In Italia sono presenti, tramite filiali dirette

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1 Inchiesta La parola agli operatori della RE g di Luca Iuliano Prestazioni, esigenze e mercato La Reverse Engineering del nuovo millennio Diamo seguito all inchiesta sulla Reverse Engineering fornendo una panoramica sulle proposte dei maggiori produttori italiani di sistemi RE e di applicativi software per l elaborazione delle nuvole di punti e la generazione delle superfici Seconda parte h In Italia sono presenti, tramite filiali dirette o distributori, tutti i più importanti produttori di sistemi di Reverse Engineering e di applicativi software per l elaborazione delle nuvole di punti e la generazione delle superfici. La competizione sia per la vendita dei sistemi che dei servizi si svolge in un mercato sufficientemente libero da condizionamenti e i clienti finali, anche grazie alle informazioni della stampa tecnica, possono individuare i fornitori di sistemi e servizi che possano soddisfare al meglio le loro esigenze. La Reverse Engineering trova inoltre spazio, con un gruppo di lavoro dedicato, all interno della Associazione Italiana di Prototipazione Rapida (APRI). Le attività di tale gruppo si esprimono con l organizzazione di convegni e seminari e con la statistica dei sistemi installati in Italia. In seguito vengono descritti i prodotti che troviamo maggiormente diffusi nel settore manifatturiero. Bracci articolati Abacus Sistemi Cad-Cam - La società di Piacenza è il distributore nazionale dei bracci articolati manuali MicroScribe MX, prodotti dall americana Immersion Corporation e destinati ad applicazioni di Reverse Engineering, misura e ispezione. Si tratta di digitalizzatori meccanici capaci di rilevare le coordinate tridimensionali di qualsiasi forma contenuta in un volume semisferico dalle diverse dimensioni e precisioni. La meccanica si basa su di un braccio snodato bilanciato con puntatore in grado di muoversi liberamente a 360 su qualunque asse con semplicità e precisione. 86

2 Fig. 1 - La nuova famiglia di bracci articolati MicroScribe MX della Immersion Corporation possono essere equipaggiati con una testa di scansione laser I sistemi vengono qualificati con gli standard di calibrazione definiti dalla normativa Asme B , tali norme sono specifiche per la valutazione delle prestazioni dei bracci articolati destinati alle operazioni di collaudo. La nuova serie Microscribe MX va a colmare il gap presente tra i bracci digitalizzatori, dove le tolleranze di presa punto sono di alcuni decimi di mm, e i bracci di misura di precisione a elevato costo. Con queste nuove proposte gli utenti, con un unico sistema, possono da un lato effettuare la scansione degli elementi fisici con migliori tolleranze e dall altro usare lo stesso braccio per il collaudo delle attrezzature o dei componenti prodotti. I bracci articolati risultano di semplice impiego e sono bilanciati per evitare movimenti bruschi dei giunti. Sono proposti, a seconda delle esigenze, con 5 o 6 gradi di libertà con l aggiunta di un puntale speciale, con un estensione massima di 635 o di 835 mm, mentre il peso di 16 kg assicura un elevata portabilità. Vengono forniti con un tastatore sferico e a seconda delle esigenze del cliente sono disponibili una serie di tastatori di differente geometria e lunghezza; gli utenti possono inoltre impiegare, previa calibrazione, tastatori personalizzati. Possono essere infine equipaggiati con una testa di scansione laser (figura 1) per poter combinare i vantaggi della scansione a contatto con quella senza contatto, sfruttando contemporaneamente la flessibilità del braccio articolato. L acquisizione delle informazioni per la resa del modello matematico avviene utilizzando punti, linee, poligoni e splines e le nuvole di punti acquisite possono essere esportate mediante interfacce standard nei sistemi Cad 3D. Abacus, a corredo dei sistemi Microscribe, commercializza in esclusiva in Italia due applicativi software della francese Picasoft: Handy Scan: destinato agli scultori, incisori, orafi, grafici e al mercato della calzatura. Si tratta di un programma semplice e intuitivo che prevede il fissaggio del modello fisico da digitalizzare, successivamente viene definito il grezzo virtuale che lo contiene, si procede dunque ad una serie di scansioni a contatto con utensili di diametro e lunghezza noti. Il primo utensile di diametro maggiore realizza una digitalizzazione approssimata che viene progressivamente raffinata con gli utensili di diametro inferiore. La scansione avviene dunque per rimozione virtuale del grezzo superfluo al modello fisico, il software restituisce il suo file in formato Stl; Handy Cut: disponibile