Τριδιάστατη Ψηφιακή Ανακατασκευή Επιφανειών (Αντίστροφη Μηχανική)

Abstract

Μελετάται η διαδικασία της τριδιάστατης ψηφιακής ανακατασκευής επιφανειών η οποία είναι, επίσης, γνωστή και με τον όρο αντίστροφη μηχανική. Σε αυτή τη διαδικασία, ένα πραγματικό 3Δ αντικείμενο ψηφιοποιείται, δηλαδή λαμβάνεται ένα πεπερασμένο πλήθος μετρήσεων-σημείων στην επιφάνειά του με σκοπό την παραγωγή ενός 3Δ ηλεκτρονικού μοντέλου που να το περιγράφει με ακρίβεια. Το μοντέλο αυτό μπορεί να αξιοποιηθεί σε πλήθος εφαρμογών που περιλαμβάνουν τον διαστασιολογικό έλεγχο, την παραγωγή πρωτοτύπων με προσθετική κατασκευή, τη σχεδίαση και παραγωγή ενός νέου προϊόντος κ.ο.κ.. Η αντίστροφη μηχανική έχει εφαρμογές στον χώρο της ιατρικής, όπου συμβάλλει στις σύγχρονες απεικονιστικές μεθόδους, στην παραγωγή εξατομικευμένων εμφυτευμάτων και στην προετοιμασία δύσκολων επεμβάσεων, στη διατήρηση της πολιτιστικής κληρονομιάς με τον ψηφιακό μετασχηματισμό έργων τέχνης και τεχνουργημάτων, στις τέχνες, στη σχεδίαση και κατασκευή προϊόντων και σε άλλους τομείς. Στο παρόν κεφάλαιο θα μελετήσουμε πρώτα τις τεχνολογίες τριδιάστατης σάρωσης για την παραγωγή των αρχικών μετρήσεων και, στη συνέχεια, τη μεθοδολογία που ακολουθείται για την ολοκληρωμένη αντίστροφη μηχανική ενός 3Δ αντικειμένου. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με παραδείγματα εφαρμογής της διαδικασίας σε πραγματικά προϊόντα.

The process of three-dimensional digital surface reconstruction, also known as reverse engineering, is studied. In this process, a real 3D object is digitized, i.e., a finite number of point measurements are taken on its surface, to produce a 3D electronic model that accurately describes it. This model can be used in several applications that include dimensional control, prototyping with additive manufacturing, the design and production of a new product, etc. Reverse engineering has applications in the field of medicine where it contributes to modern imaging technologies; in the production of personalized implants and the preparation of difficult surgical operations, in the preservation of cultural heritage with the digital transformation of works of art and artifacts, in the arts, in the design and manufacture of products and so on. In this chapter, we will first study the 3D scanning technologies, used to produce the initial measurements, and then the methodology followed for the complete reverse engineering of a 3D object. The chapter concludes with examples of applying the process to real products.