1 - 2018

Обратный инжиниринг

Олег Лукманов

В общем случае обратный инжиниринг (Reverse engineering) означает процесс создания техничес­кой документации на основе имеющейся детали или конструкции. Иными словами, процесс проектирования идет в обратном направлении — от физического объекта к его абстрактному представлению.

Применение обратного инжиниринга

В современном производстве нередко возникают ситуации, при которых обратный инжиниринг является оптимальным, а иногда и единственным способом решения различных задач. В машиностроении с его помощью получают цифровые копии макетов в ходе поиска формы новых изделий. Кроме того, обратный инжиниринг полезен при разработке, модернизации и ремонте оборудования. Наиболее типичными случаями применения являются ситуации, когда:

  • деталь нужна срочно, но:
    • производитель прекратил свою деятельность,
    • такие детали больше не выпускаются,
    • слишком велики сроки поставок или завышена цена;
  • проектная документация не соответствует изделию, утрачена, ее сложно получить или таковая вообще никогда не создавалась;
  • требуется анализ геометрии и расчет напряжений после длительной эксплуатации (износ, деформации). Такой анализ позволяет повысить качество продукции;
  • необходим анализ продукции конкурентов.

В этих и других ситуациях посредством обратного инжиниринга получают цифровые 3D­модели, по которым с помощью аддитивных технологий может быть быстро изготовлена новая деталь.

Современный обратный инжиниринг

В настоящее время термином «обратный инжиниринг» по большей части обозначается процесс получения цифровой 3D­модели реального изделия с использованием автоматизированных систем проектирования. Процесс начинается с 3D­сканирования, при котором форма объекта преобразуется в математический образ в виде облака точек. Для этого применяются лазерные сканеры, устройства структурированного белого или синего света, координатно­измерительные машины (КИМ) и компьютерная томография.

Наивысшей точностью (порядка 0,005 мм) обладают КИМ; оптические и лазерные сканеры отстают от них примерно на порядок. Однако для реверсного инжиниринга КИМ используются редко ввиду низкой скорости сканирования, а следовательно, проблем с получением большого количества точек.

Результаты сканирования выдаются в виде файлов измерений или файлов фасетной 3D­модели в форматах OBJ, PLY, WRL, STL, AOP, ASCII и др. Следует подчеркнуть, что после 3D­сканирования в распоряжении инженера имеется только полигональная модель. Это очень важный момент, поскольку он существенно влияет на дальнейшие процессы обратного инжиниринга.

Дело в том, что реальное 3D­сканирование никогда не даст идеального результата, и причины тут могут быть разными. В частности, есть проблемы со сканированием внутренних карманов. На рис. 1 в качестве примера показана сеточная модель с такими недостатками.

На рисунке хорошо видно, что некоторые поверхности частично или полностью отсутствуют. Понятно, что такой файл нельзя отправлять на 3D­печать, полигональная модель нуждается в доработке.

Необходимость доработки фасетной модели возникает не только из­за погрешностей сканирования. Редактирование может понадобиться в связи с модификацией детали, внесением каких­то изменений в конструкцию. Этим фактом обусловлена одна из сложностей обратного инжиниринга, поскольку большинство САПР работают с точным (BREP), а не с фасетным представлением.

Конечно, на основе полигональной модели можно получить BREP­представление, но долгое время для этого требовались дорогостоящие приложения. В массовом проектировании положение изменилось с появлением САПР среднего класса, обеспечивающих импорт и редактирование полигональных моделей с простым переходом на BREP­представление.

Первой из таких систем стала Solid Edge® ST10 компании Siemens PLM Software. В ней была впервые использована технология объединенного моделирования с одновременным применением BREP и фасетного представления в одной и той же модели. В результате этап редактирования модели стал выглядеть так, как показано на схеме, приведенной на рис. 2.

Рис. 2

В Solid Edge ST10 редактирование фасетной модели сводится к применению привычных инструментов проектирования для работы с BREP­представлением.

После того как работа над цифровой моделью завершена, деталь может быть изготовлена с помощью аддитивных технологий. Если в распоряжении пользователя ST10 имеется подключенный 3D­принтер, печать можно начинать сразу, используя встроенный интерфейс для 3D­печати.

Если принтера нет, то можно воспользоваться встроенным интерфейсом онлайн­сервиса 3D­печати 3YOURMND. Здесь есть возможность выбрать поставщика с нужным материалом и цветом печати, подходящей оплатой и сроками поставки. Изготовленная деталь будет получена почтой, и на этом цикл обратного инжиниринга можно считать законченным.

В описании процессов обратного инжиниринга акцент делается на аддитивные технологии как наиболее быстрые, удобные и перспективные. Однако это не значит, что здесь не могут быть использованы традиционные способы обработки металлов. После того как получена точная модель, для подготовки производства достаточно воспользоваться САМ­приложением. Таким образом, современный обратный инжиниринг позволяет быстро получать цифровые модели физических объектов, а затем создавать их дубликаты с помощью всех доступных технологий. 

По материалам компании Siemens PLM Software

Запись онлайн­демонстрации технологии обратного инжиниринга можно скачать с сайта www.cad­expert.ru

Популярные статьи

BIMbox — комплексное внедрение BIM на платформе Autodesk Revit

Автор рассказывает о новом продукте, предоставляемом компанией CSD на рынке САПР в области внедрения технологий информационного моделирования, — BIMbox

Репортаж с конференции «Год в Инфраструктуре 2017»

В октябре состоялась ежегодная конференция, организованная компанией Bentley Systems, — «Год в Инфраструктуре 2017». В этот раз организаторы впервые провели конференцию в Азии, а именно в Сингапуре. Местом проведения был выбран конференц­центр Sands Expo и выставочный центр первоклассного отеля Marina Bay Sands

В новейшей версии системы NX от Siemens представлены средства междисциплинарной разработки изделий, реализованные на единой платформе

В новой версии системы NX реализовано новое поколение решений для конструкторско-технологической подготовки производства и численного моделирования, достигнуто полное объединение процессов проектирования электрических и механических узлов, а также систем управления на основе тесной интеграции с системами Mentor Graphics, Capital Harness и Xpedition