a 3 e 5 assi, consente di pilotare sia un sistema Cnc che un robot antropomorfo senza la necessità di utilizzare la programmazione off-line per poter effettuare lavorazioni di sbavatura, di lucidatura, di saldatura e di taglio di termoformati. Il Fig. 2 - Il braccio laser scanner della Faro/Cam2 è uno strumento adatto ad applicazioni di misurazione/scansione con e senza contatto e di comparazione della nuvola di punti con la relativa matematica programma si interfaccia con il braccio articolato per acquisire punto-punto i percorsi sul modello fisico, successivamente viene generato il percorso utensile nel formato delle macchine Cnc e dei robot antropomorfi. Il vantaggio rispetto alla classica programmazione off-line sta nell utilizzazione dei percorsi digitalizzati con il braccio articolato, senza la necessità di ricostruire il modello Cad 3D, è inoltre possibile la modifica interattiva del percorso utensile. Sistemi completi e integrati CAM 2 - La società con sede a Rivoli, nella prima cintura di Torino, è il distributore nazionale della famiglia dei prodotti Faro che recentemente si è arricchita del laser scanner, 87

3 Inchiesta La parola agli operatori della RE da abbinare al classico braccio articolato. L azienda vanta una ampia e consolidata esperienza nella fornitura di prodotti high-tech nei settori della misura e della Reverse Engineering e da sempre concentra tutti i suoi sforzi sullo sviluppo di tecnologie moderne e portabili. Faro/Cam2 con il braccio laser scanner si inserisce a pieno titolo in queste applicazioni e offre ai propri clienti un sistema completo e integrato, destinato sia al collaudo che alla matematizzazione dei componenti fisici caratterizzati da superfici free-form. In particolare il nuovo braccio Laser Scanner (figura 2) è un sistema adatto ad ogni applicazione, dal design industriale allo sviluppo e collaudo dei beni di largo consumo, per effettuare scansioni, misurazioni o per convertire qualsiasi forma libera in dati Cad 3D. Contrariamente ad altri sistemi di scansione, con il braccio laser scanner è possibile combinare insieme la digitalizzazione con e senza contatto senza ricorrere a componenti supplementari. Ciò incrementa sia la versatilità, sia l efficienza del sistema che non solo è portabile, ma consente di misurare anche in assenza di contatto, ivi comprese controlli, comparazioni di una nuvola di punti con la Fig. 3 - La matematizzazione di una maniglia per porte partendo dalla nuvola di punti viene effettuata rapidamente grazie alle potenzialità di Point Master di Cimsystem relativa matematica, prototipazione rapida, Reverse Engineering e impiego di modelli tridimensionali. Il braccio di scansione CAM 2 realizza un ispezione dettagliata con oltre punti al secondo e grazie ad una soluzione di cablaggio integrato senza cavi, può utilizzare i 7 gradi di libertà disponibili in modo illimitato. Inoltre con la disponibilità della struttura aperta di trasferimento dei dati, è possibile eseguire l analisi dei dati sia con un applicativo software dedicato che con programmi specifici per l elaborazione della nuvola di punti. L utilizzatore può dunque rilevare semplici scostamenti di punti con il tastatore a contatto e poi digitalizzare con la testa laser quelle sezioni che richiedono un maggior volume di dati. Questi passi avvengono senza perdite di tempo dovute a montaggio e smontaggio di supporti, senza la presenza di cavi che intralcino le operazioni, e senza la necessità di utilizzare una macchina di misura separata per l importazione dei dati. Competenze per lo sviluppo Cimsystem - La società di Cinisello Balsamo (MI) distribuisce l applicativo PointMaster V4.0 che mette a disposizione dei progettisti una serie di risorse in grado ridurre la fase di ricostruzione del modello matematico partendo dalla nuvola di punti. Il nuovo prodotto rafforza ulteriormente la missione di Cimsystem in termini di aiuto alle aziende nel loro sviluppo tecnologico, la società possiede infatti le competenze necessarie per garantire ai propri clienti di utilizzare al meglio gli strumenti Cad/Cam. PointMaster è un software intermedio di Reverse Engineering (figura 3) che permette la manipolazione di nuvole di punti, la ricostruzione delle superfici e il controllo del lavoro eseguito e la maggior parte delle funzioni sono gestite da automatismi. L utente abbozza con l utilizzo del mouse i bordi della superficie, il software calcola au- Fig. 4 - Le applicazione di RE in Groman Group precedono l integrazione delle teste di scansione laser Kreon sulle macchine di misura a coordinate 88

