AlpConvert
Die TPA KKS GmbH ist ein international anerkanntes und weltweit tätiges Unternehmen in den Bereichen Druckgeräte, zerstörungsfreie Prüfung, Flüssiggas, kathodischer Korrosionsschutz und Arbeitssicherheit. Sie ist eine 100%ige Tochter der TÜV AUSTRIA Group.
Die TPA KKS GmbH hat uns kontaktiert mit der Anfrage, einen Prototyp für einen STL-zu-STP-Konverter zu entwickeln. Daraus ist das Projekt AlpConvert entstanden, welches in Kollaboration mit Daniel Waschmann umgesetzt wurde. Die Schwierigkeit der Aufgabe besteht darin, dass die Volumeninformationen beim Export aus der proprietären CT-Scanner-Software nicht beibehalten werden. Dies führt dazu, dass herkömmliche (Online-)Konverter sowie renommierte Anbieter von 3D-Bearbeitungssoftware (wie Autodesk, Blender oder FreeCAD) auf Probleme stoßen.
Die Erfahrungen im Bereich der 3D Computergrafik, z.B. durch Hobbyprojekte wie die Gameengine oder die 3D Scanner APP haben bei der weiteren Entwicklung eine maßgebliche Rolle gespielt.
Der initiale Plan war klar strukturiert: Es galt, eine STL-Datei zu laden, daraus ein dreidimensionales Modell zu formen und dieses in einem passenden Format abzuspeichern. Nach einer Phase intensiver Kreativarbeit entstand ein detaillierter Plan, der sich eng an die ursprüngliche Idee anlehnte. Im Zuge des Projekts kamen durch gewonnene Erkenntnisse einige wichtige Schritte hinzu.
Die zwei Hauptaspekte betreffen die (Re-)Konstruktion von Oberflächen aus einem Gitternetz. Hierfür kommt ein Verfahren zum Einsatz, das als Poisson Surface Reconstruction bezeichnet wird. Dieses ermöglicht die Berechnung eines 3D-Modells aus den bereits vorhandenen Punkten.
Nach der Wiederherstellung der Volumeninformationen wurde schnell deutlich, dass der ISO Standard 10303-21 sehr umfangreich ist und zahlreiche verschiedene Schemata zur Speicherung existieren. Der Fokus lag auf Schema 242, da es in der Automobil- und Luftfahrtindustrie Anwendung findet und somit am ehesten dem diskutierten Anwendungsfall entspricht. Die Textmengen waren jedoch recht komplex und umfassend, weshalb ein exploratives Vorgehen gewählt wurde, um das Dateiformat mit Testobjekten zu untersuchen.
Angefangen wurde mit der Analyse eines simplen Vierecks im STL Format.
Das STL Format ist ein textbasiertes Dateiformat und speichert geometrische Informationen strukturiert im Klartext.
Diese Informationen wurden mit demselben Objekt im STP-Format verglichen. Test- und Vergleichsdateien der Software HOOPS wurden zur Verfügung gestellt. HOOPS fungiert als ‘3D-Motor’ hinter Anwendungen von Hexagon®, Trimble®, Ansys®, SOLIDWORKS™, Autodesk® und vielen weiteren. Die von HOOPS im STP-Format erstellten Testdateien dienten dem Reverse Engineering des AP242-Schemas. Aufgrund der hohen Kosten der Software wurde entschieden, diese nicht direkt zu nutzen, wodurch dem Kunden erhebliche Lizenzgebühren erspart blieben.
Die Umwandlung einfacher Objekte von STP zu STL ermöglichte eine pragmatische Analyse des Dateiformats.
3D Objekte bestehen in den genannten Formaten aus kleinen Dreiecken, welche aneinandergereiht und zusammengefügt ein 3D Objekt darstellen.
Die Dreiecke wurden gelöscht, hinzugefügt, verschoben oder verändert, und jede Veränderung wurde im STP-Referenzfile analysiert. Aus den resultierenden Veränderungen ließ sich ableiten, wie das Fileformat funktioniert. Dadurch konnte eine Lösung entwickelt werden, die dem Kunden Zeit und Kosten spart.
Neben der Logik wurde auch eine simple Oberfläche entwickelt, um das Arbeiten mit AlpConvert zu vereinfachen:
Verwendete externe Open Source Komponenten in der Applikation:
Herzlichen Dank an Daniel Waschmann für die außergewöhnliche und engagierte Zusammenarbeit!