مهندسی معکوس اسکن

نحوه استفاده از اسکن سه بعدی و چاپ سه بعدی در مهندسی معکوس

مهندسی معکوس یک روش قدرتمند برای ایجاد یک طرح دیجیتالی از یک شی فیزیکی است و می تواند در کنار فناوری هایی مانند اسکن سه بعدی و پرینت سه بعدی ، یک ابزار ارزشمند برای ساخت نمونه های اولیه از اجسام باشد.

اسکنر سه بعدی اجسام پیچیده را بسیار سریع اندازه گیری می کند و می تواند با رجوع به منابع واقعی ، روند کار طراحی را بسیار تسریع بخشد. بنابراین با قابلیت ثبت و اصلاح اشکال فیزیکی ، می توانید قطعات را طراحی و پرینت سه بعدی کرد که کاملاً متناسب با محصولات مختلف موجود باشد. چاپ سه بعدی جیگ به شما امکان می دهد فرایند سوراخ کاری یا برش کردن را به صورت دقیق تکرار پذیر نمایید ، یا قطعات را به صورت دقیق با چسب اسمبل کنید، اتصالات حساس، ماسک های چند بار مصرف برای ماسه کاری ، نقاشی یا قلم زنی ایجاد کنید.

در این پست ، ما مراحل مهندسی معکوس را به صورت گام به گام توضیح داده و نحوه اسکن کردن جهت پرینت سه بعدی را بااستفاده از ابزارهای مهندسی معکوس مناسب از نرم افزار CAD توضیح می دهیم.

از مدل واقعی به مدل سه بعدی دیجیتال: مش و Solid(سالید)

یکی از بزرگترین چالش هایی که مردم هنگام تبدیل اشیا فیزیکی به دیجیتال با آن روبرو می شوند ، عدم سازگاری عمده بین دو نوع مختلف مدل سه بعدی است:

مش(meshes) و سالید(solids)

مش ها خروجی اصلی همه اسکنرهای سه بعدی هستند و قالبی است که معمولاً توسط پرینترهای سه بعدی (STL) قابل شناسایی می باشد. یک مش ، سطح یک شکل را با تعداد زیادی مثلث و لبه به لبه متصل نشان می دهد. مدل های مش حاوی هیچ اطلاعاتی در مورد جسم نیستند و تنها با موقعیت مثلثی، شکل را تعریف می کنند.

از طرف دیگر ، معمولا مهندسان با مدلهای سالید کار می کنند. مدل های سالید اطلاعات مربوط به نحوه طراحی یک شی را در خود نگه می دارند و این اطلاعات به وضوح به عنوان ویژگی ها و مراحل طراحی در مدل ثبت می شود. در CAD solid، برای یک مدل سالید امکان تغییر ابعاد برای یک ویژگی واحد وجود دارد و بقیه مدل جهت مطابقت با آن، تغییر میکنند.

از آنجا که مش ها اطلاعاتی در مورد ساخت جسم ندارند ، در تغییر مدل مش محدودیت وجود دارد. نرم افزار CAD مانند Solidworks و Onshape نمی توانند به طور مستقیم مش ها را اصلاح کنند و یا تغییر دهند. اگر شما نیاز به ایجاد تغییرات اساسی در طرح اصلی یک جسم اسکن شده دارید ، مش باید به یک مدل solid CAD تبدیل شود: این فرایند مهندسی معکوس است.

نحوه اسکن یک شی برای پرینت سه بعدی:

گردش کار مهندسی معکوس

مهندسی معکوس هنگامی اهمیت پیدا می کند که بخواهید قطعات جدیدی را ایجاد کنید که به طرحهای قدیمی ارجاع داده یا از آنها استفاده شود ، یعنی جایی که طرح اصلی CAD در دسترس نمی باشد. به عنوان مثال ، شما می توانید قطعاتی جایگزین، مطابق با طرح اصلی قطعات آسیب دیده موجود ایجاد کنید ، یا از فرایندهای مهندسی معکوس جهت ایجاد اشیا پیچیده و پرینت سه بعدی آنها استفاده کنید. برای نشان دادن مراحل اساسی در یک گردش کار مهندسی معکوس ، بیایید نگاهی به روند ایجاد یک جیگ مونتاژ بیاندازیم.

۱- آماده کردن شی برای اسکن

برای بهبود دقت اسکن ، بایدآن را با پودر مات موقت پوشاند. سطوح بازتابنده و شفاف بدون پوشش مات به هیچ وجه قابل اسکن نیستند، حتی سطوح کمی براق نیز باعث کاهش کیفیت اسکن می شوند.

۲- اسکن سه بعدی شی

برای اسکن بخشهای مهم و سخت یک قطعه باید از اسکنر سه بعدی با دقت بالا استفاده کرد. Structured light یا اسکنرهای لیزری با دقت ۱۰۰ میکرون یا بالاتر ابزار مناسب برای کار هستند.

توجه: اگر جسم دارای فرو رفتگی های عمیق باشد ، ممکن است لازم باشد شی خود را چندین بار جهت گیری و اسکن نمود.

۳- مش ایجاد شده را بهبود می بخشیم.

