Reverse Engineering degli oggetti con Metashape: Dalla scansione al CAD

Il reverse engineering di oggetti fisici in modelli CAD modificabili è prezioso per la produzione, la progettazione di prodotti e il controllo qualità. Combinando la fotogrammetria con il potente motore di elaborazione di Agisoft Metashape, puoi generare mesh accurate dalle fotografie e convertirle in geometrie CAD parametriche. Questa guida ti guida attraverso il flusso di lavoro end-to-end: dall’acquisizione all’elaborazione Metashape, alla pulizia delle mesh e all’importazione CAD.

1. Perché usare la fotogrammetria per il reverse engineering?

I metodi di scansione 3D tradizionali, come gli scanner a luce strutturata o laser, possono essere costosi e richiedono hardware specializzato. La fotogrammetria sfrutta fotocamere standard (DSLR, mirrorless, persino smartphone) e software per produrre mesh 3D ad alta risoluzione a una frazione del costo. Quando la precisione di qualche decimo di millimetro è accettabile, Agisoft Metashape è la soluzione ideale.

2. Passo 1: Preparare e catturare le foto

Il successo inizia con immagini di alta qualità. Segui queste buone pratiche:

• Illuminazione: Usa un’illuminazione diffusa e uniforme per ridurre al minimo le ombre e le luci.
• Sfondo: Posiziona l’oggetto su una superficie neutra e strutturata per facilitare la mascheratura.
• Sovrapposizione: Cattura il 70-80% di sovrapposizione tra le foto consecutive intorno all’oggetto.
• Angoli: Spara da più altezze e azimut: dall’alto, dai lati e da angoli obliqui.
• Stabilità: Usa un treppiede o una piattaforma girevole per mantenere un’inquadratura uniforme.

3. Passo 2: Elaborare le immagini in Agisoft Metashape

Importa il tuo set di immagini in Metashape ed esegui il flusso di lavoro principale della fotogrammetria:

• Allinea le foto: Usa la precisione “Alta” per generare una nuvola di punti rada e precisa.
• Costruisci una nuvola densa: Scegli la qualità “Media” o “Alta” con un leggero filtro di profondità.
• Costruisci mesh: Genera una mesh 3D dalla nuvola densa (Mappe di profondità → Superficie arbitraria).
• Costruisci texture: Crea texture ad alta risoluzione (opzionale per il CAD ma utile come riferimento).

Dopo questi passaggi, avrai una mesh 3D dettagliata e testurizzata del tuo oggetto.

4. Passo 3: Pulire e semplificare la maglia

Le mesh fotogrammetriche sono spesso dense e contengono artefatti. Prima di esportarle in CAD, puliscile:

• Elimina il rumore: Utilizza la selezione Rettangolo o Lazo per rimuovere i punti fluttuanti e la geometria sfuggente.
• Riempi i buchi: Applica gli strumenti → Mesh → Chiudi i buchi per i piccoli spazi vuoti.
• Decimare: Riduci il numero di poligoni a un livello gestibile (ad esempio, 500k-1M facce) tramite Mesh → Semplifica o strumenti esterni.
• Assicurare il collettore: Controlla che non ci siano bordi e facce sovrapposte; se necessario, riparali.

5. Passo 4: Esportazione della mesh per il CAD

Esporta la tua mesh pulita in un formato adatto al CAD:

• OBJ: include la geometria e le UV/texture opzionali.
• STL: Ampiamente supportato per la modellazione solida; ideale se non sono necessarie texture.
• PLY: Conserva il colore e le norme; è meno comune negli strumenti CAD.

In Metashape, vai su File → Esporta → Esporta modello e seleziona il formato con le unità e la precisione appropriate.

6. Fase 5: Importazione e retopologizzazione in un software CAD

Una volta nel tuo ambiente CAD o di modellazione (ad esempio, Rhino, SolidWorks, Fusion 360):

• Importa mesh: Inserisci l’OBJ/STL nel tuo spazio di lavoro.
• Retopologia: Usa gli strumenti di riduzione dei poligoni o di quad remeshing per creare una mesh più pulita.
• Adattamento delle superfici: Adatta le superfici NURBS o CAD alla mesh: usa strumenti come ScanTo3D di Rhino o Surface Wizard di SolidWorks.
• Modellazione parametrica: Traccia i bordi e le caratteristiche principali per ricostruire la geometria CAD nativa (piani, cilindri, filetti).

7. Suggerimenti per un reverse engineering accurato

• Scala correttamente: Usa i GCP o le dimensioni/barre di scala note per impostare le dimensioni precise in Metashape prima dell’esportazione.
• Mantenere le tolleranze: Mantieni la deviazione della mesh al di sotto della tolleranza del tuo strumento CAD (ad esempio, ±0,1 mm).
• Usa i marcatori di riferimento: Posiziona dei target codificati sui pezzi per un allineamento preciso tra scansioni e CAD.
• Verifica con i calibri: Verifica le dimensioni chiave dell’oggetto fisico per convalidare il modello 3D.

8. Applicazioni e casi di studio

• Conservazione del patrimonio: Reverse engineering di dettagli architettonici o manufatti per il restauro.
• Utensili e produzione: Creare modelli CAD di parti legacy prive di disegni CAD.
• Controllo qualità: Confronta i pezzi fabbricati con il CAD di ingegneria inversa per individuare eventuali deviazioni.
• Prototipazione personalizzata: Usa le forme scansionate come base per nuove iterazioni di design.

Conclusione

Sfruttando Agisoft Metashape per la scansione fotogrammetrica e un flusso di lavoro strutturato per la pulizia e l’importazione CAD, il reverse engineering di parti del mondo reale diventa accessibile e conveniente. Dalla generazione di mesh dettagliate alla modellazione CAD parametrica, questa pipeline consente a ingegneri e designer di ricreare, analizzare e innovare gli oggetti esistenti senza dover ricorrere a costosi scanner dedicati. Segui questi passaggi per ottimizzare i tuoi progetti di reverse-engineering e sbloccare nuove possibilità di progettazione e produzione.