4 Fig. 5 - I moduli di Rapid Form 2004 di INUS Technology, partendo dalla nuvola di punti, coprono l intera filiera della ricostruzione e verifica del modello matematico agevolando il lavoro dei designer e dei progettisti tomaticamente le curve e le relative superfici. Tutte le singole superfici possono essere connesse in C2 in automatico e presentate all utente grazie al potente supporto visivo. Con il controllo di curvatura è inoltre possibile visualizzare discontinuità e zone non corrette e avere un aiuto nella realizzazione delle superfici. Il software accetta in ingresso le uscite della maggior parte dei sistemi di digitalizzazione e dispone di uscite modulabili a seconda delle necessità del cliente. Si va dal semplice file Stl per le applicazioni di prototipazione rapida, alle Nurbs più complesse. Gli algoritmi matematici implementati garantiscono una soluzione rapida per la realizzazione di progetti tridimensionali complessi anche nel caso di nuvole di punti di bassa qualità. È composto da tre moduli: base, ricostruzione superfici e controllo di qualità che includono tutti gli strumenti necessari per realizzare un processo di Reverse Engineering completo senza limitazioni sulla dimensione della nuvola di punti. Le funzionalità dell applicativo software sono riconducibili in sette differenti aree di lavoro, ognuna fondamentale per completare sia il processo di Reverse Engineering che il controllo dimensionale e precisamente: 1. la gestione dei dati mediante le trasformazioni geometriche (traslazione, rotazione, specchiatura, scalatura), i filtraggi per cancellazioni parziali e unioni e l approssimazione automatica della nuvola di punti, funzione utile per la fresatura; 2. le nuvole di punti con la compensazione del tastatore e la triangolarizzazione 2.5d e tridimensionale; 3. la ricostruzione del pixel tramite la conversione raster/vettore, l estrusione dei pixel in base ai colori e il calcolo dei bordi; 4. la costruzione delle superfici che può avvenire in manuale o automatico. Nel primo caso nel caso di forme complesse sono supportate: la connessione a T con continuità C2, l evidenziazione dei differenti elementi come aiuto al designer, la selezione tra addolcimento locale o globale e l implementazione dell offset nella ricostruzione delle superfici con continuità; 5. la modellazione con le mesh per la triangolarizzazione 3D, il controllo di curvatura, la riparazione automatica o manuale delle mesh, la chiusura dei fori e il calcolo su polimesh; 6. le interfacce per il trasferimento dei risultati sui sistemi Cad: Stl, Off e Raw sono incluse nel software mentre a richiesta sono disponibili Iges, Catia, UG, Pro/E; 7. il controllo di qualità mediante differenti metodi di allineamento, la valutazione statistica dei dati misurati, la generazione automatica dei report, le mappe di colore in funzione dello scostamento e i report personalizzabili. La sua architettura aperta consente inoltre l utilizzo i dati di un progetto esistente, come punto di partenza per semplificare la modellazione di oggetti simili. Un partner affidabile Groman - Opera ad Alpignano in provincia di Torino per rispondere a tutte le necessità di metrologia industriale e di Reverse Engineering e si propone come partner affidabile, tecnicamente risolutivo, flessibile nelle competenze con cui instaurare un solido rapporto di fiducia stabile nel tempo. Tale risultato è stato ottenuto grazie all unione dell esperienza decennale dei singoli tecnici, ciascuno esperto in diversi settori industriali e in possesso di known-how tecnologico differenti. L azienda fornisce per il settore della RE gli scanner laser 3D di fabbricazione Kreon, completi di soluzioni di interfacciamento con centri di misura (figura 4), centri di scansione e centri di lavoro. Kreon Tecnologies ha a catalogo tre teste di 89

5 Inchiesta La parola agli operatori della RE scansione laser che, come anticipato, possono essere installate su fresatrici, su macchine di misura a coordinate, su bracci articolati e si differenziano per la profondità e l ampiezza di campo e per la precisione nella definizione delle coordinate dei punti. Questi sistemi hanno trovato largo impiego nel settore manifatturiero soprattutto per la loro semplicità di impiego, la società fornisce infatti il software per la gestione della macchina che ospita la testa di scansione. L ultima proposta è costituita dalla Kreon Zephyr, compatibile con la sonda PH10 Renishaw, in grado di acquisire 60 immagini al secondo con 480 punti per immagine. Ha una profondità media di campo di 107 mm, una ampiezza di campo media di 70 mm, una risoluzione di ±0.01 mm, un peso approssimativo inferiore a 400g ed un ingombro di (150x55x70)mm. Rispetto ad altri costruttori che forniscono un sistema completo anche della struttura meccanica Kreon ha il vantaggio