«Энерготехника»: от чертежа – к электронному архиву

28 февраля в рубрике «Hi-tech новости» мы уже писали о предложении инженерного предприятия «Энерготехника» – переводе чертежей с бумаги в электронный вид. После этого полученный чертеж можно редактировать, изменять и на его основе делать новые проекты. Сегодня мы расскажем о том, каким образом реализуется этот процесс.

Чтобы перевести чертежи с бумаги в электронный вид нужен, как минимум, широкоформатный сканер. Но и этого недостаточно: старые чертежи могут быть загрязненными, выцветшими, на цветных и серых бумагах. Но все это решаемо, когда применяется весь комплекс средств – и технических, и программных.

Цепочка работы с бумажным чертежом выглядит следующим образом:

• сканирование;

• первичная обработка данных;

• доработка чертежа;

• сохранение и печать.

Рассмотрим каждый из этапов более подробно:

Сканирование бумажного оригинала

После сканирования мы получаем так называемое растровое изображение, или набор точек. Растровое изображение бывает монохромным (содержит точки только двух цветов), полутоновым (содержит 256 тонов серого) и цветным. Характеризуется разрешением – количеством точек на единицу площади изображения. Разрешение бывает оптическим (количество распознаваемых сканирующим оборудованием точек) и интерполяционным (увеличение количества точек на единицу площади изображения на аппаратном уровне или за счет программного обеспечения).

Первичная обработка данных

Первым этапом работы практически с любым отсканированным материалом является повышение его качества: с растрового изображения удаляется «мусор», заливаются «дырки», применяется сглаживание, если необходимо – утончаются или утолщаются линии на чертеже. При работе с планшетами, линейными схемами и другой картографической информацией, требующей особой точности, используется функция калибровки (трансформации) растра, позволяющая устранять как линейные, так и сложные нелинейные искажения растровых изображений.

Велика вероятность того, что потребуется дополнительная обработка файлов, например, устранение перекосов, «вырезание» изображений по формату, пакетное удаление повторяющихся и ненужных частей изображений (например, изображений перфорации на спецификациях). Причины тому следующие:

• состояние подлинников (загрязненные, выцветшие, на цветных и серых бумагах), вызывающее появление нечетких, неконтрастных изображений низкого качества;

• наличие подлинников нестандартных размеров. Например, если оригинал на миллиметры шире формата А1, то при тиражировании печатающее устройство может воспринять его как документ формата А0, хотя поданные на печать «лишние миллиметры» не несут никакой информации;

• наличие повторяющихся фрагментов изображений, не несущих информации, но делающих размер файла больше. Например, изображение перфорации по краям спецификаций;

• возможность перекосов изображения, связанных с перекосом ветхого документа в протяжном тракте поточного сканера.

Допустим, необходимо повысить качество сканированного чертежа и внести в него изменения. Как это сделать? Рассмотрим различные варианты решения.

1. После сканирования мы получили растровую графику – значит, для ее корректировки можно использовать растровый редактор.

2. Полное преобразование растровой графики в векторную и дальнейшее редактирование полученной векторной графики в векторном редакторе.

   Итак, векторизация – перевод растровой графики в графику векторную. Векторизация является самым старым и, следовательно, наиболее известным способом работы со сканированными чертежами.

   
   

   Приступая к векторизации следует учесть то, что:

   
   

   • нельзя векторизовать сканированные документы плохого качества – перед векторизацией необходимо затратить время на улучшение качества изображения;
   • полученный после векторизации векторный документ требует обязательной геометрической коррекции (объединение фрагментов, коррекция пересечений, размеров, корректировка текстов и т.д.)

   Кроме того, чертеж, полученный в результате векторизации – это абсолютно новый документ, он должен быть подвергнут той же процедуре проверки на соответствие бумажному собрату и, быть может, утверждению, на что опять будет затрачено дополнительное время.

   
   

   Таким образом, становится достаточно очевидным, что глобальная векторизация может и должна применяться лишь там, где без векторного представления детали не обойтись: например, при использовании выполненного на бумаге чертежа для создания 3D-модели изделия, управляющей программы для станка с ЧПУ, или там, где требуется очень значительная (более 70-80%) переработка отсканированного материала.

   
   

3. А почему бы не объединить возможности растрового редактора, векторного редактора и векторизатора? Почему бы не работать со сканированной графикой в таком гибридном редакторе, где есть инструменты для работы с растровой графикой, возможности векторизации, создания векторной графики и ее редактирования?

Более того – современные гибридные редакторы максимально приблизили технологию редактирования растровых данных к технологии редактирования векторов.

