بررسی نحوه کار در مهندسی معکوس از اسکن سه بعدی تا مدل سازی:

در قسمت قبلی مقالات مهندسی معکوس راجع به کلیات مهندسی معکوس صحبت شد.

اینکه چه طور با استفاده از اسکنر های سه بعدی، اندازه گیری برای اشکال پیچیده و صفحه های هندسی انجام می شد و مهندسین هدف طراحی خود را در آن دخیل کرده و تولید اتفاق می افتاد.

دو روش برای اسکنر های سه بعدی رایج است که مورد استفاده قرار می گیرد که با توجه به قابلیت حمل، به صرفه بودن و کارایی مورد استفاده قرار می گیرند.

اسکنر های سه بعدی تماسی :

برای مثال CMMs به صورت قابل حمل و نوری با پروب تماسی

اسکنر های سه بعدی غیر تماسی:

به عنوان مثال لیزر و اسکنر های سه بعدی نوری.

سیستم اسکنر های تماسی

یک CMM قابل حمل در حال جمع آوری اندازه های یک جسم به روش تماسی

اسکنرهای تماسی چگونه عمل می کنند؟

CMM های تجاری برای اولین بار در دهه 60 قرن بیستم اختراع شدند که اوپراتور ها از آن ها در محیط های کنترل شده پایدار استفاده می کردند.

با اختراع CMM های قابل حمل در دهه 80 مردم می توانستند اندازه های اجسام و وسیله های مختلف را راحت تر به دست بیاورند.

این کار بسیار سریع و راحت انجام می شد و به این CMM ها نام بر پایه نقطه ( point-based ) نام گذاشتند زیرا این وسیله با قرار دادن حسگر بر روی یک نقطه از قطعه مختصات تمام آن را به شما می دهد.

پروسه اسکن تا مدل سازی

زمانی که مهندسی معکوس با یک CMM قابل حمل انجام می شود، در همان زمان پروسه طراحی نیز انجام می شود.

CMM های قابل حمل به نرم افزارهای مدل سازی مانند  SOLIDWORKS  و نرم افزار های مهندسی معکوس مانند Geomagic Design X متصل می شوند.

وابسته به نرم افزار مورد استفاده ممکن یک افزونه واسط نیز مورد نیاز باشد که به اتصال مستقیم اسکنر و نرم افزار کمک می کند.

همزمان با داده برداری حسگر تماسی، اطلاعات به سرعت به نرم افزار انتقال داده می شود و شما می توانید قبل از پایان داده برداری عملیات مورد نیاز را برای قسمت های مختلف مدل سازی انجام دهید. 

مهندسی معکوس برای یک بطری پلاستیکی

مزایا و معایب

استفاده از این روش در مهندسی معکس برای موارد زیر بسیار کارآمد است:

  • شما نیازی به دریافت نقاط مرجع زیادی از قطعه برای ساخت مدل نمی باشید.
  • شما در این روش می توانید از صفحات تاریک که نور را برگشت نمی دهند نیز دیتا بگیرید.
  • هندسه قطعاتی که به صورت ساده می باشند و تشکیل شده از صفحات و یا قطعات ماشین کاری شده اند.
  • هندسه های منظم که از چند ضلعی ها و یا دایره ها تشکیل شده باشد.
  • قطعه هایی که دارای حفره های زیادی باشد.

نرم افزار مدل سازی یا مهندسی معکوس معمولا انحراف محاسباتی می شود.

این روش چنین امکانی را به کاربر می دهد که همزمان بتواند داده های به دست آمده را با جسم مقایسه کند با مشاهده حرکت حسگر برروی جسم می توان به صحت اطلاعات پی برد.

مزیت این روش این است که همزمان یک بازتاب از نتایج به دست آمده و مدل به دست آمده به کاربر می دهد.

یکی از محدودیت های استفاده از CMM های قابل حمل به منظور مهندسی معکوس این است که این یک وسیله تماسی می باشد در نتیجه به منظور اندازه گیری ابعاد قطعات شکننده که ممکن است توسط حسگر آسیب ببینند مناسب نمی باشد.

اسکنرهای غیر تماسی

اسکنر های سه بعدی غیر تماسی چگونه کار می کنند؟

اسکنرهای سه بعدی غیر تماسی هنوز یک تکنولوژی جدید و مدرن نسبت به حسگر های تماسی می باشند.

اسکنرهای سه بعدی تجهیزات قابل درک تری نسبت به اسکنر های غیر تماسی می باشند.

استفاده از یک اسکنر سه بعدی غیر تماسی برای مهندسی معکوس نیاز به هوشمندی بیشتری برای تعیین مبدا قطعه می باشد.