della portabilità su macchine utensili o di misura già presenti presso l officina del potenziale utente. Un software intermedio INUS Technology - La società coreana propone l applicativo Rapid Form 2004, distribuito sul nostro mercato da Konica Minolta Italia e da Unocad, come strumento in grado ridurre drasticamente la fase di ricostruzione del modello matematico partendo dalla nuvola di punti. Il prodotto si colloca tra i sistemi di scansione e il Cad 3D colmando il vuoto esistente tra la nuvola di punti e la superficie che la interpola. Si tratta di un software intermedio che accetta in ingresso le uscite della maggior parte dei sistemi di scansione con e senza contatto e dispone di uscite modulabili a seconda delle necessità del cliente. Si va dal semplice file Stl per le applicazioni di prototipazione rapida, alle Nurbs più complesse. I concetti chiave che riassumono le funzionalità del prodotto sono: rapidità, flessibilità e riutilizzabilità dei dati. Rispetto alle prime versioni sono state colmate alcune lacune tra il processo di scansione e il modello finale utilizzabile nelle differenti applicazioni è stata inoltre migliorata l interfaccia utente per semplificare l utilizzo del prodotto. L applicativo opera in sei differenti aree di lavoro (figura 5), ognuna fondamentale per completare sia il processo di Reverse Engineering che il controllo dimensionale e precisamente: Fig. 6 - Il sistema portatile VI-9i prodotto e commercializzato dalla Konica Minolta 1. elaborazione, allineamento e unione rapida di nuvole di punti; 2. pulizia e ottimizzazione dei poligoni; 3. triangolarizzazione della nuvola di punti per la generazione del file Stl indispensabile per le applicazioni di prototipazione rapida; 4. modellazione ed editazione delle curve; 5. conversione da poligoni a Nurbs e definizione delle superfici; 6. controllo dimensionale per verificare rapidamente e facilmente il risultato del processo manifatturiero confrontando il modello Cad con i dati provenienti dalla scansione. In sintesi l applicativo fornisce all utente avanzate e intelligenti funzionalità che richiedono un interazione limitata, permettendo di ottenere un elevato risparmio di tempo e costi. Inoltre la sua architettura aperta consente l utilizzo i dati di un progetto esistente, come punto di partenza per semplificare la modellazione di oggetti simili. È stato infine introdotto il modulo 3D Imaging specifico per le applicazioni medicali che partendo dai dati della Tac o della risonanza magnetica, è in grado di eseguire: la segmentazione delle sezioni sotto la guida del medico per evidenziare la struttura ossea o i tessuti molli; la costruzione del modello tridimensionale partendo dalle sezioni segmentate in precedenza. Sistema di scansione portatile Konica-Minolta - La multinazionale giapponese, presente in Italia con la sua filiale di Milano, ha come sistema di punta il VI-9i (figura 6) che si è da alcuni mesi affiancato ai VI-900 e VI 910 per completare e rafforzare la sua gamma di sistemi di scansione portatili basati sulla triangolazione laser. Il nuovo sistema è 90

6 Fig. 7 - Il sistema di ATOS III della GOM basato sulla luce strutturata, è in grado di acquisire per ogni esposizione 4 milioni di punti stato progettato e industrializzato per soddisfare a due esigenze di Reverse Engineering: la prima risponde al bisogno crescente di sistemi di scansione dotati di elevata precisione e ripetibilità e la seconda è relativa al collaudo al 100% in linea dei prodotti ed è resa possibile grazie all incremento di precisione introdotto nell ultimo sistema. Nel digitalizzatore VI-9i la radiazione laser emessa dalla sorgente interna viene trasformata con un ottica specifica in una linea e proiettata sull elemento fisico. Il sistema di controllo provvede automaticamente a proiezioni successive di linee traslate rispetto alla prima, garantendo l acquisizione di una nuvola di punti che rappresenta l intera superficie del pezzo con i seguenti vantaggi: maggiore velocità di scansione, minori tempi di digitalizzazione e possibilità di rilievo su superfici con morfologia imperfetta, carente o danneggiate sfruttando la coerenza della radiazione laser. Si tratta di un sistema compatto e portatile da installare su treppiede, collegato a PC mediante porta Scsi II, dispone di un monitor per agevolare la selezione della zona da digitalizzare. A seconda dell ottica installata il volume di lavoro varia tra (93x69x26)mm e (1495x1121x1750)mm, la distanza di misura è compresa tra (0.6-1)m in modalità standard e tra ( )m con la modalità estesa mentre la precisione di presa punto può arrivare a ±0.05mm. A richiesta sono disponibili i seguenti accessori: tavola rotante