanner a fase che garantisce spazi minimi di
esercizio, altissima velocità, campionamento spaziale denso e
precisione dei punti rilevati.
Vista la mancanza di rientranze sostanzionse sono stati sufficienti 3
stazionamenti, con appoggio per la referenziazione a 4 target piani,
con operazioni di rilievo diretto svoltesi complessivamente in poco più
di un'ora, per un'acquisizione totale di 250 milioni di punti.
Dopo le consuete operazioni di merging e ripulitura la cloud è stata
segmentata nei componenti spaziali da restituire ed è stato scelto un
sampling spaziale di 5 mm, per un totale di cloud finale da manipolare
di 18 milioni di punti.
2.3) Restituzione dei veicoli
Importata la cloud point direttamente del programma di modellazione
tridimensionale sono stati restituiti tutti gli elementi geometrici
caratteristici del vano interno del veicolo, tramite strumenti di
modellazione low-poly.
Gli elementi
eleme
riconducibili
r conducibili a geometrie derivate (piani, rigate ed
estrusioni)
estr
usioni) sono
sono stati
stati regolarizzati
ego
all'interno di tolleranze
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d scostamento medio fra superfici.
Il m
modello
od llo finale
na e del veicolo
veic lo segue gli stessi criteri di fisionomia
geometrica
geo
met ica e leggerezza
le gerez a dei
de componenti
co
progettuali.
[04] Scostamenti cloud/modello
[05] Segmento di cloud point
Navigazione in Real Time del progetto in browser web [08]
3)RISULTATI
Una volta ottenuti i dati geometrici correttamente tradotti degli
elementi da manipolare si possono introdurre direttamente nel
processo di progettazione, adottando un qualunque software di
modellazione tridimensionale, o ancor meglio, di CAD avanzato con
tecnologia BIM.
Il vano interno del veicolo è definito in tutti i suoi andamenti
geometrici, in cui sono visualizzati gli eventuali vincoli progettuali
(zone di ancoraggio, spazi di rispetto per le aperture, fori di fissaggio,
etc.) pertanto ora è possibile inserire i componenti tridimensionali e
assemblare il progetto di allestimento tenendo sotto controllo tutte le
indicazioni di montaggio: così è possibile individuare in fase di
progettazione le criticità e valutare preventivamente gli interventi
artigianali di adeguamento.
4)ANALISI
Il caso studio sviluppato ha confermato che con una buona banca dati
delle informazioni geometriche dei veicoli e dei componenti da
assemblare è facilmente strutturabile un approccio alla progettazione
con strumenti 3D di uso comune, risolvendo i ritardi nella
progettazione, ottimizzando il flusso di informazioni verso gli
assemblatori, e soprattutto eliminando le criticità di montaggio
impreviste che si manifestano all'ultima fase di montaggio implicando
costi accessori di mano d'opera non preventivati.
CONCLUSIONI
La tecnologia laserscanner permette di avere a disposizione un rilievo
realmente tridimensionale dell'interno dei veicoli con una tolleranza
ben al di sopra delle necessità progettuali. Il resto delle operazioni
sono sostanzialmente rivolte ad una ottimizzazione delle informazioni
già disponibili e soprattutto una loro rielaborazione per renderli
gestibili con gli strumenti software tridimensionali comuni.
Con un buon rilievo restituito e una riorganizzazione del work-flow
progettuale è possibile affrontare tutte le problematiche di
assemblaggio direttamente nella fase di preventivazione, così da
rendere la progettazione/assemblaggio un'operazione decisamente più
rapida e senza imprevisti.
Supporti alla progettazioni degli allestimenti tecnici di veicoli industriali - F.lli Gentili • 2010
2)METODO
2.1) Modelli dei componenti
Tutti i componenti in produzione sono stati progettati in un software di
progettazione tridimensionale parametrica.
Rendere utilizzabili questi dati in un work-flow semplice di
progettazione di allestimenti non richiede una semplice conversione di
formato, ma piuttosto un rieditazione delle geometrie semplificandole
delle descrizioni superflue (filettature, smussature, forature, etc.) e
campionando i dati in tolleranze più elevate in relazione a tutti gli
andamenti curvilinei.
L'obiettivo è ottenere un singolo modello tridimensionale realizzato
esclusivamente con primitive mesh, estremamente leggero nel numero
di poligoni ma con tutte le informazioni di montaggio necessarie per il
processo di assemblaggio (ingombri, combinazioni, incastri, assi di
avvitaggio, etc.).
Assemblaggio del componenti sul modello finale [06]