این در حالی است که یک اسکنر تماسی به صورت نقطه به نقطه جسم سطح جسم را اسکن می کند در صورتی که اسکنر غیر تماسی با گرفتن یک تصویر از جسم می باید چنین کاری را انجام دهد.

یک اسکنر نوری ساختار یافته می تواند در یک ثانیه میلیون ها نقطه مبدا را به صورت سه بعدی بر روی جسم تعیین کند بدون اینکه لحظه ای با جسم در تماس باشد.

پروسه اسکن تا مدل سازی

مهندسی معکوس با استفاده از این روش یک پروسه پی در پی می باشد.

ابتدا لازم است تمام تصاویر سه بعدی لازم از قطعه گرفته شود، سپس داده ها به منظور ایجاد مدل به فرمت دلخواه در می آید و نسخه ای از آن ها برای مقایسه با مدل نهایی نگه داری می شود.

همانند دستگاه CMM قابل حمل در این روش هم  افزونه هایی به منظور مدل سازی مدل سه بعدی مورد نیاز است مانند افزونه Geomagic برای نرم افزار SOLIDWORKS می تواند در مهندسی معکوس به مهندسان کمک شایانی کند.

مزایا و معایب

اسکنرهای سه بعدی غیر تماسی برای موارد زیر مناسب می باشد:

  • سطوحی با پیچیدگی بسیار زیاد که اندازه گیری آن به وسیله یک CMM کار مشکلی است.
  • قطعاتی که غیر قابل تماس می باشند. ( شکننده و یا باستانی)

این روش در مهندسی معکوس زمان بیشتری را نسبت به یک CMM قابل حمل می برد.

همان طور در عوض شما اطلاعات بیشتری برای تحلیل و اموزش نتایج به دست آمده برای ساخت و طراحی قطعه جدید دارید.

همچنین اطلاعات بیشتر به منظور مقایسه مدل نهایی به دست آمده با مدل به دست آمده از این روس دارید و انحرافات را بهتر می توانید بسنجید.

تنها عیب استفاده از این روش، در تصویر برداری از اجسام و سطحی است که تاریک، درخشان و یا سطوحی بازتابنده می باشد و در این موارد لازم است شما سطح را با یک پودر یا رنگ مناسب بپوشانید در صورتی که در یک اسکنر تماسی چنین کاری لازم نیست.

کدام یک برای شما مناسب تر است؟

در نگاه اول می توان گفت که یک اسکنر غیر تماسی به علت گرفتن اطلاعات بیشتر بهتر است، در صورتی که همیشه اطلاعات زیاد یک مزیت به حساب نمی آید.

در صورتی که شما نیازمند اندازه گیری تنها نقاط محدودی از یک قطعه برای انجام مهندسی معکوس باشید.

در صورتی که قطعه شما از اشکال پیچیده تشکیل شده و برای مهندسی معکوس نیاز به اندازه گیری باشید، استفاده از اسکنر های غیر تماسی در اولویت می باشد.

بدین ترتیب نمی توان گفت که کدام یک از این دو مدل بهتر از دیگری است و بر حسب نوع کاربری هر کدام می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

به صورت خلاصه جدولی در زیر طراحی شده است که به شما در انتخاب درست نوع اسکنر کمک می کند.

 اسکنر تماسی اسکنر غیر تماسی
نحوه اندازه گیری





با استفاده از یک حسگر و حرکت آن بر روی سطوح نقاط اندازه گیری می شوند.بدون تماس با جسم مختصات نقاط دریافت می شوند.
مثال هاMicroScribe , KARBON ,KreonHDI , Artec
مراحل کار مهندسی معکوسبه صورت همزمان؛ اندازه گیری و ایجاد مدل سه بعدی



مرحله به مرحله ای:
1)جمع آوری تمام اطلاعات اسکن شده از قطعه
2)انتقال اطلاعات به نرم افزار های مدل سازی برای مهندسی معکوس
نحوه جمع آوری اطلاعاتبه صورت نقطه ای؛ در هر لحظه یک نقطه را تماس می کند و ثبت می کند.به صورت ابر نقاط؛ در هر لحظه میلیون ها نقطه را اسکن کرده و به صورت ابری از نقاط در یافت می کند.
مزایاراحت و سریع؛ به خصوص برای اجسام با هندسه ساده و اندازه گیری ساده حفره هابا اسکن تمام سطوح یک قطعه توانایی شما را برای یک طراحی هوشمندانه تر بیشتر می کند.
معایببرای اندازه گیری اجسام غیر قابل تماس مثلا باستانی یا شکننده مناسب نیستندپروسه زمان بیشتری را برای داده برداری می خواهد، همچنین برای اجسام با سطح شفاف، تیره و یا آینه ای مناسب نیست.