sincronizzata con passi a partire da 1 per il rilievo di particolari di piccola/media dimensione. Le varie scansioni vengono assemblate automaticamente dal software di gestione riducendo drasticamente i tempi di scansione; memory card ad elevata capacità per archiviare le scansioni ove non sia disponibile il PC e risulta utile laddove si debba operare in spazi ristretti. Il software di gestione Polygon Editing v.2.00 fornito a corredo del sistema oltre al completo controllo e gestione dello scanner e della tavola rotante permette: l acquisizione della nuvola di punti; lo smooting, la scalatura e l editazione dei punti; la triangolarizzazione della nuvola di punti per generare il file Stl; l unione di nuvole di punti provenienti da differenti scansioni; l esportazione dei dati verso il Cad 3D in formato x,y,z ascii o binario, Dxf, Vrml. VI-9i può infine essere abbinato ad un sistema fotogrammetrico esterno per migliorare ulteriormente le prestazioni in termini di precisione su elementi che eccedono il volume di lavoro del sistema. In questo caso è previsto il posizionamento di marker sul pezzo, la ripresa di varie viste sul pezzo con una macchina fotografica digitale ad alta risoluzione, l identificazione dei marker con la fotogrammetria e il loro posizionamento nello spazio. Le nuvole di punti che verranno successivamente acquisite, grazie ai marker, verranno automaticamente collocate dal software nella posizione corretta. Scansione senza contatto Microsystem-Digilab - La società di Bologna distribuisce i prodotti della GOM GmbH di Braunschweig (Germania), uno dei produttori di riferimento sul mercato dei sistemi di scansione a tecnologia ottica senza contatto. Con la famiglia Atos l azienda tedesca è stata la prima a industrializzare e commercializzare un sistema di scansione senza contatto basato su tecnologia ottico/topometrica, diventato negli anni uno standard nei settori industriali chiave dell automotive e dell aerospace sia per le applicazioni di Reverse Engineering sia per le applicazioni dedicate al collaudo dimensionale e al controllo qualità. Se nel recente passato il sistema Atos Standard, in grado di acquisire punti per ogni singola ripresa, era compatibile sia con le precisioni che con i tempi di sviluppo dei prodotti, ora la complessità geometrica e la necessità di ridurre il time to market richiede sistemi di scansione in grado di rilevare aree più grandi, campionare un numero molto maggiore di punti e in tempi più rapidi. Sulla base di queste considerazioni e forte dell esperienza consolidata e dei suggerimenti dell ampio parco clienti che nel corso del 2004 ha raggiunto i 900 sistemi installati in tutto il mondo, la GOM ha avviato con il sensore Atos III (figura 7) la terza generazione dei suoi sistemi di scansione 3D ad alta risoluzione ed elevata precisione. Il principio ottico su cui si basa l acquisizione tridimensionale è definito a luce strutturata costituita nel caso specifico da una serie di linee bian- 91

7 Inchiesta La parola agli operatori della RE b Fig. 8 - Alcune proposte di Roland per la sezione reverse engineering dell artigiano tecnologico; a) LPX 1200, b) MDX 20/15 che e nere equispaziate proiettate sulla superficie dell oggetto da rilevare. Le linee proiettatte vengono riprese da due telecamera ad alta risoluzione ( 2.000x2.000 pixel, 4 milioni di punti per ogni singola lettura) Dalla messa in fase 3D delle immagini bidimensionali che provengono dalle due telecamere, attraverso un sofisticato software di image processing, è possibile ottenere una nuvola di punti ad altissima risoluzione e elevata precisione, copia digitale della superficie fisica acquisita. Il sistema ha una precisione dichiarata dal costruttore pari a 0.02 mm sulla singola lettura e +/- 0.1 mm su di un volume di 10 X 10 X 10 m nella versione Atos III Xlhr. In funzione degli oggetti da digitalizzare il sistema può essere configurato per rilevare in singola lettura aree che vanno da 150 mm X 150 mm fino a 2m X 2 m. Per oggetti che superano le dimensioni di 1.5mx1.5mx1.5m, la rete dei bollini di riferimento per il merge delle nuvole di punti ottenute con Atos viene registrata nello spazio con il sistema fotogrammetrico digitale Gom Tritop. Per operazioni di Reverse Engineering e controllo qualità di oggetti molto piccoli e dettagliati, la GOM ha immesso recentemente sul mercato una versione speciale del sistema denominata S.O. [Small Object] dove il sensore è montato rigidamente su di una colonna e l oggetto da rilevare può essere movimentato da una tavola rotante sincronizzata. Il software di gestione delle sessioni di scansione Atos arrivato ora alla versione 5.4 consente all operatore di generare sezioni, estrarre