Студенты факультета информационных технологий АлтГТУ им. И.И. Ползунова в партнёрстве с промышленными предприятиями края разрабатывают IT-решения, помогающие в разы оптимизировать производственные процессы. Помогают им в этом учащиеся барнаульских школ — воспитанники центра «Наследники Ползунова».
Скан в объёме
Перед учеником 129-го лицея Степаном Тимченко расположилось интересное устройство — 3D-сканер, который позволяет за считанные минуты получить 3D-модель любой технически сложной детали. При этом сканировать можно от небольшого ювелирного изделия до детали размером с КамАЗ.
Будущий инженер занимается в центре «Наследники Ползунова», мечтает о великом и вносит посильный вклад в разработки студентов и учёных АлтГТУ. На первых порах парень берёт на себя рутинные процессы по составлению таблиц и баз данных. Такая информация незаменима при поиске и создании IT-решений.
— Мечтаю получить вузовское образование и стать высококлассным инженером. Хотел бы, чтобы мои будущие разработки были связаны именно с промышленностью региона, — делится планами школьник.
В современном производстве 3D-модель, как поясняет руководитель группы разработчиков, старший преподаватель кафедры «Информационные технологии» АлтГТУ Владимир Падалко, часто становится основой, на базе которой строятся остальные виды конструкторской документации. Она содержит все необходимые данные для проектирования, производства и контроля. Включает в себя геометрию, размеры, материалы и допуски, что позволяет использовать её вместо классических чертежей.
Контроль качества
Изделие рождалось под конкретную задачу: в АлтГТУ передали деталь сложной конфигурации с упаковочной линии предприятия «Тонар плюс». Требовалось создать необходимую конструкторскую документацию для её локального производства. Деталь отсканировали, выполнили обратную разработку и передали необходимую для производства техническую документацию.
Степан Тимченко презентует работу устройства, благодаря которому процесс получения первичной модели теперь занимает порядка пятнадцати минут.
— Чтобы наше устройство могло сканировать объёмные детали, нужна система координат, которую мы создаём с помощью особых наклеек. Они могут быть закреплены либо непосредственно на самом объекте, либо на вспомогательные додекаэдры — правильные 12-гранники, — рассказывает школьник. — На каждую грань правильных многоугольников наклеен особый маркер. Расположив определённым образом фигурки с наклейками, укладываем между ними какой-то объект, запускаем программу сканирования, и вскоре на экране монитора у нас появится его графическая 3D-модель. На её основе проектируется модель, которую специалист на станке с числовым программным управлением может воспроизвести.
При этом методе трёхмерного моделирования 3D-объект создаётся в виде сетки, состоящей из множества соединённых плоских многоугольников (полигонов). Благодаря этому есть возможности провести какие-то изменения, в некоторых случаях её можно напрямую отправить на 3D-печать, но для большинства инженерных задач, связанных с проектированием, этого недостаточно. Требуется получить так называемую твёрдотельную модель, чтобы в какой-то конструкторской программе её можно было использовать. Она математически правильная — если после сканера в программе есть шероховатости, то на восстановленной модели у нас идеальные грани.
Программа позволяет увидеть мельчайшие отклонения воспроизведённой 3D-модели от исходного образца, что может быть полезно при контроле качества выпускаемых изделий.
— Любые погрешности программа покажет в цвете. К примеру, задав допустимые отклонения в 0,02 мм, мы видим, что в зелёный цвет окрасились грани, которые стоят в этом допуске. Все жёлтые оттенки — отклонения в чуть большем размере. То, что идёт в холодный спектр, меньше 0,02 мм, но в обратной степени, — поясняет разработчик. — То есть мы можем выполнить обратный процесс: оценить компьютерную модель по качеству изготовления.
Это полезно при контроле качества уже выпущенного изделия. Время сканирования зависит от размера модели и от качества поверхности. Быстрее всего программа работает с белыми матовыми объектами. Сложнее справиться программе с чёрной поверхностью и блестящими, к примеру, хромированными предметами.
Кстати
В числе других разработок учёные АлтГТУ по запросу Алтайского шинного комбината создают систему автоматизированного проектирования шин с возможностью их виртуального тестирования. Уже выполнен первый этап проектирования CAD-системы, то есть программного обеспечения для автоматизированного проектирования и создания технических чертежей. Разработка коллектива студентов и преподавателей увеличила точность работы и сэкономила время разработчиков в 150 раз. На текущий момент у системы нет российского или зарубежного аналога. В существующих программах разработка шин возможна только в ручном режиме, они не предполагают полного цикла расчёта. Зарубежные решения недоступны в связи с санкциями.