برخی از اسکنرها فایلهای مش بسیار بزرگی را تولید می کنند که باعث می شود مراحل بعدی دچار مشکل شود. نرم افزار اسکنر شکاف های کوچک ایجاد شده بعد از اسکن را ترمیم می کند و مدل اسکن را ساده می کند و باعث می شود داده ها در CAD قابل مدیریت باشند و بدون از بین بردن جزئیات مهم سعی میکند تا حد ممکن حجم مدل را کاهش دهد.

نکته: برای کنترل بیشتر، Meshmixer گزینه ای عالی برای تصفیه مش های اسکن می باشد.

۴- وارد کردن مش در نرم افزار CAD

مش را به نرم افزار CAD مجهز به ابزار مهندسی معکوس وارد میکنیم. Geomagic برای solidwork یک گزینه قدرتمند برای روکش کردن اشکال پیچیده و آلی است.اگر در حال مهندسی معکوس بخشی با سطوح تخت ساده تر هستید ، Xtract3D یک گزینه کم هزینه و سبک است. در این مرحله ، مش اسکن را با ابزار های موجود حرکت داده و میچرخانیم تا با سایر اجزای طراحی موجود هم تراز شود.

نکته: می توان با چرخش و ترازبازی اسکن خود برای دیده شدن جهت ها، ترسیم را آسان کرد.

۵ – استخراج کردن سطوح مهم

سه مسیر برای استخراج شکل اسکن به منظور ایجاد یک مدل جامد قابل ویرایش با ابزارهای CAD ، وجود دارد:

سطح سازی نیمه اتوماتیک

سطح سازی اتوماتیک

طراحی مجدد دستی ·

سطح سازی نیمه اتوماتیک

ترسیم سطوح پیچیده و منحنی به صورت دستی دشوار است ، بنابراین می توان از رویه سطح سازی نیمه اتوماتیک استفاده کرد. این رویه، سطوح متناسب با مناطق شناسایی شده اسکن را ایجاد می کند. با تغییر حساسیت عملکرد تشخیص سطح ، سطوح مختلفی پیدا می شود.

Geomagic برای Solidworks سطوح موجود در اسکن را با منحنی های سه بعدی تشخیص می دهد.

می توان با استفاده از ” brush” مناطق موجود در اسکن را به صورت دستی از مناطق دیگر اضافه یا کم کرد. شاید نیاز باشد این فرآیند را چندین مرتبه با تنظیمات حساسیت مختلف تکرار کرد تا تمام سطوح شناسایی شود. سپس می توان این سطوح را مرتب کرد و با هم گره زد و یک ماده جامد قابل ویرایش ایجاد کرد.

زمانی از سطح نیمه اتوماتیک برای ایجاد شکل های منحنی استفاده می شود که حداکثر ویرایش را می خواهید و هنگامی که دقت لبه تیز مهم می باشد.

سطح اتوماتیک

سطح سازی اتوماتیک از هر اسکن کاملا بسته و بدون ایراد یک مدل سالید ایجاد می کند. شما می توانید از ابزارهای استاندارد CAD برای کم کردن و اضافه کردن به این بدنه سطح سازی خودکار استفاده کنید ، اما توجه داشته باشد که انتقال ویژگی های اساسی در بدنه دشوارتر خواهد بود.

ممکن است نیازی به کنترل محل لبه نباشید. به عنوان مثال ، اگر در حال اسکن بخشی از بدن انسان برای ایجاد محصولات سفارشی با شکل ارگونومیک هستید ، یا می خواهید یک شی دست ساز را به صورت دقیق و تکراری تولید کنید. در این موارد ، سطح اتوماتیک راهی عالی برای صرفه جویی در زمان و وقت مدل سازی می باشد.

توجه: در مقایسه نتایج سطح سازی اتوماتیک با سطح سازی نیمه اتوماتیک مشاهده میشود که برخی از جزییات دقیق به خصوص در لبه های تیز از بین می رود.

طراحی مجدد دستی

این رویه برای ویژگی های ساده مانند Booses ، سوراخ و جیب ، ترسیم مجدد ویژگی ها با استفاده از مدل اسکن به عنوان مرجع معمولاً سریعترین و دقیق ترین است. نرم افزار مهندسی معکوس به شما امکان می دهد تا صفحات اسکچ را با سطوح صاف بر روی اسکن ایجاد کنید و مقاطع عرضی را از مش اسکن استخراج کنید که به شما کمک می کند شکل جسم اصلی را مطابقت دهید.

۶- ادغام کردن اشیا جدید

زمانی که اسکن به مدل سالید تبدیل شد ، می توان آن را از بدن سالید دیگر کم کرد و یک تکان دهنده ایجاد کرد که قسمت اصلی را به طور ایمن نگه دارد. طراحی یک بخش جدید با رجوع به ابعاد اسکن و استفاده از منحنی های استخراج شده با سطح نیمه اتوماتیک امکانپذیر می باشد.

۷- طرح جدید را چاپ کنید

چاپ بر روی پرینتر سه بعدی ((استریولیتوگرافی Formlabs (SLA )دقت بالایی را در مقایسه با خروجی اسکنرهای سه بعدی مهندسی به شما می دهد. برای مقاومت و دقت بیشتر می توان از Formlabs Rigid Resin استفاده کرد.

پس از اتمام این مراحل ، دستگاه پرینت سه بعدی آماده مونتاژ شی می باشد.