dalle nuvole di punti figure geometriche primitive 2D e 3D quali cerchi, archi, linee, piani, cilindri, sfere; linee di stile e spigoli; asole, fori e bordi lamiera. Oltre agli strumenti di point filtering per la decimazione dei poligoni costituenti la mesh e alla loro distribuzione ottimizzata in funzione della topologia dell oggetto rilevato, il software è in grado di esportare i dati di scansione nei formati Ascii Xyz, Iges, Vda-Fs, Iso [punti] e Stl [mesh]. a Soluzioni per l Artigiano Tecnologico Roland D.G. - La società, che da oltre 20 anni opera nel settore della produzione tridimensionale e della grafica computerizzata ha introdotto una serie di soluzioni innovative che abbracciano sia la fase di input (acquisizione del dato e trattamento dello stesso tramite scanner e software di Reverse Engineering) che quella di output (modellazione del prototipo o dello stampo/elettrodo acquisito tramite scanner 3D o progettato al computer dall operatore). La filosofia base è stata quella di rendere il prodotto immediatamente fruibile dall operatore, utilizzando tecnologie proprietarie e situando il prodotto in una fascia di prezzo estremamente competitivo senza rinunciare però alle caratteristiche che contraddistinguono le esigenze degli operatori di Reverse Engineering o di prototipazione rapida. Questa filosofia ha portato allo sviluppo del concetto dell Artigiano Tecnologico, caratterizzato da un marchio, che integra la capacità creativa e manuale propria dell artigiano con il mondo dell informatica e della tecnologia. Alla base dell idea che ha portato alla nascita di questa nuova filosofia di produzione, c è la considerazione che all interno delle 92

8 aziende artigiane il rapporto con le risorse hardware e software dei calcolatori non è quasi mai idilliaco. Occorre pertanto utilizzare un approccio diverso per far si che le risorse della tecnologia siano viste come nuovi strumenti o utensili operativi, in modo che l artigiano possa esprimere la propria creatività non solo manualmente ma anche attraverso l integrazione di un mouse sul calcolatore. Entrando nel dettaglio delle proposte di Roland per l Artigiano Tecnologico troviamo: 1. Lpx 250 e Lpx 1220 (figura 8a): si tratta di scanner laser rotativo e planari con un volume di lavoro rispettivamente di (254x406) mm e (130x203)mm, la velocità di rotazione della tavola di 15 g/min. I sistemi sono corredati del programma di Reverse Engineering, PixForm, versione per Roland del più conosciuto Rapid Form; 2. Picza Pix 30 e Pix4: sono macchine di scansione a contatto a 3 assi a tecnologia piezoelettrica a bassa pressione di scansione, orientate ad un mercato entry level e corredate d applicativo per la gestione della nuvola di punti acquisita; 3. Mdx15/20 (figura 8b): è un sistema ibrido per modellisti che contempla la soluzione di scansione piezoelettrica a risoluzione centesimale e la fresatura tridimensionale dell oggetto; In conclusione con il termine Artigiano Tecnologico Roland vuole desidera distinguere tutti gli artigiani che conservando la propria manualità, hanno iniziato un percorso di integrazione delle tecnologie nel loro processo produttivo Per consistenti volumi di dati Raindop Geomagic - La società nord americana ha sviluppato e commercializza, tramite una vasta rete di distributori, la suite software Fig. 9 - Geomagic Studio di Raindop Geomatic è un applicativo intermedio per la matematizzazione delle nuvole di punti Geomagic Studio pensata per l elaborazione delle nuvole di punti e la definizione delle superfici dell elemento fisico copiato. L acquisizione senza contatto delle forme tridimensionali tipicamente complesse, si traduce in enormi quantità di dati, spesso difficili da gestire e da visualizzare. Geomagic, grazie al motore grafico proprietario e altamente specializzato, è in grado di operare in tempo reale anche con volumi di dati consistenti. È costituita da tre moduli integrati che a seconda delle esigenze del cliente possono essere acquisiti separatamente: Geomagic Capture: in grado di interfacciarsi con la maggior parte dei sistemi di scansione con e senza contatto per importare direttamente le nuvole di punti derivanti dalla scansione; Geomagic Wrap: consente una elaborazione rapida, automatica e efficiente delle nuvole di punti finalizzata all ottenimento un modello triangolarizzatom, utile per le operazioni di rendering e prototipazione rapida; Geomagic Shape: partendo dal risultato dell modulo precedente permette la definzione delle superfici Nurbs e la completa definizione del modello Cad 3D (figura 9). Questo può essere esportato mediante interfacce standard. Il tutto è stato pensato per rendere il lavoro dell utente il più