Например:

• гибридный редактор умеет распознавать растровые объекты – линии, дуги, окружности, полилинии, штриховки и даже целые растровые символы, такие, как технологическое оборудование, элементы электрических принципиальных схем, окна, лестницы на поэтажных планах и т.п.;

• как векторные, так и растровые примитивы имеют свойства (толщина, тип линии и т.д.), геометрические характеристики, даже «ручки», при помощи которых можно изменять эти объекты;

• выбирать растровые и векторные данные можно одними и теми же методами, которые знакомы всем пользователям векторного редактора AutoCAD: указанием, рамкой, секущим полигоном, полилинией и т.п.;

• к выбранным данным (как векторным, так и растровым), можно применять одни и те же команды редактирования (перенести, копировать, масштабировать, зеркально отобразить, выровнять и т.д.).

При таком способе редактирования пользователь работает только с теми элементами чертежа, которые нужно изменить, оставляя в неприкосновенности все остальное. Не создается абсолютно новый документ, как при векторизации, а значит проверять нужно только измененные и новые фрагменты чертежа, что значительно экономит время.

«Значительная часть документов, хранящихся в отечественных архивах, имеет плохое качество. Все прочие документы – очень плохое». Эта фраза взята из местного фольклора, основанного на реальных проверенных фактах. И потому, какой бы способ работы со сканированным документом вы ни выбрали, практически всегда первым этапом работы будет повышение качества растрового изображения.

Вот некоторые результаты, достигнутые путем улучшения исходного растра:

a) Исходное изображение.

б) Результат фильтрации изображения (устранение растрового «мусора», заливка «дырок», сглаживание растровых линий, их утолщение или утоньшение и т.д.).

в) Устранение возникшего при сканировании перекоса.

г) Устранение линейных и нелинейных искажений при помощи специальной операции, называемой калибровка.

При работе же с растровым изображением очень плохого качества (когда, допустим, линия состоит из множества мелких фрагментов, воспринимающихся программой как элементы растрового шума), есть возможность не удалить, а перенести все мелкоразмерные растровые частицы на отдельный слой, а затем возвратить ошибочно удаленные элементы в основной чертеж.

Доработка чертежей

Доработка чертежей включает как добавление на чертеж новых объектов с использованием привязки к растровой подоснове (наиболее распространенный и эффективный метод), так и создание абсолютно новых чертежей, когда отсканированный чертеж используется просто как подложка для трассировки или рисования.

Практически всегда цель формулируется следующим образом: «Нам нужно векторизовать документы, полученные после сканирования». Но векторизация – это ведь лишь один из возможных этапов решения ваших задач. А какие у вас задачи?

Задача 1

Преобразование архива документов, хранящихся на твердых носителях (бумага, пленка), в электронный архив. Использование хранящихся на бумаге документов в электронном документообороте.

Для решения этой задачи достаточно этапа повышения качества растровых изображений. В электронном архиве документ хранится в виде растрового файла. Его можно искать, просматривать, распечатывать (распечатанный растровый файл практически не уступает по качеству векторному чертежу, выведенному на том же устройстве), использовать в качестве справочного материала и т.д.).

Задача 2

Внесение в программе САПР необходимых изменений в существующий на бумаге чертеж (актуализация документа). Создание нового проекта (нового чертежа) в САПР, если в качестве подосновы используется существующий на бумаге проект (документ).

Оптимальным решением этой задачи является применение гибридной технологии, позволяющей редактировать сканированный документ практически так же, как если бы вы редактировали векторный документ в программе САПР.

Задача 3

Использование существующих на бумаге чертежей для создания трехмерной модели управляющей программы для станка с ЧПУ.

Эти задачи можно решить двумя способами. Если сканированный документ выполнен точно и имеет хорошее качество, имеет смысл векторизовать его и, откорректировав результаты векторизации, использовать их как исходный материал для построения модели. Если сканированный документ имеет плохое качество и низкую точность, лучше сначала воспользоваться возможностью устранения искажений растра, а затем, имея на экране уточненный растровый оригинал, перечертить его, воспользовавшись привязкой к характерным точкам растровых объектов.

Сохранение и печать

После выполнения полного комплекса работ по доработке чертежа слой с изменяемыми фрагментами скрывается (или, что реже, удаляется), а полученный документ сохраняется на жесткий диск. Результирующий растровый, векторный или гибридный чертеж при необходимости выводится на печать.

Инженерное предприятие «Энерготехника» осуществляет полный цикл работ над чертежами начиная от сканирования и заканчивая созданием электронного архива, что является, несомненно, движением вперед в работе с технической документацией.