semplice possibile e l interfaccia è moderna ed intuitiva, in perfetto stile Windows, con una dotazione di comandi completa e facilmente raggiungibile. È possibile vedere in anteprima il risultato di qualsiasi comando, sia esso una semplice selezione o il complesso taglio di una nuvola, il che rende le operazioni molto più semplici ed efficienti. Inoltre non si deve temere di commettere errori, perché ogni comando può essere annullato, ripristinando tutti gli oggetti al loro stato iniziale. Teste di scansione QFP - La società di Spoleto è il distributore nazionale dei sistemi di scansione senza contatto della Steinbichler. Partendo dalla considerazione che non esiste un unico sistema di digitalizzazione in grado di coprire tutte le applicazioni ma piuttosto ciascun sistema ha campi di impiego ben definiti, QFP propone due teste di scansione basate su principi di presa punti differenti: Comet IV (figura 10a): costituita da un proiettore di frange di luce e da una telecamera. La luce strutturata, costituita da una serie di linee chiaro scure, si adagia sulla superficie del pezzo e la deformazione delle li- 93

9 Inchiesta La parola agli operatori della RE a Fig Le teste di scansione Comet della Steinbichler: a) IV basato sulla luce strutturata, b)t-scan che sfrutta la triangolazione laser b nee viene ripresa dalla telecamera che inquadra una ben definita area di lavoro. Questa viene acquisita in una frazione di secondo ed elaborata con un software proprietario per estrarre le coordinate dei punti. Per ciascuna vista è possibile memorizzare sino a 1.3 milioni di punti con una accuratezza di ± 0.02 mm La testa di scansione a seconda delle applicazioni può essere installata su treppiede o su robot articolato, l area di lavoro a seconda delle versioni varia da (45x35) mm con distanza di misura di 400mm sino a 420x340 mm con distanza di 820mm. Nel caso di scansioni su oggetti di grande dimensione che richiedono un numero elevato di esposizioni, Vario Zoom viene abbinato con una fotocamera ad alta risoluzione e un software di fotogrammetria che permette la definizione di una serie di riferimenti sul modello fisico. Tali riferimenti consentono l allineamento automatico delle nuvole di punti provenienti dalle varie viste. Comet T-Scan (figura 10 b): è una testa di scansione portatile che emette una radiazione laser, generata nello spettro visibile da una sorgente a diodi, sotto forma di una linea lunga 90mm. Il raggio riflesso dalla superficie del pezzo viene acquisito da una telecamera, noti l angolo di proiezione e riflessione il software estrae le coordinate dei punti appartenenti alla linea. Durante la scansione l operatore muove la testa, simulando un operazione di verniciatura, per acquisire la geometria del componente e gli eventuali punti ridondanti vengono automaticamente eliminati. La profondità di campo della testa di 75mm facilita la fase di digitalizzazione che avviene con una precisione di ± 0.03 mm. Accanto all hardware di scansione sono stati abbinati una serie di applicativi software che permettono: il filtraggio e l ottimizzazione della nuvola di punti acquisita, l allineamento e l unione di nuvole di punti provenienti di differenti scansioni, l esportazione dei punti tramite interfaccia standard Iges, Stl, Vda e il confronto dei punti acquisiti con il modello Cad e la presentazione dei risultati sotto forma grafica. Alta velocità e semplicità di utilizzo Unocad - La società di Altavilla Vicentina (VI), accanto all applicativo software Rapid Form 2004, distribuisce in Italia la nuova famiglia di sistemi di scansione senza contatto Optix (figura 11), completamente portabili, basati sulla triangolazione laser e collegabili a qualsiasi PC operante in ambiente Windows, mediante interfaccia Usb. L elevata velocità di scansione e con la possibilità di rilevare anche superfici imperfette sfruttando la coerenza della radiazione laser sono i punti di forza di questa famiglia di scanner laser. La gamma comprende i modelli 400S, 400M, 400H, 400L che si distinguono essenzialmente per il volume di lavoro e per il tipo di sorgente laser: lunghezza linea proiettata ( )mm, profondità di campo da 100 a 900 mm e potenza del laser da 6.7 mw a 30mW. La precisione di presa punto varia da da ±15 mm a ±120 mm a seconda del modello e della profondità di campo Occorre sottolineare che i modello 400M e 400H permettono l acquisizione di informazioni legate al colore dell oggetto e possono Fig Il sistema di scansione portatile Optix 400M commercializzato dalla Unocad 94

10 a b Fig Il sistema di reverse engineering XSM prodotto dalla xystum può essere equipaggiato sia con testa di scansione a contatto (a) che di sensore laser a punto (b) dunque trovare ampie applicazioni anche al di fuori del settore industriale. Tutti i sistemi sono in grado di acquisire fino a punti al secondo con un angolo di proiezione di 15 e 30, hanno un ingombro di (245x250x80)mm e un peso di 1.64 Kg che ne assicura la piena trasportabilità.. Le sorgenti laser sono in classe I e II, assicurano una lunga durata e sono abbinate ad un sistema di specchi a controllo galvanometrico, per la focalizzazione della linea sull oggetto con precisione ed elevata dinamica. La telecamera con sensore allo stato solido è equipaggiata con un filtro per eliminare l influenza della luce presente nell ambiente sulla radiazione laser. I sistemi vengono installati su di un treppiede e possono essere spostati attorno all oggetto da digitalizzare, in questo modo con una serie di scansioni è possibile copiare l intero oggetto superando contemporaneamente i limiti sugli angoli minimi di spoglia caratteristici dei sistemi di triangolazione laser. Vengono forniti con un software di gestione della nuvola di punti che permette l acquisizione della nuvola di punti, lo smooting, la scalatura e l editazione dei punti, la triangolarizzazione della nuvola di punti per generare il file STL e l esportazione dei dati verso il CAD 3D in formato x,y,z ascii o binario. Da sottolineare come nei nuovi scanner laser è stata particolarmente curata la semplicità di utilizzo limitando allo stretto indispensabile gli interventi dell operatore. Applicativi software di scansione xystum- La società di Moncalieri (Torino) è attiva da molti anni nel settore della scansione con e senza contatto di elementi fisici. Nata inizialmente con l obiettivo di fornire applicativi software di scansione da abbinare alle macchine di misura a coordinate, recentemente ha lanciato sul mercato un proprio sistema di Reverse Engineering destinato alla scansione di modelli fisici di dimensione medio piccola. Consapevole del fatto che ciascun sistema di scansione con e senza contatto ha limiti e campi di impiego ben definiti xystum propone il sistema dedicato Xsm (figura 12) costituito da una struttura meccanica rigida su cui possono essere installate: 1. la testa di scansione continua a contatto che permette la digitalizzazione lungo i tre assi con una limitata forza di contatto. È possibile la copiatura del modello fisico con differenti strategie di scansione, algoritmi di allineamento manuali o guidati dall operatore assicurano la corretta unione di differenti scansioni fatte aree differenti dell elemento. È possibile inoltre installare teste di scansioni di fornitori terzi come la SP600M; 2. la testa di scansione laser OTM3 della Wolf&Beck che consente l acquisizione senza contatto con elevate precisioni. I range di misura lungo l asse Z variano tra i 10 e i 20mm con una risoluzione rispettivamente di 0,001 mm e 0.02mm. L elemento fisico deve essere opacizzato per evitare di disperdere la radiazione laser, per tale operazioni sono disponili spray commerciali che possono essere rimossi al termine della scansione. La struttura meccanica viene fornita con volumi di lavoro differenti che partono da (219x219x219)mm della Xsm 222, fino a (435x335x219)mm della macchina più grande Xsm 522. La precisione di posizionamento delle teste è assicurata dal sofisticato sistema di azionamento degli assi costituto da viti a ricircolazione di sfere e guide lineari, movimentate da servomotori e controllate mediante encoder. Le due teste di scansione possono essere combinate tra di loro per poter massimizzare le potenzialità di ciascuna e superare i relativi limiti. Accanto alla struttura hardware di scansione è stato abbinato un potente applicativo software che permette: il filtraggio e l ottimizzazione della nuvola di punti acquisita; l esportazione dei punti tramite interfaccia standard Iges, Stl, Vda; la generazione del file Stl; la definizione del percorso utensile per la fresatura immediata, anche in scala ridotta, del particolare; il confronto dei punti acquisiti con il modello Cad e la presentazione dei risultati sotto forma grafica. Viene in tal modo drasticamente semplificata l attività di trasposizione nel Cad dei modelli di stile definiti dai designer e realizzati in legno o resina dai modellisti. Hanno collaborato all inchiesta: Abacus Sistemi CAD CAM (Piacenza) SIL 900 CAM 2 (Rivoli - TO) SIL 901 Cimsystem (Cinisello Balsamo - MI) SIL 902 Groman (Alpignano - TO) SIL 903 INUS Technology (in Italia: Konica Minolta e Unocad) SIL 904 Konica-Minolta (Milano) SIL 905 Microsystem-Digilab (Bologna) SIL 906 Roland (Acquaviva Picena - AP) SIL 907 Raindop Geomatic SIL 908 QFP (Spoleto) SIL 909 Unocad (Altavilla Vicentina - VC) SIL 910 Xystum (Moncalieri - TO) SIL